UNIDAD VII: Endocrinología Capítulo 67: HORMONAS SEXUALES MASCULINAS Nelio E. Bazán Es importante entender la fisiología endocrina, especialmente en lo que hace a las hormonas sexuales masculinas, ya que son tremendamente influyentes sobre algunas variables propias de la actividad deportiva. Estos conocimientos deberán combinarse con esfuerzos educativos dirigidos a reducir la demanda de esteroides exógenos por los deportistas, haciendo énfasis en alternativas al uso de esteroides anabólicos, tales como entrenamiento, dieta y suplementos nutricionales adecuados. Será importante luchar por inculcar un sentido de ética en los deportes de competencia y a la vez un control de dopaje estrictos para disminuir el uso de esteroides en deportes de competencia. Órganos sexuales masculinos Espermatogénesis Testosterona Efectos fisiológicos Esteroides anabólicos exógenos Esteroides anabólicos en el deporte Efectos secundarios de los esteroides anabólicos ORGANOS SEXUALES MASCULINOS El aparato genital masculino comprende a los genitales internos y externos. Los genitales internos incluyen testículo, epidídimo, conducto deferente, vesículas seminales, conducto eyaculador, próstata, uretra y glándulas bulbouretrales, mientras que los genitales externos comprenden al escroto y al pene. Está formado por estructuras canaliculares que van a dar origen al epidídimo, los conductos deferentes, la vesícula seminal y otras estructuras que constituyen las vías espermáticas, que terminan a nivel de la uretra, con la anexión de la glándula prostática las glándulas bulbo-uretrales. Figura 67.1: Aparato sexual masculino. Los testículos son órganos ovoides, aplanados transversalmente, su producto de secreción externa son los espermatozoides, celulas germinales (espermatogenesis) y su producto de secreción interna son las hormonas masculinas, en especial la testosterona (esteroidogenesis). Los testículos se desarrollan en la cavidad abdominal del embrión masculino y, en el hombre, descienden a un saco externo, el escroto, llevando consigo las estructuras de la pared anterolateral del abdomen y de las regiones profundas. El testículo ingresa a la bolsa, en el noveno mes de la vida intrauterina, la hormona responsable de esto, es la misma testosterona. La función del escroto consiste en mantener a los testículos en un ambiente 2-3 °C más frío que la cavidad abdominal para el normal desarrollo de los espermatozoides. Cada testículo esta subdividido en unos 250 lóbulos, cada unos de ellos con túbulos seminíferos enrollados, que constituyen el 80 % de la masa testicular. Las células intersticiales o de Leydig constituyen el componente endocrino fundamental y su principal producto secretor es la testosterona. Los túbulos seminíferos, compuestos de células de Sertoli y germinales, comprenden la mayor parte de los testículos y producen 30 millones de espermatozoides por día durante la vida reproductiva del varón. Ambos componentes testiculares están interrelacionados y requieren un eje hipotálamo hipofisario intacto, para el inicio y mantenimiento de sus funciones, además de varias estructuras genitales accesorias para la maduración funcional y transporte de espermatozoides. El testículo es vascularizado por la arteria testicular, rama de la arteria espermática interna, que se desprende de la cara anterior de la aorta abdominal y que va a ingresar, junto con el cordón espermático hacia el polo testicular. También va a dar arterias que llegan al epidídimo. Las venas en el testículo son satélites de las arterias, pero solo las venas espermáticas tienen valor funcional por la secreción endocrina. Existe un plexo anterior y otro posterior, el anterior drena, a derecha, en la cava inferior y a izquierda en la vena renal. El grupo posterior es drenado por la vena epigástrica inferior. Los conductillos seminíferos de un mismo lóbulo se reúnen en un solo conducto colector corto y estrecho, que ocupa la parte superior del lóbulo. Los tubos rectos son los conductos excretores de los lóbulos testiculares que drenan hacia una red anastomótica de conductos. El epidídimo es una estructura canalicular que va a permitir la maduración de los espermatozoides y se ubica sobre el borde póstero superior del testículo y lo cruza. Testículo y epidídimo están íntimamente adheridos mediante múltiples membranas de tejido conjuntivo que van a formar los conductillos eferentes por donde van a salir los espermatozoides para introducirse en la cabeza del epidídimo. Allí dan origen al conducto deferente que se ensancha para formar la ampolla del conducto deferente inmediatamente antes de que el conducto penetre en el cuerpo de la glándula prostática. El conducto deferente tiene por función la conducción del esperma, dispone de una pobre vascularización, pero posee una rica inervación. Las arterias provienen de la arteria deferencial y las venas emergen de sus paredes para llegar a las venas testiculares del cordón o a las venas vesicoprostáticas en su porción terminal. El deferente está formado por musculatura lisa, de modo que sus contracciones escapan a la voluntad. La inervación es autónoma y proviene del plexo hipogástrico. Esto es un detalle importante ya que el hombre puede regular el flujo urinario pero no el seminal, así que una vez iniciada la eyaculación, no puede ser detenida. A cada lado de la próstata se localizan las vesículas seminales que se vacían en el extremo prostático de la ampolla y junto al contenido de la ampolla, pasan al conducto eyaculador que atraviesa el cuerpo de la glándula prostática para desembocar en la uretra interna, en estas se añade el liquido proveniente de los conductos prostáticos. Las vesículas seminales son reservorios bilaterales de espermatozoides situados detrás de la vejiga y por adelante del recto. Producen el líquido seminal que corresponde a una gran parte de volumen en el semen. Los nervios provienen del plexo hipogástrico: ramas mucosas, sensitivas, secretoras, ramas musculares motoras. Una vez producida la eyaculación, hay