Hormona y Desarrollo

“Educando en Cristo para servir a los hombres”
Guía de Apoyo: Concepto de hormonas y control hormonal
Las hormonas son mensajeros químicos
¿Cómo se autoregula bioquímicamente nuestro comportamiento sexual?. Veamos algunas ideas al respecto iniciando el estudio de
las hormonas.
La transformación de un niño en hombre y de una niña en mujer es regulada por el sistema endocrino, que trabaja en estrecha
relación con el sistema nervioso para mantener la estabilidad de un organismo y regular sus cambios. El sistema endocrino corresponde a las
glándulas y tejidos que secretan hormonas. Estas son mensajeros químicos encargados de regular muchos procesos del organismo.
Actividad. “Hormonas imaginarias”
a) Intenta dibujar como te imaginas “los mensajeros químicos viajando entre el sistema endocrino y el sistema nervioso. Compara tu dibujo
con algún compañero.
b) Argumenta tu dibujo por escrito
Uno de los experimentos claves para entender el concepto de
hormona, es aquel realizado en 1849 por el fisiólogo alemán A. Berthold
y precisamente tuvo que ver con características sexuales. Él extirpó los
testículos de pollos machos, observando posteriormente una atrofia de
los caracteres sexuales secundarios. Al agregar inyecciones de
macerados de testículos extraídos a otros machos, se recuperaron estos
caracteres secundarios perdidos. Con este experimento, Berthold,
conluyó que los testículos producen una sustancia que estimula el
desarrollo de los caracteres sexuales secundarios (ver figura)
Experimento de Berthold
Las hormonas son producidas por glándulas endocrinas
Las glándulas endocrinas
producen hormonas y las secretan al
líquido tisular (líquido que baña a las
células), desde donde difunden a los
capilares y son transportadas por la
sangre a todo el organismo. A pesar de
ello, sólo ejercen su efecto en los
tejidos blanco (ver figura). El tejido
blanco puede ser otra glándula
endocrina u otro tejido del organismo,
como los huesos. No sólo las glándulas
endocrinas producen hormonas, sino
también algunas neuronas y células
especializadas del tubo digestivo,
corazón, riñon, etc.
Mecanismo de transporte de las hormonas, desde el tejido glandular al tejido blanco
Las hormonas tienen composiciones químicas variadas y su secreción está regulada
Existen cuatro tipos químicos de hormonas: 1) esteroides (ejemplos: estrógenos y progesterona); 2) aminoácidos (ejemplo: tiroxina);
3) péptidos o proteínas (ejemplos: oxitocina y vasopresina) y 4) ácidos grasos (ejemplo: prostaglandinas). Pese a ello, son liberadas de forma
similar, aunque su forma de activar las células blanco varía.
Las hormonas se combinan con receptores específicos presentes en la superficie o interior de las células del tejido blanco. La unión
es semejante a la unión llave-cerradura que se produce entre una enzima y su sustrato. La actividad metabólica de la mayoría de las células
es regulada por diferentes hormonas, algunas de las cuales actúan en forma colaborativa.
Las hormonas son secretadas de manera regulada, a través de un mecanismo de control llamado retroalimentación negativa:
cuando la concentración de la hormona disminuye en la circulación sanguínea, esta disminución es detectada por la glándula endocrina que la
originó, la que aumenta la secreción de forma de conseguir un equilibrio (ver figura). El proceso de tender a niveles estables de las hormonas y
sus efectos, se denomina homeostasis. Las hormonas circulan por la sangre y son sacadas de la circulación por el tejido blanco, o por el
hígado para su metabolización o por el riñón para su excreción.
1
“Educando en Cristo para servir a los hombres”
Regulación de la
concentración sanguínea
de glucosa por
retroalimentación negativa.
Mientras la insulina es la
hormona encargada de la
disminución de los niveles
de glucosa en la sangre,
tras conseguir su objetivo,
se activa el glucagón,
hormona que tiene el
efecto opuesto. De esta
forma, la glucosa se
mantiene siempre en torno
a niveles estables. La
insulina y el glucagón son
producidas y liberadas por
el páncreas endocrino.
Actividad. Evaluando lo aprendido
Responde y luego compártelas en grupo:
Contenido
¿Qué son las hormonas?
