TEMA 13: SISTEMA NEUROENDOCRINO

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1 TEMA 13: SISTEMA NEUROENDOCRINO La Psicoendocrinología centra su interés en conocer los mecanismos por los que las hormonas afectan a la conducta y a los procesos psicológicos y cómo éstos a su vez pueden influir en la liberación y funcionamiento de las hormonas. Los organismos cuentan con mecanismos que operan para mantener un equilibrio interno, u homeostasis. El mantenimiento de la homeostasis requiere la acción coordinada de diferentes sistemas que recojan información, la integren y den la respuesta más apropiada. Para dar una respuesta adaptativa los organismos han desarrollado 2 sistemas de coordinación interna y de interacción con el exterior, el sistema nervioso y el sistema endocrino que cooperan entre sí. El sistema endocrino interviene en la regulación y el control de diferentes procesos del organismo mediante señales químicas, las hormonas, que se difunden a través de la circulación sanguínea. La relación entre el SN y el sistema endocrino es muy estrecha. En el mismo encéfalo se producen hormonas y la principal glándula endocrina, la hipófisis, está alojada dentro de éste y directamente relacionada con el hipotálamo constituyendo el eje hipotalámicohipofisario. HORMONAS: PRINCIPIOS GENERALES Hormona (significa excitar o estimular): son moléculas orgánicas producidas y liberadas fundamentalmente por las glándulas endocrinas. Las glándulas endocrinas liberan las hormonas en sangre y a través de la circulación sanguínea se difunden hacia otras zonas del cuerpo donde actúan sobre determinados órganos o tejidos diana. Aunque las hormonas pueden llegar a través del torrente sanguíneo a cualquier parte del organismo, sus efectos se producen únicamente en aquellas células (denominadas células blanco) que disponen de receptores a los que las hormonas se unen de forma específica para realizar su función. 1

2 1. Tipos de hormonas. Hay 3 clases de hormonas según su estructura química: - Hormonas esteroides - Hormonas peptídicas - Hormonas monoamínicas Las hormonas esteroides derivan de una molécula común, el colesterol, por lo que todas comparten un grupo químico característico en el centro de cada molécula. Se incluyen en este grupo las hormonas procedentes de la corteza adrenal y de las gónadas. Estas hormonas son liposolubles, por lo que atraviesan fácilmente la membrana celular pero al ser escasamente hidrosolubles en la sangre (compuesta fundamentalmente de agua), se desplazan unidas a proteínas transportadoras específicas hasta los órganos diana. Las hormonas peptídicas están formadas por cadenas de aminoácidos y son solubles en sangre. Se incluyen en esta categoría las hormonas del hipotálamo y de la hipófisis, las hormonas que intervienen en la regulación del calcio, las hormonas gastrointestinales y las hormonas del páncreas. Las hormonas monoamínicas o derivadas de aminoácido son hormonas que se sintetizan en unos cuantos pasos simples a partir de una molécula de aminoácido. Se incluyen en esta categoría las hormonas de la médula adrenal y las hormonas tiroideas. 2. Mecanismos de Acción de las hormonas Existencia de 2 mecanismos de acción diferentes: - a través de receptores de membrana - a través de receptores intracelulares Las hormonas hidrosolubles no atraviesan fácilmente las membranas celulares, actuando a través de un receptor que se sitúa en la cara externa de la membrana de la célula diana. 2

3 TEMA 13: SISTEMA NEUROENDOCRINO Figura 13.2 Esquema que muestra el mecanismo de acción de las hormonas que usan el AMPc como segundo mensajero Cuando la hormona se une al receptor de la membrana celular, éste sufre una modificación en su configuración. En su forma modificada, el receptor puede activar o producir un mensajero molecular intracelular conocido como segundo mensajero. Este segundo mensajero (la hormona es el primero) desencadena una serie de reacciones que dan como resultado una gran amplificación de la señal. El AMPc es el mensajero intracelular producido como respuesta a muchas de las hormonas peptídicas y a las aminas, si bien otros segundos mensajeros como el calcio o el GMPc, también median efectos hormonales. Las hormonas esteroides y tiroideas ejercen su acción mediante un mecanismo diferente. Cuando llegan estas hormonas a los tejidos diana, se disocian de la proteína transportadora y atraviesan la membrana plasmática por difusión, uniéndose en el interior de la célula a proteínas receptoras específicas. Figura 13.3 Mecanismo de acción de las hormonas esteroides. Explicación de la figura: 1. La hormona se difunde a través de la membrana plasmática y se une a su receptor específico. 2. El complejo hormona-receptor es transportado al núcleo de la célula donde se une a elementos específicos de reconocimiento del ADN denominados elementos que responden a las hormonas (HRE). Esta unión facilita la transcripción de los genes adyacentes afectando directamente a su expresión génica. 3. El ARNm es traducido a proteínas 3

