Capítulo 46. Integración y control I: el sistema endocrino
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21/03/2011 Capítulo 46. Integración y control I: el… Capítulo 46. Integración y control I: el sistema endocrino La información químic a sin duda constituyó la primera forma de c omunic ación intercelular en los organismos. Cuando las distanc ias entre las células son c ortas, las moléc ulas de señalización se mueven por difusión desde donde son producidas hasta donde ac túan, las células blanco. Cuando las c élulas blanc o se enc uentran a una considerable distancia, las moléculas de señalizac ión son transportadas por el torrente sanguíneo. Las neuronas c onstituyen un canal de comunicación más rápido y directo. Son c élulas especializadas en la produc c ión y transmisión de señales eléc tricas -el impulso nervioso - y c onduc en información a grandes distancias. Ambos sistemas interactúan estrechamente y también comparten muc hos mec anismos de c omunic ación. La relac ión entre ellos se conoce c omo el sistema neuroendrocrino, un sistema integrado de regulac ión homeostática. Tanto los vertebrados c omo los invertebrados presentan hormonas. La estruc tura químic a, así como los efectos de las hormonas de los invertebrados suele diferir sustancialmente de las de los vertebrados. En general, el sistema endoc rino provee una c omunicación más lenta que la provista por el sistema nervioso, pero más generalizada. Las hormonas son moléc ulas señalizadoras secretadas en una parte de un organismo, que difunden o, en los vertebrados, son transportadas por el torrente sanguíneo a otros órganos y tejidos, donde ejerc en efec tos específicos. Las princ ipales glándulas endocrinas de los vertebrados inc luyen la hipófisis, el hipotálamo, el tiroides, las paratiroides, la c orteza suprarrenal y la médula suprarrenal, el pánc reas (también una glándula exoc rina), la pineal y las gónadas (ovarios o testículos). La producc ión de muchas hormonas es regulada por sistemas de retroalimentación negativa que involucran al lóbulo anterior de la glándula hipófisis y al hipotálamo. El hipotálamo es la fuente de por lo menos nueve hormonas. Estas hormonas ac túan estimulando o inhibiendo la sec rec ión de otras hormonas por parte de la hipófisis anterior. Además de producir hormonas peptídic as (en algunas oc asiones llamadas hormonas liberadoras) que actúan sobre el lóbulo anterior de la hipófisis, el hipotálamo produc e las hormonas antidiurética (ADH) y oxitoc ina, que son almacenadas en el lóbulo posterior de la hipófisis y liberadas desde allí. La hipófisis se enc uentra bajo la influencia directa del hipotálamo. Según las hormonas que reciba del hipotálamo, la hipófisis produc e hormonas trófic as que, a su vez, estimulan a las glándulas blanc o para que produzc an otras hormonas. Estas hormonas ac túan luego sobre la hipófisis o el hipotálamo (o sobre ambos) inhibiendo la produc ción de las hormonas trófic as. Además de produc ir las hormonas tróficas, el lóbulo anterior de la hipófisis también sec reta somatotrofina (hormona del crecimiento) y prolactina. La producc ión de la hormona tiroidea y de las hormonas esteroides de la c orteza suprarrenal y gónadas es regulada por el sistema hipotálamo-hipófisario. La glándula tiroides produc e la hormona tiroxina, un aminoác ido combinado con c uatro átomos de yodo. Esta glándula se encuentra bajo la influencia de su hormona estimulante (TSH) sec retada por la hipófisis. Las glándulas suprarrenales están c ompuestas por dos zonas claramente diferenc iables en c uanto a su estruc tura y a su función: la corteza y la médula suprarrenal. La corteza suprarrenal -la c apa externa de la glándula- es la fuente de varias hormonas esteroides. En los seres humanos hay dos grupos princ ipales de hormonas esterorides: los glucocortic oides y los mineraloc orticoides. La médula suprarrenal está formada por c élulas neurosec retoras cuyas terminales secretan adrenalina y noradrenalina en el torrente sanguíneo. Las c élulas de los islotes del páncreas son la fuente de tres hormonas implicadas en la regulac ión de la glucosa sanguínea: la insulina, el glucagón y la somatostatina. El azúc ar sanguíneo también se enc uentra bajo la influenc ia de la adrenalina (epinefrina) y la noradrenalina (norepinefrina) -que se liberan de la médula suprarrenal en situac iones de estrés-, el c ortisol y otros glucocortic oides, liberados de la c orteza suprarrenal en tiempos de estrés, y la somatotrofina. La glándula pineal es la fuente de melatonina que interviene en la regulación de los c ambios