BIOLOGÍA HUMANA, SALUD Y HÁBITOS SALUDABLES

Transcripción

1 BIOLOGÍA HUMANA, SALUD Y HÁBITOS SALUDABLES LAS SEÑALES DE LA VIDA: HORMONAS, MENSAJEROS Y OTRAS SEÑALES Prof. José Carlos García-Borrón Martínez Departamento de Bioquímica, Biología Molecular B e Inmunología Facultad de Medicina, Universidad de Murcia AULA SENIOR 24 de Abril de 2012

2 MECANISMOS DE COMUNICACIÓN INTERCELULAR El organismo humano está formado por billones de células l estructural t y funcionalmente diferentes Neuronas Adipocitos Melanocitos Eritrocitos Conos y bastones Estas células trabajan coordinadamente gracias a mecanismos de COMUNICACIÓN INTERCELULAR

3 EL SISTEMA ENDOCRINO: UN MECANISMO DE COMUNICACIÓN A DISTANCIA 1- Comunicación autocrina: Célula productora = célula diana 2- Comunicación paracrina: Célula productora cerca de célula diana 3- Comunicación endocrina: Célula productora lejos de célula diana

4 MODELOS EXPERIMENTALES PARA EL ESTUDIO DE LA ACCIÓN HORMONAL NIVELES SUBCELULAR Y CELULAR: CULTIVOS CELULARES Ventajas: Limitaciones: Baratos Solo permiten analizar un tipo celular en cada experimento Aparataje básico limitado Técnicamente sencillos Permiten manipulación genética de las células p p p Análisis de efectos sistémicos imposible Extrapolación al organismo entero muy difícil

5 SIGNIFICADO DE LOS MENSAJES QUÍMICOS INTERCELULARES SUPERVIVENCIA DIFERENCIACIÓN PROLIFERACIÓN CAMBIOS METABÓLICOS Célula MUERTE apoptótica

6 RECEPTORES HORMONALES (I): RECEPTORES DE LA SUPERFICIE CELULAR Para hormonas peptídicas y derivadas de aminoácidos (adrenalina, insulina,.) MENSAJERO QUÍMICO EXTRACELULAR RECEPTORES DE SUPERFICIE CELULAR RECEPTOR PROTEICO Receptor de superficie Membrana plasmática PROTEÍNAS INTRACELULARES DE SEÑALIZACIÓN Molécula de señalización hidrofílica Requieren maquinarias intracelulares de transducción complejas PROTEÍNAS DIANA Producen efectos rápidos y pasajeros (cambios en actividad metabólica, la forma o la movilidad celular) y también cambios de expresión génica duraderos. Metabolismo Enzimas del Reguladores de Proteínas del metabolismo expresión génica citoesqueleto Expresión Forma y génica movilidad d CAMBIOS EN

7 RECEPTORES HORMONALES (II): RECEPTORES INTRACELULARES Para hormonas esteroides: andrógenos, estrógenos, glucocorticoides, mineralcorticoides RECEPTORES INTRACELULARES Molécula de señalización hidrofóbica y pequeña Proteína transportadora Receptor intracelular Núcleo Requieren proteínas transportadoras, pero no cascadas de transducción complejas El complejo hormona-receptor se transloca al núcleo celular donde regula la expresión de genes diana El resultado es una combinación de efectos de instauración lenta y duraderos

8 MODELOS EXPERIMENTALES PARA EL ESTUDIO DE LA ACCIÓN HORMONAL NIVEL SISTÉMICO: MODELOS ANIMALES Ventajas: Limitaciones: Permiten estudiar efectos sistémicos La manipulación genética del organismo proporciona modelos de enfermedades f é Caros Caros Problemas éticos

9 FUNCIONES DEL SISTEMA ENDOCRINO (I) 1- Mantenimiento del medio interno (homeostasis): insulina y control de la glucosa sérica Después de una comida: 1- La absorción de los nutrientes provoca un aumento de la concentración de glucosa en sangre 2- La glucemia elevada dispara la secreción de insulina e inhibe la de glucagon 3- Insulina n provoca la disminución n de los niveles de glucosa hasta recuperar los valores normales

