Ormoni: funzioni, tipologie e impatto sul corpo umano

Indice

• Cosa sono gli ormoni?
• Strategie di comunicazione
• Le funzioni degli ormoni
• La classificazione degli ormoni in base alla struttura biochimica
• Quali sono gli organi endocrini e quali ormoni producono

Domande e Risposte

Cosa sono gli ormoni?

Gli ormoni sono messaggeri chimici, molecole che attivano reazioni all’interno dell’organismo producendo una risposta biologica. Questo fenomeno di propagazione dell’informazione è definito “trasduzione del segnale”.

La stessa etimologia parla della funzione degli ormoni: όρμάω, dal greco, significa “mettere in movimento, azionare”.

L’evoluzione ha portato alla genesi di forme sofisticate di comunicazione fra cellule, che consentono il coordinamento e l’armonizzazione delle loro attività. Sistemi che rendono efficiente il funzionamento dei tessuti. L’importanza evoluzionistica della comunicazione intercellulare è testimoniata dal numero ragguardevole di geni che forniscono istruzioni per sintetizzare le proteine coinvolte in questa funzione. Gli ormoni sono i protagonisti di una comunicazione indiretta. Una messaggistica mediata da molecole che trasportano l’informazione a tessuti più o meno distanti da quello di partenza.

Una comunicazione fine, strutturata in maniera da autoregolarsi. Ogni ormone ha un antagonista, un omologo che entra in gioco per spegnerne l’attività quando la sua concentrazione eccede. Inoltre, l’attività endocrina è influenzata dagli stimoli ambientali, garantendo la capacità di adattamento.

I segnali ormonali devono poter essere transitori e i sistemi biochimici fluire da uno stato all’altro rapidamente, per evitare conseguenze catastrofiche per i tessuti. Il mancato spegnimento del segnale della replicazione cellulare è alla base della genesi di una malattia grave come il tumore.

Gli ormoni sono sostanze che agiscono a basse concentrazioni legandosi a proteine localizzate a livello delle cellule bersaglio, i recettori. Il legame ormone-recettore agisce come una chiave nella serratura: apre la porta (scatena una reazione intracellulare) solo se la chiave è quella giusta.

Legandosi al recettore, l’ormone ne determina una variazione strutturale e quindi una serie di cambiamenti all’interno della cellula.

Strategie di comunicazione 

Le strategie di comunicazione fra cellule e fra tessuti dipendono dalla distanza a cui sono posti. Dovendo classificarle sulla base di questo parametro, avremmo:

• Segnali endocrini: è il caso ormonale più classico. L’ormone circola nel sangue ed agisce su tessuti distanti dalla ghiandola che lo ha secreto;
• Segnali paracrini: l’azione è locale, nei confronti delle cellule vicine, per diffusione;
• Segnali autocrini: l’azione è rivolta alle cellule da cui i messaggeri sono stati prodotti;
• Segnali nervosi: sono affidati ai neurotrasmettitori, sostanze rilasciate da gruppi specifici di neuroni attivati dal passaggio di un impulso nervoso. Il bersaglio della loro azione è il neurone successivo o una cellula secretoria, comunque situati a pochi micrometri (millesimi di metro). In generale, la distinzione più evidente fra ormone e neurotrasmettitore è data dalla concentrazione a cui queste sostanze agiscono. Mentre gli ormoni svolgono le loro funzioni a concentrazioni molto limitate, i neurotrasmettitori si riversano a ridosso della cellula bersaglio a concentrazioni molto elevate. Tuttavia, per le numerose analogie che accomunano le due categorie, molti ormoni sono anche neurotrasmettitori. E’ il caso dell’adrenalina, della noradrenalina e della prolattina.

