Gli ormoni sessuali Sia nel maschio che nella femmina, la liberazione degli ormoni prodotti dalle gonadi sono sotto il controllo delle gonadotropine ipofisarie le quali a loro volta vengono liberate in maggiore o minore quantità a seconda della quantità di fattore di rilascio ipotalamico GnRH (gonadotropine releasing hormone) GnRH LH Steroidi sessuali Ipotalamo Ipofisi Gonadi FSH Gli steroidi controllano il rilascio di GnRH con un meccanismo a feedback. Tuttavia la regolazione nel caso degli ormoni sessuali è molto più complicata che negli esempi precedenti, specie nella femmina. Altri fattori

Maschio Testicolo Produzione di spermatozoi Inibisce Ipotalamo Maschio GNRH Gran parte del tessuto delle gonadi maschili (i testicoli) serve a produrre i gameti, gli spermatozoi Una porzione più piccola ha funzione endocrina e secerne androgeni (soprattutto testosterone) Inibisce Ipofisi FSH LH Cellule del Sertoli Cellule di Leydig Testicolo TESTOSTERONE Produzione di spermatozoi Promuove lo sviluppo degli organi riproduttivi maschili e il loro mantenimento Promuove lo sviluppo dei caratteri sessuali secondari

Trasformazione in corpo luteo Femmina Ipotalamo Trasformazione in corpo luteo PROGESTERONE Le gonadi femminili (ovaie) producono i gameti ma hanno anche funzione endocrina. Gli ormoni femminili sono prodotti anche dalla placenta GNRH Ipofisi FSH LH Ovaia Maturazione del follicolo Promuovono lo sviluppo e il mantenimento degli organi sessuali Promuovono le caratteristiche sessuali secondarie Promuovono il ciclo ovarico CICLO OVARICO Prepara le pareti dell’utero all’impianto Inibisce l’estro durante la gravidanza Prepara il seno per l’allattamento GRAVIDANZA ESTROGENI

Ciclo ovarico Il sistema di regolazione della produzione degli ormoni sessuali nella femmina è in realtà molto complesso ed è complicato dalla presenza di una ciclicità ovarica e dalle variazioni dell’assetto ormonale che avvengono nella gravidanza Durante il ciclo ovarico si ha la ovulazione cioè la maturazione di una o più cellule uovo in preparazione della fecondazione. Ciclo estrale (mammiferi): ha tipicamente ritmicità stagionale (una o talvolta alcune volte l’anno) ed è caratterizzata da marcati cambiamenti comportamentali della femmina. L’endometrio, che serve a preparare l’utero all’impianto dell’ovulo fecondato viene riassorbito in caso di mancata fecondazione La ciclicità ovarica della maggior parte dei mammiferi differisce da quella dell’uomo e di molti altri primati: Ciclo mestruale (primati): ha ciclicità breve (ad es. mensile). I cambiamenti comportamentali sono più sottili. L’endometrio viene eliminato attraverso il flusso mestruale.

Fase luteinica Fase follicolare Durante la maturazione il follicolo produce estrogeni e inibisce la liberazione di gonadotropine (Gn) che si accumulano nell’ipofisi Il corpo luteo stimolato dall’LH produce progesterone L’utero si prepara per l’impianto. L’endometrio (mucosa interna dell’utero) si ispessisce. Dopo circa 10 giorni vi è un massiccio rilascio di Gn ed estogeni che promuovono la maturazione del follicolo Se non avviene la fecondazione il corpo luteo degenera L’endometrio viene eliminato attraversi il flusso mestruale

Gli ormoni del pancreas La concentrazione di glucosio nel sangue e il metabolismo glucidico in generale sono regolati da due ormoni prodotti entrambi dal pancreas, l’insulina e il glucagone Insulina Favorisce l’assorbimento di glucosio nelle cellule (fegato e muscoli soprattutto) e la sua conversione in glicogeno Favorisce anche la sintesi di acidi grassi dal glucosio e il deposito di trigliceridi Favorisce la sintesi proteica Glucagone Favorisce la conversione di glicogeno in glucosio e il rilascio di glucosio nel sangue

Porzione esocrina che secerne enzimi nell’intestino tenue Il pancreas è principalmente una ghiandola esocrina (produce enzimi digestivi) ma al suo interno si trova una porzione, le Isole di Langerhans, che producono sia l’insulina (cellule beta) che il glucagone (cellule alfa) Dotto pancreatico Dotto biliare Duodeno Isole di Langerhans Porzione esocrina che secerne enzimi nell’intestino tenue Isole di Langerhans Cellule alfa (glucagone) Al dotto pancreatico Secrezione nel sangue Cellule beta (insulina)

