UNIDAD 12. REGULACIÓN Y COORDINACIÓN EN ANIMALES. SISTEMA ENDOCRINO 1. INTRODUCCIÓN. La coordinación de las actividades corporales que requieren rapidez, es llevada a cabo por el sistema nervioso, pero no es el único coordinador, también lo es el sistema endocrino, en el que la coordinación es más lenta que la nerviosa, pero es posible su mantenimiento durante periodos de tiempo prolongados. El sistema endocrino y el nervioso se encuentran conectados, de modo que el sistema nervioso es afectado por la acción hormonal y por otra parte la glándula hipófisis recibe las influencias más o menos directas del hipotálamo. Los órganos propios de dicho sistema endocrino son las glándulas de secreción interna o glándulas endocrinas, que producen y vierten sus productos de secreción, denominados hormonas, a la sangre y son transportados hacia un órgano o célula, denominada célula u órgano diana. Las hormonas son liberadas en pequeñas cantidades. Las hormonas son sustancias heterogéneas, tales como proteínas, lípidos, derivados de aminoácidos. Las hormonas participan en la regulación del medio interno (homeostasis), activando o inhibiendo distintas actividades celulares. Una vez que las hormonas son producidas y liberadas, son transportadas a los órganos diana, donde ejercerán su acción. Las hormonas se unen a receptores específicos de las células diana, provocando una serie de cambios en la célula. Una vez que realizan la función determinada las hormonas son destruidas. Además el cuerpo animal regula los niveles de hormonas en unas concentraciones determinadas, evitando con ello disfunciones provocadas por exceso de las mismas (hiperfunción) o por defecto (hipofunción). Esta regulación de la concentración hormonal, se efectúa por retroalimentación, es decir, que cuando se encuentra en exceso una hormona determinada, la glándula que la produce, recibe la información y se provoca la inhibición. Cuando la concentración es deficiente, se produce la estimulación de la glándula, para que se produzca la liberación de mayor cantidad de hormona. Un tipo especial de hormonas son las feromonas, que son producidas por los animales y expulsadas al exterior en pequeñas dosis y actúan sobre los individuos de la misma especie, provocando cambios en el comportamiento. Están relacionadas con el marcaje del territorio y con la actividad reproductora. 2. HORMONAS EN INVERTEBRADOS. Las hormonas de los invertebrados son neurohormonas, es decir, que son producidas por neuronas modificadas (células neurosecretoras). En los anélidos, artrópodos y moluscos, las células neurosecretoras están distribuidas por todo el sistema nervioso y liberan neurohormonas directamente a los líquidos corporales. En anélidos, los ganglios cerebroideos o ganglios cefálicos, liberan neurohormonas que regulan los procesos de regeneración y crecimiento. En moluscos cefalópodos, existen glándulas ópticas, situadas al lado de los ojos y que están controladas por el nervio óptico. Estas glándulas producen hormonas gonadotrópicas (gonadotropina) que son las responsables del crecimiento del animal y del desarrollo de las gónadas. Las glándulas son inhibidas con la luz, por lo que cuando está llega al ojo, el nervio óptico inhibe la producción de hormona. En insectos, existen dos órganos situados en la cabeza, a ambos lados del protocerebro, que son los denominados cuerpos alares y los cuerpos cardiacos (que son dos glándulas endocrinas), a los que se vierten las neurohormonas producidas por el protocerebro.