Nombre de alguna hormona
Tipos de hormonas
Órgano(s) productor(es) de hormonas
Regulación endocrina
Retroalimentación negativa
A
B
C
D
A= No lo se
B= Creo que lo se
C= Lo se bien
D= Podría explicárselo a algún(a) compañero(a)
Las hormonas regulan un amplio espectro de procesos
Las hormonas actúan en variadas formas: activando algunos genes, como ocurre con los esteroides; a través de segundos
mensajeros (como las hormonas que actúan en la superficie celular), tales como el AMP y GMP cíclicos, el calcio; otras hormonas actúan
como mediadores químicos locales como las prostaglandinas. Las hormonas actúan en el crecimiento, tasa metabólica, utilización de
nutrientes, reproducción, equilibrio hídrico y homeostasis de los niveles sanguíneos de muchas sustancias y finalmente en el manejo del
estrés. En este sentido, los trastornos endocrinos pueden deberse a aumento (hiperfunción) o disminución (hipofunción) de las hormonas.
Por ejemplo: el hipertiroidismo e hipotiroidismo. Más detalles sobre enfermedades y alteraciones originadas relacionadas con las
hormonas, se verán en la guía de estudio nº 4 (Biología humana y salud). En la tabla 1, se resumen los componentes del sistema endocrino
humano, como una forma de que dimensiones la gran cantidad de tareas que son realizadas pro las hormonas.
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“Educando en Cristo para servir a los hombres”
Otras fuentes de hormonas no señaladas en la tabla 1 son la glándula pineal, el timo, los riñones, el corazón, el tubo digestivo y las
células grasas. No se suelen considerar como glándulas, pues corresponden a grupos de células incluidos en órganos que cumplen
fundamentalmente otras funciones.
Glándula
endocrina
Hipotálamo
Hormona
Tejido blanco
Efecto
Hormonas liberadoras e
inhibidoras de la liberación
Lóbulo anterior de la
hipófisis
Estimula o inhibe la secreción de hormonas específicas
Tirotrofina (TSH)
Tiroides
Adrenocorticotrofina (ACTH)
Folículo estimulante (FSH)
Luteinizante (LH)
Endorfinas
Corteza suprarrenal
Estimula la contracción de la musculatura uterina
Estimula la expulsión de leche
Causa la expulsión del semen
Estimula la reabsorción de agua
Estimula el crecimiento al promover la síntesis de proteínas
Estimula la producción y secreción de leche
Estimula la secreción de hormonas tiroideas y aumenta el tamaño de la
tiroides
Estimula la secreción de hormonas de la corteza suprarrenal
Gónadas
Estimulan el funcionamiento y el crecimiento gonadales
Corteza cerebral
Tiroxina
General
Calcitonina
Hueso
Paratiroides
Paratiroidea o Paratohormona
Hueso, riñones, tubo
digestivo
Páncreas
(Islotes de
Langerhans)
Insulina
Reducen la percepción del dolor
Estimula el metabolismo y es esencial para el crecimiento y desarrollo
normales. Eleva la temperatura corporal
Reduce la concentración sanguínea de calcio, inhibiendo liberación de calcio
por los huesos
Incrementa la concentración sanguínea de calcio, estimulando la liberación
de calcio de los huesos, estimula la absorción de calcio por el intestino,
estimula la reabsorción de calcio por los riñones
Reduce la concentración sanguínea de glucosa, facilitando la captación y el
empleo de ésta por las células; estimula la glucogénesis; estimula el
almacenamiento de grasa y la síntesis de proteínas
Eleva la concentración sanguínea de glucosa, estimulando la glucogenólisis y
la gluconeogénesis; moviliza grasa
Ayuda al organismo a afrontar el estrés; incrementa la frecuencia cardiaca, la
presión arterial, la tasa metabólica; desvía el riego sanguíneo; moviliza grasa;
eleva la concentración sanguínea de azúcar
Aumentan la reabsorción de sodio en los riñones
Ayuda al organismo a adaptarse al estrés a largo plazo; Eleva la
concentración sanguínea de glucosa; moviliza grasa. Efectos
antiinflamatorios
Causa masculinización de las partes del cuerpo, crecimiento
Desarrollo y mantenimiento de caracteres sexuales femeninos; causa la
maduración de los óvulos, estimula el crecimiento del revestimiento uterino
Lóbulo
Ocitocina
posterior de la
1
Hipófisis
Antidiurética
Hormona del crecimiento
Prolactina
Lóbulo
anterior de la
Hipófisis
Útero
Glándulas mamarias
Epidídimo
Riñones
General
Glándulas mamarias
Tiroides
Mineralocorticoides
General,
especialmente el
hígado
Hígado, tejido
adiposo
Músculos, vasos
sanguíneos, hígado,
tejido adiposo
Riñón
Glucocorticoides
General
Testosterona
General
Estrógenos
General, útero
Glucagón
Adrenalina y noradrenalina
Glándula
suprarrenal
Ovarios
Progesterona
Testosterona
Testículos
Inhibina
Útero, glándula
mamaria
General, estructuras
reproductivas
Lóbulo anterior de la
hipófisis
Estimula el desarrollo del revestimiento uterino y la formación de la placenta
Desarrollo y mantenimiento de caracteres sexuales masculinos; promueve la
espermatogénesis
Inhibe la liberación de Hormona Folículo estimulante
Actividad. Ubicando las glándulas endocrinas
Examina el esquema de la figura y rotula con los nombres de las glándulas endocrinas indicadas en la tabla 1.
