GLI ORMONI

1. GLI ORMONI

2. Ormoni Definizione classica: messaggeri chimici prodotti da tessuti specializzati (ghiandole endocrine) che agiscono a distanza su cellule bersaglio (segnali endocrini) Definizione più ampia: la capacità di produrre ormoni non è una proprietà esclusiva delle ghiandole endocrine. Gli ormoni possono anche agire localmente su cellule vicine per diffusione (segnali paracrini) o anche sulle stesse cellule che li hanno prodotti (segnali autocrini) In questi casi l’ormone non è secreto in circolo

3. Secondo questa definizione più ampia la separazione tra ormoni e neurotrasmettitori diventa labile Certe molecole possono agire sia come ormoni che come neurotrasmettitori (es: catecolamine, ormoni ippotalamici, ipofisari, gastro-intestinali) I neuroni possono rilasciare in circolo ormoni (neurormoni)

4. ossitocina • L'ossitocina è un ormone prodotto dai nuclei ipotalamici e secreto dalla neuroipofisi • E’ un ormone peptidico, un nonapeptide, molto simile a un altro ormone ipofisario, la vasopressina • L'azione principale dell'ossitocina è quella di stimolare le contrazioni della muscolatura liscia dell'utero • Governa il "riflesso di eiezione fetale", "riflesso di eiezione del latte", "riflesso di eiezione dello sperma” • Recettori dell'ossitocina si trovano anche nel sistema limbico del cervello • Esperimenti su animali hanno dimostrato l'importanza di tale ormone nell'accoppiamento, nel comportamento parentale e sociale

5. GLI ORMONI-generalità Gli ormoni peptidici e le catecolamine sono idrosolubili, non possono attraversare la membrana plasmatica e trovano gli specifici recettori sulla superficie esterna della membrana delle cellule bersaglio. Essendo “primi messaggeri” gli ormoni producono i loro effetti grazie all’azione di un “secondo messaggero” intracellulare l’AMP ciclico (AMPc) derivato dall’ATP, che attiva allostericamente delle proteine cinasi in grado di fosforilare con l’intervento di ATP altre proteine enzimatiche. La fosforilazione di questi ultimi enzimi causa, a seconda dei casi, attivazione o si disattivazione. L’azione di questi ormoni è rapida poiché agiscono modificando l’attività di enzimi già presenti nelle cellule. Gli ormoni tiroidei e steroidei sono invece in grado di attraversare la membrana plasmatica, si legano a recettori citoplasmatici, raggiungono il nucleo ove attivano la trascrizione, causando la sintesi di una proteina enzimatica. L’azione di questi ormoni è lenta.

6. GLI ORMONI - Classificazione - Ormoni di derivazione aminoacidica (tirosina) catecolamine (adrenalina, nor-adrenalina), ormoni tiroidei - Ormoni peptidici ( 3 - 200 AA) ormoni dell’ipotalamo e dell’ipofisi, insulina, glucagone, paratormone, calcitonina - Ormoni steroidei (derivati del colesterolo) ormoni della corteccia surrenale, androgeni, estrogeni - Ormoni eicosanoidi(derivati dall’acido arachidonico) prostaglandine

7. IL MECCANISMO D’AZIONE DEGLI ORMONI PEPTIDICI E CATECOLAMINICI ormone Primo messaggero Recettore proteico Adenilico ciclasi Secondo messaggero ATP AMPc PROTEINA ENZIMATICA FOSFORILATA PROTEINA ENZIMATICA

8. IL MECCANISMO D’AZIONE DEGLI ORMONI STEROIDEI ormone DNA trascrizione ormone RNAm recettore traduzione Sintesi della proteina enzimatica

9. L’INSULINA • L’insulina è prodotta nel pancreas dalle cellule  delle isole del Langerhans e viene secreta in risposta all’iperglicemia essendo il processo attivato da ioni calcio. I tessuti bersaglio sono quello epatico, muscolare ed adiposo. • L’effetto dell’insulina è ipoglicemizzante. • Effetti metabolici • Promuove l’ingresso del glucoso nel (fegato), nel muscolo e nel tessuto adiposo • - Stimola la glicogenosintesi nel fegato e nel muscolo • Stimola la glicolisi  acetil-CoA sintesi acidi grassi nel fegato e nel tessuto adiposo • - Favorisce la sintesi di VLDL nel fegato • - Inibisce la glicogenolisi nel fegato e nel muscolo • - Inibisce la gluconeogenesi nel fegato • L’abbassamento della glicemia causa diminuzione di emissione di insulina con un meccanismo a feed-back.