fisiológic os estac ionales y de los circadianos. Esta glándula sec reta una hormona, la melatonina, en forma rítmica e interviene en la regulación de los cambios fisiológic os estac ionales y de los ritmos circ adianos. Las prostaglandinas son un grupo de ác idos grasos que se asemejan a otras hormonas, pero que frec uentemente ac túan sobre los mismos tejidos que las producen. Se forman en casi todos -si no en todos- los tejidos del cuerpo y afectan funciones tan diversas c omo la c ontrac ción del músculo liso, la aglutinación de plaquetas y la respuesta inmune. Las hormonas actúan al menos por dos mecanismos diferentes. Algunas entran libremente a las c élulas, se c ombinan con un receptor intracelular y ejercen una influenc ia directa sobre la transcripc ión de RNA. Otras se c ombinan como moléculas receptoras sobre la superfic ie de las membranas de las c élulas blanc o, la combinación hormona-rec eptor puede ingresar al citoplasma o puede provocar la liberación de un "segundo mensajero" que desencadena una serie de ac ontecimientos dentro de la célula. La neuroendocrinología estudia la interacc ión entre los sistemas endoc rino y nervioso. Por un lado, la actividad neuronal controla la sec rec ión hormonal de muc has glándulas, en general a través del sistema nervioso autónomo. Asimismo, el ambiente hormonal, a través de la interac ción con rec eptores específic os, modific a la ac tividad nerviosa, regulando comportamientos tan variados como la conduc ta sexual, la agresividad o la c onduc ta alimenticia. Evolución de los sistemas endocrinos En los invertebrados, es de fundamental importanc ia la func ión de las células neurosecretoras, que están implicadas en procesos reproductores, metabólic os, de muda ode pigmentación en insectos, anélidos o c rustáceos, entre otros. D:/…/7 - Capitulo 46.htm 1/12 21/03/2011 Capítulo 46. Integración y control I: el… En los insec tos, las hormonas son esenciales para muchos procesos vitales, en particular, para los relacionados con el crecimiento y la metamorfosis. Entre ellas podemos menc ionar la ecdisona (u hormona de la muda) o la hormona juvenil (que inhibe la aparic ión de los carac teres adultos durante estadios tempranos de desarrollo). En algunos insec tos se han carac terizado hormonas que c ontrolan la produc ción de orina. Esto es extremadamente importante en los insec tos hematófagos, dado que luego de c hupar sangre debe eliminarse rápidamente el exc eso de agua. Varios neurotransmisores c on función neurohormonal son comunes a vertebrados e invertebrados; por ejemplo, la noradrenalina se ha encontrado en los insectos y los anélidos. Dentro de los vertebrados existe una marc ada similitud en la estructura y func ión de las glándulas. Por ejemplo, hormonas que regulan el metabolismo en mamíferos, como las de la glándula tiroides, son también responsables de la metamorfosis en anfibios. Las hormonas que controlan los c ic los sexuales regulan también el c omportamiento sexual, c omo la territorialidad, la agresividad o la diferenc iación de los fenotipos relac ionados c on la búsqueda de pareja y el apareamiento. Una introduccion a las glándulas y a las hormonas Las hormonas son produc idas por una variedad de tipos c elulares diferentes: células epiteliales del tubo digestivo, c élulas musc ulares cardíacas, leuc ocitos, o células dañadas o infectadas. Existe una distinc ión entre glándulas exoc rinas y endocrinas: las primeras secretan sus produc tos en conduc tos que comunic an c on el medio externo; las segundas sec retan sus productos en el torrente sanguíneo (o, con más precisión, en los fluidos extrac elulares, de donde difunden al torrente sanguíneo). Las princ ipales glándulas endoc rinas del c uerpo de los vertebrados sec retan tres tipos químic os generales de hormonas: esteroides, péptidos o proteínas, y derivados de aminoác idos. Las hormonas son ac tivas en c antidades muy pequeñas y se enc uentran bajo un c ontrol estricto. Un aspec to de este c ontrol es la regulac ión de su producc ión. Con muy poc as exc epciones, las hormonas se encuentran bajo c ontrol de retroalimentación negativa. Además, son degradadas rápidamente en el cuerpo. En las glándulas exoc rinas (a), como las glándulas mamarias de las hembras de mamífero, o las glándulas sudoríparas de la piel humana, sec retan sus produc tos por un c onducto. En las glándulas endoc rinas (b), c omo la hipófisis y el tiroides, sec retan sus productos direc tamente en el líquido intersticial. De allí, estos compuestos -las hormonas- difunden hac ia los vasos sanguíneos y se transportan