L’endocrinologia è la scienza che studia le ghiandole a secrezione interna. Esse sono organi caratterizzati da una struttura di tipo ghiandolare ma, essendo prive di dotti escretori, i prodotti specifici elaborati dalle loro cellule, gli ormoni, sono immessi direttamente nel torrente ematico.
LE GHIANDOLE ENDOCRINE
Le principali funzioni delle ghiandole endocrine sono le seguenti:
-mantenere l’insieme di substrati, cofattori, enzimi e condizioni che permettono il funzionamento dei meccanismi biochimici dell’organismo.
-Fornire un “sistema di emergenza”
-esercitare un’influenza diretta nei meccanismi della crescita e dello sviluppo
-contribuire in maniera determinante di sviluppo del feto e del neonato
Le principali ghiandole endocrine sono:
-ipotalamo
-ipofisi
-tiroide
-paratiroide
-ghiandole surrenali
-gonadi
-placenta
-epifisi
GLI ORMONI
Le strutture endocrine espletano le loro funzioni tramite i prodotti della loro attività escretiva: gli ormoni.
Vengono classificati in 3 gruppi principali:
-ormoni steroidei
-ormoni peptidici
-ormoni derivanti da un singolo aminoacido
ORMONI STEROIDEI
Sono ormoni derivanti dal colesterolo. Sono caratterizzati da un’azione lenta, ma dall’effetto prolungato. I principali ormoni steroidei sono:
-ormoni corticosurrenalici (Cortisolo, Aldosterone, ecc…)
-ormoni sessuali (testosterone, progesterone, estradiolo, ecc…)
ORMONI PEPTIDICI
Si tratta di catene proteiche costituite da sequenze di 80-200 aminoacidi. I principali ormoni peptidici sono:
-ormoni ipotalamici
-ormoni ipofisari
-ormoni pancreatici
-paratormone
-calcitonina
-peptidi
ORMONI DERIVANTI DA UN SINGOLO AMINOACIDO
Ciascuno di questi ormoni deriva da una singola molecola di aminoacido. Vi sono due principali sottogruppi entro questa categoria. Il primo sottogruppo, le amine, comprende ormoni sintetizzati modificando una singola molecola dell’aminoacido tirosina.
Il secondo sottogruppo comprende gli ormoni secreti dalla tiroide, che sono sintetizzati aggiungendo atomi di iodio ad una molecola di tirosina. I principali ormoni derivanti da un singolo aminoacido sono:
-ormoni tiroidei (Tiroxina…)
-catecolamine (Adrenalina…)
-serotonina
-ormoni pinealici (Melatonina…)
I RECETTORI ORMONALI
Gli ormoni, una volta sintetizzati all’interno delle cellule endocrine, sono immessi nel sangue. I recettori possono essere localizzati sulla membrana cellulare, all’interno del citoplasma, o nel nucleo, a seconda dell’ormone considerato.
PRINCIPALI GHIANDOLE ENDOCRINE E LORO ORMONI
L’IPOTALAMO
L’ipotalamo è localizzato alla base del cervello. Esso infatti induce l’ipofisi anteriore a secernere ormoni in grado di influenzare l’attività di ghiandole surrenali, ovaie, testicoli, ghiandole mammarie, tiroide, ecc. L’attività dell’ipotalamo si estrinseca prevalentemente grazie alla liberazione di 2 classi di ormoni:
-ormoni ipofisiotropi: ormoni di natura peptidica che raggiungono l’ipofisi anteriore e ne regolano l’azione.
-vasopressina e ossitocina: due ormoni che vengono veicolati nell’ipofisi posteriore e da qui secreti nel circolo sanguigno.
PRINCIPALI ORMONI DELL’IPOTALAMO
-Tireoliberina: la sua funzione principale è lo stimolare la produzione dell’ormone TSH da parte dell’ipofisi anteriore.
-Gonadoliberina (GNHR): stimola la produzione di FSH e LH da parte dell’ipofisi anteriore, regolando in tal modo la funzione sessuale dell’umo e della donna.
-Somatoliberina (GHRH): favorisce la liberazione del GH dall’ipofisi anteriore, esercita un’azione nell’aumento di statura prepuberale, sullo sviluppo delle visceri e sul metabolismo.
-Somatostatina (GHIH):è l’ormone ipotalamico inibente la secrezione di GH da parte della ipofisi anteriore.
