L'asse ipotalamo-ipofisario è un sistema di due organi importanti: l'ipotalamo e la ghiandola pituitaria e le loro interconnessioni. Tutti gli elementi di questo asse si trovano all'interno del sistema nervoso centrale e il suo ruolo più importante è controllare l'equilibrio ormonale dell'intero organismo. Scopri come funziona l'asse ipotalamo-ipofisario, come influenza la secrezione ormonale e quando la sua funzione può essere compromessa.
Sommario
- Struttura dell'asse ipotalamo-ipofisario
- Come funziona l'asse ipotalamo-ipofisario?
- Ormoni ipotalamo-ipofisari
- ossitocina
- vasopressina (ADH)
- somatoliberina (GH-RH)
- somatostatina (GH-IH)
- corticoliberina (CRH)
- tireoliberina (TRH)
- gonadoliberina (GnRH)
- prolattoliberina (PRH)
- prolattostatina (PIH)
- Disturbi dell'asse ipotalamo-ipofisario
- malattie con aumento della concentrazione di ormoni dell'asse ipotalamo-ipofisario
- malattie con una diminuzione della concentrazione di ormoni dell'asse ipotalamo-ipofisario
L'asse ipotalamo-ipofisario è un sistema costituito dalla ghiandola endocrina, dalla ghiandola pituitaria e dalla parte del cervello, l'ipotalamo. L'asse ipotalamo-ipofisario è il principale regolatore del funzionamento di tutte le ghiandole endocrine, come:
- tiroide
- ghiandole surrenali
- ovaie o testicoli
Struttura dell'asse ipotalamo-ipofisario
Per capire come funziona l'asse ipotalamo-ipofisi, vediamo prima come funzionano i suoi due componenti fondamentali: l'ipotalamo e la ghiandola pituitaria.
La struttura genitore - l'ipotalamo - è il vero "centro di comando" dell'intero organismo. Il suo compito è ricevere stimoli riguardanti lo stato attuale del nostro corpo, elaborarli e rispondere in modo appropriato. L'ipotalamo è un elemento che consente lo scambio di segnali tra il sistema nervoso e il sistema endocrino.
Le cellule dell'ipotalamo possono riconoscere le informazioni riguardanti, tra le altre cose, la nostra temperatura corporea, lo stato nutrizionale attuale, la pressione arteriosa e la concentrazione di elettroliti. Grazie a ciò, l'ipotalamo è responsabile del controllo di molti aspetti del funzionamento del corpo: fame e sete, il ritmo circadiano del sonno e della veglia, la regolazione del metabolismo e la capacità di riprodursi. Dal punto di vista dell'azione dell'asse ipotalamo-ipofisario, l'attività più importante dell'ipotalamo è la produzione di vari ormoni che influenzano il funzionamento dell'intero corpo.
La seconda struttura dell'asse ipotalamo-ipofisi, la ghiandola pituitaria, ha un raggio d'azione leggermente più limitato. Il suo funzionamento è soggetto a maggiori limitazioni e controllo costante, e la supervisione più importante è eseguita dall'ipotalamo. Sebbene la ghiandola pituitaria non riceva tanti stimoli quanti l'ipotalamo, la sua funzione non deve essere sottovalutata. Questa piccola struttura è il punto centrale del sistema endocrino: sotto l'influenza degli stimoli dell'ipotalamo, produce i propri ormoni che regolano il lavoro delle altre ghiandole endocrine.
La ghiandola pituitaria è composta da due parti: anteriore (ormonale) e posteriore (nervo). Le cellule della ghiandola pituitaria anteriore producono e rilasciano i propri ormoni ipofisari nel sangue. Le cellule della parte posteriore, invece, sono il magazzino di due importantissimi ormoni ipotalamici: l'ossitocina e la vasopressina (vedi punto 3).
Come funziona l'asse ipotalamo-ipofisario?
L'azione dell'asse ipotalamo-ipofisario è possibile grazie alla costante comunicazione tra questi organi. L'ipotalamo, in quanto struttura del sistema nervoso, riceve costantemente una grande quantità di informazioni da tutte le aree del corpo. In risposta, può generare diversi tipi di reazioni, ad esempio stimolare altre aree del cervello o produrre un ormone, una particella chimica in grado di trasportare informazioni.