espermatozoides que al no ser eyectados y no pasar a la uretra prostática, retroceden a las vesículas seminales. En la eyaculación siguiente, esos espermatozoides van a salir, y al pasar por la uretra prostática, se convierten en semen. En la eyaculación, la primera eyección seminal es de espermatozoides que se van a aplicar a las paredes del fondo de saco posterior, de manera tal de que los espermatozoides siguientes, tengan menos probabilidades de ser fagocitados por macrófagos en la vagina. Figura 67.2: Vías espermáticas. Son las vías de excreción del esperma testicular; se extienden de los conductillos seminíferos a la uretra. Los conductos eyaculadores se extienden desde la terminación de los deferentes y el origen de las vesículas seminales, a la porción prostática de la uretra donde se forma el semen. El conducto está constituido por una pared muscular lisa tapizada por una mucosa. El pene es el órgano copulador en el hombre, situado por debajo de la sínfisis pubiana, arriba de las bolsas con las cuales constituye los genitales externos. Tiene propiedad eréctil, lo que lo hace apto para sus funciones copuladoras gracias al tejido cavernoso eréctil que constituye su armazón. Su forma y dirección varían según esté en estado de flaccidez o en erección. En erección, aumenta su volumen, se pone rígido y se eleva por delante del abdomen. Tiene forma entonces de un prisma triangular cuyos bordes son redondeados. De los tres bordes, dos son laterales y corresponden a los cuerpos cavernosos; el tercero, anterior, tiene una forma semicilíndrica, determinada por el cuerpo esponjoso y la uretra, que están por debajo. Los cuerpos cavernosos, derecho e izquierdo, son cilíndricos, y se reúnen en la cara dorsal del pene bajo la sínfisis pubiana. En el surco dorsal transcurre la vena dorsal profunda, la arteria y los nervios dorsales del pene. En el surco inferior, mucho más amplio, se aloja el cuerpo esponjoso que contiene a la uretra. Figura 67.3: Cuerpo esponjoso. Mecanismo fisiológico de compresión y cierre de las venas responsables del drenaje de los cuerpos cavernosos. Estado de flaccidez, donde se notan las lagunas vacías (imagen de la izquierda). Estado de erección, se observan las lagunas llenas de sangre (imagen de la derecha). Las venas profundas drenan los cuerpos eréctiles, formando la vena dorsal profunda: es un voluminoso colector situado bajo la fascia profunda del pene, extendido de adelante atrás, desde el glande hasta la raíz del pene. Pasa enseguida debajo del pubis y termina en el espacio retropubiano, en el plexo vesicoprostático de Santorini. La erección depende de ramas provenientes del plexo hipogástrico inferior, en el cual participan los nervios esplácnicos pélvicos (nervio erector de Eckardt), elementos del parasimpático pelviano. Arco reflejo genital En el varón el arco reflejo genital posee tres aspectos: Erección Eyaculación Orgasmo La erección se produce por el llenado de sangre de los cuerpos cavernosos del pene, y es mantenida por la compresión que sufre el sistema venoso de retorno sanguíneo por la propia expansión del pene durante la erección. Los estímulos que la provocan pueden ser de naturaleza psíquica (visuales, auditivos, olfativos, recuerdos), que viajan desde el cerebro intramedularmente, excitando de forma fundamental a un centro medular situado en los niveles T11 y T12, provocando la erección a través del plexo hipogástrico. Otros estímulos son de naturaleza refleja por contacto genital (epitelio anal, escroto y las estructuras perineales), excitando los nervios presacros (centro eréctil), pudiendo integrarse en el nivel medular S2-S3-S4, provocando la liberación de óxido nítrico, responsable último de la relajación de las llamadas arterias helicinas y de los espacios lacunares que conforman los cuerpos cavernosos, que se van llenando de sangre y que comprimen las venas de drenaje (mecanismo veno-oclusivo). Una vez producida la erección, el estimulo reiterado de la mucosa del glande, excita cada vez más y más al centro sacro y al centro dorsolumbar, hasta provocar unas contracciones peristálticas del piso pélvico y del periné cuya misión es hacer que el semen alcance la uretra, cerrándose oportunamente el cuello de la vejiga, y dando lugar a la emisión seminal dentro del canal uretral. Se producen entonces contracciones convulsivas que exprimen el canal uretral, produciendo la eyaculación. El volumen de semen es de 2-3 ml por eyaculacion y los espermatozoides constituyen cerca del 10 %, lo que representa aproximadamente unos 200 millones. Próstata La próstata es una masa glandular, que rodea la porción inicial de la uretra y es atravesada por los conductos eyaculadores. Junto con las glándulas bulbo uretrales segrega un líquido que participa en la formación del esperma. En los prepúberes está poco desarrollada, pero en la pubertad crece, llegando a medir en el adulto 30 x 40 mm. La uretra prostática posee en su cara posterior una eminencia media, alargada verticalmente (veru montarum), a cuyos lados terminan los conductos eyaculadores derecho e izquierdo y alrededor el cual se abren los orificios de numerosas glándulas prostáticas supracoliculares, infracoliculares y laterocoliculares. Las glándulas bulbo-uretrales de Mery Cowper, derecha e izquierda, están situadas por encima del bulbo del pene, y sus conductos desembocan en la uretra. Estas glándulas segregan un líquido claro y viscoso, que se vierte en la uretra posterior en el acto de la eyaculación favoreciendo la aglutinación del esperma y su pasaje por la uretra. ESPERMATÓGENESIS La espermatogénesis es el proceso de división y diferenciación celular que conduce a la formación de espermatozoides. La espermatocitogénesis es la fase proliferativa de la espermatogénesis donde las células germinales primitivas se multiplican por una serie de divisiones mitóticas seguidas por divisiones meióticas que produce el estado haploide. La espermiogénesis es la fase diferenciativa de la espermatogénesis donde el núcleo y