4 4. Las proteínas sintetizadas cambian la función celular. Las funciones activadas en la célula como consecuencia de las proteínas recién sintetizadas constituyen la respuesta celular a las hormonas. Además de estos receptores intracelulares, existen receptores para esteroides en la membrana celular que producen efectos rápidos debido a que su activación da lugar a respuestas celulares no genómicas. 3. Comparación entre la transmisión neuronal y la comunicación hormonal Diferencias: - La comunicación neuronal implica la transmisión química de información a través de la hendidura sináptica y la actuación de los neurotransmisores sobre la célula postsináptica. La acción hormonal es más amplia en cuanto que las hormonas se difunden generalmente por todo el cuerpo a través de la sangre pudiendo llegar a múltiples lugares y actuar sobre cualquier célula que disponga de receptores. - La comunicación neuronal se produce rápidamente, en milisegundos. Se trata de un suceso todo o nada. Por el contrario, los mensajes hormonales son habitualmente lentos y de intensidad graduada, y están implicados en la regulación de procesos que tienen una duración prolongada (digestión, crecimiento, desarrollo sexual, reproducción) Semejanzas: - Tantos las neuronas como las células de las glándulas endocrinas sintetizan sustancias químicas que se desplazan hacia la membrana celular en vesículas que se funden con la membrana para liberar neurotransmisores u hormonas según el caso. - Tanto transmisores sinápticos como hormonales actúan sobre receptores específicos y de la existencia de éstos dependerán sus efectos. Además, la mediación de segundos mensajeros es un proceso común para que algunas hormonas o algunos neurotransmisores afecten a las células a las que llegan. - Algunas hormonas también actúan en el SN como neurotransmisores o como neuromoduladores. Además, las mismas neuronas pueden 4

5 TEMA 13: SISTEMA NEUROENDOCRINO actuar como células endocrinas que secretan sustancias que llegan hasta las células receptoras a través de la circulación sanguínea. Figura 13.4 A Comunicación neuronal y B comunicación endocrina GLÁNDULAS ENDOCRINAS Las glándulas endocrinas tienen como función principal la liberación de hormonas en la circulación sanguínea para actuar sobre células y órganos situados generalmente en otra parte del organismo. Las glándulas endocrinas están repartidas por todo el cuerpo. Figura 13.5 Localización de algunos de los órganos que liberan hormonas. El hipotálamo ejerce la coordinación de muchos tejidos que segregan hormonas. Al hipotálamo llegan aferencias de diferentes áreas del encéfalo y señales que informan de la concentración en sangre de hormonas o de otras sustancias. Todos estos mensajes se integran en el hipotálamo, que responde produciendo hormonas que llegan a la hipófisis. 5

6 Figura 13.6 Principales ejes neuroendocrinos La hipófisis es una estructura que consta de 2 partes funcionalmente diferenciadas: - el lóbulo posterior o neurohipófisis que almacena y libera a la circulación general 2 hormonas sintetizadas en el hipotálamo - el lóbulo anterior o adenohipófisis que segrega numerosas hormonas que tienen como diana otras glándulas endocrinas (corteza adrenal, tiroides, ovarios y testículos) o diferentes tejidos del organismo HORMONAS HIPOFISARIAS Y SU RELACIÓN CON EL HIPOTÁLAMO La hipófisis o glándula pituitaria se encuentra situada en la base del encéfalo, unida al hipotálamo. 6

7 TEMA 13: SISTEMA NEUROENDOCRINO Figura 13.7 Localización de la hipófisis Es el hipotálamo la que desempeña el papel principal en el control del sistema endocrino y de la que dependía el funcionamiento de la hipófisis. Hay una conexión sanguínea entre el hipotálamo y la hipófisis, ya que el hipotálamo puede liberar determinadas hormonas en los vasos sanguíneos que le unen con la hipófisis, el sistema porta hipotalámico-hipofisario. Estas hormonas al llegar a la hipófisis, inducían la liberación de las hormonas hipofisarias. Se demostró la presencia de estas hormonas hipotalámicas. Algunas neuronas del hipotálamo liberan hormonas en respuesta a la información neural, actúan como transductores neuroendocrinos constituyendo el punto de conexión entre el SN y el sistema endocrino. Las hormonas liberadas por neuronas hipotalámicas reciben el nombre de neurohormonas debido a que son sintetizadas en neuronas a las que se denomina células neurosecretoras o neuroendocrinas. Los terminales axónicos de las neuronas hipotalámicas pueden formar contactos sinápticos como los de cualquier otra neurona o pueden liberar hormonas en la circulación sanguínea. Según los axones se dirijan a los lóbulos anterior o posterior de la hipófisis tienen diferentes posibilidades para liberar sus hormonas. Figura Las neuronas hipotalámicas disponen de 3 posibilidades para liberar sus productos de secreción: 7