Le funzioni degli ormoni

Le funzioni degli ormoni, che si estendono a tutti i sistemi e apparati, permettono di soddisfare le esigenze di:

• Omeostasi: l’organismo risponde agli stimoli prodotti dall’ambiente esterno (variazioni di temperatura, di umidità, della quantità di luce, passaggi stagionali) mantenendosi in equilibrio;
• Metabolismo: gli ormoni regolano tutte le funzioni metaboliche;
• Bilancio idrico ed elettrolitico: sono gli ormoni a mantenere la giusta concentrazione di sali minerali all’interno delle cellule e nell’ambiente extra cellulare; 
• Soddisfacimento dei cicli biologici: gli ormoni sessuali regolano i fenomeni della pubertà (e quindi il passaggio alla vita adulta), del ciclo mestruale, della gravidanza e dell’allattamento.

La classificazione degli ormoni in base alla struttura biochimica

In base alla loro struttura biochimica, gli ormoni si possono classificare come:

• Peptidi (proteine): grazie alla loro struttura affine all’acqua (idrofila), possono circolare liberamente nel sangue (che ha natura acquosa);
• Steroidi: vengono sintetizzati nel fegato (che si occupa anche del loro metabolismo) a partire dal colesterolo. Per questa ragione hanno una struttura lipidica e sono pertanto incompatibili con il sangue (pensate all’assenza di interazione fra olio ed acqua). Per viaggiare all’interno dei vasi devono essere trasportati da speciali proteine carrier;
• Derivati degli aminoacidi (gli elementi base che, uniti fra loro, formano le proteine): hanno struttura idrofila;
• Prostaglandine ed eicosanoidi (derivati degli acidi grassi): in questa categoria rientrano molte sostanze responsabili della trasmissione del dolore. La sintesi delle prostaglandine è il bersaglio per l’azione dei più comuni farmaci antiinfiammatori e analgesici (steroidi e FANS);
• Derivati della vitamina D: lipofili, anch’essi trasportati da proteine carrier.

La classificazione biochimica degli ormoni è determinante per i loro meccanismi d’azione:

• Gli ormoni idrofili si legano ad un recettore localizzato sulla membrana esterna della cellula bersaglio;
• Gli ormoni lipofili si legano ad un recettore interno alla cellula. Oltrepassano la membrana cellulare (grazie alla loro struttura affine ai lipidi) e giungono fino al nucleo, la centralina della cellula. Qui modificano la trascrizione dei geni e, indirettamente, la sintesi proteica. 

Quali sono gli organi endocrini e quali ormoni producono 

Il Pancreas

Il pancreas è un organo di forma allungata, localizzato in profondità nell’addome, fra lo stomaco e la colonna vertebrale. E’ formato da una componente non endocrina (che produce enzimi digestivi) e da una endocrina, che sintetizza:

• Insulina: è un ormone peptidico coinvolto nel metabolismo del glucosio. Quando mangiamo, il cibo viene digerito e gli zuccheri assorbiti a livello intestinale. Dalla mucosa intestinale finiscono nel sangue, elevando i livelli di glicemia (la concentrazione di glucosio nel sangue). L’iperglicemia stimola la produzione di insulina, che accompagna il glucosio all’interno delle cellule perchè possano utilizzarlo come fonte di energia. Questo riduce la glicemia. Ma l’arricchimento delle riserve non si limita a questo. A livello del tessuto adiposo, l’insulina attiva la lipogenesi, ossia la deposizione di grasso. Questo meccanismo spiega come, a seguito di pasti abbondanti, si realizzi un quadro iniziale di iperglicemia e, successivamente, deposizione di grasso. Viceversa, quando la glicemia scende al di sotto dei range fisiologici (ipoglicemia, quello che comunemente definiamo calo di zuccheri), la secrezione di insulina si riduce. La regolazione della glicemia è fondamentale per il mantenimento degli equilibri del corpo. Valori troppo alti per periodi prolungati (come accade nel diabete non trattato) provocano l’accumulo di zuccheri nei più importanti distretti corporei, causando danni che possono diventare irreparabili. Quadri di ipoglicemia pronunciata non garantiscono nutrimento alle cellule del cervello che, a differenza degli altri tessuti, utilizza il glucosio come unica fonte di energia. Le conseguenze possono essere tanto gravi da portare al coma (coma ipoglicemico). La carenza o l’assenza di produzione di insulina sono la causa del diabete, patologia che può essere congenita (diabete di tipo 1 o insulino-dipendente, presente dalla nascita) o subentrare nell’età adulta (diabete di tipo 2). La scoperta dell’insulina è valsa ai ricercatori Banting e MacLeod il premio Nobel nel 1923;
• Glucagone: è un ormone peptidico, antagonista dell’insulina. Entra in azione quando la glicemia si abbassa, per riportarla alla normalità e libera il glucosio dalle sue riserve. Al contrario dell’insulina, che ha azione ipoglicemizzante, il glucagone è iperglicemizzante;
• Nei bambini (che hanno ancora un sistema metabolico immaturo) il digiuno prolungato in caso di febbre, può causare l’evenienza comunemente definita acetone. Si tratta di un'extrema ratio che l’organismo adotta: una volta esauriti gli zuccheri a disposizione, brucia i grassi. Le reazioni biochimiche coinvolte nella combustione dei grassi producono i corpi chetonici, sostanze che finiscono nelle mucose aeree e quindi vengono esalate, trasferendo nell’alito del piccolo il caratteristico odore di acetone. Per contrastare la sintesi di chetoni il pediatra consiglia di far bere al bimbo bevande zuccherate, meglio se contenenti bicarbonato (che neutralizza l’acidosi conseguente);
• Somatostatina: contribuisce alla regolazione del metabolismo del glucosio, attraverso il controllo della sintesi di glucagone ed insulina. Inibisce la crescita corporea.

