Dr. Fernando J. Bird-Picó BIOL 3052 Capítulo 45-1

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1 Dr. Fernando J. Bird-Picó BIOL 3052 Capítulo 45-1 Sistema Endocrino El sistema endocrino ayuda a controlar las actividades y funciones corporales. Contrario al sistema nervioso, cuya acción tiende a ser inmediata y de corta duración (potencial de acción y neurotransmisores milésimas de segundos), este emplea un método distinto y de acción usualmente prolongada (hormonas segundos a varios días). Este consiste de glándulas que producen o liberan substancias a la sangre, conocidas como hormonas. Una hormona es un mensajero químico producido por un tipo de célula, que tiene efectos reguladores específicos sobre la actividad de otro tipo de células. Como grupo, las hormonas son muy importantes en el mantenimiento de los estados de equilibrio dentro del cuerpo y son bastantes eficaces en concentraciones bajísimas. Las moléculas hormonales se difunden desde la sangre hacia el líquido intersticial y pueden pasar a través de muchos tejidos antes de ser absorbidas por el tejido blanco. De qué manera reconoce el tejido blanco las hormonas que le corresponde? Las proteínas receptoras especializadas de las células del tejido blanco se fijan de manera específica con la hormona. La proteína receptora es comparable a una cerradura, mientras que las hormonas serían varios tipos de llaves. Por tanto, existe sólo una hormona que coincide exactamente con la cerradura (el receptor específico) y que influye en la maquinaria metabólica de la célula. De acuerdo al lugar de acción, podemos clasificar algunas hormonas con efectos paracrinos (hormona actúa sobre tejidos cercanos al lugar de secreción) o efectos autocrinos (hormona actúa sobre la célula que la secretó). HORMONAS DE LOS INVERTEBRADOS Casi todas las hormonas de los invertebrados son secretadas por neuronas y no por glándulas endocrinas. Esas neurohormonas regulan procesos como la muda y la metamorfosis en los insectos y la producción de gametos, el comportamiento reproductor y el metabolismo en otros grupos. CONTROL HORMONAL DEL DESARROLLO DE LOS INSECTOS Las diversas hormonas interactúan entre sí para regular el crecimiento y el desarrollo del organismo, incluyendo su muda y morfogénesis; asimismo, las hormonas ayudan a regular el metabolismo y la reproducción. El control hormonal del desarrollo de los insectos es complejo y varía mucho de una especie a otra. En general, cierto factor ambiental (por ejemplo un cambio de las temperaturas) influye en las células neurosecretoras del cerebro. Una vez activadas, dichas células producen una hormona que se denomina hormona cerebral (PTTH o brain hormone del libro de texto, pág. 1002). Cuando ésta se libera, estimula las glándulas protorácicas, glándulas endocrinas presentes en el protórax y cuya función es secretar la hormona de la muda, también llamada ecdisona (una hormona esteroide, ecdisteroide). Dicha hormona estimula la maduración (el crecimiento) y la muda. En el insecto inmaduro la acción de la ecdisona (ecdisteroide) es controlada por la acción de la hormona juvenil, que suprime la metamorfosis en cada una de las mudas larvarias para que el animal conserve sus características inmaduras. Después de la muda, el insecto sigue

2 Dr. Fernando J. Bird-Picó BIOL 3052 Capítulo 45-2 estando en su condición larvaria gracias a esa hormona. Sin embargo, cuando la concentración de ésta disminuye, la metamorfosis se verifica y la larva se convierte en pupa. En ausencia de la hormona juvenil, la pupa muda para convertirse en adulto. Algunas plantas producen ciertos compuestos que son similares a la ecdisona o a la hormona juvenil. Estos compuestos protegen a la plantas de los insectos que puedan alimentarse de ella. Se está trabajando para extraer estos compuestos y utilizarlos como insecticidas. HORMONAS DE LOS VERTEBRADOS Una glándula endocrina es una glándula sin conductos que produce y secreta una o más hormonas específicas. Las glándulas endocrinas son diferentes de las exocrinas, como las glándulas sudoríparas y salivales, que liberan sus secreciones en conductos que las transportan hacia una superficie o cavidad del cuerpo. El cuerpo humano posee ocho (8) glándulas endocrinas, a saber: hipófisis o pituitaria, tiroide, paratiroides, isletas pancreáticas (páncreas), glándulas suprarrenales (glándula adrenales), ovario, testículos, y la glándula pineal (Fig. 45.9; pág. 999). Las hormonas regulan actividades tan diversas como crecimiento, intensidad del metabolismo, uso de nutrientes por las células y reproducción. Dichas sustancias se encargan fundamentalmente de la regulación del equilibrio de los líquidos y la homeostasia de la sangre; asimismo ayudan al cuerpo a enfrentar se a las situaciones de estrés. Mecanismo de acción de las hormonas En la Figura 45.9 se presentan las actividades fisiológicas y fuentes de algunas de las principales hormonas de los vertebrados. Cada una de estas glándulas produce una o varias hormonas. De