Sistema neuroendocrino

Il sistema endocrino è in grado di adattare la propria attività alle diverse condizioni in cui si trova l’organismo con la massima rapidità e precisione. Ciò è reso possibile dalla stretta interazione tra il sistema endocrino ed il sistema nervoso. Ma come fanno i segnali ricevuti ed interpretati dal sistema nervoso ad influenzare la produzione degli ormoni delle ghiandole periferiche? Grazie all’intervento di ciò che definiamo come: sistema neuroendocrino. Più precisamente ci riferiamo alla stretta interazione fra l’ipotalamo e l’ipofisi. L’ipotalamo, che si trova nel sistema nervoso centrale, produce ormoni che controllano l’attività dell’ipofisi i cui ormoni agiscono sulle ghiandole endocrine.

Le cellule neuroendocrine, che presentano cioè caratteristiche tipiche dei neuroni ma che sono in grado di produrre e secernere ormoni, oltre che nell’ipotalamo e nell’ipofisi si trovano in molti altri organi sia in forma isolata che a formare degli aggregati e il loro insieme costituisce il sistema neuroendocrino diffuso.

Ipotalamo

L’ipotalamo è una piccola regione del cervello situata nella zona ventrale del diencefalo, attorno al terzo ventricolo. Esso controlla le funzioni vitali comuni a tutti i vertebrati quali l’assunzione di cibo, il ritmo sonno-veglia, la riproduzione, la termoregolazione, la risposta allo stress. Molte di queste funzioni dipendono dalla stretta sincronizzazione tra l’asse ipotalamo-ipofisario e le ghiandole endocrine periferiche.

Nonostante le sue piccole dimensioni, l’ipotalamo è strutturalmente e funzionalmente molto complicato. A differenza della corteccia cerebrale, dove i neuroni sono organizzati in strutture colonnari ripetute ma con funzioni diverse, l’ipotalamo è costituito da moltissimi tipi di neuroni diversi, raggruppati in nuclei più o meno definiti e distribuiti come un patchwork.

Organizzazione anatomica dell’ipotalamo

I nuclei ipotalamici vengono distinti in quattro zone principali in base alla loro localizzazione anatomica (da anteriore a posteriore):

• La zona rostrale è l’area preottica, che si colloca al di sopra del chiasma ottico. I neuroni di questa zona sono perlopiù implicati nel controllo della termoregolazione, della riproduzione e del bilancio degli elettroliti.
• L’ipotalamo anteriore ospita quei nuclei coinvolti nel controllo del ritmo circadiano e i neuroni magnocellulari.
• La regione tuberale, dalla quale si diparte il peduncolo ipofisario, ha un ruolo fondamentale per il controllo del bilancio energetico nonché nella risposta allo stress.
• L’ipotalamo posteriore, che si trova subito prima del subtalamo, dove troviamo neuroni importanti per lo stress e per il controllo del risveglio e dell’attenzione.

Neuroni magnocellulari e parvocellulari

Possiamo distinguere i neuroni ipotalamici in due principali categorie:

• neuroni magnocellulari: li ritroviamo principalmente nell’ipotalamo anteriore a livello del nucleo sopraottico e paraventricolare, nonché sparsi nelle regioni ad essi circostanti. Questi neuroni producono vasopressina o ossitocina che rilasciano direttamente al livello dell’ipofisi;
• neuroni parvocellulari: i quali hanno localizzazione diffusa, sono i neuroni che producono i diversi fattori di rilascio e di inibizione per gli ormoni ipofisari. Essi rilasciano questi ormoni al livello dell’eminenza mediana, la regione che corrisponde alla base del terzo ventricolo e che si trova in stretta comunicazione con l’ipofisi.

Ormoni ipotalamici

L’ipotalamo controlla l’azione dell’ipofisi tramite il rilascio di specifici fattori che comportano variazioni nel rilascio degli ormoni ipofisari stessi.

Questi sono:

• fattore di rilascio per la tireotropina (TRH): come dice il suo nome esso controlla il rilascio della tireotropina, cioè l’ormone che stimola la produzione degli ormoni tiroidei;
• fattore di rilascio per la gonadotropina (GnRH): che comporta il rilascio da parte dell’ipofisi delle gonadotropine, ormoni che agiscono sulle gonadi;
• fattore che inibisce il rilascio delle gonadotropine (GnIH)
• fattore di rilascio per la corticotropina (CRH), che induce il rilascio da parte dell’ipofisi dell’ormone adrenocorticotropo (ACTH), il quale agisce sulle ghiandole surrenali;
• fattore di rilascio per l’ormone della crescita (GHRH), che appunto induce il rilascio di questo ormone;
• somatostatina (o GHIH), che inibisce il rilascio dell’ormone della crescita.

A questi si aggiungono poi:

• fattore che inibisce il rilascio della prolattina
• ossitocina
• vasopressina
• dopamina, l’unico a non essere un peptide

Ipofisi

L’ipofisi, o ghiandola pituitaria è una piccola ghiandola, di circa 1 centimetro di diametro, che si trova al livello della sella turcica dell’osso sfenoide, alla base del cranio. Come abbiamo già detto, essa è collegata all’ipotalamo per mezzo del peduncolo ipofisario. Questa ghiandola può essere suddivisa in due regioni: ipofisi anteriore, o adenoipofisi, e ipofisi posteriore, o neuroipofisi. Tra di esse vi è poi una piccola regione definita pars intermedia, la quale nell’uomo è poco sviluppata. Le due regioni dell’ipofisi hanno persino diversa origine embrionale: l’adenoipofisi si origina per invaginazione della membrana faringea e la neuroipofisi si origina dal neuroepitelio.

