Generalidades del sistema endócrino

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1 Objetivos de la clase Generalidades del sistema endócrino Conocer las características generales de las hormonas Aprender estrategias para facilitar el aprendizaje respecto síntesis, transporte y mecanismos de acción de las mismas Conocer la lógica de la regulación hormonal Dra. Ana Meikle, MSc, hd ENDOCRINOLOGÍA Es la ciencia que estudia las glándulas endócrinas, sus secreciones (hormonas), sus efectos fisiológicos, así como las enfermedades y trastornos debidos a alteraciones de su función Actualmente incluye: múltiples células con funciones endócrinas en tejidos y órganos no reconocidos como glándulas (hígado, tejido adiposo) Contenido 1. Introducción 2. Características 3. Tipos de comunicación hormonal. Clasificación: Estructura química Síntesis Transporte Mecanismos de acción hormonal 5. Funciones 6. Regulación de la acción hormonal Las células, los distintos tejidos y órganos en los animales superiores se comunican a través de SEÑALES MOLECULARES, como NEUROTRASMISORES, ORMONAS FACTORES DE CRECIMIENTO Y DIFERENCIACIÓN Sistemas que regulan las funciones de los órganos: Sistema nervioso, controla actividades que requieren cambios rápidos como: percepción del medio y contracción muscular Sistema endocrino, controla actividades mas lentas como: metabolismo general, reproducción, crecimiento y desarrollo del animal. Estrecha relacion funcional Nervioso - Endocrino Sistema Inmune.! oy una trilogía 1

2 Sistema endocrino (endo = hacia dentro; Krinos = glándula) ejerce su función reguladora a través de las hormonas producidas por las glándulas endocrinas o por algunos grupos celulares. Glándula exócrina ormonas: Agitar o excitar, mensajeros quimicos que modulan procesos fisiológicos Glándula ya existentes, no inician eventos nuevos.» Claude Bernard (1851): primer funcion hormonal endócrina descubierta en higado.» Starling y Bayliss (1905): termino hormona» rimera hormona descubierta: adrenalina (Takamine 1901)» Radioinmunoanalisis Yallow y Berson (1958) Tipos de glándulas Glándulas endócrinas: no poseen conductos, vierten sus secreciones a la sangre (adenohipófisis, tiroides, paratiroides, adrenales) Estructuras endócrinas temporales (placenta, folículos, cuerpo lúteo) artes del sistema nervioso (hipotálamo, neurohipófisis) Conjuntos de células con actividad endócrina (células peptidérgicas del tracto gastrointestinal, islotes de Langerhans) Otros órganos secretores de hormonas (riñón, corazón, etc) Características de las ormonas Mensajeros químicos con estructura química heterogénea Sintetizados en células o glándulas especializadas Actúan en células especificas (blanco, diana) a través de proteínas receptoras Secreción influida por estímulos + o Vida media corta: minutos a días Circulan a bajas concentraciones: ng/ml, pg/ml Células secretoras Tipos de acción hormonal Sangre Autócrina Células blanco arácrina Endócrina Adrenalina Glucagón. Crecimiento IGF-I Esteroides, etc IGF-I y otros factores de crecimiento rostaglandinas IGF-I y otros factores de crecimiento rostaglandinas Contenido 1. Introducción 2. Características 3. Vías de comunicación hormonal. Clasificación: Estructura química Síntesis Transporte Mecanismo de acción 5. Funciones 6. Regulación de la acción hormonal irámide de la Luna-Theotihuacan México (s. I AC) 2

3 La estructura molecular de las hormonas determina: Tipo de síntesis Almacenamiento Transporte Mecanismo de acción La estructura molecular determina el tipo de síntesis, almacenamiento, secreción, transporte y mecanismo de acción A) olipeptídicas idrosolubles olipéptidos:, Glucagón, Factores de crecimiento y diferenciación, oxitocina y vasopresina. roteínas: ormona crecimiento (G), Leptina, rolactina, Gonadotrofinas (FS, L), ormona estimulante de la tiroides (TS), ormona estimulante de corteza adrenal (ACT) Liposolubles B) Lipídica Esteroides sexuales: testosterona, estrógenos, progesterona Esteroides corticales: cortisol, aldosterona rostaglandinas: GF2α, GE2 C) Derivados de aminoácidos Adrenalina idrosolubles ormonas tiroideas (T3, T) Liposolubles A. ORMONAS LIETIDICAS/ROTEICAS Modificaciones postranduccionales: preprohormona, prohormona, hormona activa Diferentes tamaños, desde 3 aminoácidos (TR) hasta mas 200 aminoácidos (G, RL) Cómo se sintetizan? roducto de la expresion genes ipotálamo: Adenohipófisis: Neurohipófisis: Tiroides: áncreas: aratiroides: Riñón: Corazón: Estómago: Intestino Delgado: lacenta: Ejemplos de hormonas polipeptídicas y protéicas TR, CR, GR, GI,GnR G, TS, ACT, FS, L, RL AD, Oxitocina Calcitonina, Glucagon T Renina, Eritropoyetina AN Gastrina Secretina, Colecistocinina hcg, Somatotropina B. ORMONAS LIIDICAS ESTEROIDES Corteza adrenal: Cortisol, Aldosterona Testículos: Testosterona Ovarios: Estrógenos, rogesterona lacenta: Estrógenos, rogesterona No se almacenan Son liposolubles Son transportadas unidas a proteínas transportadoras Síntesis: A partir del colesterol 3

