lunedì 27 maggio 2013

Il sistema endocrino e l'esercizio fisico: messaggeri di forza. Parte prima

Protocollo ministeriale n. 8

Il sistema endocrino e l'esercizio fisico: messaggeri di forza. Parte prima.

Nel precedente dispaccio il Ministro si è occupato della risposta del sistema immunitario all'esercizio fisico, qui andiamo ad analizzare la risposta dell'altro grande sistema del corpo umano: il sistema endocrino.
Questo primo dispaccio fornisce un compendio sui protagonisti prtimari dei questo sistema ed il loro funzionamento globale, in quello successivo invece verranno affrontati più approfonditamente alcuni aspetti della risposta del sistema endocrino all'esercizio fisico intenso (sollevamento pesi e kettlebell traning).

Ll sistema endocrino è un insieme di ghiandole e cellule che secernono sostanze proteiche o lipidiche chiamate ormoni, tale sistema è sincronizzato con il sistema nervoso per il controllo dell'omeostasi dell'organismo. L'omeostasi (il mantenimento constante degli equilibri chimico fisici in base ai mutamenti esterni) è di vario tipo:
  • IONICA: controllo dell'equilibrio di ioni nei fluidi corporei
  • IDRICA: controllo della concentrazione di acqua e quindi di ioni sempre nei fluidi corporei.
  • TERMICA: controllo della temperatura corporea
  • ENERGETICA: controllo dei composti organici da cui il corpo ne trae energia per il mantenimento del metabolismo.
Gli ormoni vengono secreti nel sangue da cellule endocrine e da neuroni specializzati, essi agiscono su determinati recettori posti sulla cellula bersaglio. L'azione ormonale è di tipo:
  • ENDOCRINA: gli ormoni vengono rilasciati nel sangue per svolgere la loro azione su organi bersaglio lontani.
  • PARACRINA: il bersaglio degli ormoni è prossimale alla cellula produttrice di ormoni.
  • AUTOCRINA: l'azione dell'ormone si manifesta nella cellula stessa (meccanismo di feedback).
Gli ormoni si dividono in tre categorie:
  • Peptidici(costituiti da 3 o più aminoacidi) con una emivita molto breve.
  • Amminici(derivanti da un aminoacido) es: melatonina dal Triptofano, Tiroidei e Catecolamine dalla tirosina.
  • Steroidei(derivanti dal colesterolo), prodotti nella zona corticale del surrene e nelle gonadi.
I recettori per gli ormoni steroidei-lipofilici si trovano nel citosol (parte interna della cellula) mentre i recettori per i messaggeri peptidici-lipofobici si trovano sulla membrana cellulare.

Il controllo endocrino viene espletato dagli ormoni trofici, ovvero quegli ormoni in grado di stimolare o inibire la produzione di altri ormoni, il sistema di controllo avviene tramite feedback-positivo o feedback negativo in base alla concentrazione di sostanze nei fluidi.

La stimolazione ormonale avviene su tre vie:
  1. Stimolazione ormonale: ormoni influenzati da altri ormoni, es: l'ipofisi anteriore stimolata dall'ipotalamo, a loro volta gli ormoni ipofisari posso stimolare il rilascio di ormoni da altre ghiandole endocrine.
  2. Stimolazione umorale: ormoni rilasciati in seguito a concentrazioni di ioni o sostanze nutrienti nel sangue.
  3. Stimolazione nervosa: produzione di ormoni avviata da un'attivazione neuronale.


L'ipotalamo è una regione cerebrale facente parte del diencefalo ed assolve molte altre funzioni oltre a quella di ghiandola endocrina. È la componente endocrina primaria perché secerne ormoni i quali agiscono sull'ipofisi (collegata al'ipotalamo dall'infundibolo).