8 A. estableciendo comunicación interneuronal como cualquier neuronas B. en un sistema vascular restringido, el sistema porta hipotalámico-hipofisario para llegar hasta la hipófisis anterior C. en la circulación general La hipófisis está formada por 2 regiones muy diferenciadas: - un lóbulo posterior o neurohipófisis considerado una extensión del hipotálamo - un lóbulo anterior o adenohipófisis que no posee ninguna conexión nerviosa y actúa como una glándula real. Estas 2 partes funcionan de forma totalmente independiente y tienen orígenes embriológicos diferentes. Entre estas 2 zonas hay una región relativamente pequeña, denominada parte intermedia, y cuya función es la síntesis de la hormona estimulante de melanocitos (MSH) 1 El control que el hipotálamo ejerce sobre la hipófisis se lleva a cabo de 2 formas diferentes: - liberando hormonas a la circulación general desde la neurohipófisis - sintetizando hormonas que son segregadas al sistema porta hipotalámico-hipofisario hasta alcanzar la hipófisis anterior donde estimulan o inhiben la actividad secretora de sus células El hipotálamo constituye una región clave en la interacción que se establece entre el SN y el sistema endocrino. 1. Hormonas de la neurohipófisis La hipófisis posterior libera 2 hormonas, oxitocina y vasopresina, producidas en los núcleos supraóptico y paraventricular del hipotálamo. Estos núcleos hipotalámicos contienen grandes células (neuronas magnocelulares) cuyos axones se dirigen hasta la neurohipófisis donde terminan en numerosas ramificaciones que entran en contacto con los capilares sanguíneos. 1 La MSH controla la pigmentación de la piel al estimular la síntesis de melanina en los melanocitos 8

9 TEMA 13: SISTEMA NEUROENDOCRINO Figura Localización de las células hipotalámicas que sintetizan las hormonas vasopresina y oxitocina liberadas por la neurohipófisis La neurohipófisis no es en sí una glándula endocrina, sino una red especializada de capilares que recibe las hormonas del hipotálamo y las libera a la circulación general. La vasopresina y la oxitocina son péptidos formados por 9 aminoácidos, con una estructura muy semejante, sólo difieren en 2 aminoácidos. Se sintetizan como prohormonas2 en los somas de las neuronas magnocelulares y son transportadas en vesículas a lo largo de los axones hasta la neurohipófisis donde van a ser liberadas. El procesamiento de las prohormonas en vasopresina y oxitocina se produce durante el transporte a lo largo del axón. La liberación de estas hormonas tiene lugar cuando los potenciales de acción producidos en las propias células neurosecretoras llegan hasta el terminal axónico. - Funciones de la Oxitocina La oxitocina está involucrada fundamentalmente en la función reproductora de los mamíferos, tanto en la fecundación, como en el parto y la lactancia. La oxitocina actúa como neuromodulador en el cerebro donde interviene en diferentes procesos conductuales. La oxitocina liberada en la sangre por la neurohipófisis no puede llegar al cerebro dado que no atraviesa la barrera hematoencefálica. Sus efectos sobre la conducta se deben a su intervención en diferentes circuitos del SNC, con la existencia de receptores para oxitocina en la amígdala, el hipotálamo ventromedial y el septum. Parece ser que es la hormona implicada en la formación de vínculos entre individuos. 2 Las prohormonas pueden realizar acciones hormonales por sí mismas o pueden transformarse en otras hormonas con propiedades distintas. 9

10 - Funciones de la Vasopresina A la vasopresina se la conoce también como hormona antidiurética (ADH) o como arginina vasopresina (AVP) y es una hormona implicada en la regulación de los líquidos del organismo. Su efecto principal es inducir un descenso en la producción de orina, aumentando así la cantidad de agua que se retiene. La vasopresina es uno de los factores que intervienen en la regulación del volumen sanguíneo, el balance electrolítico y la presión arterial, contribuyendo así al mantenimiento de la constancia del medio interno u homeostasis. La liberación de vasopresina en la circulación sanguínea por parte de las neuronas magnocelulares de los núcleos supraóptico y paraventricular del hipotálamo está influida por varios sistemas de retroalimentación que controlan el ritmo de descarga de estas neuronas. Reciben aferencias desde los órganos circunventriculares que se localizan en las paredes de los ventrículos encefálicos y desempeñan un papel fundamental en la detección de cambios en los fluidos intra y extracelulares. Figura Diferentes mecanismos regulan la liberación de vasopresina Además reciben información periférica desde los barorreceptores arteriales cuyas señales llegan hasta el hipotálamo. Estos receptores de presión son esenciales para la detección de cambios en el volumen sanguíneo el cual debe mantenerse dentro de unos límites bastante estrictos para el correcto funcionamiento del corazón. Cuando se producen pérdidas importantes de sangre la vasopresina actúa regulando la presión, provocando la constricción de los vasos sanguíneos lo que hace que el flujo sanguíneo sea más lento y de esta forman aumentar las posibilidades de supervivencia. 10