por el c uerpo hac ia los tejidos blanco. Glándulas e x ocrina s y e ndocrinas. D:/…/7 - Capitulo 46.htm 2/12 21/03/2011 D:/…/7 - Capitulo 46.htm Capítulo 46. Integración y control I: el… 3/12 21/03/2011 Capítulo 46. Integración y control I: el… El hipotálamo El hipotálamo es la fuente de por lo menos nueve hormonas que actúan ya sea estimulando o inhibiendo la sec reción de otras hormonas por parte de la hipófisis anterior. Se trata de péptidos pequeños que son produc idos por células neurosec retoras hipotalámic as y viajan sólo unos poc os milímetros hasta la hipófisis a través del sistema porta. Entre las varias hormonas hipotalámicas podemos mencionar: la TRH, hormona liberadora de tirotrofina que estimula la liberación de tirotrofina (TSH) de la hipófisis; la hormona liberadora de gonadotrofina (GnRH), que c ontrola la liberación de las hormonas gonadotróficas LH y FSH; la somatostatina, que inhibe la liberación por parte de la hipófisis de la hormona del c rec imiento somatotrofina. El hipotálamo es también la fuente de dos hormonas que se almanc enan en la hipófisis posterior y desde allí son liberadas: son la oxitoc ina y la hormona antidiurétic a (ADH). La oxitoc ina acelera el momento del nac imiento inc rementando las contracc iones uterinas durante el parto y es también responsable de la sec rec ión de la leche que oc urre c uando el niño comienza a mamar. La ADH o vasopresina disminuye la exc reción de agua por los riñones, inc rementando la permeabilidad de las membranas de las células en los c onductos colectores de los nefrones, de modo que se reabsorbe más agua desde la orina hacia la sangre. Re lación e ntre e l hipotálam o y la hipófisis. El hipotálamo se comunic a c on el lóbulo anterior de la hipófisis a través de un pequeño sistema porta. Las c élulas neurosec retoras del hipotálamo secretan hormonas liberadoras o inhibidoras (flec has marrones) direc tamente en c apilares que están unidos por venas porta a una segunda red capilar de la hipófisis anterior, donde las hormonas hipotalámic as afectan la producc ión de las hormonas hipofisiarias (flec has amarillas). Otras células neurosecretoras hipotalámic as producen oxitocina y hormona antidiurética (ADH)(flechas rojas), que son transmitidas al lóbulo posterior de la hipófisis a través de las fibras nerviosas. Después de su liberac ión desde las terminales nerviosas en la hipófisis posterior, estas hormonas difunden en los capilares y entran así a la c irc ulac ión general. La glándula hipófisis La glándula hipófisis fue c onsiderada c omo la glándula "maestra" del c uerpo, pues es la fuente de hormonas que estimulan los órganos reproductores, la corteza de la glándula suprarrenal y el tiroides. Sin embargo, son las hormonas del hipotálamo las que estimulan o, en algunos casos, inhiben la produc ción de hormonas hipofisarias. La hipófisis, del tamaño de un poroto, está situada en la base del c erebro, en el centro geométric o del c ráneo. Está formada por tres lóbulos: el anterior, el intermedio y el posterior. El lóbulo anterior es la fuente de al menos seis hormonas diferentes, produc ida c ada una por c élulas distintas. Una de éstas es la somatotrofina, la c ual estimula la síntesis proteic a y promueve el crecimiento de lo huesos. Esta hormona también afecta el metabolismo de la gluc osa, inhibiendo la absorc ión y la oxidac ión de gluc osa por algunos tipos de c élulas. También estimula la degradac ión de ác idos D:/…/7 - Capitulo 46.htm 4/12 21/03/2011 Capítulo 46. Integración y control I: el… grasos, conservando así la glucosa. La hipófisis anterior también produce prolac tina, que estimula la secrec ión de lec he en los mamíferos. Su produc c ión es controlada por una hormona inhibidora produc ida por el hipotálamo. Las hormonas trófic as sec retadas por la hipófisis anterior ac túan sobre otras glándulas endoc rinas regulando sus sec rec iones. Una de estas hormonas tróficas es la TSH o tirotrofina, la hormona que estimula las células de la glándula tiroides incrementando la produc ción y liberac ión de la hormona tiroidea tiroxina. La hormona adrenoc orticotrófica (ACTH) tiene una relación reguladora similar c on la producción de c ortisol, una de las hormonas produc idas por la c orteza suprarrenal. Las otras dos hormonas trófic as sec retada por la hipófisis anterior son las gonadotrofinas -hormonas que ac túan sobre las gónadas u órganos productores de gametos (testículos y ovarios)-. Son las hormonas foliculoestimulante (FSH) y luteinizante (LH). Horm onas fabrica das por e l lóbulo ante rior de la hipófisis -o ade