-Prolattoliberina (PRH): è un peptide che favorisce la liberazione di Prolattina (PR) da parte dell’ipofisi anteriore.
-Melanoliberina (MRH): stimola la liberazione di Melanotropina da parte dell’ipofisi anteriore.
-Ossitocina e Vasopressina: sono ormoni che, una volta sintetizzati, vengono convogliati all’ipofisi posteriore da dove sono immessi nel circolo generale.
L’IPOFISI
L’ipofisi si trova nella cavità cranica, appoggiata sul piano osseo denominato sella turcica, sito in un incavo dell’osso sfenoide. L’ipofisi secerne ormoni di natura proteica, ed esercita la sua attività sotto il controllo dell’ipotalamo. L’ipofisi risulta distinta in due zone, l’ipofisi anteriore o adenoipofisi, e l’ipofisi posteriore o neuroipofisi.
ORMONI DELL’IPOFISI ANTERIORE
Di tutti gli ormoni dell’ipofisi anteriore, solo tre (GH, PRL e MSH) agiscono direttamente sulle cellule bersaglio, mentre gli altri esercitano la loro azione mediante la stimolazione di altre ghiandole secernenti ormoni e, per tale ragione, prendono il nome di ormoni tropici dell’ipofisi anteriore.
-Tireotropina (TSH): promuove e mantiene l’accrescimento e lo sviluppo della sua ghiandola bersaglio, la tiroide.
-Corticotropina (ACTH): promuove e mantiene l’accrescimento e lo sviluppo della corteccia delle ghiandole surrenali e stimola la secrezione di alcuni ormoni.
-Prolattina (PRL): ha la funzione di iniziare e mantenere la lattazione.
-Melanotropina (MSH): favorisce la produzione di melanina, e quindi la pigmentazione cutanea.
ORMONE DELLA CRESCITA GH
L’ormone dell’accrescimento, noto anche come Somatotropina, svolge molte funzioni che promuovono la maturazione cellulare, la divisione delle cellule e la loro proliferazione. Favorisce la sintesi proteica, promuovendo il trasporto degli aminoacidi attraverso la membrana cellulare, stimolando la sintesi di RNA e aumentando l’attività dei ribosomi. La Somatotropina controlla quindi l’accrescimento di ossa, muscoli, tessuto connettivo, organi interni, ed altri tessuti. Oltre ad agire sul metabolismo proteico, il GH esercita anche importanti azioni sul metabolismo lipidico.
L’ipersecrezione di GH durante gli anni della crescita, prima dell’ossificazione delle cartilagini di accrescimento, è causa di una rapida e abnorme crescita scheletrica nota come gigantismo. Se tale ipersecrezione prosegue dopo l’ossificazione delle cartilagini di accrescimento, si verifica una conduzione denominata acromegalia, che comporta un ingrandimento abnorme di mani, piedi, faccia, mascelle. L’iposecrezione di GH durante gli anni della crescita comporta invece il cosiddetto nanismo ipofisario, ovvero una crescita stentata del corpo.
ORMONI DELL’IPOFISI POSTERIORE
La neuroipofisi è sede di immagazzinamento e di rilascio in circolo di due ormoni: la Vasopressina (ADH) e l’ossitocina (OT). L’ADH impedisce la formazione di grandi volumi di urina, aiutando il corpo a conservare acqua. In condizioni di disidratazione, un aumentato livello di ADH consente quindi di eliminare meno acqua che si verifica nel corso di esercizio fisico. L’OT stimola invece la contrazione della muscolatura uterina al fine di favorire il parto.
LA TIROIDE
La tiroide è una ghiandola posta nel collo. L’attività della ghiandola tiroide è regolata dall’ormone TSH secreto dall’ipofisi anteriore.
ORMONI DELLA GHIANDOLA TIROIDE
I principali ormoni della tiroide sono la Tiroxina (T4) e la Triiodotironina (T3). Gli ormoni tiroidei intervengono nella regolazione del metabolismo di tutte le cellule, unitamente ai processi di crescita e di differenziazione delle stesse. Essi accelerano il metabolismo ed il consumo di ATP, innalzando la temperatura corporea e stimolano il sistema nervoso centrale. Soggetti che presentano un’iperattività tiroidea sono mediamente magri nonostante assumono notevoli quantità di calorie, soffrono molto il caldo, sono stressati, ed hanno difficoltà di concentrazione.