Gli ormoni trofici prodotti dall'ipotalamo sono:
  • Ormone stimolante rilascio di prolattina PRH
  • Ormone inibente rilascio di prolattina PIH
  • Ormone stimolante rilascio di Tireotropina TRH
  • Ormone stimolante rilascio di Cortotropina CRH
  • Ormone stimolante il rilascio di GH GhRH
  • Ormone inibente rilascio GH GhIH
  • Ormone rilasciante Gonadotropine GnRH
la produzione di ormoni trofici è regolata da due tipi di feedback: lungo e corto
  • corto: ormoni trofici adenoipofisiari riducono la produzione di ormoni trofici ipotalamici.
  • lungo: l'inibizione causata da ormoni secreti dopo quelli trofici sull'ipotalamo\ipofisi.
tra l'ipotalamo e l'ipofisi c'è un sistema portale (due letti capillari in serie)che conduce gli ormoni trofici prodotti dall'ipotalamo all'ipofisi anteriore.

Ipofisi può essere considerata la ghiandola endocrina primaria perché i suoi ormoni controllano gran parte delle funzioni vitali dell'organismo. Divisa in 2 parti, una posteriore chiamata Neuroipofsi che contiene le terminazioni nervose il cui soma si trova nell'ipotalamo:
  • nucleo sopraottico: produzione di Ossitocina (contrazioni uterine e prostatiche)
  • nucleo paraventricolare: produzione di ADH (vasopressina, responsabile della ritenzione di acqua nei reni)
e da una parte Anteriore formata principalmente da ghiandole secernenti ormoni Trofici (stimolanti\inibenti)

Ormoni prodotti dall'ipofisi anteriore:
  • GH (somatotropina) favorisce la crescita in due modi: stimola la sintesi proteica e aumenta il volume delle cellule (ipertrofia), stimola la divisione cellulare (iperplasia). Queste due azioni portano alla crescita lineare del corpo umano durante lo sviluppo (allungamento delle ossa, aumento della massa magra e dei singoli organi). Responsabile dell'aumento degli amminoacidi nei tessuti con stimolo alla sintesi proteica grazie alla produzione di un messaggero chimico intermedio prodotto nel fegato: l' IGF1. Il testosterone è permissivo nei suoi confronti. 
  • Prolattina stimola la produzione di latte e altera o blocca il ciclo mestruale (amenorrea)
  • LH e FSH(gonadotropici) l'FSH sulla donna favorisce la maturazione dei follicoli, nell'uomo stimola la produzione di sperma, LH nella donna coadiuva l'azione dell'FSH, nell'uomo stimola la produzione di testosterone 
  • TSH (tireotropina) stimola la secrezione ormonale della tiroide
  • ACTH (corticotropo)controllo sulla corteccia surrenale e stimola produzione di Cortisolo.
Gli Ormoni interagiscono tra di loro in vari modi:
  • SINERGIA:due ormoni differenti che agiscono contemporaneamente sullo stesso bersaglio la cui somma delle azioni è più che additivo.(ADRENALINA + Glucagone)
  • PERMISSIVITA': Un ormone non può svolgere il suo compito se non è presente un secondo ormone es: ormoni tiroidei + ormoni della crescita.
  • ANTAGONISTI: due ormoni che hanno azioni fisiologiche opposte. (glucagone\insulina)