10. IL GLUCAGONE • Il glucagone è prodotto nel pancreas dalle cellule  delle isole del Langerhans; viene secreto in risposta a ipoglicemia; il suo bersaglio principale è il fegato, ma agisce anche sul tessuto adiposo. • Il suo effetto è iperglicemizzante. • Effetti metabolici • Attiva la glicogenolisi (fegato) • Stimola la lipolisi (tessuto adiposo) • Attiva la gluconeogenesi (fegato) • Inibisce la glicolisi (fegato, tessuto adiposo) • - Inibisce la glicogenosintesi (fegato) • Il glucagone è in grado di causare aumento della glicemia grazie alla presenza, esclusivamente nel fegato, dell’enzima glucoso 6-fosfatasi che permette la defosforilazione del glucoso 6-P e la fuoriuscita nel sangue di glucoso libero.

11. IL FEGATO E LA REGOLAZIONE DELLA GLICEMIA GLUCOSO DAL SANGUE GLUCOSO LIBERATO NEL SANGUE glucoso 6 fosfatasi G6-P glicogeno glicogeno G6-P gluconeogenesi fonte energetica lattato, AA acidi grassi utilizzati come combustibile sintesi di acidi grassi VLDL al tessuto adiposo acidi grassi dal tessuto adiposo INSULINA GLUCAGONE DOPO UN PASTO DOPO UNA NOTTE DI DIGIUNO

12. LE CATECOLAMINE • Le catecolamine, adrenalina e noradrenalina, sono prodotte nella midollare delle surrenali ed anche nel cervello e nel tessuto nervoso, dove operano come neuro-trasmettitori. Lo stimolo nervoso ne provoca l’emissione nel sangue e la loro concentrazione da 0,06 microgrammi/litro si eleva, in pochi secondi, di 1000 volte. Si possono legare a recettori alfa e beta. La sintesi delle catecolamine parte da tirosina  DOPA  Dopamina. • Effetti fisiologici: aumento del battito cardiaco e della pressione sanguigna. Il bersaglio principale di questi ormoni è il muscolo, ma agiscono anche sul fegato e sul tessuto adiposo. • Effetti metabolici • Stimolano la glicogenolisi nel fegato  aumento della glicemia • Stimolano la glicogenolisi muscolare   glicolisi (lattato) ATP • Stimolano la gluconeogenesi nel fegato  aumento della glicemia • Mobilitano gli acidi grassi dal tessuto adiposo • Stimolano la secrezione di glucagone • Inibiscono la glicogenosintesi nel fegato e nel muscolo • Inibiscono la secrezione di insulina

13. IL METABOLISMO DI VARI ORGANI E TESSUTI

14. IL FEGATO: UN ORGANO ALTRUISTA • Il fegato: • presenta un numero di enzimi costitutivi • molto superiore agli altri organi • ha caratteristiche embrionali ed è rigenerante • contiene una riserva di glicogeno pari a 400 kcal. • rifornisce i tessuti periferici di carburanti metabolici • detossifica l’organismo Vie metaboliche e attività specifiche: • gluconeogenesi • chetogenesi • ureogenesi • sintesi di acido glucuronico • turnover rapido proteine plasmatiche • modulazione della glicemia • sintesi VLDL Carburanti preferiti: • prodotti di degradazione di AA • acido lattico

15. IL FEGATO E LA REGOLAZIONE DELLA GLICEMIA GLUCOSO DAL SANGUE GLUCOSO LIBERATO NEL SANGUE glucoso 6 fosfatasi G6-P glicogeno glicogeno G6-P fonte energetica gluconeogenesi lattato, AA sintesi di acidi grassi acidi grassi utilizzati come combustibile VLDL al tessuto adiposo acidi grassi dal tessuto adiposo INSULINA GLUCAGONE DOPO UN PASTO DOPO UNA NOTTE DI DIGIUNO

16. IL MUSCOLO SCHELETRICO • Il muscolo scheletrico: • contiene elevate quantità di mioglobina • ha una riserva di glicogeno di 1200 kcal. • contiene fosfocreatina in concentrazione 6 volte superiore all’ATP (CPK isoenzima MM) • ha l’enzima miocinasi che rigenera rapidamente 1 ATP da 2 ADP • allenato intensamente utilizza acidi grassi e corpi chetonici al posto dei carboidrati Carburanti preferiti: • dopo un pasto: • glucoso • corpi chetonici • in digiuno di breve termine: • acidi grassi dall’adiposo • Leu, Ile, Val ( AA ramificati) • in digiuno prolungato: • corpi chetonici • lattato • In condizioni di anossia si attivano: • glicogenolisi • glicolisi anaerobia • elevata liberazione di lattato • Sotto sforzo si verifica: • incremento di consumo di O2 • incremento di β-ossidazione di acidi grassi • incremento di fosforilazione ossidativa • elevata liberazione di lattato

