ormóne
Indice
Descrizione generale
sm. [sec. XX; dall'inglese hormone, tratto dal greco hormon, ppr. di hormâō, eccitare]. Sostanza liberata nel sangue da ben definite sedi anatomiche, dotate di cellule specializzate per operarne la sintesi, e capace di esercitare specifici effetti su determinati organi o su tutto l'organismo. L'ormone agisce fondamentalmente come stimolo chimico e non sempre, a dispetto del significato etimologico, risulta un eccitatore: si conoscono infatti diversi ormoni che si comportano da inibitori. Gli ormoni sono prodotti non solo dai Vertebrati ma anche dalla maggior parte degli Invertebrati: anche per i vegetali sono state isolate sostanze capaci di azioni analoghe a quelle degli ormoni (vedi fitormone). Dal punto di vista chimico, la struttura degli ormoni è disparata: alcuni rientrano tra gli ormoni proteici, come l'insulina, gli ormoni dell'ipofisi e il glucagone, altri, come l'adrenalina e la noradrenalina, sono degli amminofenoli, mentre gli ormoni della tiroide sono invece degli iodofenoli; gli ormoni sessuali e quelli della corteccia surrenale rientrano infine nel gruppo degli steroidi. Si nota tuttavia che gli ormoni secreti da una ghiandola endocrina o almeno da una parte di essa e che presentano analoga funzione biologica presentano anche strette analogie di struttura chimica: così, gli ormoni della corteccia surrenale, oltre ad appartenere al gruppo degli steroidi, rientrano tutti nel sottogruppo detto del pregnano e presentano una struttura di α-idrossichetoni.
Endocrinologia
Generalmente, vengono definiti ormoni i composti elaborati dalle ghiandole endocrine: per esempio l'ipofisi, la tiroide, le paratiroidi, le ghiandole surrenali (corticale e midollare), gli isolotti di Langerhans sparsi nel contesto del pancreas esocrino, le gonadi (testicolo e ovaio); probabilmente anche l'epifisi e il timo sono parte integrante del sistema endocrino, anche se il loro significato funzionale è ancora poco conosciuto. Negli organismi animali, accanto alle ghiandole endocrine, esistono sistemi cellulari preposti alla sintesi di sostanze aventi proprietà analoghe a quelle degli ormoni; tali sostanze, dette anche ormoni tessutali o istio-ormoni, al pari dei veri ormoni, vengono immesse direttamente nel circolo sanguigno dalle cellule che le producono, vengono veicolate dal sangue ai recettori tessutali posti a distanza negli “organi bersaglio” e hanno la caratteristica di essere attive a dosi minime. Come esempi di istio-ormoni si possono ricordare la colecistochinina e la secretina, elaborate a livello della mucosa intestinale. In base alla struttura chimica si distinguono tre categorie di ormoni: ormoni di tipo fenolico, come gli ormoni della tiroide e quelli prodotti dalla midollare del surrene (adrenalina e noradrenalina); ormoni di struttura proteica, comprendenti l'insulina, il glucagone, gli ormoni dell'ipofisi, il paratormone, la calcitonina, la gastrina; ormoni steroidei, che comprendono i prodotti della corteccia surrenale (corticosteroidi) e gli ormoni sessuali elaborati dal testicolo, dall'ovaio, nonché dalla placenta durante la gravidanza. La maggior parte di queste sostanze è oggi ottenibile per sintesi. La sintesi degli ormoni ha permesso di conoscere a fondo la loro funzione attraverso l'esame dei loro effetti nell'animale di laboratorio sia in condizioni ordinarie sia dopo ablazione delle ghiandole endocrine corrispondenti. Inoltre, mediante modificazioni apportate nella struttura di alcuni ormoni naturali, sono state ottenute sostanze di rilevante interesse pratico, perché dotate di azione più potente di quella degli ormoni naturali oppure provviste di effetti nuovi. Si possono citare come esempi i farmaci antiinfiammatori steroidei, gli anabolizzanti derivati del testosterone, i contraccettivi orali. Nelle cellule delle ghiandole endocrine la sintesi degli ormoni avviene a partire da precursori che sono prodotti ordinari del metabolismo intermedio (proteine, amminoacidi, colesterolo, ecc.), grazie all'attività di sistemi enzimatici che sono presenti solo nelle cellule della ghiandola endocrina