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Sistema endocrino

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Ci siamo passati (o ci stiamo passando) tutti: l'adolescenza è segnata dai primi amori, dalle prime liti e delusioni, ma anche da tanti ormoni: i primi peli, le prime mestruazioni (e con esse i dolori). Gli ormoni, in realtà, ci accompagnano per tutta la vita e svolgono una miriade di funzioni che hanno un impatto quasi sempre diretto sul nostro fisico e sulla nostra psiche. Il sistema che raggruppa i principali organi responsabili della produzione di ormoni è proprio il sistema endocrino analizzato in questo capitolo.

Definizione di sistema endocrino

Il sistema endocrino è uno dei principali sistemi di regolazione dell'organismo. È costituito da una serie di ghiandole che interagiscono tra loro e con fattori esterni per controllare organi o tessuti bersaglio secernendo ormoni (molecole segnale) nel flusso sanguigno.

Il sistema endocrino coopera strettamente con il sistema nervoso. I due sistemi collaborano, si integrano a vicenda e spesso si sovrappongono, tanto che si può parlare di sistema neuroendocrino. La differenza tra i due sistemi consiste nel fatto che il sistema endocrino comunica per via chimica e crea cambiamenti più lenti e duraturi nell'organismo, mentre il sistema nervoso comunica per via elettrochimica e apporta cambiamenti rapidi a breve termine.

Facciamo ora un passo indietro per capire come vengono trasmessi i segnali nell'organismo.

Tipi di segnalazione cellulare

Esistono quattro tipi principali di segnalazione cellulare utilizzati per trasmettere messaggi all'interno dell'organismo, che variano in base alla portata e al tipo di molecola di segnalazione utilizzata. In ordine crescente di portata, le quattro strategie di segnalazione sono:

  • segnalazione autocrina;

  • segnalazione iuxtacrina;

  • segnalazione paracrina;

  • segnalazione endocrina.

Il tipo di segnalazione utilizzata nel sistema endocrino è, come suggerisce il nome, la segnalazione endocrina. Di seguito viene fornita una breve panoramica di ciascuna di esse.

Segnalazione autocrina

La segnalazione autocrina è il tipo di segnalazione utilizzata dalle cellule per produrre cambiamenti al proprio interno.

La cellula rilascia una molecola di segnalazione, ad esempio un ormone o una citochina, la quale si lega poi ai recettori della stessa cellula, innescando cambiamenti al suo interno. Questa forma di segnalazione è utilizzata in particolare dalle cellule del sistema immunitario.

Le citochine sono proteine svolgono un ruolo importante nel nostro sistema immunitario.

Segnalazione iuxtacrina

La segnalazione iuxtacrina è utilizzata dalle cellule per comunicare direttamente con altre cellule con cui sono a contatto.

In questa modalità di segnalazione non viene rilasciato nulla dalla cellula di segnalazione. Invece, le proteine che si trovano sulla membrana della cellula di segnalazione interagiscono con la cellula bersaglio.

Esistono tre sottotipi di segnalazione iuxtacrina. In un primo tipo, le proteine di superficie della cellula di segnalazione interagiscono con le proteine di superficie della cellula bersaglio. Il secondo tipo prevede che una proteina della matrice extracellulare secreta dalla cellula di segnalazione si leghi al recettore della cellula bersaglio. Il terzo prevede che la molecola di segnalazione si muova attraverso canali che collegano il citoplasma delle due cellule.

Segnalazione paracrina

La segnalazione paracrina viene utilizzata dalle cellule per provocare cambiamenti nelle cellule dell'area locale.

La cellula di segnalazione rilascia fattori paracrini nell'area circostante. La diffusione dei fattori paracrini crea un gradiente la cui concentrazione diminuisce quanto più ci si allontana dalla cellula di segnalazione. Più forte è la concentrazione di fattori paracrini a cui una cellula bersaglio è esposta, maggiore è la sua risposta. Questo tipo di segnalazione è utilizzato, ad esempio, nelle sinapsi.