1
La hipófisis posterior solo libera las hormonas. La glándula que las produce es el Hipotálamo.
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“Educando en Cristo para servir a los hombres”
La regulación hormonal puede constatarse experimentalmente
Tal como en el experimento de Berthold , es posible estudiar el rol de las distintas hormonas removiendo el órgano que la produce o
agregándo una dosis extra de esta hormona o de la sustancia que determina su regulación. Por ejemplo, en el caso de la insulina, su secreción
es sensible a la concentración de glucosa que exista en la sangre.
Actividad. Analizando experimentos en torno al rol de hormonas específicas
En el gráfico de la figura a se muestran los niveles sanguíneos de glucosa (glicemia) de un animal, antes y después de ser retirado el
páncreas.
En el gráfico de la figura b se muestran los niveles de glucosa e insulina en la sangre de un animal, luego de administrar una solución
concentrada de glucosa.
a) Describe e interpreta el resultado de ambos gráficos, utilizando el esquema de regulación de la glucosa (figura 12).
b) Propone un experimento para analizar el rol de otra hormona.
Figura 14a. Gráfico con los niveles de glicemia de un animal antes y
después de la extracción del páncreas.
Figura 14b. Gráfico con los niveles de glicemia e
insulinemia de un animal, tras ingestión de 50 g de glucosa
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“Educando en Cristo para servir a los hombres”
Muchos procesos en la naturaleza dependen de hormonas
Muchos procesos fisiológicos en animales y plantas tales como el desarrollo de larvas, el mimetismo2 y el desarrollo de plantas son
regulados por hormonas. Cabe mencionar que algunos biólogos no consideran hormonas a las ferhormonas, involucradas en la comunicación
entre individuos de la misma especie, ya que se producen en glándulas exocrinas (que poseen conductos) y no regulan el metabolismo al
interior del organismo. En la actualidad las hormonas purificadas de tejidos biológicos o producidas en empresas biotecnológicas tienen un uso
comercial importante, Por ejemplo la utilización de auxinas para evitar la caída prematura de frutos tales como manzana o el uso de insulina
obtenida por ingenierÌa genética para el tratamiento de la diabetes-insulino-dependiente.
La función reproductiva masculina está regulada por el hipotálamo, la hipófisis y los testículos
Cuando un niño tiene cerca de 10 años de edad, el hipotálamo comienza a secretar hormona liberadora de gonadotropina o
GnRH3, que estimula el lóbulo anterior de la hipófisis para que secrete las hormonas gonadotrópicas hormona foliculoestimulante (FSH) y
hormona luteinizante (LH)4. La LH estimula las células intersticiales o de
Leydig, que se localizan entre los túbulos seminíferos, para secretar la
hormona esteroide testosterona, principal andrógeno u hormona sexual
masculina.
AI parecer, FSH, LH y testosterona estimulan tanto la secreción de
testosterona como la espermatogénesis. Sin embargo, algunos estudios
plantean la posibilidad de que, luego de la pubertad, LH y testosterona son
capaces de mantener un nivel adecuado de espermatogénesis. Se piensa que
la FSH ejerce un efecto indirecto sobre ésta, mediante una proteína
mediadora, la ABP, que mejora la capacidad del testículo para concentrar la
testosterona.
Las concentraciones de hormonas reproductivas son reguladas por
mecanismos de realimentación negativa. La testosterona actúa tanto en el
hipotálamo como en la hipófisis para inhibir la secreción de FSH y LH. En el
primero, también reduce la secreción de GnRH. Inhibe el lóbulo anterior de la
hipófisis al bloquear las acciones normales de la GnRH sobre la síntesis y
liberación de FSH y LH.