11 La vasopresina actúa como neuromodulador en el cerebro donde parece desempeña un papel mediador en la formación de la memoria. 2. Hormonas de la Adenohipófisis y hormonas hipotalámicas implicadas en su liberación La adenohipófisis es una verdadera glándula endocrina compuesta de células secretoras. Está a su vez bajo un estricto control hormonal. Las neurohormonas hipotalámicas se denominan hormonas liberadoras u hormonas inhibidoras según actúen estimulando o inhibiendo la secreción hormonal de las células de la hipófisis anterior. Las neurohormonas que controlan la adenohipófisis son liberadas por las neuronas parvocelulares del hipotálamo en un sistema vascular especializado, el sistema porta hipotalámico-hipofisario. Este sistema garantiza que las neurohormonas no se diluyan en la circulación sanguínea general y que estas señales hormonales sean captadas por las células de las adenohipófisis. Figura Las células secretoras de la adenohipófisis están bajo el control de las hormonas liberadas por células hipotalámicas en el sistema porta hipotalámico-hipofisario. De las hormonas segregadas por la hipófisis anterior 3, 4 son hormonas trópicas: hormonas que tienen como diana otra glándula sobre la que actúan para regular su producción hormonal. Es el caso de la hormona estimulante del tiroides (TSH), la hormona adrenocorticotrópica (ACTH) y las gonadotropinas, que incluyen la hormona foliculoestimulante (FSH) y la hormona luteinizante (LH). Además de estas hormonas trópicas, la adenohipófisis libera la hormona del crecimiento (GH) y la prolactina. 3 Todas las hormonas liberadas por la adenohipófisis son polipéptidos que se agrupan en 3 clases en función de su estructura química: - hormonas glucoproteicas - hormonas derivadas de la pro-opiomelanocortina - péptidos de cadena única de aproximadamente 200 aminoácidos 11

12 Figura Hormonas liberadas por la hipófisis anterior La hormona estimulante del tiroides (TSH) o tirotropina se fija a receptores específicos localizados en la membrana de las células de la glándula tiroides para estimular la liberación de hormonas tiroideas. La secreción de TSH está regulada por la hormona liberadora de tirotropina (TRH) Las gonadotropinas son la hormona foliculoestimulante (FSH) y la hormona luteinizante (LH), controlan las funciones ováricas y testiculares. La secreción de estas hormonas está controlada tanto por la liberación periódica de una hormona hipotalámica, la hormona liberadora de gonadotropinas (GnRH) como por los niveles plasmáticos de hormonas gonadales. La hormona adrenocorticotrópica o corticotropina (ACTH) tiene como función principal regular la secreción de glucocorticoides de la corteza suprarrenal. 12

13 La secreción de ACTH se halla bajo el control ejercido conjuntamente por el hipotálamo a través de la liberación de hormona liberadora de corticotropina (CRH) y por el efecto regulador de los glucocorticoides circulantes. La hormona del crecimiento (GH) llamada también somatotropina, estimula el crecimiento del cuerpo mediante la producción en el hígado de diferentes sustancias a las que se denomina somatomedinas. Las somatomedinas afectan al crecimiento a través de sus acciones sobre los huesos y otros tejidos. Éstas activan la síntesis de proteínas y afectan al metabolismo de la glucosa. La secreción de GH está regulada por 2 hormonas hipotalámicas, una que facilita su liberación, la hormona liberadora de hormona del crecimiento (GHRH) y otra que la inhibe, la hormona inhibidora de hormona del crecimiento o somatostatina. La somatostatina actúa en las células somatotropas de la adenohipófisis bloqueando la liberación pero no la síntesis de GH. Esta acción está compensada por la GHRH que estimula la síntesis y la liberación de GH y hace posible a través de esta interacción un desarrollo normal. La prolactina es una hormona hipofisaria que tiene un efecto estimulador de la producción de leche en los mamíferos tras el parto. Los niveles de prolactina son normalmente bajos, sin embargo aumentan de forma importante durante el embarazo para promover el desarrollo de las mamas, y de forma muy significativa en el momento del nacimiento, provocando una rápida secreción de leche. La hormona liberadora de tirotropina (TRH) parece potencia la liberación de prolactina, pero ésta es fundamentalmente controlada por un factor de inhibición hipotalámico. La dopamina es el principal factor inhibidor de la liberación de prolactina. Los 3 ejes neuroendocrinos más importantes son: el eje hipotalámicohipofisario-tiroideo, el eje hipotalámico-hipofisario-adrenal y el eje hipotalámico-hipofisario-gonadal. 13