el citoplasma de la célula pasan por unos cambios morfológicos para formar el espermatozoide. Espermatocitogénesis En el túbulo seminífero encontramos tejido esteroidogénico, son las células de Leydig productoras de testosterona, así como tejido gametogénico formado por células espermatogénicas. Varios túbulos seminíferos están unidos por una membrana de tejido conjuntivo (intersticio). Las células de Sertoli se unen unas con otras, separando dos compartimentos: uno externo en donde están las células más inmaduras (espermatogonias A1), y otro interno, donde están todas las demás, más evolucionadas. En la membrana basal o germinal del túbulo seminífero se encuentran las células más inmaduras que se van transformando y madurando de modo que cuando llegan a la parte central ya son espermatozoides. En la parte más externa se encuentran las células de Sertoli que cuentan con moléculas de adhesión celular, las N-cadherinas, y sirven para la nutrición y protección de espermátidas. Las células espermatogénicas, por otro lado, tienen moléculas de galactosil transferasa. La existencia de ambas permite la progresión hacia la parte central del túbulo seminífero. La espermatogénesis comienza con la migración del espermatogonio desde la membrana basal hacia el lúmen. El espermatogonio es activado para formar el espermatogonio activo tipo A que cuando se divide pueden dar espermatogonias A2 y A1 (que se pueden volver a dividir para dar A2 y A1) y se denominan células cepa. Cuando son A2, siguen dividiéndose en A3 y éstas en A4. Las A4 pasan a un tipo de célula más diferenciada, la espermatogonia intermedia que se dividen para formar espermatogonios tipo B que proceden a la última división mitótica para formar espermatocitos primarios. El espermatogonio tipo A contiene dos o más nucleolos mientras que el espermatogonio tipo B contiene un solo nucleolo. Los espermatogonios tipo B pasan por una serie de divisiones para formar 16 espermatocitos primarios de cada espermatogonio. Proceso que dura alrededor de 15 días. Cada espermatocito primario se divide para formar dos espermatocitos secundarios cambiando el número de cromosomas a haploides. Luego los espermatocitos secundarios forman dos espermátidas cada uno (en 1 o 2 días). Figura 67.4: Espermatogénesis. T, en el corte del testículo se observan las túbulos seminíferos donde los espermatozoides maduran. TS, corte transversal de un tubo seminífero. E, proceso de diferenciación de los espermatocitos. Espermiogénesis La espermátida es una célula redonda cuyas organelas se transformarán formar una unidad funcional del espermatozoide maduro cundo se produzca la inversión de la espermátida de forma que la cola se queda hacia el lumen del túbulo seminífero. Toda la espermatogénesis dura en el hombre 74 días. La pared celular se retiene como la cobertura externa del espermatozoide y el citoplasma emigra gradualmente a lo largo del núcleo hacia el extremo distal donde se pierde dejando solo pequeños remanentes del citoplasma original. El núcleo se alarga y se achata pero se mantiene relativamente constante en tamaño y forma, ocupando la mayor parte de la cabeza del espermatozoide. El aparato Golgi forma, a través de una serie de eventos, el acrosoma de la cabeza. Este es una especie de capuchón que se encuentra en la parte anterior del núcleo, por debajo de la membrana plasmática y que contiene enzimas que digerirán las cubiertas externas del ovocito cuando se produzca la fecundación. Las mitocondrias forman un elemento espiral alrededor del filamento axial para formar la pieza media del espermatozoide (axonema). A partir del centríolo de la espermátida comienza a desarrollarse el flagelo con la colaboración de la proteína AKAP82 en la cubierta mucosa de los espermatozoides que se sintetiza cuando es haploide. A lo largo de la cola se encuentran 9 pares de microtúbulos periféricos y uno central. Cada microtúbulo contiene protofilamentos formados por dos dímeros de tubulina (α1, α2 o también α, β), y dineína: que es una ATPasa que actúa sobre el ATP de las mitocondrias. Los espermatozoides se mueven por un mecanismo oscilador alternando los movimientos oscilatorios derecho e izquierdo de los microtúbulos de la cola. El metabolismo del espermatozoide es aerobio y los iones Cl y Mg favorecen la motilidad. El movimiento comienza en la porción más proximal de la cola (axonema) y va hacia el final. La vaina proteica controla el batido de la cola, evitando movimientos bruscos. Una vez que los espermatozoides salen a la luz del tubo seminífero, deben recorrer el epidídimo y luego la uretra a una velocidad de 35 a 50 micras por segundo. Durante el recorrido por el epidídimo, adquieren motilidad gracias a glándulas accesorias que son fundamentales para la maduración de los espermatozoides. Estas glándulas (vesículas seminales y glándulas prostáticas, entre otras) sintetizan el líquido seminal, donde viven los espermatozoides en condiciones ideales, debido a que tiene sustancias nutritivas, iones y un pH adecuado (7.5). Figura 67.5: Espermatozoide. La célula madura lleva la carga de ADN condensada en el núcleo. Las mitocondrias proporcionan la energía para su movimiento. TESTOSTERONA Figura 67.6: Molécula de testosterona. Representación tridimensional. Síntesis Los principales esteroides en la función reproductiva masculina son la testosterona, dihidrotestosterona y estradiol. Cuantitativamente el principal andrógeno secretado por el hombre, capaz de diferenciar y desarrollar los caracteres sexuales masculinos, es la testosterona. Las células testiculares de Leydig de los testículos (estimuladas por las gonadotrofinas LH y FSH) son esteroidogénicas y sintetizan el 95% de la producción total (5-10 mg/día), el resto se produce en la corteza suprarrenal y el cerebro. Los testículos secretan cantidades pequeñas de dihidrotestosterona, dehidroepiandrosterona (DHEA) y androstenediona. También algo de estradiol, estrona, pregnenolona, progesterona, 17 alfa-hidroxipregnenolona y 17 alfa-hidroxi