acuerdo a su mecanismo de acción, se pueden clasificar en dos grupos: las derivadas de aminoácidos (proteínas o péptidos) o los esteroides. Hormonas derivadas de aminoácidos: Este grupo comprende las hormonas que se componen de aminoácidos, por ejemplo: la insulina, hormonas paratiroides, tiroxina, y las hormonas producidas por la hipófisis. Estas hormonas pueden ser proteínas o péptidos, los cuales ejercen su función al adherirse a receptores (substancias que perciben estímulos químicos - hormonas) en la superficie de las membranas celulares. Con excepción de la tirocina, cuyo receptor se localiza dentro de la célula (citoplasma y núcleo). Muchas hormonas proteínicas se combinan con los receptores presentes en la membrana celular de la célula blanco. Luego, el mensaje hormonal es retransmitido hasta el sitio apropiado de la célula por un segundo mensajero. En la década de 1950, Earl Sutherland identificó El AMP cíclico (camp, adenosinmonofosfato cíclico) como un intermediario hormonal (45.6). Este investigador sugirió que cuando ciertas hormonas se combinan con su receptor se activa una enzima, presente en la membrana, llamada adenilciclasa. La adenilciclasa cataliza la conversión del ATP en AMP cíclico. Luego, el AMP cíclico actúa como un segundo mensajero y estimula ciertas cinasas proteínicas específicas dependientes del AMP cíclico, que adhieren grupos fosfatos a las proteínas y de ese modo, inhiben o promueven su actividad catalítica.

3 Dr. Fernando J. Bird-Picó BIOL 3052 Capítulo 45-3 Hormonas derivadas de esteroides: Aquí se incluyen las hormonas derivadas del colesterol. Las hormonas esteroides se producen: en la corteza adrenal; las sexuales femeninas, progesterona y estrógeno, en los ovarios; las sexual masculina, testosterona, en los testículos. Las hormonas esteroides ejercen su función entrando hasta el mismo núcleo de la célula, donde se encuentra localizado el receptor para ellas (fig.45.5b; pág. 996 y Fig. 45.7; pág. 997). Es quizás ésta la razón por la cual, las hormonas esteroides son de acción más lenta, en comparación con las hormonas derivadas de aminoácidos. Sin embargo, sus efectos son más duraderos. Las hormonas esteroides son relativamente pequeñas y liposolubles, de modo que atraviesan con facilidad la membrana celular de la célula blanco y penetran en el citoplasma. Los receptores proteínicos solubles específicos del citoplasma (o quizá del núcleo) se combinan con la hormona, formando un complejo hormona-receptor. Ese complejo se mueve hacia el núcleo y se combina con otro receptor, una proteína asociada con el DNA. Esa combinación activa ciertos genes y provoca la síntesis de los RNA mensajeros que codifican la síntesis de proteínas específicas. Las hormonas tiroideas también son moléculas pequeñas, hidrófobas (aunque no de naturaleza esteroide), capaces de atravesar la membrana celular y unirse a los receptores específicos presentes en el núcleo celular. Hipotálamo y la glándula pituitaria Gran parte de la actividad hormonal del cuerpo está bajo el control directo o indirecto del hipotálamo, que actúa como enlace entre los sistemas nervioso y endocrino. Después de recibir la información proveniente de otras áreas del celebro y de las hormonas presentes en la sangre, el hipotálamo (Fig, y 45.15; pág ) secreta hormonas que regula la producción de hormonas en la glándula hipófisis ó pituitaria. El hipotálamo secreta dos hormonas, ADH y oxitocina, los cuales pasan a través de los axones neuronales hasta el lóbulo posterior de la hipófisis. Esas neurosecreciones son almacenadas en la porción terminal de los axones del lóbulo posterior y son liberadas cuando la neurona se excita, de modo que pasan al torrente sanguíneo. El hipotálamo regula la hipófisis mediante la secreción de varias hormonas liberadoras e inhibidoras, cada una de las cuales es mas o menos específica para un tipo de célula de la hipófisis. Esas neurohormonas peptídicas son liberadas por el hipotálamo entran en los capilares y pasan a través de venas portales especiales que conectan el hipotálamo con el lóbulo anterior de la hipófisis. (Una vena portal no envía directamente su sangre hacia un vaso más grueso, sino que se convierte en un lecho capilar.) Las hormonas liberadoras e inhibidoras del hipotálamo regulan la secreción de hormonas en el lóbulo anterior de la hipófisis. La hipófisis o pituitaria es considerada por los biólogos como la glándula maestra, como motivo de que produzca la mayoría de las hormonas en el cuerpo humano. En adición su efecto se extiende sobre otras glándulas. Se localiza en la porción medial baja del cerebro y está empotrada en una cavidad ósea, llamada la silla turca. Anatómicamente se divide en dos partes: la adenohipófisis (porción anterior), y la neurohipófisis (porción posterior). De las dos, la adenohipófisis, es la que más hormonas produce, al menos seis. La neurohipófisis, ciertamente, no produce hormonas, y si más bien almacena y libera lo que ya ha sido producido por el hipotálamo.