nohipófisis- y los te jidos re ce ptore s. Las hormonas trópicas están indic adas con una flec ha azul. Cada una de las seis hormonas diferentes producidas se sintetizan por c élulas espec ializadas distintas. La c apac idad de respuesta de un tejido a la ac ción de una hormona depende de la presenc ia de receptores espec íficos de membrana a los cuales se unen las hormonas. En muc hos vertebrados, el lóbulo intermedio de la hipófisis es la fuente de la hormona estimulante de los melanocitos. En los reptiles y los anfibios, esta hormona estimula los c ambios de c olor asociados c on el c amuflaje o con patrones de comportamiento c omo la agresión y el c ortejo. En los humanos, en los c uales la secrec ión de hormona está notablemente disminuida, sus funciones se desc onoc en. El lóbulo posterior de la hipófisis almacena las hormonas producidas por el hipotálamo. La glándula tiroides El tiroides, bajo la influencia de su hormona estimulante (TSH) sec retada por la hipófisis, produce la hormona tiroxina, que es un aminoácido combinado con cuatro átomos de yodo. La tiroxina (o, más bien, su produc to metabólico, la triyodotironina) ac elera la tasa de respiración celular. En algunos animales desempeña también un papel c entral en la regulación de la temperatura. La glándula tiroides también sec reta la hormona c alcitonina en respuesta a niveles crec ientes de calc io. La ac ción princ ipal de la c alcitonina es inhibir la liberación del ion c alcio por parte de los huesos. Nótense los cuatro átomos de yodo en su estructura. La triyodotironina difiere de la tiroxina en que tiene menos átomos de yodo en el anillo que lleva el OH. Dado que se necesita yodo para la tiroxina, éste es un componente esenc ial de la dieta humana. Cuando el yodo está presente en el suelo, está disponible en pequeñas cantidades en el agua potable y en las plantas. En muc hos países, la sal de mesa habitualmente es yodada artificialmente. D:/…/7 - Capitulo 46.htm 5/12 21/03/2011 Capítulo 46. Integración y control I: el… La tirox ina, principal horm ona producida por la glándula tiro ide s. Las glándulas paratiroides Las glándulas paratiroides están ubicadas por detrás o dentro de la tiroides. Produc en la hormona paratiroidea parathormona-, que desempeña un papel esenc ial en el metabolismo mineral, en espec ial en la regulac ión de los iones calcio y fosfato, que existen en una relación recíproca en la sangre. La hormona paratiroidea incrementa de varias maneras diferentes la conc entrac ión del ion calcio en la sangre. Estimula la conversión de vitamina D a su forma activa; a su vez, la vitamina D ac tiva produc e un incremento de la absorc ión de iones calc io del intestino. La hormona paratiroidea también reduc e la exc rec ión del ion calcio de los riñones. Además, estimula la liberac ión en el torrente sanguíneo de c alc io de los huesos. Así, la hormona paratiroidea y la calc itonina trabajan como un mecanismo delic adamente ajustado que regula el calcio de la sangre y en el que la hormona paratiroidea aparentemente desempeña el papel princ ipal. La producc ión de ambas hormonas está regulada direc tamente por la c onc entrac ión de iones calc io en la sangre. La hormona paratiroidea, además, eleva la exc reción de fosfato por los riñones (lo que hace desc ender el nivel de fosfato de la sangre). Las glándula s paratiroide s y la re gulación de la conce ntración de calcio e n la sangre . a) Las glándulas paratiroides, del tamaño de una arveja, son las más pequeñas glándulas endocrinas c onoc idas. Producen la parathormona que aumenta la c oncentración de c alc io en la sangre. La calc itonina, produc ida por la glándula tiroides, disminuye la c oncentración de calc io en sangre. D:/…/7 - Capitulo 46.htm 6/12 21/03/2011 Capítulo 46. Integración y control I: el… b) Regulación de la c oncentración de c alcio en la sangre. Cuando el nivel de calc io en la sangre es alto, el tiroides sec reta calc itonina que inhibe la disoluc ión de calc io proc edente de los huesos. Cuando la c oncentración de calc io en la sangre es baja, las glándulas paratiroides secretan parathormona que estimula la liberación de calc io a la sangre; estimula la absorc ión de calc io por las paredes intestinales y reduc e la exc reción por los riñones. Las glándulas suprarrenales Las glándulas suprarrenales -o adrenales- se sitúan por encima de los riñones, y están compuestas por dos zonas claramente diferenciables en c uanto a su estruc tura y a su func ión: la c orteza y la médula suprarrenal. Las glándulas suprarrenales -o adrenales- se sitúan por encima de