Il sistema endocrino coordina il funzionamento tra i diversi organi attraverso gli ormoni, che sono sostanze chimiche rilasciate nel flusso sanguigno da tipi specifici di cellule all'interno dei dotti delle ghiandole endocrine. Una volta in circolazione, gli ormoni influenzano la funzione dei tessuti bersaglio che possono essere un'altra ghiandola endocrina o un organo. Alcuni ormoni esercitano un effetto sulle cellule dell'organo da cui essi sono stati immessi (effetto paracrino), altri anche su cellule dello stesso tipo (effetto autocrino).
Gli ormoni possono essere
Peptidi (uno o più aminoacidi legati da legami chimici) di varie dimensioni
Steroidi (derivati da colesterolo)
Derivati degli aminoacidi
Gli ormoni si legano selettivamente ai recettori situati all'interno o sulla superficie delle cellule bersaglio. I recettori all'interno delle cellule sono in grado di interagire con gli ormoni che regolano la funzione dei geni (p. es., i corticosteroidi, la vitamina D, l'ormone tiroideo). I recettori si legano sulla superficie cellulare con gli ormoni che regolano l'attività enzimatica o agiscono sui canali ionici (p. es., l'ormone della crescita, ormone rilasciante tirotropina).
Le patologie endocrine derivano da interruzioni delle ghiandole endocrine e/o dei loro tessuti bersaglio.
Ipofisi ed i suoi organi bersaglio
Asse ipotalamo-ipofisario
Le funzioni delle ghiandole endocrine periferiche sono controllate, in grado variabile, dagli ormoni ipofisari. Alcune funzioni (p. es., la secrezione di insulina da parte del pancreas è controllata principalmente dalla glicemia) sono controllate in misura minima o sono indipendenti dal controllo ipofisario (p. es., la secrezione di paratormone da parte delle ghiandole paratiroidi, principalmente in risposta ai livelli ematici di Ca), mentre molte altre (p. es., secrezioni di ormone tiroideo o di ormoni gonadici) sono strettamente controllate. La secrezione degli ormoni ipofisari è controllata dall'ipotalamo.
L'interazione tra l'ipotalamo e l'ipofisi (chiamato asse ipotalamo-ipofisario) è un sistema di controllo a feedback. L'ipotalamo riceve informazioni in pratica da tutte le aree del sistema nervoso centrale e le utilizza per fornire input all'ipofisi. In risposta a questi stimoli l'ipofisi rilascia vari ormoni che stimolano specifiche ghiandole endocrine nell'organismo. Modificazioni nei livelli circolanti degli ormoni, prodotti da queste ghiandole endocrine, vengono rilevate dall'ipotalamo, che di conseguenza aumenta o diminuisce la sua stimolazione sull'ipofisi per mantenere l'omeostasi.
L'ipotalamo modula le attività dei lobi anteriore e posteriore dell'ipofisi in modi differenti. I neurormoni sintetizzati nell'ipotalamo raggiungono l'ipofisi anteriore (adenoipofisi) attraverso un sistema vascolare portale specializzato e regolano la sintesi e il rilascio dei 6 principali ormoni peptidici dell'ipofisi anteriore (vedi figura Ipofisi ed i suoi organi bersaglio). Questi ormoni dell'ipofisi anteriore regolano la funzione delle ghiandole endocrine periferiche (tiroide, surreni e gonadi), così come l'accrescimento e la lattazione. Non esistono connessioni neurali dirette tra l'ipotalamo e l'ipofisi anteriore.
Al contrario, l'ipofisi posteriore (neuroipofisi) comprende assoni che originano dai corpi cellulari di neuroni localizzati nell'ipotalamo. Questi assoni servono come sedi di deposito per 2 ormoni peptidici, la vasopressina (ormone antidiuretico) e l'ossitocina sintetizzati nell'ipotalamo; questi ormoni agiscono perifericamente regolando l'equilibrio idrico, l'eiezione del latte e le contrazioni uterine.