4 LIIDICAS: ORMONAS DERIVADAS DE ÁCIDOS GRASOS Síntesis de hormonas esteroideas a partir del colesterol Las prostaglandinas pertenecen al grupo de los icosanoides, derivados de ácidos grasos polinsaturados principalmente del araquidónico rostaglandina F2α C. ORMONAS AMINICAS Derivadas del aminoácido tirosina Tiroxina (ormonas tiroideas) Se incorporan a la proteína tiroglobulina Se liberan al escindirse las aminas de la tiroglobulina Adrenalina y noradrenalina Se almacenan en vesículas Son liberadas también por exocitosis En plasma están conjugadas o libres Síntesis de hormonas derivadas del aminoácido tirosina Tiroxina Tirosina Adrenalina TRANSRTE ORMONAL Los péptidos y las catecolaminas: Se disuelven en plasma De capilares a tejido intersticial a células ay transportadores en casos especificos que prolongan la vida media de la hormona. Las hormonas esteroideas y tiroideas: Circulan unidas a proteínas plasmáticas Menos del 10% se encuentran libres La unión a proteínas es tambien una función de depósito, retarda su eliminación del plasma Carecen de actividad biológica hasta disociación CONCENTRACION ORMONAS Tasa de secreción hormonal Transporte hormonal Tasa de eliminación hormonal: Unión a tejidos Destrucción metabólica por tejidos Excreción hepática en la bilis Excreción renal en la orina Vida media: Esteroides adrenales: min ormonas tiroideas: 1-6 días

5 Contenido 1. Introducción 2. Características 3. Vías de comunicación hormonal. Clasificación: Estructura química Síntesis Transporte Mecanismos de acción hormonal 5. Funciones 6. Regulación de la acción hormonal La oxitocina estimula la contracción del músculo uterino, pero no del músculo cardíaco Cómo hacen las hormonas para actuar sobre tejidos específicos? El crecimiento (proliferación) del endometrio es estimulado por los estrógenos, pero no por la adrenalina Cómo hacen los tejidos para responder a hormonas específicas? es ormonales es ormonales roteínas que reconocen una determinada hormona y que luego de unirse a ella transmiten el mensaje correspondiente que finaliza en una respuesta biológica específica La molécula señal es RECONOCIDA por una proteína específica, RECETOR, que está localizada en la CÉLULA BLANCO, donde la señal es recibida y DECODIFICADA La UNIÓN de la molécula a su receptor provoca una cascada de MENSAJES INTRACELULARES que modifican el comportamiento de la CÉLULA BLANCO ormona hidrofílica ormona hidrófoba Localización de los receptores Segundo Mensajero es 1) Membrana 2) Intracelulares Excepción: rostaglandinas Membrana plasmática núcleo es nucleares (es de progesterona) ositivo a R es de membrana (es de oxitocina) ositivo a ROx Negativo a R ENZIMAS Defosforilación Fosforilación La localización de los receptores depende de la estructura hormonal Efecto biológico citoplasma 5

6 Modelos de acción hormonal 1 Acoplados a roteina G Nt rot Gs Enzima Ct AMc 2 es una tirosin kinasa Enzima es de Membrana = proteínas integrales 3 Canal ionotropic os es Citokinas Enzimas tirosin kinasa es 5 Intracelulares Factores de transcripción ormona hidrófoba Modelo 1 (x100) AT Adenilil ciclasa INACTIVA O Adrenalina, Glucagón, L, FS, Oxitocina, G,ACT, CR, TS, ormona paratiroidea EXLICA TENCIA rot Gs ORMONAS 1 molécula de receptor activada 2 i CASCADA DE AMLIFICACION AMc AMc (100) x 100 (100) x 100 (10.000) ACTIVA Imaginemos un ejemplo real O O INACTIVA ACTIVA x 100 ( ) Sustrato roducto Fructosa 1,6-bifosfatasa Estímulo: Glucosa (propionato) Glucosa Glucagón CK 2 O + CO 2 áncreas Glucógeno ígado G. fosforilasa G. Sintasa Glucosa sanguínea Fosfofructoquinasa 1 iruvatoquinasa Glucosa AT rotein kinasa A inactiva Fosforilasa b kinasa inactiva O INACTIVA Adenilato ciclasa Glucógeno rot Gs 2 i AMc O AT AD O Fosforilasa b Glucógeno 2 AT 2 AD G rotein kinasa A activa Fosforilasa a Glucosa-1- Glucagón EATOCITO Fosforilasa b kinasa activa ACTIVA Glucógeno Glucosa Glucosa-6-Fosfatasa Glucosa-6- Fosfoglucomutasa 6