los riñones, y están compuestas por dos zonas claramente diferenc iables en cuanto a su estructura y a su función: la corteza y la médula suprarrenal. La c orteza suprarrenal es la fuente de varias hormonas esteroides. Algunos de estos c ortic osteroides representan pasos intermedios en la síntesis de varias hormonas, aunque la mayoría de ellos tienen alguna ac tividad hormonal. En los seres humanos hay dos grupos principales de esteroides adrenoc ortic ales: los glucocorticoides y los mineraloc orticoides. Las e structuras quím icas de re pre se ntante s de los dos grupos principale s de horm onas se cre tadas por la corte za supra rre nal. El cortisol es un gluc oc orticoide y la aldosterona es un mineraloc ortic oide. Las hormonas de ambos grupos son esteroides, identific ados por su estruc tura carac terística de c uatro anillos. Como puede verse, las diferencias en la estructura molec ular del c ortisol y la aldosterona son menores; sin embargo, sus papeles fisiológicos son profundamente diferentes. Los glucocortic oides promueven la formac ión de glucosa a partir de proteínas y grasas y disminuyen la utilización de glucosa por la mayoría de las c élulas, exc epto las del cerebro y del corazón. Así se priorizan las ac tividades de estos órganos vitales a expensas de otras func iones c orporales. La liberación de glucocorticoides se inc rementa durante períodos de estrés. Los gluc oc ortic oides actúan en forma c omplementaria a la del sistema nervioso simpátic o. Los glucocortic oides, además, suprimen las respuestas inflamatoria e inmune lo que explicaría por qué en situaciones de estrés uno se enc uentra más susceptible a enfermarse. Dadas sus propiedades inmunosupresoras, el cortisol y otros D:/…/7 - Capitulo 46.htm 7/12 21/03/2011 Capítulo 46. Integración y control I: el… glucocortic oides se utilizan a vec es en el tratamiento de enfermedades autoinmunes y en reacc iones alérgicas graves; pero pueden tener efectos colaterales serios en altas dosis. Las hormonas de la corteza suprarrenal son sec retadas en respuesta a la hormona adrenocortic otrófic a o c ortic otrofina (ACTH), que a su vez es liberada por la glándula hipófisis en respuesta a la estimulación del hipotálamo a través de la CRH (hormona liberadora de c orticotrofina). Como oc urre c on la tiroxina, la sec reción de gluc ocorticoides es inhibida por la retroalimentac ión negativa ejerc ida sobre el hipotálamo y la hipófisis y también intervendría una interleucina secretada por monoc itos y macrófagos. La evidencia ac tual sugiere que las ac tividades inmunosupresoras de los c ortic osteroides pueden ser parte del mec anismo normal de regulac ión que interrumpe las respuestas inflamatoria e inmune c uando han finalizado su trabajo. Este tipo de interac ciones se enc uentra bajo control del sistema nervioso c entral; así, no sólo se habla de interacciones neuroendocrinas, sino también de aquellas neuroinmunes. Un segundo grupo de hormonas sec retadas por la c orteza suprarrenal son los mineraloc orticoides, c omo la aldosterona. Estos corticoides intervienen en la regulación de iones, particularmente sodio y potasio. El sodio es el principal c atión extracelular, y por lo tanto, el más importante elec trolito del plasma y del fluido extracelular. Influye en las membranas plasmátic as de todas las células -sobre todo en las membranas de tejidos exc itables como el neuronal o el muscular-, y también es fundamental en la regulac ión del volumen de agua y la presión sanguínea. La conc entrac ión del ion potasio, al ser el princ ipal elec trolito intrac elular, se mantiene estrec hamente regulada, y cambios en sus niveles pueden tener consecuencias graves para las funciones c ardíaca y cerebral. Los mineraloc ortic oides afec tan el transporte de iones a través de las membranas celulares de los nefrones y, así, tienen efectos importantes en las conc entrac iones iónicas de la sangre y en la retenc ión y pérdida de agua por parte del cuerpo. Un aumento en la secrec ión de aldosterona provoca una mayor reabsorc ión de sodio en el túbulo distal y en el conduc to c olec tor del nefrón e inc rementa la sec reción de potasio en ellos. La aldosterona ac túa junto con el sistema renina-angiotensina. La renina es una enzima liberada por los riñones en respuesta a la reducc ión en la presión sanguínea causada, por ejemplo, por una disminución en el consumo de sodio. La renina activa la c onversión del angiotensinógeno (produc ido en el hígado) en angiotensina lo que, a su vez, aumenta la presión sanguínea en forma directa; además, aumenta la secreción