I fattori paracrini sono piccole proteine prodotte dalle cellule per comunicare con altre cellule vicine. Hanno un effetto più o meno forte su ciascuna cellula bersaglio in base alla loro concentrazione in prossimità di tale cellula, dunque in base alla distanza tra cellula di segnalazione e cellula bersaglio.

Segnalazione endocrina

La segnalazione endocrina è il tipo di segnalazione cellulare utilizzata dal sistema endocrino e si basa sull'uso di molecole di segnalazione chimica chiamate ormoni.

Gli ormoni sono piccole molecole di segnalazione che si legano ai recettori di diverse cellule al fine di innescare una risposta e contribuire in tal modo alla regolazione delle attività fisiologiche.

Questa forma di segnalazione può agire sulle cellule di tutto il corpo indipendentemente dal fatto che si trovino o meno in prossimità con la cellula di segnalazione. Ciò comporta un significativo aumento del raggio di comunicazione rispetto ai metodi di segnalazione precedenti. Una simile portata è ottenuta grazie alla secrezione dell'ormone nel flusso sanguigno, anziché nell'immediata area extracellulare. Il flusso sanguigno trasporta quindi l'ormone in tutto il corpo per farlo interagire con i recettori cellulari laddove necessario.

Gli ormoni del corpo umano appartengono a cinque classi in base ai composti da cui sono formati. Gli ormoni peptidici sono proteine. Gli ormoni derivati da amminoacidi sono aminoacidi modificati, gli ormoni steroidei sono ormoni di natura lipidica derivati dal colesterolo, gli eicosanoidi sono lipidi e gli ormoni gassosi sono gas, come l'ossido nitrico.

Sistema endocrino Tipi di segnalazione StudySmarterFigura 1. Tipi di segnalazione tra cellule.

Funzione del sistema endocrino

Il sistema endocrino regola praticamente tutte le attività fisiologiche che avvengono nell'organismo, in particolare i processi che richiedono un certo grado di omeostasi, come i livelli di glucosio nel sangue o i tassi metabolici. Il sistema endocrino regola i processi all'interno dell'organismo direttamente, attraverso l'azione degli ormoni, o indirettamente, attraverso gli effetti a catena delle interazioni ormonali.

In un sistema biologico, l'omeostasi è il mantenimento di condizioni interne costanti a dispetto dei cambiamenti esterni.

Data la sua enorme responsabilità e il suo coinvolgimento in tutte le attività fisiologiche, il sistema endocrino svolge un suo ruolo in molte malattie, dai disturbi metabolici al cancro. Lo studio del ruolo del sistema endocrino nelle malattie è noto come endocrinologia. Le malattie causate dal sistema endocrino derivano generalmente da un'alterazione (in positivo o in negativo) dei livelli di rilascio degli ormoni, da un rilascio ormonale non tempestivo, dalla mancanza o dal danneggiamento di una ghiandola o da una crescita eccessiva della ghiandola stessa, che diventa quindi iperattiva.

Sistema nervoso e sistema endocrino

Entrambi il sistema nervoso e il sistema endocrino consentono di trasportare segnali nell'organismo, anche se in modo diverso. Le cellule nervose conducono segnali elettrici in tutto il corpo utilizzando messaggeri chimici, ma soltanto su distanze incredibilmente brevi in corrispondenza di speciali giunzioni tra le cellule, note come sinapsi. Inoltre, i segnali vengono trasmessi velocemente e viaggiano rapidamente, ma il loro effetto è a breve termine. Con il segnale endocrino, invece, a causa della necessità di far circolare gli ormoni nel sangue, la risposta è molto più lenta ma su lunga distanza e più duratura, poiché agisce fino a quando gli ormoni non vengono eliminati.

Leggi il nostro articolo sul sistema nervoso umano per saperne di più su questo importante sistema di regolazione!

Schema del sistema endocrino

Lo schema seguente mostra le principali ghiandole del sistema endocrino, tra cui le ovaie, i testicoli, la ghiandola pineale, le ghiandole surrenali, la tiroide, le paratiroidi, l'ipofisi, l'ipotalamo e il pancreas.

Sistema endocrino Schema del sistema endocrino StudySmarter

Figura 2. Schema del sistema endocrino umano.