Las células neurosecretoras del protocerebro segregan hormona cerebral, que es una neurohormona que se vierte a los cuerpos alados y cardiacos. Tras recibir la hormona cerebral, los cuerpos alados, producen hormona juvenil, que tiene la función de mantener al insecto en la fase larvaria durante un determinado número de mudas. Los cuerpos cardiacos, almacenan la hormona cerebral o neurohormona de activación, y cuando estos se activan, la hormona cerebral es expulsada y estimula a otra glándula endocrina, denominada glándula protorácica, que produce hormona de la muda o ecdisoma, la cual provoca que el animal crezca, que se produzca la muda e induce a la metamorfosis de pupa a adulto. La producción de hormona juvenil decrece, a medida que la oruga crece y su nivel es mínimo cuando se convierte en pupa y en cambio los niveles de ecdisoma cambian continuamente, cada aumento en la producción de ecdisona provoca una muda. Cuando los niveles de hormona juvenil se reducen a cero y solo se produce ecdisona tiene lugar la metamorfosis de pupa a adulto o imago. En crustáceos, al igual que en insectos, son necesarias las mudas para el crecimiento del animal y estas mudas son controladas por la acción de dos hormonas, la hormona inhibidora de la muda y la hormona de la muda o ecdisona. En crustáceos también existe otra hormona importante que es la denominada cromatoforotropina, que actúa sobre los cromatóforos, que son células de la dermis que acumulan pigmentos, de manera que pueden cambiar de coloración en respuesta a estímulos. 3. HORMONAS DE LOS VERTEBRADOS. El sistema endocrino, se caracteriza básicamente, por ser un sistema que emplea sustancias químicas como soporte del proceso de regulación. Está constituido por células, agrupadas en órganos (glándulas endocrinas), que sintetizan dichas sustancias químicas, denominadas hormonas y las liberan al medio extracelular. De aquí pasan a la sangre, llegando hasta las células u órganos diana, donde ejercerán su función. La hormona se une específicamente a un receptor de la célula diana. La unión de la hormona con su receptor, desencadena una serie de modificaciones del metabolismo celular. 3.1. Componentes del sistema endocrino. Órganos endocrinos. Están constituidos por agrupaciones de células productoras de hormonas. Son llamados glándulas de secreción interna, llamadas así porque carecen de conductos excretores, vertiendo su secreción directamente al medio interno. El sistema endocrino no está formado por un órgano único y diferenciado del resto de los tejidos, sino que sus componentes están más o menos dispersos por todo el organismo. Hormonas. Las hormonas, son sustancias químicas específicas, con función biocatalizadora, que son producidas en las glándulas de secreción interna (endocrinas) o bien en determinadas células que no forman parte de los órganos glandulares. Las hormonas, son recogidas y transportadas por la sangre, a las diversas partes del organismo sobre los que desarrollan efectos de activación o regulación. Existen dos grandes grupos de hormonas: Hormonas de naturaleza proteica Aminoácidos modificados Aminoácidos formando polipéptidos de pequeño tamaño Hormonas de naturaleza lipídica Derivadas del colesterol (esteroides) Derivadas de algunos ácidos grasos (prostaglandinas). Las hormonas dada su condición de catalizadores ejercen su acción estando presentes en cantidades muy pequeñas. Para evitar su acumulación en el organismo, que resultaría perjudicial,
son inactivadas y eliminadas a un ritmo bastante rápido, por lo que han de ser continuamente restituidas, de ahí que las glándulas o células que las producen deban mantener su actividad secretora ininterrumpidamente. Transporte de las hormonas en la sangre. Una vez liberadas, las hormonas pasan a la sangre para ser transportadas a todos los tejidos del cuerpo, por lo que deben disolverse bien en la sangre para ser transportadas eficazmente. Las hormonas de naturaleza proteica son solubles, pero las hormonas de naturaleza lipídica se disuelven mal, por lo que se unen a unas proteínas, facilitando su transporte en sangre. Células diana. Una vez que las hormonas llegan a los tejidos, se difunden en ellos hasta contactar físicamente con las células diana, uniéndose con su receptor hormonal específico. Esta unión dispara una serie de reacciones metabólicas, que son responsables de la acción biológica de cada hormona concreta. Al conjunto de todas las reacciones metabólicas se le denomina mecanismo de actuación hormonal. Existen dos tipos de mecanismos de actuación hormonal: Hormonas que se unen a un receptor de membrana: suelen ser el caso de las hormonas derivadas de aminoácidos. La hormona se une a su receptor de membrana en la célula diana y como resultado de ello, se desencadena una serie de reacciones metabólicas, que suelen incluir la formación de otra molécula, que actúa como segundo mensajero intracelular (AMP cíclico, adenosin monofosfato ciclico) y que va a ser la responsable de los cambios metabólicos. Hormonas que se unen a receptores del núcleo celular: Es propio de las hormonas esteroideas. Al tratarse de sustancias que se disuelven fácilmente en los lípidos, pueden llegar hasta la membrana de la célula diana, atravesarla, difundiendo a través del citoplasma hasta llegar a la membrana nuclear de la célula, atravesándola con igual facilidad. Una vez dentro del núcleo se unen a su receptor específico, actuando a nivel de la expresión génica. 