4 Dr. Fernando J. Bird-Picó BIOL 3052 Capítulo 45-4 A. Hormonas neurohipofisiarias: (Debe recordarse que estas hormonas son producidas por el hipotálamo, aunque su reservorio es en la neurohipófisis). (Fig ) 1. Hormona antidiurética (ADH): También se le conoce como la vasopresina. Actúa sobre los tubos del riñón, evitando la perdida excesiva de agua. Por otro lado, una sobre producción ocasiona diabetes insípidus. 2. Oxitocina: Es responsable tanto por la secreción de la leche (glándulas mamarias), como por las contracciones uterinas al momento del parto. B. Hormonas adenohiposiarias (fig ): 1. Hormona del crecimiento (GH): Su función consiste en estimular el crecimiento, especialmente, el crecimiento óseo. Una producción pobre de esta hormona causa el popular enanismo. 2. Prolactina: Esta hormona estimula la secreción de la leche en las glándulas mamarias de la mujer. 3. Hormona estimuladora de Melanocitos (MSH): Causa cambios en la pigmentación de la piel en varios peces, anfibios y reptiles que poseen melanóforos (células especiales de la piel que producen variación en el color). La hormona está presente en los humanos, pero se desconoce su función. 4. Hormona estimulante de la tiroide (TSH): Su función es estimular tanto el crecimiento como las secreciones de la tiroide. 5. Hormona adrenocorticotrópica (ACTH): Su función es estimular la corteza adrenal del riñón, con el propósito de que secrete a su vez otras substancias. 6. Hormona gonadotrópica (FSH y LH): están presentes en ambos sexos. En el hombre son responsables de la espermatogénesis y en la mujer de la ovulación. CRECIMIENTO Y DESARROLLO El crecimiento y desarrollo son influidos por varias hormonas. Entre las más importantes cabe mencionar la hormona del crecimiento secretada por el lóbulo anterior de la hipófisis, las hormonas tiroides, secretadas por la glándula tiroides, y las hormonas sexuales. La función de las hormonas sexuales, especialmente importantes en la pubertad. HORMONA DEL CRECIMIENTO La hormona del crecimiento (GH) estimula el crecimiento del cuerpo principalmente al incrementar la absorción de aminoácidos por las células y fomentar la síntesis de proteínas. Los efectos de la GH sobre el crecimiento del esqueleto son indirectos. La GH estimula el hígado (y quizás también otros tejidos) para que produzca péptidos llamados somatomedinas, los cuales median la reacción de crecimiento.

5 Dr. Fernando J. Bird-Picó BIOL 3052 Capítulo 45-5 Regulación de la secreción de la hormona del crecimiento. La secreción de GH es regulada por una hormona liberadora de la GH y una hormona inhibidora de la GH secretadas por el hipotálamo. La presencia de GH en la sangre indica al hipotálamo que debe secretar la hormona inhibidora, con lo que disminuye la secreción de GH en la hipófisis. Por el contrario, una baja concentración de GH en la sangre estimula al hipotálamo para que secrete la hormona liberadora, estimulando así a la hipófisis para que secrete más GH. Hay no obstante, muchos otros factores que influyen en la secreción de la GH: aumenta con las bajas concentraciones de glucosa o las concentraciones altas de aminoácidos en la sangre así como el estrés, y es inhibida por las altas concentraciones de azúcar en la sangre. Probablemente el lector recuerde que sus padres le decían que necesitaba dormir lo suficiente y hacer mucho ejercicio para crecer de una manera adecuada. Esas ideas tradicionales han sido apoyadas por investigaciones recientes. La secreción de la hormona del crecimiento aumenta durante el ejercicio físico, lo que posiblemente se deba a que el rápido metabolismo de las células musculares reduce la concentración sanguínea de azúcar y que la secreción de GH aumenta de modo significativo durante el sueño. El apoyo emocional también es necesario para tener un buen crecimiento. El crecimiento de los niños suele retrasarse cuando se les priva de caricias, juegos y otras formas de nutrición emocional, incluso cuando las necesidades físicas de esos niños (alimento y hogar) sean perfectamente satisfechas. Ciertos niños con carencias emocionales presentan patrones anormales de sueño, lo que puede ser la causa de una menor secreción de GH. En los casos extremos, la carencia emocional puede traducirse en enanismo. Crecimiento anormal La secreción de demasiada o poca GH ocasiona anormalidades del crecimiento. Casi todos los enanos de circo son enanos hipofisiarios, individuos cuya glándula hipófisis no sintetizó suficiente GH durante la infancia. Aunque son seres humanos en miniatura, los enanos hipofisiarios poseen inteligencia normal y suelen tener proporciones corporales correctas. Si su condición hubiera sido detectada cuando los centros de crecimiento de los huesos largos del cuerpo todavía estaban activos, se les