Struttura del sistema endocrino

Le ghiandole del nostro organismo sono ammassi di cellule epiteliali o neurosecretrici e si dividono in ghiandole endocrine e ghiandole esocrine.

Le ghiandole esocrine, come quelle dell'apparato digerente o le ghiandole sudoripare, secernono i loro secreti all'esterno del corpo o all'interno di cavità corporee.

Per farlo, devono disporre di un condotto che porti le sostanze di rifiuto nella zona desiderata. Poiché non secernono il loro prodotto nel sangue, sono irrorate da pochi vasi sanguigni. Alcuni esempi sono le ghiandole sudoripare e le ghiandole gastriche.

Le ghiandole endocrine secernono i loro secreti all'interno del corpo, direttamente nel flusso sanguigno.

Questa necessità di accesso al flusso sanguigno significa che hanno molti più vasi sanguigni rispetto alle ghiandole esocrine, mentre non dispongono di un condotto specifico per lo smaltimento dei rifiuti.

Al sistema endocrino appartengono soltanto le ghiandole endocrine.

Sistema endocrino Ghiandole endocrine ed esocrine StudySmarterFigura 3. Ghiandole endocrine ed esocrine.

Ghiandole del sistema endocrino

Il sistema endocrino è costituito da nove componenti principali: ovaie, testicoli, corpo pineale, ghiandola surrenale, tiroide, paratiroide, ipofisi, pancreas e ipotalamo. Di seguito viene fornita una breve panoramica di ciascuno di essi.

Ovaie

Le ovaie sono la sede della maturazione e del rilascio degli ovuli, ma svolgono anche un ruolo significativo nel controllo ormonale. Gli ormoni prodotti dalle ovaie comprendono estrogeni, inibina e progesterone. In particolare, gli estrogeni sono coinvolti nel ciclo mestruale e nello sviluppo di caratteri sessuali secondari femminili come il seno e l'ampiezza del bacino. Disfunzioni nella secrezione ormonale delle ovaie possono portare a diversi problemi, tra i quali uno dei più comuni è la sindrome dell'ovaio policistico.

La PCO o sindrome dell'ovaio policistico è una condizione in cui le ovaie producono un eccesso di ormoni sessuali maschili. Il nome deriva dai caratteristici cisti pieni di liquido che sono eccessivamente ingrossati nelle ovaie.

Testicoli

I testicoli sono l'equivalente maschile delle ovaie; la differenza principale è che producono spermatozoi anziché ovuli. Oltre a produrre gameti, sono responsabili, così come le ovaie, della produzione di alcuni ormoni. Il principale ormone prodotto nei testicoli è il testosterone, legato allo sviluppo dei caratteri sessuali secondari maschili (massa ossea e muscolare, peli, barba) e alla produzione di sperma. La riduzione della produzione ormonale da parte dei testicoli, chiamata ipoandrogenismo, provoca una serie di sintomi come il restringimento dei genitali, la riduzione della massa muscolare e la fragilità delle ossa.

Ghiandola pineale

La ghiandola pineale o epifisi è una piccola ghiandola situata al centro del cervello. La sua particolarità è quella di regolare i ritmi circadiani attraverso la produzione di melatonina, nota anche come ormone del sonno, che viene prodotta in grandi quantità di notte poiché induce rilassamento e placa lo stress. Una disfunzione della ghiandola può portare a disturbi nel ritmo sonno-veglia e nei cicli riproduttivi.

I ritmi circadiani sono un insieme di processi interni naturali che ripetono una serie regolare di cambiamenti nell'arco delle 24 ore sulla base di fattori esterni noti come zeitgeber, che in tedesco significa "datori di tempo". Alcuni esempi di zeitgeber sono la temperatura e l'esposizione alla luce del giorno che influenzano funzioni fisiologiche come la respirazione, la frequenza cardiaca e la secrezione di alcuni ormoni.