3.2. PRINCIPALES GLÁNDULAS ENDOCRINAS (Vertebrados). 3.2.1. HIPOTÁLAMO El hipotálamo es la parte ventral, de la porción central del encéfalo (diencéfalo). El hipotálamo está conectado con la hipófisis por medio del eje hipotálamo-hipófisis o tallo hipofisiario. Las neuronas del hipotálamo, envían señales nerviosas y segregan neurotransmisores que controlan la hipófisis. Los neurotransmisores segregados por el hipotálmao se llaman factores hipotálamicos de liberación o de inhibición, que van a actuar sobre la hipófisis. Debido a esto, la hipófisis produce una serie de hormonas que actuarán a nivel de otras glándulas endocrinas. No solo el hipotálamo produce factores liberadores o inhibidores, sino que produce dos neurohormonas como son la oxitocina y la vasopresina. Estas se van a acumular en la hipófisis donde se liberarán. Ambas hormonas aunque son producidas por el hipotálamo, se acumulan en la neurohipófisis y son activadas antes de salir a la circulación general. 3.2.2. HIPÓFISIS. Es una glándula situada en la base del cerebro, en la llamada silla turca del hueso esfenoides. Está unida al hipotálamo por un pedúnculo, denominado tallo hipofisiario. La hipófisis se divide en dos lóbulos, el lóbulo anterior o adenohipófisis y el lóbulo posterior o neurohipófisis. En algunos vertebrados (humanos) existe un lóbulo intermedio, denominado hipofisis intermedia.
Adenohipófisis o lóbulo anterior: Produce hormonas trópicas que actúan a nivel de otras glándulas estimulando la producción de hormonas concretas. También produce hormonas no trópicas, que no actúan a nivel de otras glándulas, sino que su actuación se realiza a nivel de células diana. En este grupo de hormonas no trópicas se encuentran, la somatotropina u hormona del crecimiento (estimula el crecimiento de los huesos largos y cartílagos y la síntesis de proteínas) y la prolactina (activa la secreción de leche por las glándulas mamarias tras el parto. Entre las hormonas trópicas se encuentran: Hormona estimulante del tiroides o tirotropina (TSH): estimula la secreción de hormonas por la glándula tiroides. Hormona adenocroticotropa (ACTH): estimula la secreción de hormonas (cortisona) en la corteza suprarrenal. Hormona foliculo estimulante(fsh): hace madurar los folículos ováricos y provoca la secreción de estrógenos por los ovarios. Además provoca en machos la maduración de los espermatozoides en los testículos. Luteotropina u hormona luteinizante (LH): provoca la ovulación, la formación del cuerpo lúteo y la consiguiente formación de progesterona. En los testículos provoca la formación de testosterona. Hipófisis intermedia o lóbulo intermedio: Produce la hormona estimulante de los melanocitos (MSH), que estimula la síntesis de melanina en la dermis de mamíferos. En anfibios y reptiles controla la coloración de la piel. Neurohipófisis o lóbulo posterior: La neurohipófisis acumula oxitocina y vasopresina, que son producidas en el hipotálamo y son vertidas a la neurohipófisis donde se almacenan y posteriormente se liberan. La oxitocina, estimula las contracciones uterinas, favoreciendo la expulsión del feto en el parto. La succión por parte de la cría, provoca la liberación de oxitocina, facilitando la salida de leche de las glándulas mamarias. La vasopresina o ADH (hormona antidiurética) aumenta la absorción de agua en los túbulos renales, así como la presión arterial. 3.2.3. EPIFISIS O GLÁNDULA PINEAL Es una glándula impar, alojada en el techo del diencéfalo. Es un órgano que sintetiza un derivado del triptófano (aminoácido). Este derivado es la melatonina. También produce serotonina, que es un precursor de la melatonina. La síntesis y secreción de melatonina es baja durante el día y alta durante la noche. Parece regular alguna de las actividades cíclicas, como los ciclos de vigilia y sueño. 3.2.4. TIROIDES. Es una glándula formada por dos lóbulos, situada a ambos lados de la tráquea, unidos por una porción más estrecha de tejido. La glándula tiroides produce tiroxina (T4) y triyodotironina (T3). Ambas hormonas se derivan del aminoácido tirosina. El tiroides actúa como un captador de yodo, que es necesario para la síntesis de ambas hormonas. Ambas hormonas (tiroxina y triyodotironina) estimulan el metabolismo celular y ejerce una notable influencia sobre el crecimiento y el desarrollo (es necesaria su secreción durante la niñez para que ambos procesos sean correctos). La glándula tiroides también produce la hormona calcitonina. Esta hormona regula el calcio en sangre y estimula su depósito en los huesos. 3.2.5. PARATIROIDES Está formada por cuatro pequeñas glándulas situadas simétricamente a ambos lados del tiroides. Producen una hormona denominada paratohormona, que es un polipéptido que participa en el metabolismo del calcio y del ión fosfato. Su efecto es contrario al de la calcitonina, por lo que libera calcio del hueso.