7 Modelo 2 Factores de Crecimiento: - tipo insulina-i (IGF-I) y II - epidermico (EGF) AT AD β α α β O O O O El ES una tirosin kinasa Cómo la favorece la entrada de Glucosa a la célula? β α IRS-1 α β I-3K I 2 I 3 KB ropionato Glucosa Glucosa Tiempo (min) Transportador GlutT Vesículas membranosas Tir-O Tir- EXOCITOSIS Efecto biológico MUSCULO TEJ.ADISO Modelo 3 ormona del crecimiento rolactina Leptina El se une a una tirosin kinasa que lo fosforila Efecto biológico JAK JAK ADN JAK Factores transcripción rot Gs DAG Citoplasma I 3 Modelo Retículo Endoplásmico Contracción muscular Liberación de vesículas secretoras Activación de enzimas Ca 2+ Ca 2+ Canal iónico I 3 Modelo 5 ormonas hidrofóbicas: T3 y T, cortisol estrógenos, progesterona, testosterona, 1 es con 7 dominios transmembrana Adrenalina Glucagón 2 es una tirosin kinasa IGF-I 3 Canal iónico proteína receptor activado rot Gs Enzima AMc Enzima Factores transcripción DNA G rolactina es Leptina Citokinas Enzimas tirosin kinasa es 5 Intracelulares ormonas tiroideas Glucocorticoides Factores de transcripción citoplasma mrna nucleo ormona hidrófoba 7

8 Contenido 1. Introducción 2. Características 3. Vías de comunicación hormonal. Clasificación: Estructura química Síntesis Transporte Mecanismo de acción 5. Funciones 6. Regulación de la acción hormonal Crecimiento y Desarrollo: ormona del crecimiento, IGF-1, hormonas tiroideas Metabolismo metabolico y mineral, Glucagon, Adrenalina, s tiroideas, G, IGF-1, Glucocorticoides (cortisol), Leptina, Ghrelina, Calcitonina, parathormona Equilibrio hidroelectrolítico Vasopresina, Mineralocorticoides (Aldosterona) Reproducción L, FS, Estradiol, rogesterona, Testosterona, Oxitocina, GF2α, rolactina. Comportamiento: estrogenos. Defensa (Inmunidad) Glucocorticoides (cortisol) Contenido 1. Introducción 2. Características 3. Vías de comunicación hormonal. Clasificación: Estructura química Síntesis Transporte Mecanismo de acción 5. Funciones 6. Regulación de la secreción y acción hormonal REGULACION DE LA ACCION ORMONAL REGULACION DE LA SINTESIS Y SECRECION ORMONAL Retroalimentación negativa Retroalimentación positiva REGULACION DEL CLEARANCE (DEURACION) DE LA ORMONA REGULACION DE LA SENSIBILIDAD TISULAR A LA ORMONA (AFINIDAD Y CONCENTRACION DE LOS RECETORES) Retroalimentacion negativa + SNC ipotálamo Factores liberadores ipófisis o inhibidores - ormona hipofisaria Glandula endocrina ormonas Regulación de la secreción hormonal por Efecto biológico Glandula endocrina ormona Efecto biologico: Fluctuacion de metabolitos Cambios hormonales Tejido blanco ormona-ormona Tejidos blancos 8

9 RETROALIMENTACIÓN SITIVA ipotálamo Altos niveles de estrógeno Bajos niveles de estrógeno Estimula Inhibe Estrógeno y progesterona REGULACION DE LA SENSIBILIDAD TISULAR A LA ORMONA: RECETORES Concentración de receptores. Los receptores son regulables, al ser proteínas se regula la expresion génica Es decir, la sensibilidad del tejido blanco a la hormona puede variar, y por lo tanto la accion hormonal en el tejido No todo lo explica el nivel circulante de una hormona orque la respuesta a la inyección de oxitocina posparto (retencion placentaria) es tan variable? Ejemplo: Regulación de los receptores uterinos de estrógenos (RE) y progesterona (R) E2 (pmol/l) & (nmol/l) E2 ERmRNA R mrna Days after estrus mrna (% of controls = Day 0) Meikle y col (bovinos) Glándula mamaria Glándula mamaria es de estrógenos en Glándula Mamaria Importancia de conocer los mecanismos de accion hormonales : Dificultad en fijar el nivel aceptable de Celulas Somaticas en leche cabra Relación entre el numero de células somáticas en leche caprina y los cambios hormonales y numero de receptores de estrógenos (RE) en glándula mamaria. Cómo finaliza la acción hormonal? Celulas somaticas Estradiol RE rogesterona Niveles de hormona circulante: glucosa insulina glucosa insulina roteínas de membrana actividad protein tirosina fosfatasa inactivan el receptor Desensibilización del receptor Teoría de la compensación. Journal of Dairy Science Vol. 90 No. 1,

10 Reforzando conceptos... Las hormonas NO inician eventos nuevos, los estimulan o los inhiben Las hormonas trabajan a bajas concentraciones, cascada de amplificación de la señal Comprender el sistema de señalización y no visualizar solo a la hormona Todos los eventos biológicos son moleculares en su base 10