de aldosterona. La aldosterona también aumenta la presión en forma indirec ta, a través de un aumento de la reabsorción de sodio en los túbulos renales. Además de los gluc oc ortic oides y los mineralocorticoides, la corteza suprarrenal produce pequeñas c antidades de hormonas sexuales masculinas en varones y mujeres. La médula suprarrenal, la porción central de la glándula suprarrenal, c onstituye una modificación de un ganglio del sistema simpátic o, una división del sistema nervioso autónomo. Está formada por c élulas neurosec retoras cuyas terminales secretan adrenalina y noradrenalina en el torrente sanguíneo. Estas hormonas inc rementan la frec uencia y la fuerza del latido cardíac o, la presión sanguínea, la respiración y dilatan las vías respiratorias. También inc rementan la conc entrac ión de glucosa en el torrente sanguíneo. La médula suprarrenal es estimulada por fibras nerviosas simpáticas y, así, refuerzan la ac tividad simpátic a, responsable de las ac tividades de "ataque o huida". Las e structuras quím icas de la adre nalina y la noradre nalina. Las estruc turas químicas de la adrenalina y la noradrenalina (epinefrina y norepinefrina), hormonas secretadas por la médula suprarrenal. Estos compuestos son aminoác idos modific ados conocidos c omo catecolaminas, carac terizados por anillos de seis lados que tienen dos grupos de hidroxilos. Son sintetizados a partir del aminoácido tirosina. Páncreas El pánc reas es una glándula con una función hormonal dual. Por un lado secreta hormonas de ac tividad exoc rina, enzimas hidrolític as y soluciones de pH básico, ambas c on ac c ión digestiva. Por otra parte, tiene una función endoc rina llevada a cabo por las c élulas de los islotes de Langerhans del pánc reas, fuente de insulina y glucagón, que intervienen en la D:/…/7 - Capitulo 46.htm 8/12 21/03/2011 Capítulo 46. Integración y control I: el… regulac ión del metabolismo de la gluc osa. La insulina es sec retada en respuesta a un incremento en la conc entrac ión de azúcar o de aminoác idos en la sangre y baja la concentrac ión de azúcar en la sangre, estimulando su absorción y utilizac ión de gluc osa por las células y su c onversión en gluc ógeno. Cuando hay una deficiencia de insulina, c omo oc urre en personas c on diabetes mellitus, la conc entrac ión de azúcar en la sangre se incrementa tanto que no toda la gluc osa que entra al riñón puede ser reabsorbida. La pérdida de glucosa está ac ompañada por pérdida de agua y la deshidratación resultante, que puede llevar a un c olapso de la circulación, es una de las c ausas de muerte en un diabético no tratado. El glucagón incrementa la c oncentración de azúc ar en la sangre, estimula la degradac ión de gluc ógeno a glucosa en el hígado y la degradación de grasas y proteínas, lo que disminuye la utilización de gluc osa por parte de las células. La somatostatina, enc ontrada originalmente en el hipotálamo, ha sido ahora también aislada de un tercer tipo de células de los islotes del páncreas. Es liberada del pánc reas durante la digestión y ejerc e una variedad de efectos inhibidores en el tubo digestivo que ayudan a regular el ritmo la glucosa y otros nutrientes absorbidos por el torrente sanguíneo. Sin embargo, la func ión más carac terizada de la somatostatina es de tipo local, por la cual inhibe la secreción de insulina y glucagón. En este c irc uito también existe una inhibic ión de la sec reción de glucagón por parte de la insulina. Re gulación horm onal de la glucosa sanguíne a. a) Cuando la conc entrac ión de azúcar en la sangre es baja, el pánc reas libera glucagón, que estimula la degradación de glucógeno y la salida de gluc osa del hígado. b) Cuando la c oncentración de azúc ar en la sangre es elevada, el pánc reas libera insulina, que "retira" la gluc osa del torrente sanguíneo incrementando su absorc ión por las c élulas y promoviendo su conversión en glucógeno. c ) En condic iones de estrés, la ACTH estimula a la corteza suprarrenal que produce cortisol y otras hormonas relac ionadas, inc rementándose la degradac ión de proteínas y su c onversión en glucosa en el hígado. Al mismo tiempo, la estimulac ión de la médula suprarrenal por el sistema nervioso autónomo produce la liberación de adrenalina y noradrenalina, que también elevan la concentración de azúc ar en la sangre. La hormona de c rec imiento y la somatostatina también afectan los niveles de glucosa en la sangre. La glándula pineal La glándula pineal es pequeña y está ubic ada c erca del centro del c erebro en los seres humanos, mientras que en los vertebrados inferiores se