14 HORMONAS LIBERADAS POR ACCIÓN DE LAS HORMONAS ADENOHIPOFISARIAS 1. Hormonas tiroideas La tiroxina o tetrayodotironina (T4) y la triyodotironina (T3) son hormonas liberadas por la glándula tiroides. La glándula tiroides es uno de los órganos endocrinos más grandes, formada por 2 lóbulos unidos por una banda de tejido y fuertemente adheridos a la tráquea. Figura A Glándula tiroides y B folículos que la constituyen Está constituida por unas estructuras esféricas densamente agrupadas y rodeadas de una red de capilares, denominada folículos, donde se sintetizan, almacenan y segregan las hormonas tiroideas. Además contiene otra población de células, llamadas parafoliculares o células C, que producen la hormona calcitonina que interviene en el metabolismo del calcio. Las hormonas tiroideas T3 y T4 provienen de una molécula glucoproteica denominada tiroglobulina, que es el componente principal del interior del folículo. El tiroides se caracteriza en comparación con otras glándulas endocrinas por la gran cantidad de hormonas almacenas que contiene. Los niveles en sangre de hormonas tiroideas están regulados por los mecanismos que aparecen en la figura

15 Figura Mecanismos que regulan la secreción de hormonas tiroideas (+: estimulan y -: inhiben) Su secreción depende de la acción que sobre la glándula tiroides ejerce la hormona estimulante del tiroides (TSH) liberada desde la adenohipófisis. La secreción de la TSH está en función tanto del nivel circulante de hormonas tiroideas, como de la acción estimulante ejercida por la hormona de tirotropina (TRH) producida por el hipotálamo. Además la glándula tiroides está inervada por las divisiones simpática y parasimpática del SNA. Las hormonas tiroideas son necesarias para mantener la tasa metabólica basal 4 a un nivel normal, para controlar la producción de energía en el cuerpo, ya que intervienen en el metabolismo de glúcidos, lípidos y proteínas, y aumentan la cantidad de oxígeno que las células usan. Las hormonas tiroideas contribuyen a regular los procesos de crecimiento celular y diferenciación de los tejidos. Intervienen en la secreción de hormona del crecimiento (GH). También afecta a la reproducción. También son fundamentales para el desarrollo y la maduración normal del SN. Su falta durante el desarrollo produce importantes daños en el SNC y éstos dependerán del momento en que se inicia la deficiencia. 4 El metabolismo basal es el valor mínimo de energía necesaria para mantener el cuerpo con vida. 15

16 Cretinismo o hipotiroidismo congénito: es una forma de deficiencia congénita de la glándula tiroidea, lo que provoca un retardo en el crecimiento físico y mental. 2. Hormonas corticosuprarrenales Las hormonas corticosuprarrenales (o adrenocorticales) se producen en la corteza de las glándulas suprarrenales (o adrenales) que se sitúan encima de los riñones. Cada glándula adrenal está formada por 2 partes bien diferenciadas: la corteza y la médula. Figura Las glándulas suprarrenales se localizan en la parte superior de cada riñón La corteza suprarrenal se divide en 3 zonas: la zona glomerular externa, la zona fasciculada, que es la capa intermedia y de mayor tamaño y la zona reticular. Los glucocorticoides y los mineralocorticoides son las principales hormonas segregadas por la corteza adrenal, aunque también libera esteroides sexuales como estrógenos y andrógenos. La aldosterona es el principal mineralocorticoide. Se sintetiza en la zona glomerular e interviene en la regulación de la concentración de iones en sangre, principalmente de sodio. La función principal de esta hormona es retener los iones de sodio. Cuando faltan mineralocorticoides se produce una pérdida de sodio en la orina acompañada de una gran pérdida de agua, lo que ocasiona una peligrosa bajada de la presión sanguínea. 16

17 Los glucocorticoides se sintetizan en las zonas fasciculada y reticular de la corteza suprarrenal. Su liberación depende de la ACTH que a su vez está controlada por la CRH. La secreción de CRH y ACTH puede suprimirse si la concentración plasmática de glucocorticoides es alta o potenciarse si esta concentración es baja mediante un sistema de retroalimentación negativa. Figura Mecanismos que regulan la secreción de glucocorticoides (+: estimulan y -: inhiben) El cortisol es el principal glucocorticoide. Los glucocorticoides cuentan con receptores en prácticamente todas las células del cuerpo e intervienen en la regulación de procesos metabólicos que conducen al consumo de la energía almacenada. Incrementan los niveles de glucosa en la circulación sanguínea a través de diferentes procesos. La liberación de glucocorticoides aumenta de forma notable en situaciones de estrés ya que son esenciales para que el organismo reaccione ante una amenaza. Los glucocorticoides tienen propiedades antiinflamatorias ya que inhiben la liberación de diversos mediadores químicos de la inflamación. También suprimen la respuesta del sistema inmunitario. Los glucocorticoides son esenciales para nuestra supervivencia ya que preparan a nuestro organismo para un estado de respuesta rápida, sin embargo un elevado nivel de secreción tiene consecuencias a largo plazo enormemente perjudiciales. 17