Influenza ormonale sul metabolismo

Surrenali: formate dalla corteccia e dal midollo.
Midollo: secerne adrenalina e noradrenalina. Esse mobilizzano le riserve di grasso e glicogeno, regolano la pressione sanguigna e agiscono sulla muscolatura liscia delle vie respiratorie. Vengono rilasciati con lo stress e si legano a recettori α(eccitatorio) e ß(inibitorio) l'affinità per i recettori alfa è maggiore per la noradrenalina e per i recettori beta è maggiore l'adrenalina.
Nel cuore sia l'adrenalina che la noradrenalina (neurotrasmettitore del sna simpatico) hanno un'azione stimolante aumentando la frequenza cardiaca e la forza di contrazione (SNA ortosimpatico innerva nodo SA e cellule del Purkinje del cuore).
Nei vasi sanguigni la noradrenalina e lìadrenalina inducono vasocostrizione ma sono responsabili della vasodilatazione nel circolo coronarico, muscolare, e polmonare.
Nel sistema gastroenterico inibiscono la secrezione delle ghiandole.
Apparato urinario: inibiscono il muscolo destrusore e attivano lo sfintere interno.
Nell'apparato respiratorio dilatano trachea ed i bronchi.
Nel muscolo scheletrico accrescono la forza di contrazione in sinergia con il testosterone.
Nel SNC: hanno azione eccitatoria e procurano ansia e tremore.
Azione sul metabolismo glucidico: aumento della glicogenolisi nel fegato e nel muscolo scheletrico.

Azione ormonale sul metabolismo dei lipidi.
Gli ormoni mobilitano i depositi dei grassi, tale azione è chiamata Lipolisi.

La stimolazione della corteccia surrenale avviene per la risposta del Sistema Nervoso Autonomo Simpatico (RISPOSTA DI ATTACCO E FUGA)

Corteccia:
è suddivisa in: zona glomerulare (produzione di ormoni sessuali), zona fascicolata (glucocorticoidi) e zona reticolare(aldosterone) ed occupa gran parte della ghiandola, incastonate al suo interno ci sono gocce di lipidi ricche di colesterolo per la produzione di ormoni steroidei.
I corticosteroidi si dividono in mineralcorticoidi (aldosterone) e i glucocorticoidi (cortisolo) vengono prodotti nei mitocondri e nel RE, la loro secrezione è gestita dai ritmi cicardiani necessari anche per la secrezione di Gh in sinergia con gli ormoni tiroidei.

Azione metabolica sul glucosio: iperglicemizzante, induce gluconeogenesi nel fegato, antagonista dell'insulina perchè riduce i recettori sulle cellule bersaglio.
Azione sul metabolismo proteico: disgregazione delle proteine tranne che nel fegato, assottigliamento della componente connettivale e inibizione dell'osteogenesi.
Azione sul metabolismo lipidico: mobilita i grassi ma aumenta l'appetito.
Ha un'azione antiinfiammatoria e immunodepressiva (stress)

Lo stress è la capacità dell'organismo di adattarsi ad eventi quali traumi, lesioni, forti emozioni, le surreni vengono stimolate sia dall'ortosimpatico (adrenalina) che dall'ipofisi (ACTH) sindrome da superallenamento. Ipertrofia delle surreni e mancanza di precursori porta al collasso (approfondimento sul dispaccio precedente: Lo scudo e la spada, la risposta del sistema immunitario all'esercizio fisico).
TESTOSTERONE ESTRADIOLO, nella donna in menopausa sono l'unica fonte di estrogeni

Tiroide: ghiandola posta nel collo e adagiata sulla laringe costituita da cellule follicolari che circondano la colloide costituita da licoproteine (secrete dalle follicolari). 
Negli spazi interstiziali tra i follicoli ci sono le cellule C che producono Calcitonina.
Nella colloide è presente la TIREOGLOBULINA che agisce come precursore degli ormoni tiroidei, nella colloide ci sono gli ioni IODIO e gli enzimi per gli ormoni T3 e T4, gli enzimi e la tireoglobulina sono prodotti dalle cellule follicolari mentre lo iodio è trasportato attivamente ad opera dei follicoli dal sangue. I residui tirosinici si legano a ioni iodio, l'aggiunta di uno ione iodio forma il MIT (monoiodotirosina) l'aggiunta di un secondo ione forma la diiodotirosina DIT, se due DIT si legano covalentemente tra di loro formano la T4 se si legano un MIT e un DIT si forma la T3. Gli ormoni legati alla tireoglobulina rimangono nella colloide fino a 3 mesi. Il TSH si lega ad un recettore posto sulla membrana della cellula follicolare, la cellula fagocita dalla colloide gli ormoni,essi vengono portati in un lisosoma dove vengono demolite le molecole di tireoglobulina ed in seguito immessi nel sangue gli ormoni T3 e T4.
Deiodati diventano TIRONINA