hubiera podido tratar mediante inyecciones de GH, la cual ya se sintetiza a nivel comercial mediante las técnicas del DNA recombinante. No todos los casos de crecimiento anormalmente lento son resultado de hiposecreción de GH. También es factible que el hipotálamo no secrete una cantidad suficiente de hormonas liberadoras, o que la somatomedina no sea liberada por el hígado. En el caso de los pigmeos africanos el cuerpo secreta las cantidades normales de GH y somatomedina, pero los tejidos del cuerpo no son sensibles a esas hormonas en el mismo grado que en el resto de la gente. En este caso, el crecimiento es limitado porque los tejidos blancos carecen de receptores eficaces para la GH. Cuando la hipófisis anterior secreta una cantidad excesiva de GH durante la infancia del individuo, este presenta la condición llamada gigantismo, que no es otra cosa que una estatura anormalmente alta. Si la hipersecreción de la hormona del crecimiento empieza durante la edad adulta, la persona afectada ya no se vuelve más alta, pero su tejido conectivo prolifera y ciertos huesos (sobre todo los de manos, pies y rostro) incrementan en diámetro. El primer signo del trastorno puede ser la necesidad de usar calzado de suela más ancha o el percatarse de que los

6 Dr. Fernando J. Bird-Picó BIOL 3052 Capítulo 45-6 anillos que se usan a diario ya no entran en los dedos. Esa condición recibe el nombre de acromegalia. Tiroides La tiroide es una glándula que se localiza en la parte anterior media del cuello, justo por delante de la tráquea y por debajo de la laringe (figs 45.16). Es responsable de secretar y almacenar grandes cantidades de la hormona conocida como tiroxina (T 4 ), que tiene cuatro átomos de yodo, y la triyodotironina (T 3 ) que posee tres de esos átomos. Las hormonas tiroideas son esenciales para el crecimiento y desarrollo normales y estimulan la intensidad del metabolismo de casi todos los tejidos del cuerpo. Dichas hormonas también son necesarias para la diferenciación celular. El desarrollo de los renacuajos para convertirse en ranas adultas no puede ocurrir en ausencia de tiroxina; según parece, esa hormona regula la selectividad de la síntesis de ciertas proteínas. Las hormonas tiroideas estimulan el crecimiento al promover la síntesis de proteínas e incrementar el efecto de la hormona del crecimiento. Cuando la dieta no contiene yodo para la síntesis de la tiroxina, la glándula tiende a compensar la insuficiencia aumentando de tamaño. El agrandamiento resultante, conocido como bocio, puede ser una pequeña hinchazón, apenas perceptible tocando el cuello, o una masa grande y desfigurante. La regulación de la secreción de la hormona tiroidea depende sobre todo de un mecanismo de retroalimentación entre el lóbulo anterior de la hipófisis y la glándula tiroides (fig ). La pituitaria secreta la hormona estimulante de la tiroides (TSH), la cual actúa a través del AMP cíclico para promover la síntesis y secreción de las hormonas tiroideas, así como para incrementar el tamaño del tiroides en sí. Cuando la concentración de hormonas tiroideas en la sangre alcanza un nivel superior al normal, las células de la pituitaria anterior son inhibidas y la liberación de TSH disminuye. El exceso de hormonas tiroidea en la sangre afecta al hipotálamo, inhibiendo la secreción de la hormona liberadora de TSH. Sin embargo, se piensa que ese órgano ejerce sus efectos regulatorios principalmente cuando hay ciertas condiciones de estrés, como la exposición a condiciones ambientales extremas. El hipotiroidismo (bajo funcionamiento de la tiroide) extremo durante la infancia y la niñez ocasiona una baja intensidad del metabolismo y retraso físico y mental, una condición a la que se denomina cretinismo. Un enano cretino es muy diferente de un enano hipofisiario. Cuando se diagnostica y trata oportunamente el cretinismo es posible que la persona tenga un desarrollo normal si se administra clínicamente hormona tiroidea sintética. Una deficiencia en la cantidad de tiroxina secretada por las tiroides en un adulto produce mixedema, caracterizada por un bajo índice metabólico y reducida producción de calor. Su pulso es lento y se muestra física y mentalmente letárgico. Sin embargo, su apetito suele permanecer normal, y como el alimento consumido no es usado al ritmo normal, hay tendencia a la obesidad. La piel se vuelve entumecida, debido a la deposición de líquido mucoso en los tejidos subcutáneos, y generalmente cae el pelo. El hipertiroidismo es el resultado de la hiperactividad de una glándula de tamaño normal