Praticamente tutti gli ormoni prodotti dall'ipotalamo e dall'ipofisi vengono secreti in maniera pulsatile; periodi di rilascio si alternano a periodi di inattività. Alcuni ormoni (p. es., l'ormone adrenocorticotropo [ACTH], l'ormone somatotropo, la prolattina) presentano ritmi circadiani ben definiti; altri (p. es., l'ormone luteinizzante e l'ormone follicolo-stimolante durante il ciclo mestruale) hanno ritmi mensili con ritmi circadiani sovrapposti.
Fattori di regolazione ipotalamici
Fino a ora sono stati identificati 7 neurormoni ipotalamici importanti dal punto di vista fisiologico (vedi tabella Neurormoni ipotalamici). Con l'eccezione dell'amina biogena dopamina, sono tutti peptidi di piccole dimensioni. Molti di questi vengono prodotti a livello periferico, così come nell'ipotalamo, e agiscono in sistemi paracrini locali, specialmente nel tratto gastrointestinale. Uno di questi è il peptide vasoattivo intestinale, che stimola anche il rilascio di prolattina.
I neurormoni possono controllare il rilascio di molteplici ormoni ipofisari. La regolazione della maggior parte degli ormoni dell'ipofisi anteriore dipende da segnali stimolatori a partenza ipotalamica; solo la prolattina è regolata da stimoli inibitori. Se viene sezionato il peduncolo ipofisario (che connette l'ipofisi all'ipotalamo), il rilascio di prolattina aumenta, mentre il rilascio di tutti gli altri ormoni dell'ipofisi anteriore diminuisce.
Molte patologie ipotalamiche (comprese neoplasie, encefaliti e altre lesioni infiammatorie) possono alterare il rilascio dei neurormoni ipotalamici. Dal momento che i neurormoni vengono sintetizzati in diverse aree dell'ipotalamo, alcune patologie hanno effetti su un solo neuropeptide, mentre altre ne interessano numerosi. Il risultato può consistere nell'iposecrezione o nell'ipersecrezione di neurormoni. Le sindromi cliniche derivate dalla conseguente disfunzione ormonale pituitaria (p. es., diabete insipido, acromegalia e ipopituitarismo) sono trattate altrove.
Funzione dell'iposifisi anteriore
Le cellule del lobo anteriore (che costituisce l'80% in peso dell'intera ipofisi) sintetizzano e rilasciano diversi ormoni necessari per il normale accrescimento e sviluppo e stimolano inoltre l'attività di diverse ghiandole bersaglio.
Ormone adrenocorticotropo (ACTH)
L'ormone adrenocorticotropo (ACTH) è conosciuto anche come corticotropina. L'ormone stimolante il rilascio di corticotropina rappresenta lo stimolo principale per il rilascio di ormone adrenocorticotropo (ACTH), ma durante lo stress anche la vasopressina svolge un ruolo importante. L'ormone adrenocorticotropo (ACTH) induce la corteccia surrenalica a rilasciare cortisolo e diversi androgeni deboli, come il deidroepiandrosterone. Il cortisolo circolante e altri corticosteroidi (compresi i corticosteroidi esogeni) inibiscono il rilascio di corticotropina e di ormone adrenocorticotropo (ACTH). L'asse corticotropina (CRH)-ormone adrenocorticotropo (ACTH)-cortisolo è un componente fondamentale della risposta allo stress. In assenza di ormone adrenocorticotropo (ACTH), la corteccia surrenalica si atrofizza e la secrezione di cortisolo praticamente cessa.
Ormone stimolante la tiroide (TSH)
L'ormone stimolante la tiroide (TSH) regola la struttura e la funzione della ghiandola tiroidea e stimola la sintesi e il rilascio degli ormoni tiroidei. La sintesi e il rilascio di ormone stimolante la tiroide (TSH) sono stimolati dall'ormone ipotalamico stimolante il rilascio di tireotropina (thyrotropin-releasing hormone, TRH) e soppressi (mediante feedback negativo) dagli ormoni tiroidei circolanti.