Ghiandole surrenali

Le ghiandole surrenali sono le ghiandole situate nella parte superiore di ciascun rene. Tra gli ormoni prodotti troviamo gli ormoni steroidei (cortisolo e cortisone) che regolano la pressione sanguigna e i livelli di sale, promuovono la produzione di glucosio a partire dalle proteine e dai grassi e sopprimono le risposte infiammatorie e immunitarie. Gli altri ormoni prodotti dalle ghiandole surrenali sono le catecolamine: dopamina, adrenalina e noradrenalina. La dopamina contribuisce alla trasmissione dell'impulso nervoso, mentre adrenalina e noradrenalina sono responsabili della reazione di attacco o fuga e agiscono per aumentare la pressione sanguigna, la frequenza cardiaca e respiratoria e i livelli di glucosio nel sangue.

La reazione di attacco o fuga è una reazione fisiologica scatenata da un evento improvviso percepito come pericoloso e volta a preparare il corpo ad affrontare la situazione per uscirne vivi (fuggendo o combattendo).

Tiroide

La tiroide si trova davanti alla trachea, alla base del collo, e ha forma di farfalla. Gli ormoni qui prodotti sono noti collettivamente come ormoni tiroidei. Gli ormoni tiroidei agiscono aumentando il metabolismo in tutto il corpo, aumentando la frequenza respiratoria e cardiaca e regolando lo sviluppo del cervello. Un particolare ormone tiroideo, la calcitonina, serve a diminuire la concentrazione di ioni calcio nel sangue.


Uno dei disturbi più comuni che coinvolgono la tiroide è l'ipotiroidismo, che causa una diminuzione dei livelli di produzione degli ormoni tiroidei. Questo disturbo è spesso causato dalla tiroidite di Hashimoto, una condizione in cui il sistema immunitario attacca la tiroide.

Paratiroidi

Le paratiroidi sono piccole ghiandole situate dietro la tiroide e responsabili dell'aumento della concentrazione degli ioni di calcio nel sangue attraverso la produzione dell'ormone paratiroideo.

Le paratiroidi sono ghiandole veramente minuscole: misurano soltanto pochi millimetri di diametro!

Pancreas

Il pancreas è un organo situato nel tratto digestivo con funzione sia esocrina sia endocrina. È responsabile della regolazione dei livelli di glucosio nel sangue attraverso la produzione degli ormoni glucagone e insulina che hanno uno l'effetto opposto dell'altro: il glucagone viene rilasciato dalle cellule alfa e aumenta la glicemia, mentre l'insulina è prodotta dalle cellule beta e abbassa i livelli di zucchero nel sangue.

I disturbi del pancreas portano più comunemente al diabete mellito, un disturbo caratterizzato da livelli di glucosio nel sangue anormalmente elevati, innescati ad esempio da una scorretta produzione di insulina.

Ipotalamo

L'ipotalamo è il centro di controllo del sistema endocrino e si trova nel cranio. Questa struttura riceve input provenienti da tutto il corpo tramite il cervello e invia ormoni chiamati fattori di rilascio che controllano la secrezione di ormoni dall'ipofisi. L'ipofisi controlla a sua volta tutte le altre ghiandole endocrine.

Ipofisi

L'ipofisi è una ghiandola che si trova sotto l'ipotalamo, alla base del cranio, e che secerne un'ampia gamma di ormoni, molti dei quali regolano l'operato di altre ghiandole del corpo. Le azioni controllate da una serie di ghiandole e ormoni sono definite asse, come ad esempio l'asse ipotalamo-ipofisi-surrene, che regola vari sistemi dell'organismo, tra cui la digestione, la risposta immunitaria, l'umore, la libido e il metabolismo. Per il suo ruolo di regolazione dell'attività delle altre ghiandole, l'ipofisi viene spesso definita "ghiandola madre". Gli ormoni rilasciati dall'ipofisi includono, ma non solo, l'ormone della crescita umano, l'ormone stimolante la tiroide, l'ormone luteinizzante, l'ormone follicolo stimolante, l'ormone antidiuretico e l'ossitocina. A causa dell'elevato numero di sistemi influenzati dall'ipofisi, molte malattie diverse possono derivare da disturbi ipofisari.