En otro ciclo de realimentación negativa interviene la hormona peptídica
inhibina, secretada por las células de Sertoli. Esta hormona es transportada por
la sangre a la hipófisis, donde inhibe la secreción de FSH. Todos estos
mecanismos, pueden revisarse en la figura 19.
Como antes se estudió, además de estimular la espermatogénesis, la
testosterona influye casi en cada tejido del cuerpo. Actúa de manera directa en
músculos y huesos. Causa el estirón del crecimiento en el varón adolescente,
que ocurre hacia los 13 años de edad. Estimula el crecimiento de los órganos
reproductivos, y por tanto se encarga de los caracteres sexuales primarios
masculinos; se encarga, asimismo, de los caracteres sexuales secundarios del
varón, que se desarrollan en la pubertad.
¿Qué ocurre cuando la testosterona es insuficiente o está ausente? Su
deficiencia provoca esterilidad. Si se extirpan los testículos (castración) a un
niño antes de la pubertad, se le priva de testosterona y se convierte en un
eunuco. Sus órganos sexuales conservan las características infantiles, y no
desarrolla caracteres sexuales secundarios. Si la castración se realiza después
de la pubertad, un aumento de la secreción de hormonas masculinas por las
Figura 19. Regulación hormonal de la función reproductora
glándulas suprarrenales ayuda a mantener la masculinidad.
masculina. Los signos (+) significan “estimulación” y los
signos (-) “inhibición”, es decir, todo lo contrario.
La función reproductiva femenina está regulada por el hipotálamo, la hipófisis y los ovarios
Como en los hombres, el control de la reproducción en la mujer es muy complejo, y en él intervienen muchas hormonas y otras
moléculas señal. Como la testosterona en el varón, en la mujer los estrógenos son los encargados del crecimiento de lo s órganos sexuales
durante la pubertad, del crecimiento corporal y del desarrollo de los caracteres sexuales secundarios. Asimismo, los estrógenos mantienen
un estrecho “diálogo” con la GnRH, FSH y LH de forma de regular la función reproductiva.
A modo de ejercicio que permita una comprensión paulatina de este proceso, te proponemos el siguiente ejercicio basado en
situaciones experimentales realizadas en ratas impúberes (que aún no alcanzan la pubertad) y adultas.
2
3
4
Adaptación que consiste en parecerse a otro organismo, con el fin de ocultarse o amedrentar
del inglés: gonadotropin-releasing hormone
ambos nombres conservan su referencia a estructuras femeninas, pues fueron estudiadas primero en mujeres
5
“Educando en Cristo para servir a los hombres”
Actividad 21. Deduciendo la función de las hormonas femeninas
a)
Analiza el siguiente cuadro, anota las conclusiones de cada experimento y completa el esquema,
relacionando las glándulas con las hormonas y efectos mencionados.
b) Define tres criterios de comparación entre la regulación hipotálamo-hipofisiaria
del hombre y la mujer. Elabora un cuadro comparativo a partir de los criterios
escogidos
Experimento
1) Estimulación eléctrica
del hipotálamo en rata
adulta normal.
2) Inyectar FSH y LH a una
rata impúber.
Resultado
3) Extracción de hipófisis
en rata impúber.
4) Extracción de ovarios en
rata adulta.
Los ovarios no se desarrollan y no hay hormonas
ováricas en la sangre.
Disminución de las tasas sanguíneas de estrógenos
y progesterona. Aumento de tamaño de la hipófisis y
producción de LH y FSH.
Elevación de las tasas sanguíneas de FSH y de LH.
Ovulación.
Desarrollo de ovarios y ciclo ovárico.
Figura 20. Esquema de regulación de
las
hormonas
femeninas, para
El ciclo menstrual se basa en la regulación hormonal del aparato reproductor femenino
completar
Al llegar la pubertad, la hipófisis anterior secreta FSH y LH, que inducen a que los ovarios entren en actividad. La interacción de ellas
con estrógeno y progesterona, regulan el ciclo menstrual, que corresponden a la serie mensual de eventos que prepara a la mujer para un
posible embarazo. Habitualmente el ciclo menstrual dura 28 días y comienza con el primer día de la menstruación. La menstruación
corresponde a la descarga de sangre y tejidos del endometrio que se elimina vía vaginal.
Iniciaremos nuestro análisis del ciclo menstrual con el estudio de la liberación espontánea de GnRH por las células del
hipotálamo. Esta secreción es continua, a menos que otras hormonas (siendo la
más importante la progesterona) la supriman. Sigamos ahora las descripciones
relacionándolas con los números de la figura 21.