Ormone luteinizzante (luteinizing hormone, LH) e ormone follicolo stimolante (follicle-stimulating hormone, FSH)
L'ormone luteinizzante (luteinizing hormone, LH) e l'ormone follicolo-stimolante (follicle-stimulating hormone, FSH) controllano la produzione degli ormoni sessuali. La sintesi e il rilascio di LH e follicolo-stimolante (follicle-stimulating hormone, FSH) sono stimolati principalmente dall'ormone di rilascio delle gonadotropine (gonadotropin-releasing hormone, GnRH) e soppressi dagli estrogeni e dal testosterone. Un fattore di controllo di rilascio dell'ormone di rilascio delle gonadotropine (gonadotropin-releasing hormone, GnRH) è la kisspeptina, un peptide ipotalamico che viene attivato da un aumento dei livelli di leptina durante la pubertà. Due ormoni gonadici, l'attivina e l'inibina, riguardano solo l'ormone follicolo-stimolante; l'attivina è stimolante, e l'inibina è inibitoria.
Nelle donne, l'ormone luteinizzante (luteinizing hormone, LH) e l'ormone follicolo-stimolante stimolano lo sviluppo dei follicoli ovarici e l'ovulazione.
Negli uomini, l'ormone follicolo-stimolante agisce sulle cellule di Sertoli ed è fondamentale per la spermatogenesi; l'ormone luteinizzante (luteinizing hormone, LH) agisce sulle cellule di Leydig del testicolo stimolando la biosintesi del testosterone.
Ormone della crescita (GH)
L'ormone della crescita (GH) stimola la crescita somatica e regola il metabolismo. L'ormone stimolante il rilascio di GH (Growth hormone-releasing hormone, GHRH) è il principale stimolatore e la somatostatina il maggiore inibitore della sintesi e del rilascio dell'ormone della crescita (GH). L'ormone della crescita (GH) controlla la sintesi del fattore 1 di crescita simil-insulinico (Insulin-like growth factor 1 [IGF-1], detto anche somatomedina-C), che influenza ampiamente la crescita. Nonostante l'IGF-1 sia prodotto in molti tessuti, il fegato ne costituisce la fonte principale. Una variante dell'IGF-1 è presente nei muscoli, dove svolge un ruolo nel migliorare la forza muscolare. È meno sotto controllo dell'ormone della crescita (GH) rispetto alla variante del fegato.
Gli effetti metabolici dell'ormone della crescita (GH) sono bifasici. Esso inizialmente esercita effetti insulino-simili, aumentando la captazione del glucosio nei muscoli e nel tessuto adiposo, stimolando la captazione degli aminoacidi e la sintesi proteica nel fegato e nei muscoli e inibendo la lipolisi nel tessuto adiposo. Molte ore più tardi, si verificano effetti metabolici più marcatamente anti-insulinosimili. Questi comprendono l'inibizione della captazione e dell'utilizzo del glucosio, che causa un incremento del glucosio plasmatico e della lipolisi e determina conseguentemente l'aumento dei livelli plasmatici di acidi grassi liberi. I livelli di ormone della crescita (GH) aumentano durante il digiuno, mantenendo i livelli di glicemia nel sangue e mobilizzando i grassi come combustibile metabolico alternativo. La produzione dell'ormone della crescita (GH) diminuisce con l'invecchiamento. La ghrelina ormone prodotto dal fondo dello stomaco favorisce il rilascio dell'ormone della crescita (GH) da parte dell'ipofisi, aumenta l'assunzione di cibo e migliora la memoria in modelli animali.
Prolattina
La prolattina è prodotta in cellule dette lattotrope, che costituiscono circa il 30% dell'ipofisi anteriore. Le dimensioni dell'ipofisi raddoppiano durante la gravidanza, soprattutto a causa dell'iperplasia e dell'ipertrofia delle cellule lattotrope. Nell'uomo, la funzione principale della prolattina è la stimolazione della produzione di latte. Inoltre, il rilascio di prolattina si verifica durante l'attività sessuale e lo stress. La prolattina può essere un indicatore sensibile di disfunzione ipofisaria; la prolattina è l'ormone più frequentemente prodotto in eccesso dai tumori ipofisari ed è spesso il primo ormone che diviene carente in caso di una patologia infiltrativa o di una compressione tumorale dell'ipofisi.