progesterona. La dihidrotestosterona y el estradiol se originan parcialmente por secreción testicular directa (20 %) y en su mayor parte por conversión periférica (80%), de los precursores de andrógenos y estrógenos secretados por testículos y suprarrenales. Se genera a partir del colesterol generado en las células de Leydig por síntesis de novo desde el acetato pero también es tomado por endocitosis mediada por receptores de las lipoproteínas plasmáticas (LDL). Figura 67.7: Testosterona y dihidrotestosterona. Vías de síntesis testicular de andrógenos y estrógenos. En la membrana mitocondrial interna, el complejo enzimático P450scc, convierte el colesterol (27 carbonos) en ∆5-Pregnenolona (21 carbonos). Desde la pregnenolona existen dos vías alternativas cuyas enzimas se encuentran en membranas del reticulo endoplásmico liso: 1. Vía de la progesterona. Sucesivamente se forman progesterona, 17(alfa)-OHprogesterona, androstenediona (17C) y testosterona. 2. Vía de la deshidroepiandrosterona. Se forman 17(alfa)-OH-pregnenolona, deshidroepiandrosterona (17C), androstenediol y testosterona. Los testículos de un adulto liberan entre 4 y 12 mg de testosterona por día. Casi la mitad de la hormona es transportada por la (beta) globulina fijadora de esteroides sexuales (gran afinidad), el resto forma complejos con otras proteínas, principalmente albúmina (menor afinidad, gran capacidad de transporte). Existe una pequeña fracción libre (2 %) que es la forma biológicamente activa. Regulación La síntesis y secrecion de testosterona es activada por la hormona estimulante de celulas intersticiales (LH) de la adenohipófisis. La FSH estimula la espermatogénesis, pero no la producción de andrógenos. La GnRH hipotalámica, estimula la secreción de LH, y la testosterona la inhibe actuando directamente sobre las células gonadotropicas (retroalimentación negativa). La LH se secreta de manera intermitente, cada 2 horas y en impulsos de mayor amplitud por la mañana y de igual modo, la secreción de testosterona es intermitente y diurna. El valor más elevado se suele observar durante la madrugada, de 6 a 8 de la mañana y el valor más bajo suele ocurrir al anochecer (8 p.m.). La concentración media de testosterona total en suero en un hombre adulto puede oscilar entre 3.5 a 12 ng/ml, en la mujer entre 0.3 a 0.9 ng/ml, en la post menopáusica 0.08 a 0.35 ng/ml y en los prepúberes de 0.1 a 0.2 ng/ml. La testosterona urinaria es de 30 a 150 µg/24 horas en el hombre y de 5 a 15 µg/24 horas en la mujer. La testosterona biodisponible en suero es de 1.2 a 6.3 ng/ml en el hombre y menos de 0.3 ng/ml en la mujer. Figura 67.8: Eje hipotálamo–hipófisis–testículo. T, testosterona, DHT, dihidrotestosterona, ABP, proteína fijadora de andrógenos, E2, estradiol. Secreción a lo largo de la vida En el primer trimestre de vida intrauterina hay secreción de testosterona, el principal factor en la diferenciación sexual, estimulada por la gonadotropina coriónica humana de la placenta. Al principio del segundo trimestre el valor es cercano al que se observa a la mitad de la pubertad (250 ng/dl). La producción entonces disminuye pero hacia el nacimiento el valor es nuevamente 250 ng/dl, por la estimulación de las células de Leydig fetales por la hormona leuteinizante (LH) de la hipófisis fetal. Las cifras vuelven a descender en los primeros días después del nacimiento, pero aumentan y alcanzan un máximo a los 2 o 3 meses, luego disminuyen a menos de 50 ng/dl hacia el sexto o séptimo mes, cifra que se mantendrá durante la niñez (hiato prepuberal). Se estima que la elevación en el primer año de vida tiene que ver con la maduración del sistema nervioso central. En el inicio de la pubertad, los valores de testosterona intratesticular muestran un pico de concentración muy elevado, similar al de un hombre adulto, que coincide con un aumento del volumen testicular. La testosterona actúa primero a nivel intratesticular, sobre los túbulos seminíferos y luego al aumentar el nivel circulante, lo hace sobre el vello y los genitales externos. Desde los 10 a 12 años y hasta los 17 años, la concentración sérica de testosterona en varones aumenta más que en mujeres. La concentración sérica oscila entre 500 a 700 ng/dl en varones contra 30 a 50 ng/dl en mujeres. Luego de los 50 años, con el envejecimiento, las concentraciones séricas de testosterona disminuyen gradualmente, hasta llegar a los 80 años con una disminución del 20 al 50 % del valor máximo. Figura 67.9: Secreción de testosterona. A lo largo de la vida, se observan lo picos intrauterinos, en el primer año, y luego en la pubertad. Metabolismo La vida media de la testosterona es de apenas 12 minutos. Es metabolizada, en el testículo y en mayor proporción en otros órganos efectores androgénicos hacia dos esteroides activos: dihidrotestosterona (DHT) y estrógenos (estradiol). La testosterona por acción de la 5(alfa) –reductasa, dependiente de NADPH, cataliza irreversiblemente la conversión a DHT en hígado, piel (folículos pilosos) y órganos accesorios de la reproducción. Se han identificado dos formas de esta enzima, la tipo I se encuentra en piel no genital y en el hígado, y la tipo II, predomina en el tejido urogenital en varones, y en la piel genital en varones y mujeres. El 8 % del total de testosterona secretada es metabolizada a DHT, que posee el doble de actividad de la testosterona. Actuando con gran eficacia en la expresión de genes. La producción de estrógenos (estradiol) a partir de testosterona comprende una serie de reacciones (hidroxilacion, oxidación, remoción del carbono 19, y aromatización del anillo A) catalizada irreversiblemente por la enzima aromatasa, complejo inserto en membranas del retículo endoplasmico, que incluye NADPH-citocromo P450 reductasa. La aromatasa se encuentra en las células de Sertoli y en diversos tejidos, especialmente hígado y tejido adiposo. Así se origina el 85 % circulante en varones, el resto se secreta de forma directa en testículos, por las células de Leydig. La testosterona