specifica. Il processo di sintesi è controllato da fattori di tipo nervoso e umorale. Si trovano sotto il diretto controllo del sistema nervoso: la porzione midollare del surrene, la quale secerne catecolammine (adrenalina e noradrenalina) per effetto di impulsi che giungono dai centri ipotalamici e dal midollo allungato attraverso le fibre del nervo splancnico; l'ipofisi posteriore o neuroipofisi, che secerne ossitocina e vasopressina elaborate da cellule nervose dell'ipotalamo e trasportate alla neuroipofisi lungo gli assoni. Sono regolate invece per via umorale le sintesi dell'insulina e del glucagone (dal livello ematico del glucosio) e quella del paratormone (dalla calcemia). La porzione anteriore dell'ipofisi controlla la funzione endocrina della tiroide (tramite la tireotropina o TSH), quella delle gonadi (tramite le gonadotropine) e quella della corteccia surrenale tramite la corticotropina. Tra i corticosteroidi fa eccezione l'aldosterone, la cui secrezione è regolata in massima parte dal sistema renina-angiotensina e solo in minima parte dalla corticotropina. La secrezione delle tropine ipofisarie è regolata in parte da fattori nervosi (ipotalamo, corteccia, sistema limbico, formazione reticolare), in parte per via umorale: il fattore di regolazione umorale è rappresentato dal tasso ematico degli ormoni secreti dalle ghiandole che sono sotto il controllo delle stesse tropine ipofisarie. Tale processo di controllo, detto “inibizione retrograda o meccanismo a feedback negativo”, realizza un importante sistema di autoregolazione: quando i livelli dell'ormone circolante diminuiscono, la ghiandola endocrina accentua la sua attività di sintesi fino a ripristinare la normale concentrazione ematica dell'ormone; al contrario, se il tasso ematico dell'ormone aumenta, la sua sintesi ghiandolare viene repressa. Il processo di autoregolazione a feedback avviene sia direttamente, sia indirettamente tramite fattori stimolanti (Releasing Factors, RF) o inibenti (Inhibiting Factors, IF) prodotti da cellule nervose situate nell'ipotalamo, le cui fibre terminano nell'eminenza mediana e nel peduncolo dell'ipofisi.
L'azione degli ormoni
La funzione degli ormoni è di regolare i processi biologici che si svolgono in tutti gli organi e i tessuti. Le cellule possiedono già in sé i meccanismi intrinseci di regolazione delle proprie funzioni; il controllo ormonale si sovrappone alla regolazione locale, modulandola in accordo con le esigenze dell'economia generale dell'organismo. L'azione degli ormoni può essere rapida, cioè con effetto immediato, come nel caso dell'adrenalina, della noradrenalina e degli ormoni post-ipofisari, o lenta, con un periodo di latenza di diverse ore o giorni. Si parla di azione diretta quando l'ormone agisce direttamente sull'organo bersaglio (per esempio nel caso degli androgeni e degli estrogeni sugli organi genitali); di azione indiretta quando l'ormone agisce tramite un'altra ghiandola che produce ormoni ad azione diretta (per esempio le gonadotropine ipofisarie che stimolano l'ovaio a produrre estrogeni); si parla infine di azione condizionata se l'ormone agisce direttamente sull'organo bersaglio, ma il suo effetto dipende dallo stato in cui si trovano le cellule stimolate. Per esempio, il progesterone ha un'azione modesta sull'endometrio a riposo, mentre produce notevoli modificazioni sull'endometrio reso iperplastico dagli estrogeni. I principali meccanismi con cui si realizza l'attività degli ormoni sono: azione sulla permeabilità cellulare per cui molti ormoni influenzano il trasporto dell'acqua, degli ioni e dei metaboliti attraverso la membrana delle cellule; talvolta gli effetti sul trasporto attraverso le membrane biologiche costituiscono l'elemento essenziale dell'attività fisiologica dell'ormone (come per l'aldosterone); azione sui sistemi enzimatici in quanto spesso gli ormoni attivano o inibiscono gli enzimi oppure provocano modificazioni di forma delle molecole enzimatiche; inoltre essi possono agire direttamente o indirettamente su metaboliti ordinari che hanno la capacità di attivare o di inibire i sistemi