INTRODUCCION A LA ENDOCRINOLOGIA COORDINACION DE LAS FUNCIONES CORPORALES POR LOS MENSAJEROS QUIMICOS. Los tipos de comunicación intercelular mediante mensajeros químicos en el líquido extracelular son los siguientes: Nervioso. Se liberan neurotransmisores en las uniones sinápticas, que actúan localmente. Endocrino. Las hormonas alcanzan el torrente sanguíneo e influyen en la función de células distantes. Neuroendocrino. Las neuronas secretan sustancias (neurohormonas) que acceden a la sangre circulante e influyen en la función de células distantes. Paracrino. Las células secretan sustancias que pasan al líquido extracelular y afectan a las células vecinas. Autocrino. Una célula secreta sustancias que afectan a su propio funcionamiento al unirse a receptores de la superficie celular. MANTENIMIENTO DE LA HOMEOSTASIS Y REGULACION DE LOS PROCESOS CORPORALES. En muchos casos, el control nervioso y endocrino de los procesos corporales se lleva a cabo mediante interacciones entre los dos sistemas. Estos sistemas están ligados por células neuroendocrinas son la ADH, la oxitocina y las hormonas hipofisiotropas (encargadas de controlar la secreción de las hormonas de la adenohipófisis). Las hormonas y las neurohormonas tienen un papel fundamental en la regulación de casi todos los aspectos funcionales del organismo, como el metabolismo, el crecimiento y el desarrollo, el equilibrio del agua y los electrólitos, la reproducción y la conducta. ESTRUCTURA QUIMICA Y SINTESIS DE LAS HORMONAS Las hormonas se clasifican de acuerdo con sus estructuras química. Químicamente, las hormonas y las neurohormonas pertenecen a los siguientes tres tipos: Proteínas y péptidos: En este grupo se encuentran desde péptidos de sólo tres aminoácidos (hormona liberadora de la tirotropina) hasta proteínas de 200 aminoácidos de longitud (hormona de crecimiento y prolactina). Esteroides: Son derivados del colesterol e incluyen las hormonas corticosuprarrenales (cortisol y aldosterona) y las sexuales (testosterona, estrógenos y progesterona). Derivados del aminoácido tirosina: En este tipo se incluyen las hormonas de la glándula tiroides (tiroxina y triyodotironina) y de la médula suprarrenal (adrenalina y noradrenalina). Síntesis, almacenamiento y secreción de hormonas. Las hormonas proteicas y peptídicas se sintetizan como la mayoría de las proteínas. Las hormonas proteicas o peptídicas se sintetizan en el retículo endoplásmico rugoso al igual que la mayoría de las proteínas. Típicamente, la proteína inicial formada por el retículo endoplásmico es mayor que la hormona activa, y se denomina preprohormona. Esta gran proteína se escinde y modifica en el retículo endoplásmico y, posteriormente, se empaquetan en el aparato de Golgi como una prohormona de menor tamaño, para ser encapsulada en gránulos de secreción. Las hormonas esteroideas se sintetizan a partir de colesterol. A diferencia de las hormonas proteicas o peptídicas, las células endocrinas secretoras de esteroides apenas almacenan hormonas. Existen grandes reservas de ésteres de colesterol en vacuolas del citoplasma que pueden movilizarse rápidamente para la síntesis de esteroides tras la estimulación de las células correspondientes. Una vez que la hormona esteroidea aparece en el citoplasma, no se almacena, sino que difunde a
través de la membrana celular hasta el líquido extracelular. Gran parte del colesterol en las células productoras de esteroides se extrae del plasma, pero también hay síntesis de colesterol de novo de acetato. Las hormonas tiroideas y las catecolaminas se sintetizan a partir de tirosina. Al igual que ocurre con las hormonas esteroideas, las hormonas tiroideas no se almacenan en gránulos, y una vez que aparecen en el citoplasma, abandonan la célula por difusión a través de la membrana celular. A diferencia de las hormonas esteroideas, existen grandes depósitos de tiroxina y triyodotironina formando parte de una