es convertida en hígado, en diversos metabolitos: androsterona, etiocolanolona y dehidroepiandrosterona, sin actividad biológica, que se excretan en orina como 17-cetoesteroides. La testosterona se reduce en el grupo cetona del carbono 3 y se satura la doble ligadura del anillo A del ciclopentanoperhidrofenanatreno. Una mínima parte se excreta como testosterona. La DHT se metaboliza a androsterona, androstenediona y androstendiol. Efectos fisiológicos La testosterona puede actuar en forma directa al unirse al receptor de andrógenos o de modo indirecto, mediante conversión en DHT. También puede actuar como un estrógeno por medio de su conversión en estradiol. Testosterona: Desarrolla los genitales internos. Estimula el desarrollo de los conductos de Wolf durante la gestación, la espermatogénesis en los túbulos seminíferos y la maduración de la espermátida en espermatozoide. Madura los espermatozoides en su paso por el epidídimo y los conductos deferentes. Crecimiento del músculo estriado y de los huesos largos en la pubertad, con aumento de estatura. Aumento de la síntesis de proteínas. Incrementa la retención de nitrógeno, sodio, cloro, agua, fósforo y potasio. Estimula la eritropoyesis. Determina un comportamiento más agresivo. La testosterona y la DHT inhiben en el hipotálamo la producción GnRH. Posee efecto anticatabólico al interferir sobre el receptor de cortisol. Dihidrotestosterona: Produce la diferenciación de los genitales externos durante la gestación y maduración durante la pubertad, crecimiento del escroto, pene y glándulas secretorias sexuales. Aumenta el peso y crecimiento testicular. Estimula el crecimiento y aumento de folículos pilosos durante la pubertad. Proliferación de las glándulas sebáceas y engrosamiento de la piel. Hipertrofia de la laringe y producción de una voz grave permanente. Distribución del vello masculino en: pubis, tronco, extremidades y barba. Estradiol: Estimula la libido. Produce el cierre de las placas epifisarias y cartílago de conjunción. Si el varón carece de la enzima aromatasa el crecimiento de los huesos desarrollándose osteoporosis. largos continúa por tiempo indefinido, Figura 67.10: Mecanismo de acción de los andrógenos. Rn, receptor nuclear, Rc, receptor citoplasmático. La testosterona y DHT actúan por medio de un receptor común, luego el complejo ligando-receptor se une por medio del dominio de unión a ADN del receptor, a ciertos genes con capacidad de respuesta estimulando la expresión de genes. Figura 67.11: Dedos de zinc. Representación esquemática de un receptor de testosterona. Efectos de los andrógenos en diferentes etapas de la vida En útero. Hacia la octava semana de gestación los testículos fetales, estimulados por la GnRH, empiezan a secretar testosterona se estimulan los conductos de Wolf cercanos para que se diferencien hacia los genitales interno masculinos: epidídimo, conducto deferente y vesículas seminales. La DHT origina el desarrollo de los genitales externos: pene, el escroto y la próstata. Lactancia. El incremento de la secreción de testosterona por los testículos durante los primeros meses de vida podría estar relacionado con la maduración del sistema nervioso aunque también se estima en esta etapa de elevado crecimiento es necesaria para el desarrollo de la fuerza muscular por ejemplo para vencer la fuerza de gravedad. Pubertad. En varones comienza alrededor de los 12 años, con un incremento de la secreción de FSH y LH. Este incremento aumenta el tamaño de los testículos y el desarrollo de los túbulos seminíferos, que producen espermatozoides maduros. El falo aumenta de longitud y anchura, el escroto se torna arrugado, y la próstata empieza a producir su secreción. La piel se torna más áspera y oleosa debido al incremento de la producción de sebo, lo que contribuye a la aparición de acné. Empieza a crecer el vello púbico y axilar, en la parte baja de las piernas y la cara. La aparición completa del vello facial puede aparecer luego de 10 años después del inicio de la pubertad, y marca su final. La masa y la fuerza muscular, especialmente de la cintura escapular, aumentan, y la grasa subcutánea disminuye. Se acelera el crecimiento óseo epifisario, lo que da por resultado la fase de aceleración del crecimiento puberal (explosión puberal), pero la maduración de las epífisis da por resultado la una lentificacion del crecimiento y luego el cese del mismo. Los huesos se tornan más gruesos. Tanto el aumento de la masa muscular como de los huesos ocasionan un incremento pronunciado de peso. La eritropoyesis aumenta, la laringe se engruesa, (voz de tono mas bajo o más ronca). Aparece la libido. Adultez. Aparición gradual de calvicie con distribución masculina, que empieza con recesión del pelo en las sienes, vértex o en ambas. Hiperplasia prostática benigna durante la adultez mediada por la DHT. Senescencia. A medida que los varones envejecen, la concentración sérica declina de manera gradual, y la de la globulina de unión a la hormona sexual aumenta de modo gradual. A los 80 años, la concentración total de testosterona es de 80 % o menos del pico de los 20 años y la testosterona libre es del 40 %. Esta disminución contribuye al decremento de energía, la masa y fuerza muscular, densidad mineral ósea y libido. Desarrollo de la fuerza muscular La testosterona libre entra en las células del músculo mediante un mecanismo de difusión a través de membrana y ya en el citoplasma se une a proteínas receptoras de andrógenos formando un complejo testosterona-receptor. Este complejo se dirige hacia el núcleo de la célula muscular, donde interacciona con el ADN, produce ARNm específico y provoca el aumento de la síntesis de proteínas. La acción de la hormona en el músculo es de dos tipos: Acción directa. Estimula los factores nerviosos, aumentando la acción de los receptores de los neurotransmisores. Transforma fibras musculares tipo II a fibras de tipo IIB, más fuertes y con mayor capacidad glucolítica. Acción indirecta. Estimula la liberación de