La ghiandola pituitaria è un importante intermediario nell'attività ormonale dell'ipotalamo. Gli ormoni ipotalamici raggiungono la ghiandola pituitaria in due modi. Il primo è la trasmissione diretta degli ormoni lungo le fibre nervose. È così che vengono trasportate vasopressina e ossitocina. Una volta prodotti nell'ipotalamo, vengono inviati alla ghiandola pituitaria posteriore da dove possono essere rilasciati nel flusso sanguigno.
Il secondo modo è con quegli ormoni ipotalamici che controllano la funzione ipofisaria. Questi includono i diversi tipi di liberatori (ormoni eccitatori) e statine (ormoni inibitori). Le liberine ipotalamiche e le statine viaggiano dall'ipotalamo a una rete speciale di minuscoli vasi sanguigni, attraverso i quali vanno direttamente alla ghiandola pituitaria. A contatto con le cellule della ghiandola pituitaria anteriore, regolano la loro attività e la produzione di ormoni ipofisari.
Sebbene l'ipotalamo sia la struttura primaria dell'asse ipotalamo-ipofisario, la comunicazione può essere bilaterale. La ghiandola pituitaria ha anche la capacità di influenzare l'ipotalamo. La regolazione dell'intero asse si basa sul feedback positivi e negativi. Quando gli ormoni vengono rilasciati dalla ghiandola pituitaria, i loro livelli ematici aumentano e l'asse ipotalamo-ipofisario viene inibito. Se invece è necessario un dato ormone, l'ipotalamo stimola la ghiandola pituitaria e ne aumenta l'attività secretoria. Il corretto funzionamento del sistema di feedback è una condizione necessaria per mantenere l'omeostasi, ovvero l'equilibrio interno del nostro corpo.
Ormoni ipotalamo-ipofisari
L'asse ipotalamo-ipofisi è un sistema a due piani con molte interconnessioni. Nessuna delle sue strutture sarebbe in grado di svolgere da sola la sua funzione. L'asse ipotalamo-ipofisario è un potente strumento che regola l'intero equilibrio ormonale del nostro corpo. Gli ormoni più importanti prodotti nell'ipotalamo sono:
- ossitocina
- vasopressina (ADH)
- somatoliberina (GH-RH)
- somatostatina (GH-IH)
- corticoliberina (CRH)
- tireoliberina (TRH)
- gonadoliberina (GnRH)
- prolattoliberina (PRH)
- prolattostatina (PIH)
La ghiandola pituitaria produce ormoni come:
- prolattina (PRL)
- adrenocorticotropina (ACTH)
- melanotropina (MSH)
- lipotropina (LPH)
- tirotropina (TSH)
- somatotropina (GH)
- ormone follicolo stimolante (FSH)
- lutropina (LH)
Come puoi vedere, l'asse ipotalamo-ipofisario determina il funzionamento dell'intero organismo attraverso un numero enorme di ormoni. Di seguito vengono presentate le funzioni più importanti degli ormoni di questo asse.
- ossitocina
L'ossitocina e la vasopressina sono due ormoni ipotalamici che non hanno alcun effetto sulla ghiandola pituitaria. Il ruolo della ghiandola pituitaria è solo quello di immagazzinarli. Non appena ricevono il segnale appropriato, vengono rilasciati nel flusso sanguigno. L'ossitocina è un ormone che svolge il ruolo più importante durante il travaglio: consente alle contrazioni uterine di funzionare. Il secondo compito dell'ossitocina è facilitare l'allattamento. La suzione del capezzolo da parte del bambino stimola il rilascio di ossitocina nel sangue della madre, che porta alla secrezione di latte dalle ghiandole mammarie.
- vasopressina (ADH)
La vasopressina, nota anche come ormone antidiuretico (ADH), è un ormone che regola l'equilibrio idrico del corpo. Come suggerisce il nome, l'ormone antidiuretico riduce la diuresi, cioè la produzione di urina. La vasopressina viene rilasciata quando ci si disidrata, quando il sangue è ispessito o la pressione sanguigna scende. Agendo sui reni, la vasopressina aumenta la densità della produzione di urina. Grazie a questo è possibile risparmiare acqua e mantenerla all'interno del corpo.