3.2.6. PÁNCREAS. Es una glándula mixta, con una parte exocrina, que produce jugo pancreático y una parte endocrina que produce insulina y glucagón. Su capacidad endocrina radica en unos conjuntos de células denominados los islotes de Langerhans, que segregan insulina y glucagón. Ambas hormonas intervienen en la regulación de los niveles de glucosa en sangre (glucemia) y tienen efectos antagónicos. La insulina, reduce la cantidad de glucosa en sangre al aumentar la permeabilidad de las membranas celulares favoreciendo su entrada en las células. Además estimula la formación de glucógeno a partir de glucosa en el hígado. El glucagón aumenta la glucemia, es decir, el nivel de glucosa en sangre, haciendo que el hígado degrade glucógeno a glucosa, que pasa a la sangre. El control del proceso, se realiza por la concentración de glucosa en sangre, de modo que su aumento estimula la secreción de insulina, y su disminución por debajo de unos límites estimula la secreción de glucagón. 3.2.7. GLÁNDULAS SUPRARRENALES O ADRENALES. Son dos pequeños órganos situados sobre los riñones. En ellas se diferencian dos zonas: Corteza suprarrenal: es la parte externa de la glándula. Produce hasta 30 hormonas esteroides, que se pueden agrupar en tres tipos diferentes: o Mineralcorticoides: como la aldosterona, que tiene la función de mantener el equilibrio del sodio y el fósforo, excreta potasio y retiene agua, facilitando la concentración de la orina. o Glucocorticoides: como el cortisol y la cortisona, que intervienen en el metabolismo celular de glúcidos, lípidos y proteínas. Controla las inflamaciones y la presión sanguínea. Médula suprarrenal: es la parte interior de la glándula, produce dos hormonas, denominadas adrenalina y noradrenalina. Actúan sobre diversos órganos del cuerpo y lo hacen en situación de alerta o estrés, aumentando el ritmo cardiaco, el nivel de glucosa en sangre, la respiración. 3.2.8. GÓNADAS. TESTÍCULOS: están situados en la parte baja del abdomen, dentro de la bolsa escrotal. Producen hormonas androgénicas o masculinas, en las células intersticiales o células de Leyding, situadas en los túbulos seminíferos. Los andrógenos, como la testosterona, son las hormonas responsables del funcionamiento de los órganos sexuales en el hombre y la aparición de los caracteres sexuales secundarios y su mantenimiento a lo largo de la vida. La testosterona es la principal hormona androgénica e interviene además en la formación de espermatozoides. OVARIOS: situados en la parte baja de la cavidad abdominal. Producen hormonas femeninas, tales como estrógenos y progesterona. Los estrógenos, como el estradiol, es producida por los folículos ováricos y mantienen los caracteres sexuales secundarios y son los responsables del mantenimiento del ciclo menstrual. La progesterona u hormona del embarazo, es producida por el cuerpo lúteo y se segrega durante la segunda mitad del ciclo menstrual, ya que estimula el desarrollo del endometrio, transformando la mucosa uterina en mucosa secretora y prepara el útero para el embarazo, ya que si el óvulo es fecundado facilita su implantación en el útero. La secreción de los estrógenos y los andrógenos está controlada por las hormonas foliculo estimulante y luteinizante, producidas por la adenohipófisis.