GHIANDOLE SURRENALI
Le surrenali sono piccole ghiandole del peso di 5-15 g, appoggiate sull’estremità superiore dei reni. La corteccia del surrene è composta da cellule endocrine secernenti ormoni di natura steroidea, mentre la midollare è costituita da tessuto neurosecernente, connesso con il sistema ortosimpatico.
ORMONI DELLA MIDOLLARE DEL SURRENE
Le cellule della midollare del surrene sono stimolate direttamente da nervi diretti dal sistema ortosimpatico ed il loro prodotto, le Catecolamine, sono quindi mediatori dello stesso. La stimolazione ortosimpatica del surrene proviene dall’ipotalamo. Le Catecolamine, derivate dall’aminoacido tirosina, sono Adrenalina e Noradrenalina. La Noradrenalina è un precursore metabolico dell’Adrenalina. Le Catecolamine sono ormoni dello stress, esse agiscono come mediatori nelle reazioni di Attacco-Fuga, predisponendo l’organismo allo svolgimento di una prestazione fisica massimale. Esse sono infatti funzionali all’aumento della frequenza e della forza di contrazione del muscolo cardiaco, agiscano sulla vasomotricità, stimolano la scissione del glicogeno epatico e muscolare e il catabolismo lipidico del tessuto adiposo e nei muscoli. Nel corso di esercizio fisico, le contrazioni di Catecolamine aumentano notevolmente rispetto al valore basale, rispondendo proporzionalmente all’intensità e alla durata dello stesso.
ORMONI DELLA CORTECCIA DEL SURRENE
La corticale del Surrene è composta da tre strati distinti. La corteccia surrenale, stimolata dall’ormone ipofisario ACTH, secerne quindi tre diverse categorie di ormoni steroidei.
-Mineralcorticoidi- dalla zona glomerulare
-Glucocorticoidi- dalla zona fascicolata
-Gonadocorticoidi- dalla zona reticolare
I mineralcorticoidi ricoprono un importante ruolo nella regolazione della concentrazione di importanti minerali nei fluidi corporei. Essi sono il desossicorticosterone e l’aldosterone. L’azione dell’Aldosterone è funzionale al mantenimento dell’omeostasi del sodio ematico.
I glucocorticoidi sono importanti per la loro azione sul metabolismo del glucosio e dei carboidrati in genere. Essi sono il cortisolo ed il corticosterone, ma solo il primo è escreto in quantità significative nell’uomo. Essi sono il cortisolo ed il corticosterone, ma solo il primo è escreto in quantità significative nell’uomo. I gonadocorticoidi sono gli ormoni deidroepiandrosterone DHEA ed Androstenoide, prodotti dalla zona reticolare della ghiandola surrenale. Essi hanno stimolato la sintesi proteica e agiscono anche come ormoni sessuali maschili.
Nella donna in età fertile gli estrogeni di derivazione surrenalica sono circa il 4% della produzione totale, mentre nella menopausa la ghiandola surrenale diviene la fonte principale degli estrogeni circolanti. Nell’uomo il surrene è responsabile del 50% circa della produzione di estrogeni, mediante la trasformazione dell’Androstenedione in Estrone.
IL CORTISOLO
Il cortisolo è secreto dalla zona fascicolata del surrene sotto lo stimolo dell’ACTH ipofisario, e raggiunge il livello massimo di mattino per poi diminuire gradualmente nel corso della giornata. Esso interviene sui metabolismi proteico e glucidico:
-favorisce la degradazione delle proteine, soprattutto a livello del tessuto muscolare, nei singoli aminoacidi.
-favorisce la mobilizzazione dei grassi ed il catabolismo lipidico ai fini energetici. Promuove perciò, per la produzione energetica, un maggior utilizzo dei grassi in favore di un risparmio di carboidrati, incoraggiando così l’innalzamento della glicemia.
-antagonizza l’insulina inibendo l’assorbimento del glucosio da parte delle cellule
-concorre nel mantenere la normale pressione arteriosa
-svolge un’importante azione antinfiammatoria e antiallergica
La secrezione di Cortisolo aumenta notevolmente in risposta allo stress ed all’esercizio fisico, favorendo un aumento del glucosio disponibile per le necessità dei muscoli scheletrici in attività. Tuttavia, Cortisolo, può condurre nel lungo termine a disfunzione del sistema immunitario.