Le ghiandole surrenali

Le ghiandole surrenali sono due strutture a forma di piramide poste sul polo superiore dei reni.
Sono anatomicamente distinte in due regioni:

• Midollare: è la porzione più interna e produce le catecolammine (adrenalina e noradrenalina). Derivano chimicamente dagli aminoacidi e sono mediatori appartenenti al sistema nervoso simpatico. Il simpatico entra in azione quando siamo preda di forti emozioni, in particolare la paura, lo stress ma anche eventi patologici acuti. Si attiva in tutte le circostanze in cui è prevedibile la necessità di fuga o di lotta: per questo è anche chiamato fight or flight (attacco o fuga). E’ il retaggio preistorico che consentiva ai nostri antenati di scappare dai numerosi predatori che attentavano alla loro vita. L’azione delle catecolammine ha effetto su tutti gli apparati:
  • Cuore: aumento della frequenza e della forza di contrazione, per consentire la fuga;
  • Sistema nervoso centrale: aumento della soglia di attenzione;
  • Metabolismo: aumento della glicemia, per garantire nutrimento pronto ai muscoli;
  • Sistema circolatorio: vasocostrizione; il flusso del sangue viene sottratto ai distretti in cui non è strettamente necessario per concentrarlo dove serve di più (muscoli e cervello);
  • Reni: stimolano la secrezione di renina, ormone che promuove il riassorbimento dell’acqua nei reni, aumentando la volemia (volume di sangue in circolo) e quindi la pressione;
  • Tessuto adiposo: aumento della lipolisi, catena di reazioni biochimiche che bruciano i grassi per ottenere energia pronta all’uso;
  • Intestino: riduzione della motilità;
  • Apparato respiratorio: dilatazione dei bronchi. Sui recettori bronchiali per le catecolammine agiscono i broncodilatatori usati per il trattamento dell’asma;
  • Fegato: aumento della glicogeno lisi, ossia la combustione del glicogeno (zucchero che l’organismo usa in alternativa al glucosio), allo scopo di produrre energia;
  • Ghiandole salivari: aumento della salivazione;
• Corticale: è la porzione esterna e produce gli ormoni steroidei:
  • Mineralcorticoidi: l’ormone principale di questa categoria è l’aldosterone (ADH o vasopressina). Contribuisce alla regolazione della pressione arteriosa, strettamente dipendente dal volume di sangue circolante (volemia). Più sangue circola, maggiore è la pressione. Quando i recettori presenti nella parete delle grosse arterie rilevano un calo della pressione, stimolano il surrene a liberare ADH. Questa sostanza promuove nel rene il riassorbimento di acqua: viene prodotta meno urina, aumenta la volemia e, di conseguenza, anche la pressione;
  • Glucocorticoidi: il cortisolo viene liberato dalla corticale del surrene in risposta alla produzione di ACTH (ormone adrenocorticotropo) da parte dell’ipofisi a seguito della riduzione della glicemia (è iperglicemizzante) o di situazioni di stress o di esercizio fisico intenso. L’asse CRH (corticotropina, Corticotropin Releasing Hormone, liberato dall’ipotalamo)-ACTH-cortisolo è un componente fondamentale della risposta allo stress;
  • Precursori degli ormoni sessuali: vengono poi trasformati, a livello della pelle, del fegato, del tessuto adiposo in estrogeni e testosterone.