7 Dr. Fernando J. Bird-Picó BIOL 3052 Capítulo 45-7 o de un aumento del tamaño de la glándula misma. En ambos casos, el índice metabólico basal aumenta hasta el doble de lo normal. La producción de calor excesivamente rápida hace que la persona hipertiroidea se sienta incómodamente caliente y transpire profusamente. Como el alimento que ingiere es usado rápidamente, tiende a perder peso aun con una dieta de alto contenido calórico. Alta presión arterial, tensión nerviosa e irritabilidad, debilidad muscular y temblores son sintomáticos de la afección. Pero probablemente el síntoma más característico en la protrusión del globo del ojo, llamada exoftalmos, que da al paciente una expresión de mirada fija. El aumento de tamaño de la glándula como resultado del hipertiroidismo se conoce como bocio exoftálmico. La calcitonina, también secretada por la tiroide, tiene una acción antagonista a la de la paratohormona y tiende a reducir los niveles de calcio en la sangre. Paratiroides: Las paratiroides son cuatro pequeñas glándulas localizadas en la parte posterior de la tiroide (fig. 45.9). La hormona paratiroide, paratohormona (PTH), controla el metabolismo del fósforo (ayuda a bajar los niveles altos de fósforo) y el calcio (ayuda a aumentar los niveles de calcio en la sangre). Una reducción provoca nerviosismo y en casos extremos tétano. Glándulas Adrenales: Las adrenales o suprarrenales son glándulas localizadas en la parte superior de ambos riñones (fig.45.20). Cada glándula consta de una porción central rosa, la médula adrenal y una sección amarilla externa, más grande, la corteza adrenal. La médula adrenal suele denominarse también glándula de emergencia del cuerpo. La médula produce: 1. Epinefrina (adrenalina) 2. Norepinefrina (noradrenalina) Recuérdese que la noradrenalina es secretada como neurotransmisor por muchas neuronas. La hormona secretada por la médula adrenal tiene efectos mucho más prolongados (una diez veces más) debido a que es eliminada con mayor lentitud de la sangre que de las sinapsis. Lo que es más, el sistema nervioso y las glándulas adrenales refuerzan sus efectos mutuamente durante el estrés o excitación (como cuando se participa en un evento de atletismo). Durante los períodos repentinos de estrés, el cerebro envía mensajes hacia la médula adrenal a través de nervios simpáticos, con lo que se inicia una reacción de alarma. Esa respuesta permite que la persona piensa con mayor rapidez, luche con más fuerza o corra más aprisa de lo ordinario. La intensidad del metabolismo se incrementa hasta en un 100%. Las hormonas de la médula adrenal estimulan el corazón para que palpite más aprisa y se eleve la presión arterial. Esas hormonas también abren más las vías respiratorias, permitiendo una respiración mucho más eficaz. Esta propiedad tiene aplicaciones médicas, pues la adrenalina y otras sustancias de ese tipo se utilizan clínicamente para aliviar la congestión nasal y el asma. Las hormonas de la médula adrenal hacen que la sangre se desvíe hacia los órganos que

8 Dr. Fernando J. Bird-Picó BIOL 3052 Capítulo 45-8 son esenciales para la acción de emergencia. Los vasos sanguíneos de piel, órganos digestivo y riñones se constriñen, mientras que los que bombean sangre hacia el cerebro, músculo y corazón se dilatan. La constricción de los vasos sanguíneos de la piel tiene la ventaja extra de reducir la perdida de sangre en caso de una hemorragia; este fenómeno explica también la palidez asociada con el terror o la furia. La adrenalina y la noradrenalina también incrementan la concentración de glucosa en la sangre al estimular la glucogenólisis en el hígado. Dichas hormonas elevan las concentraciones de ácidos grasos en la sangre al movilizar las reservas de grasa del tejido adiposo. Esas acciones generan un mayor número de moléculas combustibles para las células musculares en rápido metabolismo. La corteza produce: 1. Aldosterona: su función es la de retener el ión de sodio en los tubos del riñón. (Mineralocorticoides) 2. Cortisol: su función está asociada con el metabolismo de los carbohidratos. (Glucocorticoides). 3. Testosterona: esta hormona se produce tanto en la corteza adrenal como en los testículos, aunque este último la produce en mayores cantidades. El cortisol (también conocido como hidrocortisona) es una de las principales hormonas esteroides producidas por la corteza suprarrenal. Este compuesto pertenece a un grupo de hormonas conocidas como glucocorticoides. El cortisol refuerza las acciones de la adrenalina y la noradrenalina al incrementar la disponibilidad de los nutrientes para la gluconeogénesis; esa hormona incrementa el transporte de aminoácidos hacia las células hepáticas y eleva la cantidad de enzimas hepáticas necesarias para convertir los esqueletos de aminoácidos en glucosa. Esas acciones contribuyen a la formación de grandes cantidades de glucógeno en el hígado y ayudan a garantizar la presencia de cantidades adecuadas de combustible para las células, especialmente