GH y de somatomedinas, que estimulan la síntesis de proteínas y los procesos de reparación. Inhibe el efecto catabólico del cortisol. El entrenamiento de fuerza produce elevaciones de testosterona y GH (respuesta anabólica), aunque también hay una respuesta del cortisol (catabólica). En ocasiones este aumento que ocurre en los primeros minutos después de haber finalizado el ejercicio y se puede acompañar de una disminución a las 2 horas. El organismo puede llegar a necesitar hasta una semana para recuperar los niveles sanguíneos iniciales si el ejercicio ha sido excesivo debido a alteraciones funcionales de áreas del SNC debido alteraciones y/o déficit en transmisores dopaminergicos, noradrenergicos o serotoninergicos. La relación testosterona/cortisol (T/C) se correlacionan con los cambios que aparecen en su fuerza máxima isométrica y el entrenamiento que produce efectos globales positivos en el organismo debe acompañarse de un aumento en la concentración de testosterona sanguínea en condiciones basales y/o de un aumento de la proporción T/cortisol. Un entrenamiento excesivo suele mostrar una disminución de las tasas sanguíneas de testosterona y/o de la proporción T/C. ESTEROIDES ANABOLICOS EXOGENOS El termino esteroide anabólico androgénico hace referencia a la hormona masculina testosterona y a sus derivados sintéticos. La testosterona ingerida se absorbe con facilidad hacia la vía porta de la circulación hepática, y se cataboliza rápidamente en el hígado. Las preparaciones farmacéuticas de andrógenos, para tratamiento de hipogonadismo por ejemplo, están diseñadas para evitar el catabolismo hepático. Esteres de testosterona. La esterificación de un ácido graso al grupo hidroxilo 17β de la testosterona crea un compuesto más lipófilo como el enantato o cipionato (ciclopentilpropionato) que se utiliza por vía intramuscular cada dos a cuatro semanas. El éster undecanoato de testosterona se ingiere y se absorbe hacia la circulación linfática, lo que evita la catabolia hepática inicial. Andrógenos alquilados. Los andrógenos 17α-alquilados administrados por vía oral poseen un catabolismo hepático disminuido aunque causan hapatotoxicidad. Sistema transdérmico. Las preparaciones transdérmicas se aplican una vez al dia. En principio se habían diseñado para aplicarse en la piel del escroto. Actualmente existen parches para aplicarse en piel no escrotal. Todas estas preparaciones producen concentraciones séricas dentro del límite normal en varones hipogonadales. Esteroides anabólicos en el deporte Los esteroides anabólicos son sustancias utilizadas para incrementar el rendimiento deportivo y/o la apariencia física. El objetivo se centra en lograr tres efectos principales: 1. Aumento en el tamaño y la fuerza muscular. 2. Efecto anticatabólico al revertir las acciones de los glucocorticoides en general y del cortisol. 3. Efecto psicológico: producen euforia, agresividad e irritabilidad y/o disminución de la fatiga. Los esteroides incrementan la masa libre de grasa, efectos evidentes en dosis clínicas. Son utilizados en deportes que exigen un alto grado masa muscular y/o un porcentaje bajo de grasa corporal. Estas sustancias fueron suministradas, incluso dentro de algunos programas gubernamentales, a hombres y mujeres que participaban en una gran variedad de deportes, incluyendo atletismo, natación, gimnasia, handbol, tenis, culturismo, kayac, remo y deportes de invierno. Los esteroides anabólicos mas comúnmente utilizados son nandrolona, metenolona y testosterona. Muchas veces se combina el uso de varios compuestos buscando respuestas mayores que las del uso de una sustancia individual, así es que se han utilizado casi todos los andrógenos producidos para propósitos humanos o veterinarios. Fueron muy utilizados los andrógenos 17α-alquilados, que se consideraba que tenían mayores efectos anabólicos androgénicos. Luego aumentó el uso de preparaciones que incrementan la concentración sérica de testosterona, como los esteres de testosterona o la gonadotropina coriónica humana. Actualmente también se utilizan precursores de testosterona, como la androstenediona y dehidroepiandrosterona. Esteroides anabólicos y otros fármacos relacionados más utilizados Acetato de metenolona. Es un esteroide oral. Generalmente lo utilizan asociado con otro esteroide de propiedades androgénicas moderadas. Clenbuterol. Es un agonista β2. Se lo utiliza por sus características anticatabólicas y lipolíticas después de un tratamiento de esteroides. Los efectos secundarios son ansiedad, temblores, cefaleas, sudoración, espasmos musculares, presión sanguínea elevada y náuseas. Clomifeno. Es un estrógeno sintético, pertenece al grupo de hormonas sexuales. Se usa para activar la ovulación en mujeres con ciclos anovulatorios. También influencia el eje testicular hipotálamo hipofisiario, estimulando la hipófisis para liberar más gonadotropina y por lo tanto en hipotálamo una liberación más rápida de FSH y LH. Es usado cuando se discontinua el uso de esteroides. Posee un efecto antiestrogénico, ya que como estrógeno es baja su actividad pero compite por los receptores androgénicos con otros compuestos más potentes. Los efectos secundarios tuforadas y las perturbaciones visuales ocasionales que pueden manifestarse en visión manchada, fluctuando o con flashes. Trastornos hepáticos. Decanoato de nandrolona. Inyectada cada 4 semanas posee efecto anabólico lento. Utilizada por quienes se inician en estas actividades y por mujeres. que estimula la síntesis de proteica y por tanto requiere un alto consumo de prótidos. En mujeres produce virilización como acné, voz grave, hirsutismo, y aumento de la libido. Puede elevar los valores de tensión arterial. Enantato de metenolona. Efecto predominantemente anabólico combinado con casi cualquier esteroide. Debido al efecto androgénico residual, los efectos secundarios incluyen acné ligero, voz profunda o crecimiento de pelo aumentado. Tiene una fuerte influencia negativa en la propia producción de la testosterona