enzimatici cellulari; regolazione dell'attività dei geni per cui si ritiene che gli ormoni, in particolare quelli attivi sulla moltiplicazione e la differenziazione cellulare, agiscano sui processi di trascrizione e traduzione delle informazioni genetiche contenute nelle cellule. A sostegno di questa ipotesi vengono portate alcune caratteristiche dell'azione ormonale, per esempio l'importanza fondamentale di alcuni ormoni per i processi dell'accrescimento e dello sviluppo; il periodo di latenza che intercorre tra la somministrazione di alcuni ormoni e la comparsa dei primi effetti; la grande varietà di questi ultimi, ecc. È stato osservato per esempio che il cortisolo stimola le cellule epatiche a fabbricare nuove proteine. Un'azione sul controllo genetico della sintesi proteica è stata prospettata anche per l'aldosterone, la corticotropina, l'ormone somatotropo, l'insulina, il paratormone e la tiroxina. Alcuni ormoni, quali gli steroidi surrenalici e la tiroxina, agiscono sul trasferimento dell'informazione genetica contenuta nei cromosomi inattivando particolari molecole (repressori) che inibiscono il processo di trascrizione da un determinato gruppo di geni. Informazioni sul meccanismo d'azione di altri ormoni, in particolare quelli di natura polipeptidica e le catecolammine, sono scaturiti dalle ricerche di Sutherland, che hanno condotto alla teoria “dei due messaggeri”: l'ormone agisce a livello della membrana della cellula bersaglio senza determinare una risposta diretta, ma liberando un mediatore intracellulare capace di modificare attività enzimatiche, barriere di permeabilità e altre funzioni caratteristiche della cellula. La qualità e la quantità delle modificazioni dipenderebbero dal tipo della cellula bersaglio e non dal tipo di ormone o di mediatore. È stato dimostrato che alcuni ormoni, in particolare quelli che influenzano il metabolismo e specifiche funzioni nelle cellule già differenziate, si combinano a livello della membrana cellulare con un enzima, l'adenilciclasi, che fa parte della membrana stessa; l'enzima, una volta attivato dall'ormone, provoca all'interno della cellula la ciclizzazione dell'ATP con formazione di AMP-ciclico. Quest'ultimo (“secondo messaggero”), diffondendosi nella cellula, avrebbe la funzione di amplificare il segnale contenuto nel “primo messaggero”, rappresentato dall'ormone. A sostegno dell'ipotesi dei due messaggeri dell'azione ormonale vi sono oggi numerosi dati sperimentali: è stato osservato che l'adrenalina fa aumentare il contenuto di AMP-ciclico nel fegato, nel tessuto adiposo e nel cuore, che l'AMP-ciclico stimola la glicogenolisi epatica, esalta la lipolisi nel tessuto adiposo e aumenta la forza di contrazione del miocardio, analogamente a quanto avviene in seguito a somministrazione di adrenalina. D'altra parte è significativo che gli ormoni pur giungendo nelle cellule in quantità piccolissime, esercitino su di esse un'azione straordinariamente intensa; è dunque plausibile che essi agiscano innescando a livello cellulare una catena di reazioni che consente l'amplificazione del messaggio di cui gli ormoni stessi sono latori. Gli ormoni aumentano il contenuto di AMP-ciclico solo nelle cellule bersaglio specifiche; per esempio, il glucagone e l'adrenalina aumentano il contenuto di AMP-ciclico nel fegato ma non nella corteccia surrenale, mentre la corticotropina lo aumenta nel corticosurrene, ma non nel fegato. Poiché l'AMP-ciclico è una sostanza comune a tutte le cellule è probabile che la specificità d'azione degli ormoni sia legata alla selettività del loro legame con la membrana delle cellule di un determinato tipo. È stato in effetti dimostrato che l'adenilciclasi della membrana cellulare possiede raggruppamenti chimici specifici differenti per i vari tessuti; ciò consente all'enzima di legarsi soltanto con l'ormone che ha la funzione di attivarlo. Questa teoria è stata convalidata dalla scoperta di altri “secondi messaggeri”, come gli inositol fosfati e il diacilglicerolo, la cui produzione viene indotta dalla stimolazione di recettori diversi da quelli che producono l'AMP-ciclico.