Altri ormoni
Molti altri ormoni sono prodotti dall'ipofisi anteriore. Questi comprendono la pro-opiomelanocortina (pro-opiomelanocortina, che dà luogo all'ormone adrenocorticotropo [ACTH]), l'ormone melanocito-stimolante alfa- e β, la beta-lipotropina, le encefaline e le endorfine. La pro-opiomelanocortina e l'ormone stimolante il melanocita (MSH) possono determinare l'iperpigmentazione della cute e acquisiscono importanza clinica esclusivamente nelle patologie in cui i livelli di ormone adrenocorticotropo (ACTH) sono marcatamente elevati (p. es., morbo di Addison, sindrome di Nelson). La funzione della β-LPH è sconosciuta. Le encefaline e le endorfine sono oppiacei endogeni, che si legano ai recettori per gli oppiacei in tutto il sistema nervoso centrale e li attivano.
Funzione dell'ipofisi posteriore
L'ipofisi posteriore rilascia la vasopressina (detta anche vasopressinaarginina o ormone antidiuretico) e l'ossitocina. Entrambi gli ormoni sono rilasciati in risposta a impulsi nervosi e hanno un'emivita di circa 10 min.
Vasopressina (ormone antidiuretico)
La vasopressina agisce principalmente nel promuovere la conservazione dell'acqua da parte del rene, aumentando la permeabilità dell'epitelio tubulare distale all'acqua stessa. Ad alte concentrazioni la vasopressina determina anche la vasocostrizione. Come l'aldosterone, la vasopressina svolge un ruolo importante nel mantenimento dell'omeostasi dei liquidi e dell'idratazione vascolare e cellulare. Lo stimolo principale per il rilascio di vasopressina è l'aumento della pressione osmotica dell'acqua nell'organismo, che viene rilevata da osmocettori situati nell'ipotalamo.
L'altro importante stimolo è la riduzione della volemia, che viene rilevata da barocettori situati nell'atrio sinistro, nelle vene polmonari, nel seno carotideo e nell'arco aortico e, quindi, trasmessa al sistema nervoso centrale attraverso i nervi vago e glossofaringeo. Altri fattori stimolanti per il rilascio di vasopressina comprendono il dolore, lo stress, l'emesi, l'ipossia, l'esercizio fisico, l'ipoglicemia, gli agonisti colinergici, i beta-bloccanti, l'angiotensina e le prostaglandine. Gli inibitori del rilascio di vasopressina comprendono l'alcol, gli alfa-bloccanti e i glucocorticoidi.
Una carenza di vasopressina provoca il diabete insipido centrale. Un'incapacità del rene di rispondere normalmente alla vasopressina provoca il diabete insipido nefrogeno. La rimozione dell'ipofisi solitamente non causa un diabete insipido permanente, poiché alcuni dei neuroni ipotalamici residui producono piccole quantità di vasopressina.
La copeptina è coprodotta insieme alla vasopressina nella ghiandola pituitaria posteriore. La misurazione può essere utile per distinguere la causa di iponatriemia.
Ossitocina
L'ossitocina ha 2 obiettivi principali:
Le cellule mioepiteliali della mammella, che circondano gli alveoli della ghiandola mammaria
Le cellule muscolari lisce dell'utero
La suzione stimola la produzione di ossitocina, che causa la contrazione delle cellule mioepiteliali. Questa contrazione provoca la progressione del latte dagli alveoli ai grossi dotti per l'eiezione (ossia, il riflesso di eiezione del latte delle madri che allattano). L'ossitocina stimola la contrazione delle cellule muscolari lisce dell'utero e la sensibilità dell'utero all'ossitocina aumenta durante la gravidanza. Tuttavia, i livelli plasmatici non presentano aumenti repentini durante il parto e il ruolo dell'ossitocina nell'avvio del travaglio non è chiaro.
Sebbene nei maschi si osservi un livello minimo di ossitocina comunque molto basso, non è stato identificato alcuno stimolo per il suo rilascio.