- somatoliberina (GH-RH)
La somatoliberina è il primo esempio di un ormone tipico dell'asse ipotalamo-ipofisario. Quando prodotta nell'ipotalamo, la somatoliberina raggiunge la ghiandola pituitaria e stimola le sue cellule a secernere somatotropina ipofisaria, nota anche come ormone della crescita. L'asse somatotropina-somatoliberina consente la crescita e lo sviluppo di tutti i tessuti del corpo, che a sua volta determina la correttezza del processo di crescita.
- somatostatina (GH-IH)
La somatostatina è un avversario ormonale della somatoliberina: il suo effetto sulla ghiandola pituitaria porta a una riduzione del rilascio dell'ormone della crescita. Oltre alle sue funzioni nel sistema ipotalamo-ipofisario, la somatostatina è anche prodotta localmente nel tratto gastrointestinale, dove inibisce ad es. rilascio di ormoni intestinali.
- corticoliberina (CRH)
La corticoliberina è anche nota come ormone di rilascio della corticotropina (ACTH). Questi ormoni fanno parte dell'asse ipotalamo-ipofisi-surrene. La sua attività è più intensa nelle situazioni di stress. L'effetto dell'ACTH sulla corteccia surrenale aumenta il rilascio di uno dei più importanti "ormoni dello stress": il cortisolo. L'asse corticoliberina-corticotropina-ormoni surrenali regola anche l'equilibrio metabolico dell'intero organismo.
- tireoliberina (TRH)
La tireoliberina è un ormone che provoca il rilascio dell'ormone stimolante la tiroide (TSH) dalla ghiandola pituitaria. Il livello di tireotropina è uno dei marker che indicano l'attuale funzione della ghiandola tiroidea, quindi viene spesso misurato nei pazienti con malattie di questa ghiandola. La tireotropina stimola lo sviluppo della ghiandola tiroidea e aumenta la secrezione dei suoi ormoni. Questi, a loro volta, influenzano la nostra frequenza cardiaca, la funzione gastrointestinale, il metabolismo dei nutrienti e l'attività quotidiana.
- gonadoliberina (GnRH)
Il ruolo della gonadoliberina nell'asse ipotalamo-ipofisario è quello di stimolare la produzione del cosiddetto gonadotropine ipofisarie. Includono: ormone follicolo stimolante (FSH) e lutropina (LH). La gonadoliberina è un esempio di un ormone secreto in un ritmo pulsante e la frequenza di questo ritmo determina il tipo di gonadotropina rilasciata. La bassa frequenza degli impulsi di gonadoliberina causa la secrezione di FSH, mentre l'elevato LH (questo è il caso, ad esempio, nelle donne appena prima dell'ovulazione). Le gonadotropine ipofisarie colpiscono le ovaie delle donne e i testicoli degli uomini, determinando una corretta maturazione e riproduzione sessuale.
- prolattoliberina (PRH)
La prolattoliberina è un ormone ipotalamico che stimola le cellule dell'ipofisi a produrre prolattina. La prolattina è il principale fattore che prepara le ghiandole mammarie per il processo di allattamento. La secrezione di prolattina da parte della ghiandola pituitaria è un buon esempio di un meccanismo di feedback negativo nell'asse ipotalamo-ipofisario. Durante l'allattamento, quando i livelli di prolattina nel corpo sono più alti, la produzione di gonadotropine viene nuovamente inibita. È per questo motivo che le donne che allattano non hanno le mestruazioni dopo il parto.
- prolattostatina (PIH)
La prolattostatina, un ormone che inibisce il rilascio di prolattina, non è fondamentalmente una tipica statina ipotalamica. La sua funzione è svolta dal neurotrasmettitore dopamina. È la segnalazione dopaminergica intensificata nell'asse ipotalamo-ipofisario che riduce la produzione di prolattina.
Disturbi dell'asse ipotalamo-ipofisario
Sebbene i livelli degli ormoni nell'asse ipotalamo-ipofisario siano controllati reciprocamente, i loro meccanismi regolatori a volte falliscono. Si tratta quindi di malattie endocrine derivanti da un eccesso o da una carenza di ormoni ipotalamo-ipofisari.