endógena. Enantato de testosterona. Es un éster del andrógeno natural testosterona. Se lo utiliza para lograr fuerza, masa muscular y rápida ganancia de peso. Se lo inyecta al menos una vez por semana. Esta sustancia tiene un efecto androgénico muy fuerte, acompañado por un componente intensamente anabólico. La ganancia de peso esta acompañada por una notable retención de agua y electrolitos. La proporción de conversión a estrógenos es muy alta con acumulación de grasa y signos de femeinización. Tiene una fuerte influencia en el eje testicular hipotalamo hipofisial con influencia negativa en la producción de testosterona y en la espermatogénesis. Muchos experimentan un fuerte acne en la espalda, pecho, hombros, y brazos más que en la cara. En los atletas jóvenes, además de la virilización, la testosterona también puede ocasionar un crecimiento acelerado y maduración del hueso, con prematuro cierre de las epífisis óseas. Otro posible efecto secundario es la atrofia testicular. Las altas dosis, son en parte responsables de la conducta anti social de sus usuarios. En las mujeres los cambios en la voz y alopecia deben ser clasificados como irreversibles, y el hirsutismo e hipertrofia del clítoris como parcialmente reversibles. Espironolactona. Es un diurético ahorrador del potasio y antagonista de la aldosterona, incrementa la eliminación de Na y agua. Las atletas femeninas lo utilizan como antiandrógeno ante síntomas del virilización, en dosis de 50 mg/día durante 14 días. Los culturistas lo emplean durante la semana antes a una competición. Sus problemas principales en hombres consisten en ginecomastia y posible impotencia. Otros efectos secundarios pueden ser tensión arterial baja, espasmos musculares, vértigo, dolor gastrointestinal, vómitos, pulso irregular y fatiga. Estanozolol. Precursor de la dihidrotestosterona, se utiliza en la fase de preparación para la competición, se utiliza combinado con otros esteroides. En la mujer produce síntomas de masculinización y tanto en hombres como en mujeres son: dolores de cabeza, calambres, cambios en los valores del HDL y LDL, aumento de la presión de la sangre y daño del hepático. Etestrenol. Derivada de la 19-nortestesterona. Esta droga es popular entre las mujeres. Tóxica a nivel hepático. Laurato de nandrolona. Es un esteroide veterinario inyectable que queda activo 1 mes. Exhibe un efecto anabólico muy grande con efectos andrógenos moderados. Metandrostenolona. Es un esteroide oral con un gran efecto en el balance positivo del nitrógeno y del calcio. Efecto anabólico y androgénico muy fuerte. Produce rápida ganancia de peso por hipertrofia de las fibras musculares y retención notable de fluidos. Aromatiza fácilmente, lo que obliga a utilizar drogas como tamoxifeno o clomifeno. a través de la orina continúa por más tiempo. Reduce la producción de cortisona endógena es reducida en un 50 – 70 %. Potente componente androgénico, en mujeres pueden ocurrir considerables síntomas de virilización. Causa una reacción tóxica en el hígado. Puede originar presión sanguínea elevada y taquicardia. Reduce los niveles de testosterona endógena en un 30 – 40 %. En dosificaciones altas se puede observar una conducta agresiva. Metiltestosterona. Es una testosterona oral. Más androgénica que anabólica. Aromatiza fácilmente y es tóxica para el hígado, causa acné, ginecomastia y retención de líquidos. Se usa por atletas para aumentar la intensidad y agresividad. Oxandrolona. Se asocia a otros esteroides para su uso. Oxymetolona. Alto efecto androgénico y anabólico. La retención de agua es considerable. Su uso esta limitado a 6 semanas y luego se continúa con enantato de testosterona. Es un esteroide oral (17α-alquilado) peligroso por su toxicidad hepática después de unas pocas semanas de uso. Como fácilmente se convierte en estrógenos causa síntomas de feminización (ginecomastia). Quienes lo utilizan lo acompañan de anti estrógenos y diuréticos. Se presenta acné severo, dolores de cabeza, náuseas, vómitos, dolores del estómago, falta de apetito, insomnio, y diarrea. La agresividad elevada es causada por el alto nivel de andrógenos resultantes. Aumenta el nivel de colesterol y LDL, mientras que los valores del HDL disminuyen. Tiene un efecto inhibición en el hipotálamo, el cual a su vez, reduce o detiene completamente la liberación de GnRH. Por ello se acompaña de HCG y clomifeno. En mujeres produce acné, hipertrofia del clítoris, voz gruesa, distribución masculina de la pilosidad (piernas, barba), menstruaciones irregulares o amenorrea, libido elevada, y calvicie. Propionato de drostanolona. Es un derivado sintético de la dihidrotestosterona. Esteroide con fuertes características antiestrogénicas. Se utilizan inyecciones frecuentes y regulares. Propionato de testosterona. Es una testosterona de acción rápida basada en aceite. Causa algunos efectos secundarios: ginecomastia, retención de agua, y agresividad. Parches de testosterona. Son diseñados para liberar testosterona durante 24 horas. Se usa principalmente en andropausia. Liberan aproximadamente 2.5 mg en cada aplicación de 24 horas y suelen emplearse 2 parches, abdomen y parte posterior de muslo o brazo. Los atletas pueden encontrar esta dosis insuficiente. Undecanoato de testosterona. Es un éster ácido graso de la testosterona, y se transforma en dihidrotestosterona. Lo utilizan por su baja aromatización en forma previa a las competiciones. Por su vida media corta es utilizado en grandes dosis diarias aumentando la conversión del compuesto a estrógenos y la retención de agua. Undecilinato de boldenona. Esteroide de uso veterinario. Utilizado por humanos por su efecto anabólico relativamente alto, unido a un efecto androgénico moderado. En hombres provoca retención de agua y sodio, acné, ginecomastia, aumento de agresividad y la fiebre de esteroide que ocurre al usar esteroides veterinarios. En mujeres puede causar síntomas del virilización como voz profunda, producción aumentada de las glándulas sebáceas y acné, la libido