18 3. Hormonas Gonadales La función principal de las gónadas (testículos y ovarios) es la producción de gametos (espermatozoides y óvulos) pero ésta no tendría lugar sin la existencia de las hormonas gonadales, las cuales tienen además un papel fundamental en el desarrollo del organismo y en la conducta reproductora. Los andrógenos y los estrógenos son las 2 clases principales de hormonas gonadales y son sintetizados tanto en los testículos como en los ovarios, aunque en cantidades muy diferentes. - Hormonas Gonadales Masculinas Densamente agrupados en cada uno de los testículos se encuentran los tubos seminíferos, lugares de producción de los espermatozoides. Figura A Corte de un testículo donde se observan los tubos seminíferos densamente agrupados y B Sección transversal de tubos seminíferos donde se ve el citoplasma de las células de Sertoli Durante el periodo de formación de espermatozoides, las células de Sertoli les proporcionan soporte y alimento. En el tejido que rodea los tubos seminíferos se localizan las principales células productoras de hormonas, las células intersticiales o células de Leyding. 18

19 La liberación de hormonas gonadales es necesaria para la maduración de los espermatozoides. Los andrógenos son las principales hormonas que segregan los testículos y de éstas, la testosterona es uno de los andrógenos biológicamente más importantes. A partir del colesterol se sintetiza la testosterona, así como sus dos metabolitos activos principales, dihidrotestosterona y estradiol. Los andrógenos regulan en adultos una serie de procesos relacionados con la función reproductora masculina, pero además son los responsables de la inducción del fenotipo masculino durante la embriogénesis. En el cromosoma Y se localiza la región determinante del sexo, el gen sry, que cuando se activa comienza a sintetizar una proteína, llamada factor determinante testicular (TDF), que provoca el desarrollo de los testículos y el comienzo de la producción de testosterona. Esta hormona va a ser responsable de la diferenciación y crecimiento de los genitales, y órganos reproductores internos. También en la pubertad, los cambios anatómicos y funcionales que tienen lugar se deben a los esteroides gonadales. Los esteroides gonadales no solo masculinizan los genitales, sino también organizan los circuitos del SN que generan los patrones conductuales típicos de la hembra o del macho. Las diferencias entre los sexos en algunas estructuras encefálicas se deben probablemente a las acciones que ejercen las hormonas sobre la expresión génica, pero también se sabe que distintas áreas del encéfalo adulto muestran un patrón diferenciado de receptores para esteroides gonadales lo que indica que pueden tener un efecto directo sobre la actividad neural. Tanto la producción de espermatozoides como la síntesis y liberación de andrógenos, está regulada por las gonadotropinas (LH y FSH) secretadas por la hipófisis anterior, cuya liberación está determinada por la secreción del hipotálamo de la GnRH. 19

20 Figura Control de la secreción de las hormonas gonadales masculinas La LH actúa sobre las células intersticiales donde estimula la producción de testosterona, mientras que la FSH actúa sobre las células de Sertoli, interviniendo en el desarrollo de los espermatozoides. A medida que la concentración en sangre de testosterona o dihidrotestosterona aumenta, éstas ejercen un efecto inhibidor tanto sobre el hipotálamo como sobre la hipófisis. Es inhibida por un péptido sintetizado por acción de la FSH sobre las células de Sertoli, realiza una retroalimentación negativa sobre la hipófisis anterior para inhibir la producción de FSH y de esa forma mantener un ritmo constante de espermatogénesis. Además hay una regulación encefálica de la secreción de hormonas gonadales. - Hormonas Gonadales Femeninas Los ovarios son un par de glándulas localizadas en la cavidad abdominal, formadas por masas compactas de células. Los ovarios tienen 2 funciones distintas pero relacionadas, la producción de gametos y la síntesis de hormonas esteroides. 20

21 TEMA 13: SISTEMA NEUROENDOCRINO Figura Sección transversal de un ovario donde se puede observar el desarrollo de los ovocitos dentro de los folículos Las hormonas ováricas son los estrógenos principalmente el estradiol y la progesterona. La progesterona es la hormona de la gestación al ser la encargada de prepara el tracto reproductor para la implantación del cigoto y del mantenimiento del embarazo, interviniendo también en el aumento y la preparación de las mamas para secretar leche. En la capa más externa del ovario se encuentran los ovocitos, de los que se desarrollarán los óvulos. Cada ovocito está rodeado de células especializadas que constituyen el folículo ovárico, cuya función es proporcionar alimento al ovocito que se está desarrollando y liberar estrógenos. El desarrollo de ovocitos y la ovulación (expulsión del ovocito del ovario) es un proceso cíclico (ciclo menstrual) y es resultado de las interacciones hormonales en el eje formado por el hipotálamo, la hipófisis y los ovarios. 21