gran proteína yodada (tiroglobulina) que se almacena en grandes folículos de la glándula tiroides. En comparación, el otro grupo de hormonas derivado de la tirosina, las hormonas de la médula suprarrenal adrenalina y noradrenalina, se captan en vesículas preformadas donde quedan almacenadas hasta su secreción. De forma similar a las hormonas proteicas almacenadas en gránulos secretores, las catecolaminas se liberan de la médula adrenal por exocitosis. Control de la secreción hormonal por retroacción o retroalimentación. En la mayoría de los casos, la tasa de secreción hormonal está controlada por retroacción. En general, las glándulas endocrinas tienden a secretar un exceso de hormona, que a su vez dirige la actividad de la célula diana. Cuando esta llega a ser hiperactiva, algún factor ejerce una retroacción negativa sobre la glándula para disminuir su tasa de secreción. MECANISMOS DE ACCION DE LAS HORMONAS. Receptores hormonales y su papel en la acción hormonal. Las hormonas controlan los procesos celulares mediante interacciones con receptores de las células diana; estos receptores se encuentran: 1) en o sobre la superficie de la membrana celular, como en el caso de las hormonas proteicas, las peptídicas y las catecolaminas, y 2) dentro de la célula, ya sea en el citoplasma o en el núcleo, como en las hormonas esteroideas y tiroideas. Los receptores son generalmente específicos para una única hormona. La interacción hormona-receptor está acoplada a un mecanismo generador de señales que produce un cambio en los procesos intracelulares mediante la alteración de la actividad o la concentración de las enzimas, las proteínas transportadoras, etc. Mediación de las respuestas hormonales. Las respuestas celulares a las hormonas proteicas o peptídicas y a las catecolaminas están mediadas por segundos mensajeros. En el caso de las hormonas proteicas o peptídicas y las catecolaminas que no atraviesan fácilmente la membrana celular, la interacción con el receptor en o dentro de la membrana celular tiene el efecto de generar un segundo mensajero, que a su vez induce los efectos de la hormona. Muchas veces, una protína G en la membrana celular liga los receptores hormonales con los mecanismos de segundo mensajero. Estos son los siguientes: Adenil ciclasa AMP cíclico (AMPc): La interacción hormona receptor puede estimular (o inhibir) la enzima de membrana adenil ciclasa. La estimulación de esta enzima produce la síntesis del segundo mensajero AMPc. El AMPc activa la proteína cinasa A, lo que conduce a una serie de fosforilaciones que activan o inactivan las enzimas correspondientes. Fosfolípidos de la membrana celular. La interacción hormona-receptor activa la enzima de membrana fosfolipasa C, que a su vez hace que los fosfolípidos de la membrana celular (especialmente los derivados de fosfatidilinositol) se escindan en dos mensajeros: el diacilglicerol y el trifosfato de inositol. Este último moviliza el
calcio de las reservas internas, como el retículo endoplásmico, y el calcio a su vez activa la proteína cinasa C. Calcio-calmodulina: La interacción hormona-receptor activa los canales de calcio de la membrana plasmática, permitiendo que el calcio entre en las células. El calcio también puede movilizarse a partir de los depósitos intracelulares como el retículo endoplásmico. Los iones calcio se unen a la proteína calmoludina, y este complejo altera la actividad de las enzimas dependientes del calcio, y por tanto, las reacciones intercelulares. Las respuestas celulares a las hormonas esteroideas y tiroideas están mediadas por la estimulación de la síntesis proteica. A diferencia de las hormonas proteicas o peptídicas y las catecolaminas, las hormonas esteroideas y tiroideas penetran en la célula y se unen a receptores intracelulares situados en el citoplasma o en el núcleo celulares. La interacción hormona-receptor produce un cambio de conformación del receptor. Esto