Ormoni
Che cosa sono e quale funzione svolgono gli ormoni?
Gli ormoni sono le molecole attraverso cui il sistema endocrino mette in comunicazione vari distretti corporei e permette la regolazione o l'avvio di processi metabolici e funzionali indispensabili per la sopravvivenza.
Gli ormoni sono costituiti da classi differenti di composti chimici e agiscono in maniera opposta rispetto ai neurotrasmettitori. Sebbene, infatti, entrambe queste classi di composti siano responsabili di una risposta da parte dell'organismo a specifici stimoli o condizioni ambientali, la risposta mediata dagli ormoni e dai neurotrasmettitori agisce su due scale temporali differenti.
La risposta agli ormoni è lenta e graduale e si protrae per periodi lunghi, anche diversi giorni; gli ormoni sono quindi adatti a mediare risposte inerenti fenomeni di lungo corso, come la regolazione dell'equilibrio osmotico del sangue, i livelli di glicemia, la velocità del metabolismo e le funzioni riproduttive.
I neurotrasmettitori, viceversa, hanno azione immediata e effetti molto limitati nel tempo. Ad ogni modo, alcuni neurotrasmettitori possono fungere da ormoni in distretti corporei differenti e viceversa.
Scoperta, etimologia e definizione di ormone
La definizione di ormone risale agli studi di Ernest Starling e William Bayllis, che descrissero la prima molecola ad attività ormonale della storia della medicina, identificando nella Secretina, una sostanza prodotta dall'intestino tenue, la responsabile della secrezione dei succhi pancreatici. Essi definirono "ormone" (dal greco: "lo stimolo") qualunque sostanza che fosse:
- in grado di produrre una risposta in un tessuto o organo bersaglio che modifica la propria attività
- sintetizzata da tessuti specializzati oppure da ghiandole
- immessa nel circolo sanguigno
Poiché circolano nel sangue, gli ormoni vengono in contatto con tutti i tipi di cellule dell'organismo. Solamente alcune però, quelle che fungono da bersaglio, sono in grado di produrre una risposta in presenza della molecola ormonale.
Funzionamento degli ormoni
Una volta entrato in contatto con la cellula bersaglio, l'ormone lega un recettore specifico sulla sua membrana cellulare. La formazione del complesso ormone/bersaglio avvia una catena di reazioni mediate da uno o più secondi messaggeri che determina alla fine la risposta enzimatica tipica del tessuto stimolato.
La quantità di ormone necessario a scatenare la reazione è minima, mentre durante la cascata di eventi si verifica una amplificazione del segnale che determina una risposta molto più ampia. La capacità dei recettori di rispondere in presenza di concentrazioni molto basse dell'ormone è dovuta all'elevata affinità che queste molecole possiedono per i loro bersagli.
Classi chimiche degli ormoni
In base alle caratteristiche chimiche ed alla tipologia di precursore che viene utilizzato per la loro sintesi, possiamo distinguere quattro classi di ormoni:
- Le ammine sono ormoni a basso peso molecolare prodotti a partire da amminoacidi. In questa categoria rientrano molecole come l'adrenalina, la noradrenalina e gli ormoni tiroidei.
- Gli ormoni steroidei, che sono costituiti da idrocarburi ciclici la cui sintesi avviene sempre a partire da un medesimo precursore, ossia il colesterolo.
- Le prostaglandine sono ormoni costituiti da grassi insaturi ciclici. La loro sintesi avviene in corrispondenza delle membrane e i precursori sono gli acidi grassi a 20 atomi di carbonio.
- Gli ormoni peptidici, detti anche ormoni proteici, sono molecole a elevato peso molecolare come ad esempio l'insulina.
Figura 1: Le quattro classi di ormoni: Ammine (adrenalina); Steroidei (cortisolo); Prostaglandine (Prostagliandina ɑ); Proteiche (insulina).
Regolazione dell'attività ormonale
L'attività ormonale è regolata attraverso due vie differenti: alcuni ormoni sono sotto il controllo neurormonale, altri sotto il controllo delle modificazioni dell'ambiente extracellulare.
Nel controllo neurormonale specifiche molecole, dette neurormoni, vengono prodotti da tessuto ghiandolare controllato da cellule nervose specializzate, dette cellule neurosecretrici. In risposta a stimoli ambientali di natura nervosa, le cellule neurosecretrici, presenti nell'ipotalamo, stimolano le cellule ghiandolari dell'ipofisi a secernere i neurormoni che agiscono sui tessuti bersaglio. L'ipofisi produce ben 9 ormoni che hanno effetto di controllare l'attività di altre ghiandole, per cui è detta anche ghiandola "padrone".
Figura 2: La grande importanza dell'Ipofisi nel controllo dell'equilibrio ormonale.
Ormoni controllati con feedback negativo
Nei meccanismi di controllo a feedback, è l'azione stessa dell'ormone ad avere effetti diretti sull'intensità del suo rilascio. Talvolta è la molecola stessa che agisce come regolatore, legando direttamente recettori delle cellule ghiandolari. In altri casi è l'effetto prodotto dall'ormone a determinare tale regolazione.
Ad esempio l'insulina, facendo diminuire il glucosio nel sangue, causa indirettamente l'inibizione del suo rilascio. Un meccanismo di questo tipo, in cui gli effetti o la presenza della molecola prodotta dalla ghiandola agiscono inibendo la sua stessa secrezione, sono detti meccanismi di controllo a feedback negativo, e sono i più diffusi.
Ormoni controllati con feedback positivo
In alcuni casi può invece avvenire il meccanismo opposto: la presenza in circolo di piccole quantità dell'ormone, prodotte all'inizio della risposta ormonale, fungono da stimolatori per le ghiandole che lo secernono avviando una impennata nella produzione e secrezione dell'ormone circolante. Questo meccanismo, al contrario del precedente, è detto a feedback positivo.
Il controllo mediante feedback positivo è tipico di quelle ghiandole il cui prodotto ha la necessità di essere velocemente secreto in grandi quantità nella fase iniziale della risposta, e sono tipicamente sottoposti a controllo di tipo negativo nella fase successiva, quando l'ormone ha rapidamente raggiunto elevate concentrazioni.
È il caso, ad esempio, dell'ormone luteinizzante nella prima fase del ciclo riproduttivo di molti animali, che deve raggiungere il picco in tempi molto rapidi.
Figura 3: Funzionamento del controllo a Feedback degli ormoni.
Controllo diretto e indiretto del feedback
Il controllo a feedback può seguire una via breve e una via lunga. Nella via breve, la molecola agisce direttamente sul tessuto ghiandolare inibendo o favorendo la secrezione.
Nel controllo secondo la via lunga, invece, la molecola agisce indirettamente, producendo una risposta a carico di un tessuto o una ghiandola diversa, la cui risposta ha effetti sulla ghiandola che produce l'ormone stesso.
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