22 Al comenzar el ciclo menstrual la producción de hormonas en el ovario es escasa. Figura Cambios en la concentración hormonal durante el ciclo menstrual La secreción de gonadotropinas, principalmente de FSH, promueve el crecimiento del folículo ovárico (fase folicular) que consta de un ovocito rodeado de células granulosas y de 2 capas de células tecales. Las células de la teca interna son las principales responsables de la liberación de estrógenos que se va a producir en esta fase. La elevada secreción de estrógenos que tiene lugar regenera el endometrio y dispara la secreción de la LH la cual produce la rotura del folículo y la ovulación. Después de la ovulación el folículo roto, ya sin el ovocito se convierte por acción de la LH en cuerpo lúteo (fase luteínica). El cuerpo lúteo permanece durante algún tiempo en la superficie del ovario donde libera gran cantidad de progesterona y se mantiene la secreción de estrógenos. Estos niveles elevados de hormonas ováricas ejercen una retroalimentación negativa que inhibe la producción de la GnRH hipotalámica y en consecuencia desciende la liberación de FSH y LH de la hipófisis. Si la fecundación no se produce, los bajos niveles de FSH y LH producen la degeneración del cuerpo lúteo lo que hace descender los niveles de estrógenos y progesterona. La falta de estas hormonas provoca que el endometrio se desprenda para iniciar la menstruación y que se produzca la liberación de gonadotropinas hipofisarias para comenzar un nuevo ciclo. Si hay fecundación los niveles de estrógenos y progesterona aumentan gradualmente a lo largo del embarazo. 22

23 Los estrógenos también intervienen en el desarrollo del fenotipo femenino. Durante los primeros años de la vida la liberación de estrógenos es escasa debido a que se mantiene un nivel bajo de secreción de gonadotropinas en la infancia. En la pubertad se da un aumento gradual en la secreción de estrógenos que va a promover el desarrollo y mantenimiento de los órganos reproductores femeninos, así como la aparición de los caracteres sexuales secundarios. El nivel de los estrógenos durante los ciclos menstruales continúa pero se va dando una disminución progresiva hacia el final de la vida reproductora, no existiendo apenas secreción después de la menopausia. Los estrógenos actúan sobre estructuras del SN donde intervienen en su organización específica según el sexo y afectan a su actividad neural. La secreción de hormonas gonadales femeninas está bajo el control de los mismos estrógenos y de las hormonas hipofisarias LH y FSH, y éstas bajo el control de la GnRH. ALGUNAS GLÁNDULAS Y HORMONAS MÁS 1. Hormonas de la Médula Adrenal La región interna de las glándulas adrenales, constituye la médula adrenal, zona formada casi exclusivamente por células cromafines. La adrenalina, o epinefrina y la noradrenalina o norepinefrina son las principales hormonas liberadas por la médula adrenal. Ambas se forman a partir del aminoácido tirosina, y junto con la dopa y la dopamina pertenecen a un grupo de aminas denominadas catecolaminas. La noradrenalina y la adrenalina actúan como hormonas que son liberadas a la circulación sanguínea. Al igual que los glucocorticoides y las hormonas tiroideas afectan a la mayoría de los tejidos e influyen en muchas funciones. La finalidad de sus efectos es preparar nuestro organismo para un esfuerzo importante. La médula adrenal y el SN simpático forman una unidad fisiológica y funcional conocida como sistema simpaticoadrenal. Las células cromafines son componentes funcionales y estructurales integrantes del SNA. La adrenalina y la noradrenalina junto con los glucocorticoides, son las hormonas que se liberan en situaciones de estrés. 23

24 Contribuyen a proporcionar mayor riego sanguíneo en aquellos órganos necesarios para responder a una situación estresante (corazón, músculo esquelético y encéfalo) y desencadenan distintos procesos metabólicos que aportan la energía necesaria para que estos órganos funcionen correctamente. Por otro lado, las conexiones entre corteza cerebral y los núcleos encefálicos que regulan la función del sistema simpaticoadrenal proporcionan otro tipo de control: la anticipación de una determinada actividad. 2. Hormonas Pancreáticas El páncreas es una glándula que participa en 2 tipos de funciones secretoras: - contiene células exocrinas productoras de enzimas digestivas para su secreción al sistema gastrointestinal - contiene células endocrinas que sintetizan y segregan las hormonas peptídicas: insulina, glucagón y somatostatina. Estas se localizan en unas pequeñas acumulaciones de células llamadas islotes de Langerhans. Estos islotes contienen diferentes tipos de células, cada uno de los cuales produce un tipo de hormona distinto. Figura Esquema de los diferentes tipos de células que constituyen los islotes de Langerhans del páncreas. La insulina se libera como consecuencia de una elevación de los niveles de azúcar en sangre y su función consiste en transformar este exceso de glucosa tanto en glucógeno, en el hígado y en el músculo, como en grasa. La acción del glucagón es la opuesta a la de la insulina ya que produce un incremento de los niveles de glucosa en sangre. Este aumento de la glucosa es detectado por las células de los islotes que liberan insulina. 24