cuando el cuerpo está bajo estrés. El cortisol también reduce la inflamación al inhibir la síntesis de prostaglandina y reducir la permeabilidad de las paredes capilares, con lo que se controla la hinchazón. Se piensa que el cortisol ayuda a estabilizar las membranas de los lisosomas, por lo que las poderosas enzimas almacenadas en ellos no se escapan del interior y por lo tanto no dañan los tejidos. Debido a esas acciones, el cortisol y los glucocorticoides emparentados con él se emplean clínicamente para reducir la inflamación en las reacciones alérgicas, la artritis y ciertos tipos de cáncer, y con precaución, también las infecciones. Cualquier tipo de estrés estimula al hipotálamo para que produzca hormona liberadora de la hormona adrenocorticotrópica, abreviada como hormona liberadora de la ACTH. Esa hormona estimula ciertas células del lóbulo anterior de la hipófisis para que secreten la hormona adrenocorticotrópica o ACTH. A su vez, esta hormona trópica estimula el crecimiento de la corteza suprarrenal para que aumente su producción de cortisol. EL efecto de la ACTH es tan potente, que puede ocasionar un aumento hasta de 20 veces mayor en la secreción de cortisol en tan solo unos minutos. El cortisol tiene efectos directos de retroalimentación negativa sobre el hipotálamo y la hipófisis.

9 Dr. Fernando J. Bird-Picó BIOL 3052 Capítulo 45-9 Durante los períodos de estrés prolongados, como los ocasionados por una enfermedad crónica o un matrimonio infeliz, los hormonas suprarrenales, sobre todo el de cortisol, se mantienen elevados. La presión sanguínea se mantiene anormalmente alta y el metabolismo, en general, se conserva acelerado para ayudar al cuerpo a soportar el estrés. Ese estrés crónico según se piensa, es dañino a causa de los efectos colaterales de las altas concentraciones permanentes de las hormonas suprarrenales. La presión arterial alta de tipo crónico también es uno de los factores que promueven enfermedades cardíacas más graves, y la mayor concentración de grasas en la sangre promueve la aterosclerosis. Las altas concentraciones prolongadas de cortisol interfieren con las reacciones inmunitarias normales, incrementando la susceptibilidad a las infecciones. Esos efectos se ven cuando se administran clínicamente grandes dosis de cortisol a animales experimentales. Entre las enfermedades que han sido relacionadas con el exceso de cortisol (o de esteroides emparentados químicamente con éste) cabe mencionar úlceras, hipertensión, aterosclerosis y, quizá, diabetes sacarina. V. Páncreas: El páncreas es una glándula localizada en la región abdominal y que se asocia al sistema digestivo (figs. 45.9). El páncreas presenta funciones tanto endocrinas (secreciones vertidas a nivel local), como exocrinas (secreciones vertidas a través de conductos). La porción endocrina está representada anatómicamente por las Isletas de Langerhans, las cuales producen: 1. Insulina: una proteína asociada con el metabolismo de los carbohidratos, lípidos y aminoácidos. La presencia de la insulina en la sangre reduce los niveles de glucosa. 2. Glucagón: es un polipéptido que presenta contraposición con los efectos de la insulina, ciertamente son antagónicos. Por consiguiente, aumenta los niveles de glucosa en la sangre. Más de un millón de pequeños racimos de células conocidos como islotes de Langerhans se encuentran dispersos por todo el páncreas. Alrededor de 70% de las células de estos islotes son células Beta, que producen la hormona insulina. Las células Alfa secretan la hormona glucagón. Tanto la insulina como el glucagón son proteínas. La insulina ejerce una influencia generalizada sobre el metabolismo, pero su efecto principal es facilitar la absorción de glucosa en casi todo el cuerpo, especialmente en las células musculares y adiposas. Al estimular la absorción de glucosa en la sangre por las células, la insulina reduce la concentración sanguínea de ese carbohidrato. Las células hepáticas son muy permeables a la glucosa y no necesitan insulina para tomarla de la sangre. Sin embargo, la insulina incrementa los niveles de glucocinasa, una enzima que fosforila la glucosa dentro de los hepatocitos. La hormona también estimula la glucogénesis (formación de glucógeno) y el almacenamiento del glucógeno dentro del hígado, así como la síntesis de proteínas y el almacenamiento de grasas. El glucagón antagoniza la acción de la insulina. Su principal efecto es incrementar la concentración de azúcar en la sangre por estímulo de la glucogenólisis (conversión de glucógeno en glucosa) dentro de la gluconeogénesis (producción de glucosa a partir de nutrientes). El