Un’ipersecrezione di Cortisolo protratta nel tempo può causare:
-lipofilia del tronco
-diabete mellito, legato all’iperglicemia persistente indotta dall’ormone
-predisposizione alle malattie infettive, a causa dell’indebolimento del sistema immunitario
-labilità psichica
-cataratta
LE GONADI
Le ghiandole sessuali sono i testicoli nell’uomo e le ovaie nella donna. Nei due sessi le gonadi sono strutturate diversamente e producono diversi tipi di ormoni.
Il principale ormone sessuale secreto dalla corteccia surrenale è il deidroepiandrosterone DHEA, anche se vi è una modesta produzione di ormoni sessuali femminili, estrogeni e progesterone.
I TESTICOLI
I testicoli sono una coppia di organi accolti nel sacco scrotale che pende fra le cosce sotto il pube. Essi sono formati da tubuli coinvolti nei quali sono prodotti gli spermatozoi.
LE OVAIE
Le ovaie sono situate nelle pelvi e sono deputate alla produzione di diversi tipi di ormoni sessuali, fra cui estradiolo, estrone e progesterone.
ORMONI SESSUALI MASCHILI
Il testosterone è il principale ormone maschile. La sua secrezione è regolata dall’ipofisi anteriore grazie alla gonadotropine LH e FSH. Il testosterone esercita le sue due principali azioni di tipo anaerobico e androgenico direttamente, o tramite il suo metabolismo Diidratestosterone – DHT , legandosi a recettori specifici intracellulari delle cellule bersaglio a livello di tessuto muscolare, adiposo, epatico, pilifero cerebrale, ecc. L’azione androgenica del testosterone si estrinseca mediante il controllo dei processi di differenziazione sessuale, lo sviluppo ed il mantenimento delle caratteristiche sessuali maschili, il mantenimento di una corretta spermatogenesi, l’induzione della maturazione sessuale nella fase puberale.
ORMONI SESSUALI FEMMINILI: GLI ESTROGENI
Gli ormoni estrogeni, Estraiolo ed Estrone, sono steroidi secreti dai follicoli dell’ovaio. Anche gli steroidi di natura ovarica sono presenti nel sangue. Essi promuovono lo sviluppo ed il mantenimento delle caratteristiche sessuali femminili durante la fase pre e post-puberale. Gli estrogeni regolano, sotto il controllo di LH e FSH, l’andamento del ciclo mestruale e le fasi di maturazione del follicolo. Essi intervengono, assieme al progesterone, nella generazione di specifici adattamenti funzionali in gravidanza. Nella prima fase del ciclo mestruale gli estrogeni aumentano progressivamente fino al dodicesimo giorno, per poi calare bruscamente nella successiva fase di ovulazione.
Gli estrogeni sono molto importanti per la loro azione a livello osseo e vascolare, rispettivamente nella prevenzione dell’osteoporosi e dell’arterioscelori. Il progesterone è secreto dal corpo luteo, il tessuto che si sviluppa nel follicolo vescicoloso dopo la sua rottura durante l’ovulazione. Esso mantiene la mucosa uterina nelle condizioni adatte affinchè inizi e prosegua la gravidanza.
IL PANCREAS
Il pancreas è situato sotto lo stomaco. La porzione endocrina del pancreas è costituita dalle cosiddette isole di Langerhans composte da cellule alfa, deputate alla produzione di Glucagone, e cellule Beta, deputate alla secrezione di Insulina.
L’INSULINA
L’insulina, promuove il movimento di glucosio, aminoacidi, e acidi grassi, del sangue, alle cellule dei tessuti. Esse tende quindi ad abbassare la concentrazione ematica di queste molecole, favorendone il metabolismo da parte delle cellule dei tessuti.
L’insulina interviene anche nel processo di sintesi proteica aumentando la concentrazione intracellulare di RNA, facilitando il trasporto degli aminoacidi attraverso la membrana ed aumentando la sintesi proteica a livello dei ribosomi. La secrezione di Insulina è regolata dal livello della glicemia. Anche l’aumento della concentrazione di alcuni aminoacidi nel sangue induce un aumento dell’insulina.
IL GLUCAGONE
Il Glucagone, presenta effetti antagonisti nei confronti dell’insulina. Esso stimola infatti la glicogenolisi e la gluoneogenesi, ed esercita una marcata azione iperglicemizzante. Il Glucagone favorisce la liberazione di glucosio da parte del fegato, e la captazione di aminoacidi ai fini glucogenetici da parte dello stesso.