Pancreas (cellule beta) Pancreas (cellule alfa) L’insulina fa diminuire la glicemia mentre il glucagone la fa aumentare. A digiuno, una bassa glicemia stimola la produzione di glucagone e inbisce quella dell’insulina. Al contrario dopo un pasto l’alta glicemia stimola la produzione di insulina inibendo quella del glucagone Iperglicemia Ipoglicemia + + GLICEMIA Pancreas (cellule beta) Pancreas (cellule alfa) Insulina Glucagone Rilascio di glucosio nel sangue Assorbimento del glucosio nelle cellule

In condizioni normali insulina e glucagone collaborano nel tenere la glicemia entro valori prefissati (attorno a 90 mg/ml). Nel diabete mellito di tipo I, le Cellule di Langerhans sono incapaci di rispondere all’aumento di glucosio con la produzione di insulina. L’aumento di glucosio nel sangue ha molte conseguenze dannose e porta a morte se non curato. Tra le altre conseguenze infatti c’è anche l’incapacità da parte dei soggetti affetti di utilizzare il glucosio come principale fonte di energia. La cura consiste in una dieta priva di glucosio e nella somministrazione di insulina

Pancreas (cellule beta) Pancreas (cellule alfa) In realtà sono molti altri gli ormoni (la maggior parte) che influiscono sul metabolismo energetico e glucidico in particolare Pancreas (cellule beta) Insulina Pancreas (cellule alfa) Glucagone Iperglicemia GLICEMIA Ipoglicemia + Gluconeogenesi Glicolisi Aumento metabolismo Estrogeni Progesterone Somatotropo Adrenalina Somatostatina + Cortisolo Tiroxina Conversione del glicogeno Nordrenalina

Per quale ragione moltissimi ormoni (inclusi gli ormoni sessuale e quelli connessi con lo stress) hanno un effetto sul metabolismo energetico? A causa delle competizione con le altre specie e con i conspecifici, ciascun individuo ha un limitato accesso alle fonti di energia (energia di legame). A questo si sommano le variazioni temporali (ad es stagionali) nella disponibilità di risorse e nei consumi. Poiché tutti i processi fisiologici (movimento, temperatura, accrescimento ecc) consumano energia, esiste un complesso sistema di adattamenti per l’utilizzo di energia da parte delle diverse funzioni Energia Mantenimento (accrescimento) Difesa dai predatori Sistema immunitario Approvigionamento di cibo Riproduzione

Ad esempio quando vi è una infezione in corso, funzioni come la riproduzione o l’accrescimento che non sono direttamente connesse con la sopravvivenza vengono inibite a favore di altre più urgenti Quando il bilancio energetico è fortemente in debito, l’energia può essere ricavata demolendo alcuni tessuti (muscoli, apparato riproduttore ecc)

Sviluppo e Accrescimento Ricerca di cibo DEMOLIZIONE DEI TESUTI (muscolare, riproduttivo) ALIMENTI Metabolismo (riparo di tessuti, ricambio cellule vecchie ecc) ACCUMULO DI ENERGIA (glicogeno, tessuto adiposo) Metabolismo Mantenimento della temperatura e altri sistemi omeostatici STRESS (traumi, malattie, ecc) Sistema immunitario Sviluppo e Accrescimento RIPRODUZIONE

La ghiandola Pineale La ghiandola pineale (o epifisi) secerne serotonina e melatonina (che ne è il precursore) in risposta alle variazioni esterne di luce In molti pesci, uccelli e rettili con una corteccia cerebrale meno sviluppata e cervello di piccole dimensioni la pineale viene stimolata direttamente dalla luce che attraversa il cranio In altre specie esiste invece una struttura specializzata (una sorta di terzo occhio) che è connesso col la pineale e invia informazioni sul ritmo buio/luce

Nucleo suprachiasmatico Nei mammiferi la pineale riceve input direttamente dal sistema visivo Infatti alcune fibre del nervo ottico proiettano al nucleo suprachiasmatico dell’ipotalamo il quale a sua volta (per via indiretta) invia proiezioni alla pineale La serotonina è più abbondante nelle ore diurne mentre la secrezione di melatonina prevale durante le ore di buio (le due molecole sono chimicamente affini) La pineale permette la sincronizzazione dei ritmi circadiani endogeni alla variazione giorno/notte Nelle specie con riproduzione stagionale essa regola i cambiamenti fisiologici connessi con la riproduzione Nucleo suprachiasmatico

La produzione di melatonina decresce in modo netto con l’età La produzione di melatonina è strettamente dipendente dalla quantità di luce. Il trattamento con melatonina o con luce artificiale può essere usato per ridurre gli effetti del Jet lag giorno notte Assenza di luce Melatonina La produzione di melatonina decresce in modo netto con l’età Ciò è probabilmente correlato con le variazione nella quantità di ore di sonno con l’età Gli ormoni prodotti dalla Pineale sono molto probabilmente implicati nello sviluppo della Depressione Stagionale (SAD)