10 Dr. Fernando J. Bird-Picó BIOL 3052 Capítulo glucagón moviliza los ácidos grasos y aminoácidos junto a la glucosa. El sistema de insulina-glucagón es un poderoso mecanismo de acción rápida que permite mantener las concentraciones sanguíneas de glucosa dentro de limites muy estrechos. Las neuronas cerebrales son las células que más dependen de la presencia de una concentración adecuada de glucosa en la sangre, ya que no son capaces de utilizar otros nutrientes como combustible. La secreción de insulina y glucagón es controlada por la concentración de azúcar en la sangre. Después de una comida, cuando la concentración de glucosa aumenta como resultado de la absorción intestinal, las células betas son estimuladas para secretar una mayor cantidad de insulina. Luego, conforme las células extraen glucosa de la sangre, reduciendo su concentración, la secreción de insulina disminuye. Cuando una persona no ha comido por varias horas, la concentración de glucosa en la sangre empieza a descender; cuando cae por debajo del nivel normal entre comidas, que es de unos 90 a 70 mg/100 ml de sangre, las células alfa de los islotes comienzan a secretar glucagón. La glucosa es movilizada desde los almacenes hepáticos, con lo cual su concentración en la sangre se normaliza. La hipoglicemia (baja concentración de azúcar) es un trastorno que se manifiesta en algunas personas que luego se hacen diabéticas. Esa condición puede ser una sobrereacción de los islotes ante el reto que les presenta la glucosa: la secreción de insulina es exagerada en respuesta a la absorción del carbohidrato. Unas tres horas después de una comida, la concentración de glucosa en la sangre cae por debajo de su nivel normal, haciendo que la persona hipoglucémica se sienta soñolienta. Si esta respuesta es suficientemente intensa, el enfermo puede perder la coordinación y hasta la conciencia. Uno de los trastornos más graves del metabolismo de los carbohidratos es la diabetes (enfermedad provocada por problemas en la producción o utilización de insulina). En los diabéticos, las células que dependen de la presencia de insulina sólo son capaces de absorber un 25% de la glucosa que necesitan como combustible, de modo que la glucosa se acumula en la sangre y ocasiona hiperglicemia (concentración anormalmente alta de glucosa en la sangre). La cantidad de azúcar presente en la sangre se eleva aún más porque el hígado pierde su capacidad de absorber glucosa y almacenar glucógeno cuando falta insulina. La concentración de glucosa en la sangre es tan alta en los diabéticos no tratados que rebasa el umbral renal, y dicho azúcar empieza a ser excretado con la orina. Durante estudios de detección de diabetes se utiliza una prueba analítica muy simple para detectar la presencia de glucosa en la orina. A pesar de las enormes cantidades de glucosa en la sangre, las células no pueden absorberla y deben recurrir a otras fuentes de combustible. Sin embargo, la ausencia de insulina promueve la movilización de las reservas de grasa, por lo que la concentración de ácidos grasos en la sangre aumenta y con ellos se efectúa la respiración celular. No obstante, por desgracia, la concentración de lípidos en la sangre puede alcanzar niveles cinco veces mayores que el nivel normal, lo que a la larga se traduce en arterosclerosis. El incremento del metabolismo de las grasas también eleva la formación de cuerpos cetónicos (acetona y otros productos de la degradación de ácidos grasos). Cuando hay excreción de cetonas y glucosa con la orina, esos compuestos arrastran agua consigo, por lo que el volumen de orina aumenta y el cuerpo se

11 Dr. Fernando J. Bird-Picó BIOL 3052 Capítulo deshidrata. Uno de los síntomas clínicos de la diabetes, por tanto, es una sed constante. La insuficiencia de insulina también ocasiona movilización de proteínas. En condiciones normales, las proteínas son sintetizadas y degradadas continuamente, pero sin insulina para estimular la síntesis de proteínas, ese equilibrio se altera. Los aminoácidos son diseminados en el hígado y sus cadenas de carbono son convertidas en glucosa, lo que complica aún más el problema de la concentración sanguínea de ese carbohidrato. Por este motivo el diabético sin tratamiento se adelgaza, a pesar de que su apetito suele ser excelente. La diabetes tipo I se caracteriza por una impresionante reducción en el número de células beta del páncreas, lo que se traduce en una deficiencia de insulina. Las personas afectadas deben recibir una inyección diaria de insulina para aliviar el desequilibrio resultante en los carbohidratos. En la diabetes tipo II, los islotes de Langerhans secretan suficiente insulina, y el problema consiste en que las células blanco no son capaces de absorber la insulina y utilizarla. Una de las hipótesis actuales establece que al aumentar el consumo de alimentos con la obesidad, se secretan cantidades cada vez mayores de insulina, y por