permite que el complejo hormona-receptor se una a puntos específicos de las cadenas de ADN de los cromosomas, induciendo la activación de genes específicos, la transcripción como mediador de la respuesta hormonal, generalmente se necesitan horas para que los efectos biológicos sean evidentes. HORMONAS HIPOFISIARIAS Y SU CONTROL POR EL HIPOTALAMO. LA HIPOFISIS Y SU RELACION CON EL HIPOTALAMO. El hipotálamo y la hipófisis tienen íntimas relaciones anatómicas y funcionales; a su vez, estas estructuras regulan el funcionamiento de diversas glándulas endocrinas, como el tiroides, las suprarrenales y las gónadas, y tienen un papel importante en la regulación del crecimiento, el metabolismo, la lactancia y el equilibrio hídrico. La hipófisis se compone de dos partes bien diferenciadas: el lóbulo anterior o adenohipófisis, derivado embriológicamente de una invaginación dorsal de la cavidad oral (bolsa de Rathkc), y 2) el lóbulo posterior o neurohipófisis, que procede de una excrecencia celular del tercer ventrículo cerebral. La hipófisis con el hipotálamo mediante el tallo hipofisario. Neurohipófisis: Axones y terminales nerviosos para el almacenamiento de las hormonas neurohipofisarias. Las neuronas magnocelulares, cuyos cuerpos celulares están situados en los núcelos paraventriculares y supraóptico del hipotálamo sintetizan dos hormonas neurohipofisiarias: la hormona antidiurética (ADH) y la oxitocina. Los gránulos de secreción que contienen estas neurohormonas se transportan desde los cuerpos celulares en el hipotálamo a lo largo de axones por el tallo hipofisario hasta los lugares de almacenamiento en terminales nerviosos de la hipófisis posterior. La ADH y la oxitocina son liberadas por gránulos secretores en el plexo capilar de la arteria hipofisaria anterior, que constituye el principal aporte sanguíneo de la neurohipófisis. Adenohipófisis: Células que sintetizan y secretan hormonas adenohipofisarias. Existen cinco tipos celulares en la hipófisis anterior que sintetizan, almacenan y segregan seis hormonas adenohipofisarias diferentes, peptídicas o polipeptídicas. Una hormona, la prolactina, actúa sobre las glándulas mamarias; las otras cinco son hormonas trópicas que estimulan la secreción hormonal de otras glándulas endocrinas o, en el caso de la hormona de crecimiento (GH) el hígado y otros tejidos. Un tipo celular, las células gonadotropas, segrega dos hormonas, la hormona estimulante de los folículos (FSH) y la hormona luteinizante (LH).
EL HIPOTALAMO CONTROLA LA SECRECIÓN HIPOFISARIA. Hormonas hipofisiotrópicas (hormonas liberadoras e inhibidoras). Secreción de hormonas de la hipófisis anterior. Además de las células hipotalámicas neuroendocrinas, que sintetizan hormonas neurohipofisarias, otras neuronas de zonas concretas del hipotálamo producen las hormonas hipofisiotrópicas (hormonas liberadoras e inhibidoras), que controlan la secreción de hormoans del lóbulo anterior. Al estimular estas neuronas hipotalámicas neuroendocrinas, sus neurohormonas se liberan en el plexo capilar de la eminencia media, fluyen a través de los vasos del sistema porta hipotalámico-hipofisario y llegan a los senos de la glándula adenohipofisaria. Las células del lóbulo anterior responden a las hormonas hipofisiotrópicas aumentando o disminuyendo la síntesis y la secreción de las hormonas adenohipofisarias. Para la secreción de la mayoría de las hormonas adenohipofisarias, las hormonas liberadoras son fundamentales, pero el control de la prolactina está a cargo de una hormona inhibidora. Nótese que la secreción de GH está controlada tanto por hormonas liberadoras como inhibidoras, y que una única hormona hipofisiotrópica, la hormona liberadora de gonadotropina (GnRH) estimula a las células gonatropas para producir tanto FSH como LH. El hipotálamo recibe señales nerviosas de muchas zonas del cerebro. Esta información, relacionada con el bienestar del cuerpo, se integra