BIOLOGÍA HUMANA, SALUD Y HÁBITOS SALUDABLES AULA SENIOR

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 21 de Marzo de 2017

2 MECANISMOS DE COMUNICACIÓN INTERCELULAR El organismo humano está formado por billones de células estructural 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: Baratos Aparataje básico limitado Técnicamente sencillos Permiten manipulación genética de las células Limitaciones: Solo permiten analizar un tipo celular en cada experimento Análisis de efectos sistémicos imposible Extrapolación al organismo entero muy difícil

5 SIGNIFICADO DE LOS MENSAJES QUÍMICOS INTERCELULARES SUPERVIVENCIA DIFERENCIACIÓN PROLIFERACIÓN CAMBIOS METABÓLICOS MUERTE Célula 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. Enzimas del metabolismo Metabolismo Reguladores de expresión génica Expresión génica Proteínas del citoesqueleto Forma y movilidad 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 Caros, técnicamente más complejos Problemas éticos

9 SISTEMA ENDOCRINO: FUNCIONES (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 provoca la disminución de los niveles de glucosa hasta recuperar los valores normales

10 SISTEMA ENDOCRINO: FUNCIONES (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 - Liberación de glucosa y otros combustibles a la sangre - Vasoconstricción periférica - Otros

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

12 LOCALIZACIÓN DE LAS GLÁNDULAS ENDOCRINAS

13 JERARQUÍA HORMONAL: EL EJE HIPOTÁLAMO-HIPOFISARIO SISTEMA NERVIOSO (estrés, Estímulo fármacos, sensorial osmorreceptores, externo factores ambientales, etc.) SNC HIPOTÁLAMO Hipotálamo ng Primeras dianas Somatoliberina (GHRH Somatostatina (GHIH) Hormonas hipotalámicas Tiroliberina (factores Corticoliberinliberinas de liberación) Gonado- (TSHRH) (ACTHRH) (LHRH) (FSHRH) Hipófisis anterior Oxitocina, vasopresina µg Segundas dianas HIPÓFISIS ANTERIOR H. POSTERIOR Hormona Somatotropina estimulante del Prolactina Corticotropina Tirotropina (hormona del folículo PRL (ACTH) (TSH) FSH Hormona crecimiento) GH GH TSH ACTH LH luteinizante Vasopresina GH FSH LH oxitocina Corteza Ovarios Tiroides adrenal GLÁNDULAS ENDOCRINAS Testículos Hígado Tiroídes Corteza suprarrenal Ovarios, testículos IGFs mg Dianas finales Cortisol, Tiroxina Estradiol Testosterona Aldosterona T3, T4 Mineral Estrógenos, Progesterona Somatomedinas Tiroxina corticoides andrógenos, A,B,C progesterona Múltiples tejidos Músculos, hígado Glucocorticoides Órganos reproductores Prolactina Hígado, Hueso, Glándulas mamarias

14 CONTROL HORMONAL DE LA GLUCEMIA (I): GLUCOSA SERICA ALTA Glucosa sérica GLUCOSA ALTA PÁNCREAS INSULINA Otros tejidos Vuelta al nivel basal 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 Concentración sérica (mm) Glucosa sérica (mm) GLUCOSA BAJA PÁNCREAS GLUCAGON GLUCOSA Días de ayuno Tejido adiposo Otros tejidos CUERPOS CETÓNICOS Síntesis y liberación de glucosa Movilización de grasas Inhibición del consumo de glucosa ÁCIDOS GRASOS El consumo de glucosa disminuye La glucosa se reserva para el cerebro Aparecen otras fuentes de energía en la sangre 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 de algunos cánceres PROLIFERACIÓN MUERTE Celula apoptotica - Tratamientos anti-inflamatorios - Anticonceptivos, etc

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 Science, 19 Diciembre 2008

20 EL FUTURO: TERAPIA REGENERATIVA Parkinson Alzheimer Esclerosis múltiple Infarto cerebral Infarto de miocardio Diabetes Enfermedades del hueso Artrosis Artritis Enfermedades del músculo

21 Muchas gracias por su atención!