Ipotalamo

L’ipotalamo è la regione del cervello dove ha sede il principale centro di comunicazione fra sistema nervoso e sistema endocrino. E’ un fondamentale centro di integrazione di informazioni. E’ direttamente connesso con tutte le strutture che compongono il sistema nervoso centrale e indirettamente con tutto il corpo. Quest’ultima forma di comunicazione è mediata dagli ormoni, che, scorrendo nel sangue, raggiungono tutti i tessuti periferici.
L’ipotalamo è responsabile della sintesi dei cosiddetti fattori di rilascio, molecole che agiscono a livello intermedio nella comunicazione intercellulare, attivando la liberazione di ormoni da parte dell’ipofisi:

• CRF: il Corticotropin Releasing Factor (fattore di rilascio corticotropo) promuove nell’ipofisi la liberazione di ACTH, che provoca nella midollare del surrene il rilascio di cortisolo;
• GRF: è il Gonadotropin Releasing Factor, fattore che stimola il rilascio delle gonadotropine, LH e FSH da parte della tiroide;
• GHRF: il Growth Hormone Releasing Factor stimola la crescita corporea attraverso l’attivazione della sintesi di ormone della crescita (GH) da parte dell’ipofisi;
• PRF: la liberazione di prolattina da parte dell’ipofisi è controllata dal Prolactin Releasing Factor ipotalamico;
• TRF: il Thyrotropin Releasing Factor stimola il rilascio di TSH da parte dell’ipofisi, ormoni che portano alla liberazione degli ormoni tiroidei.

Ipofisi

L’ipofisi è una ghiandola posta alla base del cervello che lavora in stretto collegamento con l’ipotalamo, sia dal punto di vista anatomico che funzionale.
Questa sinergia è alla base dell’asse ipotalamo ipofisario, un sistema di comunicazione a più livelli, che consente una gestione precisa e controllabile della risposta adattativa alle variazioni metaboliche e ambientali. L’asse ipotalamo ipofisario controlla praticamente tutti i sistemi che compongono l’organismo.

Gli ormoni sintetizzati dall’ipofisi sono:

• Aldosterone: chiamato anche vasopressina (ADH), stimola il riassorbimento di acqua nel rene, aumentando il volume del sangue e, quindi, la pressione arteriosa. L’aldosterone viene prodotto anche nelle ghiandole surrenali. L’incapacità dell’organismo di recuperare acqua a livello renale per mantenere la pressione entro i livelli fisiologici, può essere originata da un problema ipofisario (diabete insipido centrale) oppure renale (diabete insipido nefrogeno);
• Ossitocina: ha effetto sulle cellule muscolari lisce dell’utero, che stimola a contrarsi prima e durante il parto. Consente l’allattamento attivando la muscolatura dei dotti della mammella in cui scorre il latte;
• Prolattina: stimola la produzione di latte nelle ghiandole mammarie delle puerpere. La sintesi di prolattina è stimolata dal Prolactin Releasing Factor ipotalamico. Per preparare il corpo al futuro allattamento, le dimensioni dell’ipofisi raddoppiano durante la gravidanza. I valori della prolattina possono essere un biomarker (indicatore) della presenza di un tumore ipofisario, quando alterati;
• Ormone della crescita: il GH (Growth Hormone) favorisce la crescita del corpo e, prevedibilmente, la sua produzione diminuisce con l’invecchiamento. L’eccessiva sintesi di GH durante l’infanzia causa un aumento abnorme della statura e della lunghezza degli arti (gigantismo). Nell’età adulta, la stessa condizione, dal momento che la crescita è ormai bloccata, provoca l’ispessimento delle ossa del viso, delle mani e dei piedi (acromegalia). La carenza di GH rallenta la crescita (nanismo ipofisario);
• Ormone adrenocorticotropo: l’ACTH induce le ghiandole surrenali a rilasciare cortisolo;
• Ormone tireo-stimolante: il TSH (Tyreotropin Stimulating Hormone) regola la struttura e le funzioni della tiroide e stimola il rilascio degli ormoni tirodei;
• Ormone luteinizzante (LH) e ormone follicolo stimolante (FSH): LH e FSH regolano la produzione degli ormoni sessuali (estrogeni e testosterone), agendo sulle ghiandole riproduttive. Nella donna stimolano lo sviluppo dei follicoli ovarici e l’ovulazione. Nell’uomo promuovono la spermatogenesi e la sintesi del testosterone.

Tiroide

La tiroide è una ghiandola posta alla base del collo che produce e libera ormoni che hanno azioni ad ampio raggio su tutti i tessuti ed organi: la tri-iodo-tironina (T3) e la tiroxina (T4). Si tratta di ormoni derivati da aminoacidi, prodotti a partire dallo iodio. Per questa ragione, è necessario un apporto minimo di iodio per via alimentare: circa un terzo di quello che assumiamo attraverso l’alimentazione viene captato dalla tiroide.
Sono l’ipotalamo e l’ipofisi (a monte) a controllare l’attività della tiroide, attraverso la sintesi del fattore di rilascio TRH da parte del primo e del TSH da parte della seconda. L’asse ipotalamo-ipofisi-tiroide è un meccanismo di propagazione del segnale dal cervello a tutto il corpo, attraverso i numerosi step intermedi, che consentono la regolazione fine della comunicazione.

Le funzioni di T3 e T4 sono molteplici:

• Sviluppo del bambino: a partire dalle precocissime fasi di vita del feto, gli ormoni tiroidei influenzano lo sviluppo del piccolo, sia dal punto di vista somatico che cerebrale. Il deficit di ormoni tiroidei nella vita fetale può compromettere le capacità intellettive del bambino (cretinismo);
• Metabolismo: gli ormoni tiroidei accelerano il metabolismo degli zuccheri, la sintesi delle proteine, la produzione di energia a partire dai depositi di grasso (lipolisi);
• Termogenesi: la lipolisi genera calore, che l’organismo usa per mantenere costante la temperatura;
• Sistema cardio-vascolare: gli ormoni tiroidei aumentano frequenza e contrattilità cardiaca, migliorando l’efficienza del sistema cardio-circolatorio.

La riduzione nella sintesi di ormoni tiroidei (ipotiroidismo) può essere dovuta ad un’anomalia che colpisce uno dei numerosi passaggi coinvolti in questo meccanismo ormonale. Gli effetti sono:

• Rallentamento del metabolismo;
• Rigonfiamento caratteristico alla base del collo (gozzo);
• Occhi sporgenti (esoftalmo): l’attore britannico Marty Feldman, indimenticabile interprete del film “Frankenstein Junior”, soffriva di ipotiroidismo;
• Aumento ponderale;
• Ipersensibilità al freddo;
• Stanchezza: il rallentamento del metabolismo causa debolezza ed astenia;
• Edema periferico (mixedema): dovuto alla difficoltà nel drenaggio dei liquidi;
• Rallentamento del ritmo cardiaco (bradicardia);
• Alterazioni del ciclo mestruale.

L’eccessiva produzione di ormoni tiroidei (ipertiroidismo) causa prevedibilmente gli effetti opposti:

• Accelerazione del metabolismo;
• Calo ponderale;
• Insensibilità al freddo;
• Iperattività;
• Tachicardia: per eccessiva attivazione della contrattilità e della frequenza del cuore.