en el hipotálamo y tiene influencia sobre la función endocrina fundamentalmente a través de la acción de las hormonas hipofisiotrópicas sobre la secreción de las hormonas de la hipófisis anterior. A su vez, las hormonas trópicas de la hipófisis anterior estimulan las glándulas y tejidos diana. Los cambios resultantes en las hormonas de las glándulas diana y los sustratos metabólicos en la sangre periférica ejercen un control por retroacción negativa sobre la secreción de las hormonas de la hipófisis anterior a través de un efecto directo sobre las células neurohipofisarias y mediante una acción indirecta a nivel del hipotálamo para alterar la liberación de hormonas hipofisiotrópicas. FUNCIONES FISIOLOGICAS DE LA HORMONA DE CRECIMIENTO. Hormona de crecimiento: Efectos fisiológicos múltiples. A diferencia de otras hormonas hipofisarias, que estimulan glándulas diana específicas, la GH tiene múltiples efectos por todo el organismo: Promueve el crecimiento lineal: La GH estimula el cartílago epifisario de las placas de crecimiento en los huesos largos. Bajo la influencia de la GH, se estimulan los condrocitos de la placa de crecimiento, que proliferan y depositan nuevo cartílago, tras lo cual este se transforma en hueso. Favorece el depósito de proteínas en los tejidos: La GH es una hormona proteica anabólica y produce un balance positivo de nitrógeno. La GH incrementa la captación de aminoácidos en la mayoría de las células y la incorporación de los aminoácidos a las proteínas. Aumenta la utilización de grasa como fuente de energía: La GH induce la movilización de los ácidos grasos del tejido adiposo y la utilización preferente de los ácidos grasos libres como fuente de energía. Disminución de la utilización de los hidratos de carbono como fuente de energía: La GH disminuye la captación y la utilización de glucosa por muchas células sensibles a la insulina, como los tejidos muscular y adiposo. En consecuencia, la concentración sanguínea de glucosa tiende a elevarse y se produce un incremento de la secreción de insulina para compensar la resistencia a la insulina inducida por la GH; por ello, la GH es diabetogénica.
Secreción de la hormona de crecimiento: Estímulos metabólicos. La secreción de GH está influida por hormonas hipotalámicas, liberadora (GHRH) e inhibidora (somatostatina). Las concentraciones plasmáticas elevadas de somatomedina C disminuyen la secreción de GH al incrementar la secreción de somatostatina por el hipotálamo y actuando directamente sobre la hipófisis para disminuir la capacidad de respuesta a la GHRH. La secreción de GH es máxima durante la pubertad y disminuye en la época adulta. Hay tres categorías generales de estímulos que aumentan la secreción de GH: Inanición, déficit grave de proteínas u otro estado en los que se produce una caída grave en las concentraciones plasmáticas de sustratos metabólicos como la glucosa y los ácidos grasos libres. Mayores niveles plasmáticos de aminoácidos, como sucede tras una comida con abundantes proteínas. El ejercicio o los estímulos estresantes, como el dolor o la fiebre. Claramente, el aumento de la GH durante la inanición es beneficioso ya que la GH incrementa la lipólisis y disminuye la utilización periférica de glucosa. Tras una comida con abundantes proteínas, las mayores concentraciones plasmáticas de GH favorecerían la utilización de los aminoácidos para la síntesis de proteínas. Anomalías de la secreción de hormona de crecimiento y su influencia sobre el sistema esquelético. La importancia de la GH en el crecimiento lineal se refleja en los estados clínicos asociados a una deficiencia o un exceso en la secreción de GH antes del cierre epifisario. Cuando la secreción hipofisaria de GH es diferente, se produce una estatura baja (enanismo). En comparación, los niños crecen en exceso (gigantismo) cuando existen tumores en las somatotropas de GH. Cuando un tumor hipofisario secreta GH