Gli ormoni sono molecole rilasciate da un gruppo di cellule del corpo che influenzano il comportamento di un altro gruppo di cellule. Gli ormoni sono i segnali chimici del sistema endocrino, il gruppo di ghiandole che, insieme al sistema nervoso, controlla le risposte del corpo agli stimoli interni ed esterni. Gli ormoni sono trasportati alle loro cellule bersaglio nel flusso sanguigno.
Tutti gli ormoni si legano alla cellula bersaglio ad un recettore specifico, una proteina prodotta dalla cellula bersaglio. Quando l’ormone si lega al recettore, provoca un cambiamento nella conformazione del recettore, o forma. Questo cambiamento di conformazione permette al recettore di adattarsi ad altre molecole cellulari in un modo che prima non poteva, innescando così nuove attività nella cellula. Mentre un ormone come il testosterone (prodotto nei testicoli) raggiunge tutte le cellule del corpo, solo alcune cellule hanno recettori per il testosterone, e quindi solo quelle cellule sono sensibili agli effetti del testosterone. Allo stesso modo, diverse cellule riceventi producono diversi set di molecole per interagire con il recettore del testosterone, e questo controlla l’esatta risposta che la cellula bersaglio esibisce.
Gli ormoni sono classificati in base alla loro struttura chimica. Gli ormoni peptidici sono catene di aminoacidi. L’insulina e il glucagone, che aiutano a controllare lo zucchero nel sangue, sono ormoni peptidici, così come gli ormoni dell’ipotalamo e dell’ipofisi. Gli ormoni steroidei sono lipidi (molecole simili al grasso) la cui struttura deriva dal colesterolo. Gli ormoni degli organi sessuali e della corteccia surrenale (parte della ghiandola surrenale) sono steroidi. Gli ormoni monoaminici sono prodotti modificando gli aminoacidi. Questi ormoni comprendono l’adrenalina e la noradrenalina prodotte dal midollo surrenale, l’ormone tiroideo (tiroxina) e la melatonina prodotta dalla ghiandola pineale nel cervello.
Gli ormoni differiscono anche nel luogo in cui si trovano i loro recettori nella cellula bersaglio, e il tipo di effetto che causano quando si legano ai loro recettori. Il recettore per la tiroxina si trova nel nucleo, mentre i recettori per gli ormoni steroidei si trovano nel citoplasma della cellula. In entrambi i casi, l’ormone si lega al recettore per formare un complesso, e poi il complesso ormone-recettore attiva geni specifici all’interno del nucleo, portando alla sintesi di nuove proteine.
Adrenalina, noradrenalina e gli ormoni peptidici non entrano nella cellula bersaglio. Invece, si legano a un recettore sulla superficie della membrana. Il recettore si estende attraverso la membrana, e quando la parte esterna si lega all’ormone, la parte interna del recettore subisce un cambiamento di conformazione. Questo cambiamento innesca una cascata di reazioni all’interno della cellula, portando infine a un aumento della concentrazione di una o un’altra molecola messaggera interna. I più comuni di questi cosiddetti “secondi messaggeri” (l’ormone è il “primo messaggero”) sono lo ione calcio e l’AMP ciclico (cAMP), un tipo di nucleotide. Il secondo messaggero innesca poi altre attività nella cellula, a seconda del tipo di cellula. Nel muscolo, l’adrenalina provoca l’accumulo di cAMP, che provoca la rottura del glicogeno per rilasciare glucosio, che la cellula muscolare utilizza per sostenere l’aumento dell’attività.
Gli ormoni che si legano a recettori esterni e lavorano attraverso secondi messaggeri influenzano le proteine preesistenti all’interno della cellula. Per questo motivo, in genere causano effetti molto più rapidi di quelli che si legano a recettori interni, che influenzano la creazione di nuove proteine. Per esempio, gli effetti dell’adrenalina durano da minuti a ore al massimo, mentre gli effetti del testosterone durano da giorni a mesi o più.