17. IL CUORE • Il miocardio: • contiene elevatissime quantità di mioglobina per sostenere l’intensa respirazione cellulare necessaria alla contrazione incessante • consuma per il 50-90% del suo metabolismo acidi grassi I carburanti preferiti si differenziano a seconda delle condizioni, come nel muscolo scheletrico: • dopo un pasto: • glucoso • corpi chetonici • in digiuno di breve termine: • acidi grassi dall’adiposo • Leu, Ile, Val (ramificati) • in digiuno prolungato: • corpi chetonici • lattato • In condizioni di anossia si attivano: • glicogenolisi • glicolisi anaerobia • Sotto sforzo si verifica: • incremento del consumo di O2 • incremento della β-ossidazione • incremento della fosforilazione ossidativa

18. IL TESSUTO ADIPOSO Il tessuto adiposo bianco ha un ruolo centrale nel metabolismo energetico. I trigliceridi contengono principalmente: acido oleico (45%), palmitico (20%), linoleico (10%) e stearico (6%). La lipoproteina lipasi (adipociti) idrolizza i trigliceridi dei chilomicroni e delleVLDL: ingresso di acidi grassi poi esterificati negli adipociti. I trigliceridi vengono idrolizzati durante il digiuno, per rifornimento energetico. • Vie metaboliche attive: • glicolisi • sintesi di acidi grassi • via dei pentosi • termogenesi Il tessuto adiposo bruno,ricco di mitocondri, attua termogenesi nel neonato, l’adiposo bianco nell’adulto. La termogenesi è stimolata dall’adrenalina che attiva la lipolisi e gli acidi grassi liberi agiscono da disaccoppianti, annullando il gradiente di protonico della catena respiratoria, con dispersione di energia sotto forma di calore.

19. IL RENE • La parte corticale e quella midollare del rene presentano metabolismo molto differente: • la corticale presenta metabolismo aerobio con grande consumo di ossigeno. E’ attiva la gluconeogenesi per fornire glucoso alla midollare • la midollare è caratterizzata da metabolismo anaerobio Carburanti principali Reazione caratteristica (ammoniogenesi) • acido palmitico (60-80% energia) • acido lattico • glutamina • glucoso • corpi chetonici (digiuno) Glutamina glutamato + NH4+

20. IL CERVELLO • Il cervello consuma: • nell’adulto il 25% dell’ossigeno corporeo • nel neonato e nel bambino (4 anni) il 50 % dell’ossigeno corporeo • glucoso come unico combustibile • corpi chetonici a digiuno L’anossia e l’ipoglicemia protratte sono letali Il contenuto di AA liberi nel cervello è almeno 8 volte superiore a quello plasmatico, per la sintesi di molti neurotrasmettitori. Il livello di Asp e Glu è 300 volte superiore a quello plasmatico.

21. I POLMONI • I polmoni: • presentano attiva glicolisi anaerobia con produzione elevata di lattato • consumano per sé pochissimo ossigeno per non sottrarlo ai tessuti • in digiuno consumano acidi grassi e il metabolismo fortemente aerobio sottrae ossigeno agli altri tessuti • presentano attiva via dei pentosi (NADPH + H+ ) • sintetizzano attivamente acidi grassi Sintesi caratteristica attuata dagli pneumociti di Tipo II: sostanza surfactante, miscela di fosfolipidi e 3 tipi di lipoproteine, responsabile della bassa tensione superficiale degli alveoli polmonari, protettiva verso agenti ossidanti ( ossigeno, ozono, radicali liberi). Il deficit di surfactante è causa di collasso alveolare.

22. LA CUTE • La cute: • è circa il 10% del peso del corpo umano • utilizza l’80% del glucoso nella glicolisi • contiene lattato in quantità 10 volte superiore al sangue • sintetizza colesterolo per il rivestimento superficiale • Reazioni caratteristiche: • attiva sintesi di cheratina • trasformazione del 7-deidrocolesterolo in colecalciferolo (vitamina D3) • sintesi di melanina a partire dall’aminoacido tirosina