un mecanismo de retroalimentación negativa el número de receptores de insulina en la células blanco disminuye; las células pierden poco a poco su capacidad de tomar la insulina de la sangre y usarla. Gónadas Los ovarios son un par de glándulas localizadas en la parte baja del abdomen. Producen el estrógeno y la progesterona. Los niveles de estas hormonas varían de acuerdo al ciclo menstrual de cada mujer. En adición, son responsables de las características secundarias femeninas. Los testículos son las únicas glándulas localizadas fuera del abdomen en los humanos. Su único revestimiento es una capa de tejidos conocida como escroto. Producen la hormona testosterona, responsable de las características secundarias masculinas. Glándula Timo Presente en todos los vertebrados, la glándula timo tiene, hasta donde se sabe, por lo menos dos funciones. Primero, de alguna manera todavía desconocida, el timo confiere competencia inmunitaria a los linfocitos. Dentro de esa glándula, los linfocitos adquieren la capacidad de diferenciarse y convertirse en células T que reaccionan a la competencia de antígenos específicos. Se piensa que esa "instrucción" recibida dentro del timo ocurre poco antes del nacimiento y durante los primeros meses de la vida posnatal. Cuando se extirpa experimentalmente el timo a un animal de laboratorio antes de que suceda esa capacitación, dicho animal no es capaz de adquirir inmunidad celular. Cuando el timo es extirpado después de ese periodo, la inmunidad mediada por las células no se ve mayormente afectada. La segunda función del timo es la glándula endocrina. Dicho órgano secreta varias hormonas, entre las cuales se destaca la timosina. Si bien es poco lo que se sabe acerca de esas hormonas, se cree que la timosina afecta las células T después de que salen del timo, estimulándolos para que completen su diferenciación y adquieran actividad inmunitaria. La timosina ha sido estudiada clínicamente en personas en las cuales la glándula timo está mal

12 Dr. Fernando J. Bird-Picó BIOL 3052 Capítulo desarrollada; asimismo, se le ha estudiado como un modificador de la reacción biológica en pacientes con ciertos tipos de cáncer o SIDA. Es posible que estimulando la inmunidad celular de esas personas se impida la diseminación de la enfermedad. Glándula pineal Esta glándula se localiza en la parte posterior media del cerebro. Produce la hormona melatotonina. La luz que incide en la retina incrementa la síntesis de esta hormona. La secreción pineal inhibe las funciones ováricas directamente o por mediación de un efecto en la hipófisis. Las niñas ciegas de nacimiento llegan a la pubertad antes que las normales, evidentemente porque carecen del efecto inhibidor de la melatonina en la función ovárica. En adición a las glándulas anteriores, la placenta, es un órgano endocrino durante el período de gestación. Sus secreciones permiten la continuidad del embarazo. Feromonas Las feromonas son señales químicas que transmiten información entre los miembros de una especie. Dichas substancias son un medio simple y generalizado de comunicación. La secreción de Feromonas es el único mecanismo de comunicación de que disponen los organismos unicelulares y muchos invertebrados simples, ya que para tener otras vías de comunicación se necesitan mecanismos más complejos para transmitir y captar la información. La comunicación por medio de Feromonas ya ha sido descubierta en casi todos los organismos estudiados, incluso entre las plantas. Una de las ventajas de la comunicación por medio de Feromonas es que se gasta muy poca energía en sintetizar los simples compuestos orgánicos, aunque especiales, con los que se realiza la comunicación. Los individuos de la misma especie tienen receptores específicos para la configuración molecular de la feromona, por lo que ésta es ignorada por otras especies. Las feromonas son eficaces en la oscuridad, pueden pasar alrededor de casi todos los obstáculos y tienen una duración de varias horas o más. Entre las principales desventajas de este mecanismo de comunicación pueden mencionarse la lentitud de los mensajes y la poca información transmitida por las sustancias. Algunos animales compensan la segunda de esas desventajas al secretar diferentes Feromonas con un significado distinto cada una. Los venados de cola negra liberan Feromonas con su orina y sus heces, así como de ciertas glándulas que tienen en distintas partes de las patas y la cabeza. Las Feromonas pueden ser depositadas como marcadores odoríficos en el suelo, o son transportadas por el agua y el viento. Las feromonas transportadas por el viento tienen moléculas suficientemente pequeñas para ser arrastradas por el aire, pero suficientemente grandes para ser específicas. Revisado parcialmente 18 de abril de 2016