enc uentra en una posic ión más superficial. Contiene c élulas sensibles a la luz. La glándula pineal secreta la hormona melatonina en forma rítmic a, con valores máximos durante la noche y una rápida D:/…/7 - Capitulo 46.htm 9/12 21/03/2011 Capítulo 46. Integración y control I: el… caída durante el día. La exposición a la luz durante el c ic lo de oscuridad interrumpe la producc ión de melatonina. Esta hormona es c apaz de movilizar los pigmentos de la piel y ac lararla en ciertos animales como las larvas de anfibios, pero su función más c onservada a lo largo de la esc ala zoológic a tiene que ver c on su secreción noc turna: ac túa como una señal de la noc he. Dado que la longitud de la noc he varía de ac uerdo a la estación del año, la sec rec ión de melatonina puede ser también interpretada c omo un "calendario" biológico que responde al fotoperíodo. La melatonina inhibe el desarrollo de las gónadas en algunas especies; su produc ción aumenta en el invierno y disminuye en el verano, partic ipa de los proc esos de c ambio de actividad y volumen gonadal en animales de reproducc ión estac ional y en los seres humanos puede ester implicada en la madurac ión sexual. La melatonina parece ser capaz de mover las agujas del reloj biológico y así, se propone que su administración podría ser eficaz para ac elerar los ajustes frente a cambios de hora c omo los producidos luego de vuelos transmeridiamos de larga durac ión (jet-lag). Efectivamente, existen rec eptores para la melatonina en los núc leos supraquiasmáticos del hipotálamo, sede del reloj biológic o circadiano en mamíferos y que podrían ser parte de un mec anismo de c ontrol de los ritmos biológic os. Prostaglandinas Las prostaglandinas se encuentran entre las más potentes de todas las sustanc ias produc idas y liberadas por las c élulas. Desde su desc ubrimiento inic ial, en el semen, se han identificado un gran número de prostaglandinas, todas ellas relac ionadas estructuralmente, pero c on una variedad de efec tos diferentes y, a vec es, direc tamente opuestos. Las prostaglandinas son un buen ejemplo de hormonas locales, que ac túan sobre las mismas c élulas (autoc rinas) que las sec retan o en la vec indad de ellas (parac rinas). Aunque las prostaglandinas tienen propiedades hormonales, difieren de otras hormonas en varios aspectos significativos: 1) Son ácidos grasos. 2)Son producidas por las membranas celulares de casi todos -si no todos- los órganos del c uerpo. 3) Sus tejidos blanc o son generalmente los mismos tejidos en los que son producidas. 4) Producen efectos notables en conc entrac iones extremadamente bajas. Además, se liberan en cantidades muy pequeñas y son degradadas rápidamente por sistemas enzimátic os del c uerpo. Las prostaglandinas partic ipan en la c ontrac ción musc ular necesaria para el movimiento del semen y también en las contrac c iones uterinas durante el parto. También juegan un importante papel en la regulac ión de la temperatura por parte del hipotálamo y en la respuesta inflamatoria: los efec tos antipiréticos y antiinflamatorios de las aspirinas tienen que ver con la inhibic ión de la síntesis de prostaglandinas. Entre las prostaglandinas se encuentra un grupo de sustancias conocidas como leucotrienos, que son producidos princ ipalmente por los distintos leucocitos que intervienen en las respuestas inflamatoria e inmune. Los leucotrienos inc luyen las interleuc inas liberadas por los linfocitos T c olaboradores activadas, así como una variedad de moléculas liberadas por mac rófagos y mastocitos estimulados. Mecanismos de acción de las hormonas La mayoría de las hormonas diseminan sus mensajes por todo el organismo. Que estos mensajes sean o no recibidos y ejerzan su ac ción depende tanto del tejido blanco como de la hormona. Los tejidos blanco pueden ser rec eptores en ciertas circunstanc ias y no serlo en otras. Por ejemplo, una hormona puede ejercer su acc ión sólo cuando está actuando en conc ierto c on otras hormonas. La c lave para esta especific idad de la ac c ión hormonal radica en las moléculas de rec eptores que tienen c onfigurac iones muy prec isas que les permiten unirse a una moléc ula en particular. Las hormonas ejerc en su acc ión al menos por dos mecanismos diferentes: algunas entran a las c élulas, se c ombinan con un receptor intracelular y ejercen una influenc ia directa sobre la transcripc ión de RNA; otras se combinan c omo rec eptores sobre la superficie de las membranas de las células blanco, la c ombinac ión hormona-receptor puede ingresar al citoplasma o puede provocar la liberac ión de un "segundo mensajero" que desencadena una serie de acontec imientos dentro de la c élula. Las hormonas esteroides son relativamente pequeñas, solubles en lípidos. Por eso entran libremente a las células y se combinan c on un receptor intrac elular en el citoplasma de sus c élulas blanco. Las hormonas proteic as y peptídicas, así c omo varios aminoácidos modificados, no pueden atravesar la membrana plasmátic a y actúan por la c ombinac ión c on receptores de las membranas de las c élulas blanc o. Este es el caso de las hormonas catecolaminas, peptídicas y proteicas, tales c omo la adrenalina, la insulina y el glucagón, que se c ombinan como moléc ulas rec eptoras sobre la superficie de las membranas de las células blanco. La c ombinación hormona-receptor puede ser llevada al citoplasma por endocitosis mediada por receptor, o la combinación puede provocar la liberación de un "segundo mensajero". Éste, a su vez, desenc adena una serie de acontecimientos dentro de la célula que es responsable de los resultados finales de la ac tividad hormonal. El AMP c íc lic o ha sido identific ado c omo el segundo mensajero en muchas de estas interacc iones. D:/…/7 - Capitulo 46.htm 10/12 21/03/2011 Capítulo 46. Integración y control I: el… Me ca nism o s de acción de una horm ona e ste roide a. a) La hormona soluble en lípidos atraviesa la membrana celular hacia el citoplasma. En su célula blanco, la hormona encuentra un rec eptor espec ífico al cual se une. El complejo hormona-rec eptor pasa luego al núcleo (b), donde se inic ia la transcripc ión de mRNA a partir del DNA. c ) Después del proc esamiento, el mRNA es traduc ido a proteína. d) Dependiendo de la hormonas y de la c élula blanc o en particular, la proteína rec ién sintetizada puede ser una enzima, otra hormona u otro producto que generan cambios que c onstituyen la respuesta celular de la hormona. El AMP cíclico y la adre nanalina. a) El AMP cíc lico ac túa como un "segundo mensajero" en diferentes tipos de c élulas. El AMP c íc lic o se forma a partir del ATP. D:/…/7 - Capitulo 46.htm 11/12 21/03/2011 Capítulo 46. Integración y control I: el… b) La adrenalina provoca una casc ada de reacc iones amplific adoras en las células hepáticas. La unión de unas poc as moléculas de adrenalina a sus rec eptores específic os en la superfic ie externa de la membrana c elular inicia una serie de reacc iones enzimáticas que resultan en la liberac ión de una cantidad muy grande de glucosa en la sangre. En otras c élulas, la interac ción hormona-rec eptor resulta en un aumento en los niveles citoplasmáticos del ion c alc io, a partir de su liberación de reservorios intrac elulares. El c alcio puede activar una proteína regulatoria, la calmodulina, que ac tiva enzimas como proteína-quinasas o fosfatasas, iniciando así otra c adena de transducc ión de señales que amplific an el mensaje original de la hormona. Además de c ompartir los mismos segundos mensajeros, se ha encontrado que muc has hormonas de mamíferos se encuentran en otros grupos de animales. Por ejemplo, existe insulina en las moscas de la fruta, en las lombric es de tierra, en los protistas, en los hongos y hasta en E. coli. Estos descubrimientos de la universalidad de las hormonas son otros tantos ejemplos del largo hilo de historia evolutiva que engarza a todos losorganismos. Interacciones entre el sistema endocrino y el nervioso Los dos grandes sistemas de comunicación interna del organismo, el sistema endoc rino y el nervioso, no sólo complementan estrechamente sus funciones sino que también controlan mutuamente sus ac ciones. El estudio de esta continua interacc ión c onstituye la neuroendocrinología. Por una parte, se pueden considerar los c asos de c omunicación entre c élulas o moléc ulas -como la inervac ión glandularen la que el sistema nervioso envía una señal química (el neurotransmisor) y c ontrola la sec rec ión de la hormona en cuestión. Las moléculas liberadas por las neuronas a la circulación (en lugar de ser sec retadas hacia el espac io sináptico) rec iben el nombre de neurohormonas. Por otra parte, las hormonas liberadas por las diversas glándulas del organismo pueden ac tuar a nivel del sistema nervioso c entral mediante la interacc ión con rec eptores específicos y así, modific ar el comportamiento del individuo. De esta manera, el sistema endocrino es capaz de influenc iar el c omportamiento sexual o incluso el nivel de agresividad. La interac ción neuroendoc rina es también responsable del control del comportamiento alimentario. El cuarto Blanco - Biblioteca Web D:/…/7 - Capitulo 46.htm 12/12