Alcune patologie attraversano entrambe le fasi. Un caso paradigmatico è quello costituito dalla tiroidite di Hashimoto. Si tratta di una malattia autoimmunitaria che procede inizialmente con un’iperstimolazione della ghiandola tiroidea (ipertiroidismo), che, nel tempo, conduce ad un rallentamento dell’attività ghiandolare (ipotiroidismo). La tiroide secerne anche la calcitonina, ormone che sovrintende al metabolismo del calcio, favorendo la sua deposizione nell’osso. Si oppone, in questo, all’azione del paratormone (prodotto dalle paratiroidi), che attivano l’erosione di calcio dall’osso e ne innalzano la concentrazione nel sangue.

Paratiroidi

Si tratta di due piccole ghiandole situate alla base del collo, posteriormente alla tiroide, che producono un ormone coinvolto nel metabolismo dei minerali, in particolare calcio e fosforo, il paratormone.

L’osso è una struttura anatomica viva, caratterizzata da un equilibrio dinamico fra deposizione e riassorbimento. Il paratormone ne promuove il riassorbimento, spostando calcio e fosforo dall’osso al sangue, in competizione con la calcitonina. Quest’ultima, secreta dalla tiroide, attiva la deposizione di nuovo osso.

Epifisi

Piccola ghiandola posta al di sotto del cervello. Produce la melatonina, ormone che regola i ritmi sonno-veglia. Per il suo coinvolgimento nell’equilibrio del sonno, la melatonina è una delle sostanze usate per trattare l’insonnia.

Timo

Il timo è un organo di piccole dimensioni, localizzato posteriormente allo sterno. Secerne la timosina, ormone che influenza la maturazione dei linfociti, le cellule che il sistema immunitario usa come difesa dalle infezioni.

Domande e risposte

Cosa sono gli ormoni e quale funzione svolgono?

Gli ormoni sono messaggeri chimici prodotti da ghiandole endocrine. Agiscono come mediatori tra cellule e tessuti, regolando funzioni biologiche come il metabolismo, la crescita, la riproduzione e l'equilibrio dei liquidi. La loro funzione principale è garantire la comunicazione tra diverse parti del corpo.

Come funzionano gli ormoni nel corpo?

Gli ormoni funzionano legandosi a specifici recettori sulle cellule bersaglio, attivando reazioni biologiche. Questa comunicazione avviene a basse concentrazioni e può essere regolata in base agli stimoli ambientali. Alcuni ormoni agiscono su organi distanti attraverso il sangue, mentre altri influenzano cellule vicine o lo stesso tessuto che li ha prodotti.

Quali sono i principali tipi di ormoni?

Gli ormoni possono essere classificati in base alla loro struttura biochimica: ormoni peptidici (proteine), steroidi, derivati degli aminoacidi, prostaglandine e derivati della vitamina D. Questi agiscono in modo diverso: gli ormoni idrofili si legano a recettori sulla superficie cellulare, mentre gli ormoni lipofili attraversano la membrana e agiscono direttamente nel nucleo cellulare.

Quali organi producono ormoni?

Gli organi che producono ormoni includono il pancreas (insulina, glucagone), le ghiandole surrenali (adrenalina, cortisolo), la tiroide (T3, T4), l'ipofisi (ormone della crescita, prolattina), l'ipotalamo (fattori di rilascio), e le paratiroidi (paratormone). Questi organi svolgono un ruolo chiave nel controllo del metabolismo, della crescita e dell'equilibrio corporeo.

Come influenzano gli ormoni la crescita e lo sviluppo?

Gli ormoni influenzano la crescita e lo sviluppo regolando il metabolismo, il bilancio idrico, la maturazione sessuale e i cicli biologici. Ad esempio, l'ormone della crescita (GH) stimola lo sviluppo corporeo, mentre gli ormoni sessuali come estrogeni e testosterone regolano la pubertà, il ciclo mestruale e la produzione di sperma.