GH ED ESERCIZIO FISICO
L’esercizio fisico rappresenta infatti un potente stimolo in gradi di aumentare la secrezione di GH. L’aumento dei livelli plasmatici di ormone della crescita non avviene comunque in concomitanza con l’inizio dell’esercizio fisico, ma si verifica fra il 20 ed il 60 minuto nel corso di esercizi di lunga durata, o fra la fine ed il 15 ed il 25 minuto del periodo di recupero, nel caso di esercizi di durata inferiore ai 20 minuti. Le ragioni del ritardo delle risposte del GH all’esercizio fisico risiedono probabilmente nelle funzioni metaboliche dell’ormone di seguito brevemente riassunte:
-azione anabolica – di stimolo sulla sintesi proteica
- azione iperglicemizzante – con inibizione dell’utilizzo del glucosio da parte delle cellule muscolari e stimolo alla gluconeogenesi epatica
-azione sul metabolismo lipidico – con aumento dei livelli degli acidi grassi liberi e dei corpi chetonici circolanti, e del loro utilizzo a scopo energetico.
Anche il grado di allenamento e l’età dei soggetti praticanti attività si rileva di fondamentale importanza; la risposta risulta essere infatti maggiore nei soggetti sedentari piuttosto che negli atleti, e nei giovani piuttosto che negli anziani. Si osserva comunque una significativa risposta del GH già per esercizi a bassa intensità (50% del V02max), sebbene tale risposta diventi massima intorno alla soglia anaerobica (70% del V02max), e non aumenti in maniera significativa per intensità superiori. Nell’esecuzione di esercizio ad alto impegno di forza, quale il lavoro con sovraccarichi, tale da comportare una certa concentrazione di lattato ematico. L’entità della risposta del GH risulta essere inoltre inversamente proporzionale ai tempi di recupero, e direttamente proporzionale alla durata della serie, entrambi fattori risultanti in un accumulo di lattato. E’ infatti dimostrata una correlazione significativa fra i livelli di lattato ematico e la risposta dell’ormone somatotropo.
CORTISOLO ED ESERCIZIO FISICO
Il Cortisolo esercita un’azione antagonista dell’insulina, stimolando il catabolismo proteico a livello muscolare e favorendo la gluconeogenesi epatica. Tale azione è praticamente evidente nel digiuno e nell’esercizio fisico di lunga durata, quando il tessuto muscolare viene convertito in glucosio necessario a scopo energetico per l’organismo. Sono molti i fattori scatenanti dei livelli di Cortisolo, il freddo, il dolore, i traumi fisici, gli interventi chirurgici, la gravidanza, il parto, l’ansia. In relazione agli stati ansiosi, essendo spesso l’attività fisica, soprattutto in occasione di qualche competizione agonistica, accompagnata da tensione emotiva, si assiste ad una precoce aumento del livello di Cortisolo plasmatico, addirittura precedente l’inizio della prova.
TESTOSTERONE ED ESERCIZIO ACUTO DI BREVE DURATA
L’allenamento con sovraccarichi induce un significativo aumento dei livelli plasmatici del Testosterone, ma si registrino diverse caratteristiche della risposta a seconda del tipo di protocollo utilizzato. In generale, i livelli plasmatici di Testosterone aumentano immediatamente in coincidenza con l’inizio dello sforzo, per raggiungere un acme dopo circa 20 minuti per poi declinare fino ai valori basali in coincidenza con l’inizio dell’incremento del Cortisolo plasmatico.
TESTOSTERONE ED ESERCIZIO ACUTO DI LUNGA DURATA
Per quanto riguarda l’esercizio acuto di lunga durata, esso è invece associato ad una riduzione del Testosterone plasmatico; un leggero incremento iniziale della testosteronemia è infatti seguita da una sua riduzione, fino a livelli basali od inferiori.
TESTOSTERONE ED ALLENAMENTO
L’allenamento per gli sport di resistenza (es. corsa, maratone, ecc) sembra essere quello maggiormente responsabile della riduzione della testosteronemia. Nei soggetti praticanti tali attività si registra inoltre una riduzione del rapporto Testosterone/Cortisolo, che secondo alcuni autori può essere definito un marker ormonale di over-training. Altri tipi di attività fisica, quale ad esempio l’allenamento con Sovraccarichi, sono al contrario associati ad un incremento dei livelli di Testosterone totale e libero. In seguito ad un periodo prolungato di intenso allenamento per la forza si osserva un aumento delle concentrazioni plasmatiche di Testosterone (20%-25%), Diidrostetosterone ed Androstenedione.
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