10 FUNCIONES DEL SISTEMA ENDOCRINO (II) 2- Adaptación al medio externo: adrenalina y emergencia o peligro Ante una situación de peligro, la secreción de adrenalina produce: Aumento del ritmo cardiaco - Aumento del ritmo cardiaco - Liberación de glucosa y otros combustibles a la sangre - Vasoconstricción periférica - Otros

11 FUNCIONES DEL SISTEMA ENDOCRINO (III) 3- Ejecución de programas cíclicos o de desarrollo: andrógenos, estrógenos y otros -Desarrollo de caracteres sexuales secundarios l l - Ciclo menstrual - Producción de leche materna - Otros (sueño y melatonina)

12 LOCALIZACIÓN DE LAS GLÁNDULAS ENDOCRINAS Hipotálamo Hipófisis Glándula pineal Paratiroides Tiroides Timo Corazón Tracto gastrointestinal Páncreas Corteza suprarrenal Médula suprarrenal Riñones Ovarios Placenta Testículos

13 JERARQUÍA HORMONAL: EL EJE HIPOTÁLAMO-HIPOFISARIO SISTEMA NERVIOSO (estrés, Estímulo fármacos, sensorial osmorreceptores, externo factores ambientales, etc.) SNC Hipotálamo ng Hormonas hipotalámicas (factores de liberación) Primeras Hipófisis anterior dianas µg Corticotropina (ACTH) Tirotropina i (TSH) Hormona estimulante del folículo l FSH Hormona luteinizante LH Somatotropina (hormona del Prolactina PRL crecimiento) GH Segundas dianas Corteza adrenal Tiroides id Ovarios Testículos IGFs mg Cortisol, Tiroxina Estradiol Testosterona Aldosterona T3, T4 Progesterona Dianas finales Múltiples tejidos Músculos, hígado Órganos reproductores Hígado, Hueso, Glándulas mamarias

14 CONTROL HORMONAL DE LA GLUCEMIA (I): GLUCOSA SERICA ALTA GLUCOSA ALTA PÁNCREAS INSULINA Otros tejidos Vuelta al nivel basal Glucosa sérica Captación y almacenamiento Transformación en grasas Tejido adiposo Aumento del consumo Horas después de comer Acúmulo de grasas de reserva La glucosa sérica vuelve a niveles normales LA GLUCEMIA VUELVE RÁPIDAMENTE AL NIVEL BASAL

15 CONTROL HORMONAL DE LA GLUCEMIA (II): GLUCOSA SÉRICA BAJA GLUCOSA BAJA PÁNCREAS GLUCAGON GLUCOSA Glucosa sérica (mm) Días de ayuno Tejido adiposo Otros tejidos CUERPOS CETÓNICOS ÁCIDOS GRASOS Concentración sérica (mm) Síntesis y liberación Movilización Inhibición del de glucosa de grasas consumo de glucosa El consumo de glucosa disminuye La glucosa se reserva para el cerebro LA GLUCEMIA SE MANTIENE EN LÍMITES ACEPTABLES Días de ayuno

16 EL PRESENTE (I): LAS HORMONAS COMO FÁRMACOS - Terapias de sustitución: el páncreas artificial - Tratamiento t de algunos cánceres PROLIFERACIÓN - Tratamientos anti-inflamatorios - Anticonceptivos, etc MUERTE Celula apoptotica

17 EL PRESENTE (II): HORMONAS Y ALIMENTACIÓN - Prácticas ilegales en engorde y cría de animales para consumo humano - Animales transgénicos? Nature,16 Deciembre 1982

18 EL PRESENTE (III): HORMONAS Y DOPAJE EN EL DEPORTE - Andrógenos: Aumento de masa muscular - Eritropoyetina: Aumento del número de glóbulos rojos Mayor capacidad del transporte de oxígeno y mayor resistencia

19 EL FUTURO: (RE)PROGRAMACIÓN CELULAR Y TERAPIA REGENERATIVA Parkinson Alzheimer Esclerosis múltiple Infarto cerebral Infarto de miocardio Diabetes Enfermedades del hueso Science, 19 Diciembre 2008 Artrosis Artritis Enfermedades del músculo