Sistema endocrino - Punti chiave

  • Il sistema endocrino utilizza gli ormoni prodotti dalle ghiandole endocrine per trasmettere segnali in tutto l'organismo.
  • Gli ormoni possono essere steroidi, proteine, lipidi, amminoacidi o gas e circolano nel sangue.
  • Il sistema endocrino è più lento ad agire rispetto al sistema nervoso, ma i suoi effetti sono più duraturi.
  • Le ghiandole endocrine non hanno condotti per trasportare le sostanze secrete, ma sono fortemente vascolarizzate in modo da poter secernere i loro prodotti nel sangue.
  • Le principali ghiandole del sistema endocrino comprendono le ovaie, i testicoli, la ghiandola pineale, le ghiandole surrenali, la tiroide, le paratiroidi, l'ipofisi, l'ipotalamo e il pancreas.

References

  1. Fig. 1 - Forms of Chemical Signaling (https://openstax.org/books/biology/pages/9-1-signaling-molecules-and-cellular-receptors), Authors Connie Rye, Robert Wise, Vladimir Jurukovski, Jean DeSaix, Jung Choi, Yael Avissar, Publisher/website: OpenStax, Book title: Biology, Publication date: Oct 21, 2016, Location: Houston, Texas is licensed by CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/). It was translated into Italian.
  2. Fig. 2 - human endocrine system with labels (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Endocrine_English.svg), Authors OpenStax & Tomáš Kebert & umimeto.org is licensed by CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/). It was translated into Italian.
  3. Fig. 3 - Endocrine vs. Exocrine (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Endocrine_vs._Exocrine.svg), Author Mntrue15 is licensed by CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/). It was translated into Italian.

Domande frequenti riguardo Sistema endocrino

Le principali ghiandole del sistema endocrino comprendono le ovaie, i testicoli, la ghiandola pineale, le ghiandole surrenali, la tiroide, le paratiroidi, l'ipofisi, l'ipotalamo e il pancreas.

Per il suo ruolo di regolazione dell'attività delle altre ghiandole, l'ipofisi viene spesso definita "ghiandola madre".

L'ipofisi è considerata la "ghiandola madre" poiché controlla l'attività di tutte le altre ghiandole del sistema endocrino.

Il sistema endocrino è uno dei principali sistemi di regolazione dell'organismo. È costituito da una serie di ghiandole che interagiscono tra loro e con fattori esterni per controllare organitessuti bersaglio secernendo ormoni (molecole segnale) nel flusso sanguigno.

Le ghiandole endocrine secernono gli ormoni.

Quiz Finale Sistema endocrino

Al sistema endocrino appartengono tutte le ghiandole del nostro corpo.

Falso

A quale distanza il sistema endocrino trasmette i segnali?

Su lunghe distanze tramite il sangue.

Quali sono i principali tipi di organi che compongono il segnale endocrino?

Ghiandole.

Quale tipo di ghiandola ha dei condotti?

Esocrina.

Qual è il campo di studio che si occupa delle malattie del sistema endocrino?

Endocrinologia

Quale/i tra le seguenti non fa/fanno parte del sistema endocrino?

Fegato.

Quale parte del cervello controlla il sistema endocrino?

L'ipotalamo.

Quale ghiandola è controllata direttamente dall'ipotalamo?

L'ipofisi.

Qual è la "ghiandola madre"?

L'ipofisi.

Quale tipo di segnalazione cellulare innesca cambiamenti nella cellula stessa che ha prodotto il segnale?

Segnalazione autocrina.

Quale tipo di segnalazione cellulare innesca cambiamenti nelle cellule a contatto con la cellula di segnalazione?

Segnalazione iuxtacrina.

Quale tipo di segnalazione innesca i cambiamenti in cellule situate in prossimità della cellula di segnalazione?

Segnalazione paracrina.

Come si chiama il mantenimento di condizioni interne costanti a dispetto dei cambiamenti esterni che si verifica in un sistema biologico?

Omeostasi.

Quale ghiandola secerne gli estrogeni?

Ovaia.

Quale ghiandola secerne il testosterone?

Testicolo.

Quali ormoni sono responsabili della reazione di attacco o fuga?

Adrenalina e noradrenalina.

Quale ghiandola o organo rilascia l'ormone della crescita umano?

Ipofisi.

Quale organo o ghiandola secerne insulina e glucagone?

Pancreas.

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