1) La GnRH estimula a la hipófisis anterior para que libere FSH y LH.
2) Tanto la FSH como la LH circulan en la sangre e inician el desarrollo de varios
folículos dentro de los ovarios; las células de estos folículos en desarrollo
secretan estrógeno. Por las influencias combinadas de FSH, LH y estrógeno,
los folículos crecen durante las dos semanas siguientes. Simultáneamente, el
ovocito primario dentro de cada folículo aumenta de tamaño, almacenando
tanto alimento como sustancias reguladoras que el óvulo fecundado necesitará
durante las primeras etapas de su desarrollo. Sólo uno o, muy de vez en
cuando, dos folículos completan su desarrollo cada mes.
3) AI crecer y madurar el folículo, secreta cantidades cada vez mayores de
estrógeno. Este estrógeno tiene tres efectos. Primero, promueve el desarrollo
del folículo y del ovocito primario que contiene (segundo cuadro). Segundo,
estimula el crecimiento del endometrio del útero (cuadro inferior).
4) El tercer efecto es que los niveles altos de estrógeno estimulan tanto al
hipotálamo como a la hipófisis y producen un incremento en la producción de
LH y FSH, alrededor del 12º día del ciclo. No se sabe bien de qué sirve el pico
en la concentración de FSH, pero el pico de LH tiene tres consecuencias
importantes. Primera, hace que se reanude la meiosis I en el ovocito para
formar el ovocito secundario y el primer cuerpo polar.
5) Segunda, el pico de LH hace que el folículo tenga un crecimiento explosivo final
que culmina en la ovulación. Tercera, transforma el residuo del folículo en el
cuerpo lúteo.
6) El cuerpo lúteo secreta tanto estrógeno como progesterona.
7) La combinación de estrógeno y progesterona inhibe al hipotálamo y la hipófisis,
los cuales dejan de liberar FSH y LH y así impiden el desarrollo de más
folículos. Simultáneamente, el estrógeno y la progesterona estimulan un
crecimiento posterior del revestimiento uterino (cuadro inferior), que llega a
alcanzar un espesor de unos 5 milímetros.
8) Si no hay embarazo, el cuerpo lúteo comienza a desintegrarse
aproximadamente una semana después de la ovulación. La causa de esta
desintegración es el cuerpo lúteo mismo, que secreta la progesterona que a su
vez detiene la secreción de LH. Dado que el cuerpo lúteo sólo puede persistir
mientras esté siendo estimulado por LH (o por una hormona similar liberada por
el embrión en desarrollo, como veremos más adelante), prácticamente induce
su propia destrucción, en una especie de retroalimentación negativa.
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“Educando en Cristo para servir a los hombres”
9) Una vez desaparecido el cuerpo lúteo, los niveles de estrógeno y progesterona se desploman. Privado de la estimulación del estrógeno
y la progesterona, el endometrio del útero también muere y su sangre y sus tejidos se desprenden. Este desprendimiento constituye el
flujo menstrual que se inicia alrededor del 28º día del ciclo. El nivel reducido de progesterona en circulación deja de inhibir al
hipotálamo y la hipófisis, de modo que se reanuda la liberación espontánea de GnRH del hipotálamo. Esta liberación estimula a su vez
la liberación de FSH y LH (vuelta al paso (1)) e inicia el desarrollo de un nuevo conjunto de folículos para recomenzar el ci clo.
Actividad 22. Calculando períodos fértiles
a) Analiza el siguiente esquema y concluye la idea principal
Figura 22. Diferentes tipos de ciclos, según su duración
b)
c)
d)
Considerando todo lo aprendido hasta el momento, ¿qué variables deberían tenerse presente para conocer el período fértil de una mujer?
Compara tu lista de variables con la de un compañero.
El método del calendario es un sistema que sirve para conocer los días fértiles de una mujer. De acuerdo a éste, el período de fertilidad
se calcula considerando 5 días antes y 3 días después de la ovulación. Vale decir, un total de 9 días fértiles en cada ciclo menstrual
¿Cuál podría ser el fundamento para este margen?
Calcula los días de fertilidad e infertilidad en los siguientes ejemplos, usando un calendario de este año.
 Lucía tiene ciclos de 25 días y su última regla terminó el día 28 de mayo.
 Soledad tiene ciclos de 28 días y su última regla comenzó el 17 de mayo.
 Gloria tiene ciclos de 33 días y justo hoy comenzó su regla.
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