AZIONI SUL METABOLISMO
  • Aumento del metabolismo basale: effetto termogenico aumentando l'attività della pompa Na\K (idrolizzazione ATP e aumento del calore)
  • Glucidico: gluconeogenesi e glicolisi.
  • Lipidi: mobilitazione delle riserve.
  • Proteine: a livello fisiologico facilitano l'ingresso di aminoacidi (anabolico)a livelli alti gluconeogenesi a partire dalle proteine delle cellule muscolari (catabolico),sintesi di chetoni.
  • Aumento della diuresi con perdita di ioni
  • aumento della gittata cardiaca e della pressione arteriosa, azione permissiva nei confronti delle catecolamine (nuova sintesi di recettori ß-adrenergici)
  • Ipereccitabilità del SN
Disfunzioni tiroidee:
  • Nanismo disarmonico
  • cretinismo (terapia sostitutiva di T3)
  • Ipotiroidismo (poco iodio con la dieta, disfunzione ipotalamica\ipofisaria TRH TSH)
  • Ipertiroidismo: dimagrimento,innalzamento della glicemia

Calcitonina:prodotta dalle cellule C
  • azione antagonista del paratrormone,riduzione della calcemia, attiva la costruzione della matrice ossea da parte degli osteoclasti

Paratrormone: aumenta i livelli plasmatici di calcio in tre vie
  • aumenta l'attività degli osteoblasi liberando calcio
  • riassorbimento del calcio ionico da parte dei reni
  • riassorbimento di calcio da parte dell'intestino.

Pancreas: formato da una zona esocrina(cellule dei dotti e cellule degli acini) e da una zona endocrina (isolotti di Langherans α(glucagone), ß(insulina) e (somatostatina: regola la digestione ed è anche l'ormone trofico ipotalamico che inibisce il GH)
Azione metabolica:
insulina promuove l'immagazzinamento di energia (sintesi di trigliceridi e glicogeno)
il pancreas controlla i livelli di glicemia direttamente dal sangue con cui viene irrorato.
Insulina: regola il metabolismo glucidico del tessuto muscolare, adiposo ed epatico (escluso quello del cervello)l'azione dell'insulina si realizza mediante la diffusione facilitata, il glucosio entra nella cellula dopo essersi legato ad una proteina trasportatrice, i meccanismi di assorbimento del glucosio sono 3:
  • aumento del numero di trasportatori
  • trasformazione del glucosio intracellulare in glicogeno per aumentare il gradiente di concentrazione
  • riduzione della gluconeogenesi
il glucosio che non entra nel compartimento cellulare viene immagazzinato sotto forma di trigliceride. L'insulina abbassa la concentrazione di glucosio nel sangue dopo un pasto, nel muscolo il glucosio entra grazie ai canali glucosio-dipendenti GLUT4. Durante l'attività fisica le CATECOLAMINE INIBISCONO LA PRODUZIONE DI INSULINA, un calo di glucosio nel sangue attiva il glucagone e l'adrenalina il cui compito è quello di rilasciare zuccheri dal fegato ( il glucosio6-fosfato contenuto nel fegato viene convertito  in glucosio e rilasciato nel torrente ematico dall'enzima glucosio 6 fosfato fosfatasi, assente nel muscolo).
Il mancato assorbimento di glucosio è dato dalla scarsità di recettori(downregulation da esposizione), distruzione cellule beta, enanomalia nella produzione di insulina.

Riferimenti bibliografici:

Stanfield-Germann: Fisiologia III edizione.
McArdle, Katch, Katch: Fisiologia applicata allo sport.
Kenndy, Wilmore, Costill: Physiology of sport and exercise
G. Faglia Malattie del Sistema endocrino e del Metabolismo.