Adenoipofisi

L’adenoipofisi è una ghiandola cordonale, in cui le cellule secernenti si dispongono in strutture allungate, o cordoni, circondate da una membrana basale e da una fitta rete di capillari fenestrati. Vi si distinguono diverse classi di cellule secernenti, con caratteristiche specifiche, deputate alla produzione dei diversi ormoni ipofisari.

L’adenoipofisi produce:

• ormone della crescita: stimola la crescita di tutto il corpo agendo sul metabolismo proteico e sulla divisione e differenziazione cellulare;
• prolattina: che stimola lo sviluppo delle ghiandole mammarie e la produzione di latte durante l’allattamento;
• ormone tireotropo o tireotropina (TSH): controlla la secrezione degli ormoni tiroidei;
• gonadotropine: l’ormone luteinizzante (LH) e l’ormone follicolo-stimolante (FSH), i quali agiscono a livello delle gonadi controllando la gametogenesi e il rilascio degli ormoni gonadici;
• ormone adrenocorticotropo: agisce sulle ghiandole surrenali.

Neuroipofisi

La neuroipofisi è composta principalmente da cellule gliali, note come pituiciti, che svolgono una funzione di supporto per le proiezioni assonali dei neuroni ipotalamici magnocellulari. Da qui essi rilasciano gli ormoni direttamente nel torrente capillare. La neuroipofisi produce vasopressina e ossitocina.

Vasopressina

La vasopressina controlla la concentrazione di acqua nei fluidi cellulari alterando la quantità di acqua escreta con le urine. In presenza di vasopressina la permeabilità all’acqua dei dotti collettori dei reni aumenta, in maniera tale da riassorbirne grandi quantità. Ciò può avvenire nell’arco di 5-10 minuti in seguito ad un segnale di disidratazione.

Per poter percepire lo stato di idratazione dell’organismo all’interno e all’esterno dell’ipotalamo troviamo degli osmocettori. Questi ultimi sono chemocettori cioè neuroni specializzati in grado di valutare la concentrazione osmotica del sangue e dei fluidi extracellulari. Infatti, quando l’organismo è disidratato questi ultimi sono molto concentrati, di conseguenza l’acqua presente all’interno degli osmocettori tenderà ad uscire per osmosi. Questo determina la formazione di un segnale nervoso che induce il rilascio di vasopressina da parte dei neuroni magnocellulari.

Ossitocina

L’ossitocina contribuisce alla secrezione del latte in risposta allo stimolo della poppata e stimola le contrazioni della muscolatura liscia dell’utero contribuendo al mantenimento del travaglio e del parto. La stimolazione della cervice uterina negli animali verso la fine della gravidanza, così come la stimolazione del capezzolo tramite suzione, comportano la formazione di segnali nervosi che raggiungono l’ipotalamo e aumentano la produzione di ossitocina.

Come comunicano l’ipotalamo e l’ipofisi?

L’ipotalamo e l’ipofisi comunicano in due modi:

• tramite il peduncolo ipofisario: un vero e proprio peduncolo che parte dal pavimento del terzo ventricolo e si allunga fino all’apice dell’ipofisi. Esso accoglie gli assoni dei neuroni magnocellulari, che rilasciano i loro ormoni direttamente al livello dell’ipofisi.
• tramite il sistema portale ipofisario: questo sistema di vasi sanguigni comunicanti permette di collegare rapidamente l’eminenza mediana, dove i neuroni parvocellulari rilasciano i loro ormoni, con l’ipofisi, dove svolgono la loro funzione. I capillari del sistema portale sono fenestrati e non presentano la barriera ematoencefalica, che caratterizza le altre zone del cervello. Proprio questa caratteristica permette agli ormoni ipotalamici di arrivare direttamente nel sangue, ma grazie alla struttura del sistema portale, essi non entrano nel circolo sanguigno generale, ma raggiungono direttamente l’ipofisi.

Assi endocrini

Quando ghiandole diverse secernono ormoni che agiscono le une sulle altre, controllandone l’azione in maniera sequenziale, possiamo parlare di assi.

I principali assi del sistema endocrino nell’uomo sono:

• asse ipotalamo-ipofisi-tiroide, con la secrezione rispettivamente di: TRH-TSH-T3/T4
• asse ipotalamo-ipofisi-gonadi, con la secrezione rispettivamente di: GnRH-LH/FSH-ormoni sessuali
• asse ipotalamo-ipofisi-surrene, con la secrezione rispettivamente di: CRH-ACTH-cortisolo.

Sistema Neuroendocrino Diffuso

Come precedentemente accennato è possibile trovare cellule neuroendocrine sparse in varie zone del corpo. Nonostante siano distanti tra di loro queste cellule non sono indipendenti le une dalle altre ma costituiscono un sistema funzionale che condivide proprietà biochimiche, citologiche e secretorie.

Le principali si trovano nelle ghiandole paratiroidi, nelle ghiandole surrenali, nel tratto gastrointestinale, nel pancreas, nella tiroide, nei polmoni. Alcune cellule neuroendocrine si trovano anche nel timo, nel fegato, nei reni e nella pelle. Il ruolo fisiologico di molte di queste cellule tuttavia, sfugge ancora ad oggi agli esperti. La maggior parte di esse produce peptidi o in alcuni casi derivati delle ammine. Si pensa che, a differenza del controllo effettuato dal sistema nervoso che avviene a livello globale, queste cellule agiscano principalmente in maniera paracrina in risposta a variazioni delle condizioni locali dell’organo in cui si trovano.

Referenze

• Fisiologia. Molecole, cellule e sistemi, a cura di Egidio D’Angelo e Antonio Peres – Edi ermes
• Clarke I. J. Hypothalamus as an Endocrine Organ (2015) Comprehensive Physiology
• Textbook of Medical Physiology, thirteenth edition, Guyton and Hall – Elsevier