- Malattie con aumento della concentrazione di ormoni dell'asse ipotalamo-ipofisario
Un esempio di attività eccessiva degli ormoni ipotalamici è la sindrome da rilascio inappropriato di vasopressina (SIADH). Come risultato di una concentrazione troppo alta di vasopressina, c'è una maggiore ritenzione idrica nel corpo e diluizione dei liquidi corporei.La sindrome SIADH produce principalmente sintomi neurologici e nella sua forma avanzata può portare a edema cerebrale.
L'aumento dei livelli degli ormoni dell'asse ipotalamo-ipofisario può portare a un'iperfunzione secondaria di altre ghiandole endocrine: ad esempio, ipertiroidismo o iperfunzione delle ghiandole surrenali. L'aumento della concentrazione di ACTH può causare il cosiddetto Sindrome di Cushing dipendente da ACTH. L'ipertiroidismo secondario si traduce in:
- aumento della frequenza cardiaca
- perdita di peso
- diarrea
- eccitabilità psicomotoria eccessiva
Tuttavia, l'eccesso di ormone della crescita può causare gigantismo o acromegalia.
L'aumento della concentrazione di prolattina, cioè l'iperprolattinemia, è una delle cause ormonali più comuni di infertilità (la prolattina inibisce la secrezione di gonadotropine ipofisarie, portando a disturbi dell'ovulazione, tra gli altri).
La causa più comune di livelli elevati di ormoni ipofisari sono gli adenomi della ghiandola pituitaria che sfuggono al controllo dell'asse ipotalamo-ipofisario e producono ormoni indipendenti da esso. I loro sintomi possono derivare da un aumento del livello di un ormone o da un eccesso di sovrapposizione di diversi tipi di ormoni.
L'aumento del livello degli ormoni periferici, come il cortisolo o gli ormoni tiroidei, richiede sempre l'esclusione della disfunzione dell'asse ipotalamo-ipofisario, che può essere la causa di questi disturbi.
- Malattie con una diminuzione della concentrazione di ormoni dell'asse ipotalamo-ipofisario
Una malattia con un meccanismo opposto a quello della SIADH è il diabete insipido centrale. La causa di questa malattia è una carenza di vasopressina prodotta nell'ipotalamo, causata da una disfunzione delle cellule ipotalamiche. La riduzione dei livelli di vasopressina rende fuori controllo la perdita di acqua nelle urine. La quantità di urina prodotta aumenta in modo significativo, portando a sintomi di disidratazione e una costante sensazione di sete.
La carenza di ormoni ipofisari può causare sintomi di ipotiroidismo secondario: la tiroide, le ghiandole surrenali e le gonadi. Livelli ridotti di gonadotropine possono causare infertilità e disfunzione sessuale.
La carenza di tireotropina provoca ipotiroidismo secondario, che si manifesta con stanchezza cronica, aumento di peso e costipazione. Un livello ridotto di ormone della crescita ha gravi conseguenze, soprattutto nei bambini, provocando un ritardo nel processo di crescita. D'altra parte, la carenza di prolattina può portare a disturbi dell'allattamento.
L'ipopituitarismo si manifesta raramente con uno specifico deficit ormonale. Molto più spesso, il danno a questa ghiandola si traduce in una riduzione della produzione di diversi ormoni. La disfunzione della ghiandola pituitaria può avere varie cause. Appartengono a loro:
- lesioni
- tumori che si infiltrano nella ghiandola pituitaria
- emorragie
- Condizioni congenite (ad esempio, ipoplasia o sottosviluppo della ghiandola pituitaria)
Quando si diagnosticano carenze ormonali, bisogna sempre ricordarsi di controllare il funzionamento dell'asse ipotalamo-ipofisario (misurando i livelli degli ormoni in questo asse). Grazie a ciò è possibile determinare se la carenza di un dato ormone sia il risultato di un disturbo della sua produzione periferica o di un disturbo centrale della regolazione ipotalamo-ipofisaria.
Bibliografia:
- "Histologia" W.Sawicki, J.Malejczyk, PZWL Wydawnictwo Lekarskie, Varsavia 2008
- Rohrbasser L.J., Alsaffar H., Blair J. (2016) The Hypothalamus - Pituitary Axis. In: Belfiore A., LeRoith D. (a cura di) Principles of Endocrinology and Hormone Action. Endocrinologia. Springer, Cham, accesso in linea
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