tras el cierre hipofisario, se produce la forma adulta de la enfermedad, denominada acromegalia. El crecimiento en longitud es normal, pero se produce un agrandamiento de manos y pies, protrusión de la mandíbula inferior (prognatismo) y crecimiento excesivo de los huesos faciales. LA NEUROHIPÓFISIS Y SU RELACIÓN CON EL HIPOTÁLAMO. Las hormonas neurohipofisarias ADH y oxitocina se sintetizan en forma de preprohormonas en los cuerpos celulares de neuronas magnocelulares situadas en los núcleos supraópticos y paraventriculares y se transportan en gránulos secretores a lo largo de axones hasta los terminales nerviosos en la neurohipófisis. La ADH se sintetiza fundamentalmente en el núcleo supraóptico, y la oxitocina en el paraventricular. Funciones fisiológicas de la hormona antidiurética. La ADH regula la osmolaridad de los líquidos corporales mediante la alteración de la excreción renal de agua. La ADH tiene un importante papel en la regulación de la osmolalidad del plasma. En ausencia de ADH, los túbulos y conductos colectores son impermeables al agua, lo que impide una reabsorción significativa de agua en esta parte de la nefrona. Esto produce un gran volumen de orina diluida y una pérdida neta de agua; en consecuencia, la osmolalidad de los líquidos corporales aumenta. De acuerdo con su función reguladora de la presión osmótica del plasma, la secreción de ADH es sensible a pequeños cambios de la osmolalidad del plasma (aproximadamente del 1%). Cuando la osmolalidad plasmática sube por encima de lo normal, la tasa de descarga de las neuronas productoras de ADH en los núcleos supraópticos y paraventricular aumenta, y la hipófisis posterior secreta ADH en la circulación sistémica. La ADH circulante aumenta la permeabilidad de los conductos
colectores al agua, lo que finalmente hace descender la osmolalidad del plasma a niveles normales. Los cambios opuestos en la descarga neuronal y la secreción de ADH se produce cuando la osmalalidad desciende. La secreción de ADH está regulada por osmorreceptores en el hipotálamo anterior que envían señales nerviosas a los núcleos supraópticos y paravnetriculares. La secreción de ADH está influida por muchos factores. Los estímulos que aumentan la secreción de ADH son la hipovolemia, la hipotensión, las náuseas, el dolor y el estrés, además de diversos fármacos como la morfina, la nicotina y los barbitúricos. Los factores que disminuyen la secreción de ADH son la hipervolemia,la hipertensión y el alcohol. La ADH contribuye al mantenimiento de la presión sanguínea durante la hipovolemia. La estimulación de la secreción de ADH por la hipovolemia, la hipotensión o ambas se lleva a cabo por reflejos iniciados por receptores tanto en las regiones circulatorias de alta presión como en las de baja presión. Funciones fisiológicas de la hormona oxitocina. La oxitocina tiene un importante papel en la lactancia al producir la expulsión de la leche. La oxitocina produce la contracción de las células mioepiteliales de los alvéolos de las glándulas mamarias; esto fuerza la leche hacia los conductos de forma que el niño pueda succionarla. El reflejo de expulsión de leche se inicia por receptores en el pezón. La succión produce una estimulación refleja de células neuroendocrinas que contienen oxitocina en los núcleos supraópticos y paraventriculares y la secreción de oxitocina en la hipófisis posterior. La oxitocina contribuye al parto. La oxitocina también produce la contracción de la musculatura lisa del útero; la sensibilidad de esta respuesta está forzada por las concentraciones plasmáticas de estrógenos, que aumentan a lo largo del embarazo. Durante el parto, el descenso del feto por el canal del parto estimula unos receptores en el cuello uterino, que envían señales a los núcleos supraópticos y paraventriculares, produciendo la secreción de oxitocina. A su vez esta secreción contribuye al parto al inducir la contracción del útero.