25 Esta hormona estimula la captación de glucosa por los tejidos y en algunos como el hígado y la musculatura esquelética promueve la formación de glucógeno. También estimula el almacenamiento del exceso de glucosa en forma de grasa. Como consecuencia de esta captación acelerada de glucosa sanguínea, ésta se reduce a sus niveles normales y cesa la liberación de insulina. Tras un tiempo sin haber ingerido alimentos, los niveles de glucosa en sangre disminuyen, lo que provoca la secreción de glucagón. El glucagón produce un aumento de glucosa en sangre al estimular la degradación del glucógeno hepático. También actúa sobre el tejido adiposo aumentando la movilización de los ácidos grasos para ser usados como combustible y estimula la transformación de los aminoácidos en glucosa. Las acciones recíprocas ejercidas por la insulina y el glucagón contribuyen a que el nivel de glucosa en sangre sea el adecuado para un correcto funcionamiento del cerebro y de los demás órganos de nuestro cuerpo. Además la liberación de insulina está bajo control neural (a través del nervio vago). La hormona del crecimiento, los glucocorticoides y las catecolaminas de la médula adrenal también intervienen en el aumento de los niveles de concentración de glucosa en sangre. Aunque varias hormonas intervienen para aumentar los niveles de glucosa en sangre, sólo una es capaz de reducirlos, la insulina, y en consecuencia, cualquier alteración en esta hormona tiene nefastas consecuencias. La somatostatina es otra hormona liberada por el páncreas, además de por el hipotálamo (actúa como hormona inhibidora de la liberación de la hormona del crecimiento) y por algunas células intestinales. Modula la secreción de insulina y glucagón. 25

26 3. Hormonas de la Glándula Pineal La glándula pineal o epífisis está formada por un grupo de células que se localizan en el centro del encéfalo. Esta glándula sintetiza melatonina en respuesta a la información luminosa. Las células de la glándula pineal están inervadas por fibras del SN simpático. La glándula pineal interviene en el control de los ritmos biológicos. Parece estar implicada en la regulación de los ciclos que se producen cada día (circadianos) y en el inicio del sueño. REGULACIÓN DE LA SECRECIÓN HORMONAL Estos sistemas hormonales forman parte de un circuito de retroalimentación en el que la variable controlada determina la magnitud de secreción de dicha hormona. El control empleado suele ser de retroalimentación negativa: al aumentar el nivel de hormona en sangre se informa a los mecanismos que controlan su secreción para que ésta disminuya o al contrario para que aumente cuando el nivel de hormona disminuye. El mecanismo d retroalimentación más sencillo es aquel en el que la secreción hormonal está regulada por la concentración en sangre de la misma hormona o de alguna otra sustancia. La complejidad de los mecanismos de retroalimentación aumenta de forma considerable en los sistemas hormonales cuya secreción está regulada por los efectos activadores o inhibidores de otras hormonas. 26

27 Los diferentes mecanismos de retroalimentación que controlan la secreción hormonal (figura 13.32): Figura Mecanismos de retroalimentación usados por los sistemas hormonales bajo control hipotalámico-hipofisario. Explicación de la figura: 1. Cuando la concentración en sangre de hormonas producidas por estas glándulas diana aumenta, el hipotálamo detiene la secreción de hormonas liberadoras. 2. El nivel de hormona en sangre también puede regular la secreción de hormonas adenohipofisarias. La adenohipófisis ajusta la liberación de hormonas trópicas para controlar la secreción de las glándulas sobre las que actúan. Este mecanismo reduce la capacidad que tienen las células adenohipofisarias de responder a las hormonas liberadas más que afectar a su capacidad secretora. 3. Las hormonas hipofisarias constituyen una señal de retroalimentación que puede afectar a la liberación de hormonas hipotalámicas. Este sistema de control también interviene en la regulación de las gonadotropinas. 4. La presencia de hormona liberadora en la eminencia media proporciona una señal al hipotálamo para controlar su secreción (autorregulación). El SNC a través del hipotálamo regula la secreción de las hormonas producidas por las glándulas endocrinas. Estas hormonas llegan a través de la circulación sanguínea a diferentes órganos, entre ellos el cerebro, cerrando así un bucle de retroalimentación. 27