aumentada y en algunos casos el crecimiento de pelo aumentado en la cara y piernas. Figura 67.12: Esteroides. Algunos de los andrógenos disponibles para uso terapéutico. Efectos secundarios Los andrógenos exógenos suprimen la secreción de gonadotropina suprimiendo la función testicular endógena, lo que resulta en un decremento tanto de la testosterona endógena como de la producción de espermatozoides. Pudiendo incluso disminuir el tamaño testicular. Los andrógenos que pueden convertirse en estrógenos, como la testosterona misma, causando ginecomastia. Otros cuyo anillo A se ha modificado de modo que no puede aromatizarse, como la dehidrotestosterona, no causa ginecomastia incluso a dosis altas. Los andrógenos 17α-alquilados causan hepatotoxicidad, y también afectan las concentraciones séricas de lípidos, disminuyendo un 30 % las lipoproteínas de alta densidad HDL-colesterol y aumento de lipoproteínas de baja densidad LDL-colesterol. Las patologías hepáticas documentadas y asociadas al consumo de esteroides anabólicos incluyen colestasis, peliosis hepatitis, y varias formas de cáncer hepático. Los andrógenos 17-alquil-sustituidos como la metiltestosterona y la fluoximesterona pueden producir ictericia colestásica, caracterizada por ictericia, acumulación y espesamiento de la bilis en los canalículos biliares de los lobulillos hepáticos. La ictericia se acompaña de hiperbilirrubinemia, aumento de transaminasa glutámico-oxalacética (GOT) y fosfatasa alcalina. La incidencia de adenocarcinoma hepático aumenta significativamente en pacientes que han recibido tratamientos con andrógenos 17-alquilsustituidos, durante largo período de tiempo (1 a 7 años). Mujeres y niños experimentan virilización, hirsutismo facial y corporal, calvicie y acné. La atrofia testicular e infertilidad (generalmente reversible) son efectos comunes del uso de esteroides anabólicos en hombres. Los efectos sobre próstata (hipertrofia, tumores) dependen de la estructura química y androgenicidad de las sustancias utilizadas. En mujeres las dosis altas de andrógenos disminuyen la circulación de FSH y las concentraciones de la globulina ligadora de hormona (SHBG). La menstruación esta disminuida o ausente. Es común el diagnostico de ovario poliquístico. Los niños experimentan agrandamiento del falo, y las mujeres agrandamiento del clítoris. Los niños y las niñas cuyas epífisis todavía no se han cerrado tienen cierre prematuro y suspensión del crecimiento lineal. Las alteraciones del sistema inmunitario son la disminución de inmunoglobulinas (especialmente Ig A) y aumento de la actividad de células NK (natural killers). Los efectos psicológicos adversos incluyen ansiedad, psicosis, irritabilidad, incrementos en la agresión y comportamiento violento y antisocial. Además de dependencia, síntomas de abstinencia y depresión. Debido a los numerosos efectos adversos, el uso indiscriminado de andrógenos anabólicos ha sido prohibido por el Comité Olímpico Internacional. Lo importante… Las principales hormonas que favorecen la síntesis de proteínas son la hormona del crecimiento (GH), la insulina, las somatomedinas y la testosterona. Estas hormonas anabolizantes tienen una participación importante en los mecanismos de adaptación al entrenamiento de fuerza porque sus efectos son similares a los que se producen tras el entrenamiento de fuerza y su secreción se estimula durante las sesiones de entrenamiento. La disminución de las tasas sanguíneas de testosterona se acompaña de un empeoramiento de la marca deportiva. La testosterona puede actuar en forma directa al unirse al receptor de andrógenos o de modo indirecto, mediante conversión en DHT o como un estrógeno por medio de su conversión en estradiol. La testosterona desarrolla los genitales internos. Estimula la espermatogénesis en los túbulos seminíferos y la maduración de la espermátida en espermatozoide. Maduración de los espermatozoides en su paso por el epidídimo y los conductos deferentes. Produce crecimiento del músculo estriado y de los huesos largos en la pubertad, con aumento de estatura. Aumento de la síntesis de proteínas. Incremento de la retención de nitrógeno y balance positivo de nitrógeno. Retención de sodio, cloro, agua, fósforo y potasio. Estimula la eritropoyesis. Comportamiento más agresivo. La testosterona y la DHT inhiben en el hipotálamo la producción GnRH. Efecto anticatabólico al interferir sobre el receptor de cortisol. La dihidrotestosterona produce diferenciación de los genitales externos durante la gestación y maduración durante la pubertad, crecimiento del escroto, pene y glándulas secretorias sexuales. Aumenta el peso y crecimiento testicular. Crecimiento y aumento de folículos pilosos durante la pubertad. Proliferación de las glándulas sebáceas. Engrosamiento de la piel. Hipertrofia de la laringe y producción de una voz grave permanente. Distribución del vello masculino en: pubis, tronco, extremidades y barba. El estradiol estimula la libido. Produce el cierre de las placas epifisarias y cartílago de conjunción. Si el varón carece de la enzima aromatasa el crecimiento de los huesos largos continúa por tiempo indefinido, desarrollándose osteoporosis. En tratamientos prolongados con andrógenos exógenos se suprime la secreción de gonadotropinas que provoca hipotrofia testicular, disminución del peso de los testículos y supresión de la espermatogénesis. Debido a los numerosos efectos adversos, el uso indiscriminado de andrógenos anabólicos ha sido prohibido por el Comité Olímpico Internacional. BIBLIOGRAFIA Alberts B, Bray D, Lewis J y otros. (2002). Molecular biology of the cell. 4ªEd. New York: Garland Publishing Inc. Bhasin S, Storer TW, Berman N, y otros. (1996). The effects of supraphysiological doses of testosterone on muscle size and strength in normal men. N Engl J Med, 335: 17. Blanco A. (2001). Química biológica. 7ª Ed. Buenos Aires: El Ateneo. Curtis H y Barnes NS. (2000). Biología. 6ª Ed. Madrid: Panamericana. 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