Etologia
La produzione di ormoni influenza notevolmente il comportamento degli animali e in particolare quello sessuale e i comportamenti connessi al comportamento sessuale (per esempio l'aggressione fra maschi, la costruzione del nido, le cure parentali, ecc.). In molti casi si può affermare che la disposizione ad agire dipende dallo stato ormonale dell'animale. Infatti l'iniezione di ormoni sessuali in periodo non riproduttivo, oltre a causare modificazioni fisiologiche che predispongono gli animali alla riproduzione, inducono anche la comparsa del comportamento riproduttivo. In quasi tutte le femmine dei Mammiferi, l'azione degli estrogeni sull'ipotalamo provoca il comportamento sessuale e contemporaneamente la secrezione di ormoni luteinizzante causa l'ovulazione. Talvolta gli ormoni determinano una maggiore sensibilità a stimoli esterni capaci di indurre risposte comportamentali; per esempio, in alcuni Uccelli, la sensibilizzazione della pelle del ventre, che in periodo di cova perde le penne, aumenta l'attrazione della femmina per le uova. Spesso la produzione di ormoni è provocata da stimoli esterni: è noto che sia nei Mammiferi che negli Uccelli a periodo riproduttivo stagionale, le variazioni della durata del periodo di luce del giorno inducono la produzione di ormoni che dispongono questi animali alla riproduzione. Talvolta ormoni e comportamento interagiscono, cioè si influenzano reciprocamente; nel gatto, per esempio, la recettività della femmina all'accoppiamento è mediata dalla produzione di estrogeni, ma la produzione dell'ormone luteinizzante, che determina l'ovulazione, è provocata dalle stimolazioni tattili del tratto genitale dovute all'accoppiamento; in questa specie, sintomi fisiologici di gravidanza, e il rispettivo comportamento, possono manifestarsi pienamente in seguito a stimolazioni artificiali pur non accompagnate da fecondazione. Nei ratti e nei topi che vivono in gruppi eterosessuali, l'estro si presenta con un ciclo di quattro giorni, ma se le femmine vengono private del contatto dei maschi, il ciclo diventa irregolare e si ristabilizza solo dopo che uno o più maschi siano stati introdotti nel gruppo. Analogamente, nei piccioni la secrezione di ormoni che inducono l'ovulazione è provocata dal corteggiamento del maschio, evidentemente attraverso la recezione di stimoli ottici da parte della femmina. Ancora nei piccioni, la secrezione di prolattina, durante il ciclo riproduttivo, determina l'aumento volumetrico del gozzo, che secerne una sostanza simile al latte con la quale vengono nutriti i nidiacei. Il fenomeno si manifesta sia nella femmina che nel maschio, a partire da alcuni giorni dopo l'inizio della cova, che normalmente ne rappresenta lo stimolo, ma nel maschio a cui venga impedito di covare può manifestarsi ugualmente, purché esso abbia almeno partecipato alla costruzione del nido e possa vedere la femmina che cova. Il controllo del comportamento riproduttivo degli Insetti, al contrario di quello dei Vertebrati, sembra dipendere esclusivamente dagli ormoni; questi sono prodotti dai corpora allata, ghiandole a secrezione interna controllate dal sistema nervoso attraverso cellule neurosecretrici; essi provocano la maturazione degli organi riproduttivi, controllano la recettività della femmina e determinano anche la produzione di feromoni attrattivi dei maschi. Sia la produzione di ormoni che di feromoni può aver luogo una sola volta o più volte nella vita. Per le interazioni fra ormoni ed esperienze sessuali, vedi castrazione.
Bibliografia
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