4º sistema endocrino
- 1. SISTEMA ENDOCRINO Todas las células son capaces de responder a las condiciones cambiantes de su entorno. Pero en los organismos más complejos, las respuestas de millones y hasta de miles de millones de células deben integrarse para mantener la totalidad del organismo vivo y en funcionamiento. Esto es posible gracias a diferentes tipos de moléculas señalizadoras que ayudan a integrar la actividad del organismo a diferentes niveles. Estas moléculas actúan sobre células “blanco” (= objetivo), es decir, sobre cualquier célula que tenga receptores para esta molécula y sea capaz de modificar su actividad en respuesta a la misma. Estas moléculas señalizadorasson: - Las hormonas. Son productos de secreción de las glándulas endócrinas, de células endócrinas o de algunas neuronas, que el flujo de sangre entrega a las células “blanco” no adyacentes. Los neurotransmisores.Son liberados en las terminales axónicas neuronales actuando en forma rápida sobre su célula blanco al difundir en la hendidura sináptica. Las moléculas señalizadoras locales. Son producidas por muchos tipos de células y alteran las condiciones locales del tejido en el que son liberadas. Las feromonas. Son secreciones de ciertas glándulas exócrinas que difunden a través del aire o del agua hacia blancos fuera del cuerpo del animal. Actúan sobre las células de otros individuos de la misma especie y ayudan a integrar el comportamiento social (ej.: las termitas soldado secretan señales de alarma cuando las hormigas atacan sus colonias). La mayoría de los vertebrados tienen las mismas fuentes hormonales, las cuales, en su conjunto, se conocen como sistema endócrino. Las hormonas actúan sobre los receptores proteínicos en las células blanco, modificando su actividad. Algunas pueden inducir un incremento del consumo de glucosa, calcio u otra sustancia; otras pueden estimular o inhibir la tasa de síntesis proteica, etc. La acción hormonal involucra tres eventos: 1. La activación de un receptor mediante la unión reversible con la hormona. 2. La transducción de la señal hormonal a una forma molecular que pueda operar dentro de la célula. 3. La respuesta funcional. Existen dos grandes categorías de hormonas que se diferencian tanto en estructura como en la forma de acción. - Hormonas esteroides Son moléculas solubles en lípidos, derivadas del colesterol, que son secretadas por células de las glándulas suprarrenales y por los principales órganos reproductivos, las gónadas. Al ser solubles en lípidos, pueden difundir a través de la membrana citoplasmática yse unen a un receptor, el cual puede estar en el citoplasma o en el núcleo celular. El complejo hormona-receptor actúa en el núcleo, interactuando con regiones específicas del ADN. Pueden inhibir o estimular la transcripción de ciertos genes, resultando en la síntesis de proteínas que llevan a cabo la respuesta a la señal hormonal. - Hormonas peptídicas Son moléculas que tienen entre 3 y 180 aminoácidos. Se unen a receptores en las membranas plasmáticas de las células blanco, activando sistemas enzimáticos específicos e iniciando una cadena de reacciones que conducen a la respuesta celular. Un ejemplo es el glucagon, el cual actúa cuando el nivel de glucosa es bajo, estimulando a las células del hígado para que conviertan el glucógeno en glucosa. El glucagon se une a un receptor de membrana provocando la formación de un segundo mensajero, una molécula pequeña en el citoplasma que transmite las señales de la unión hormonareceptor al interior de la célula. Este mensajero es el AMPc (monofosfato de adenosina cíclico) y sirve como señal para que se desencadene una serie de reacciones que conducen a la conversión del glucógeno almacenado en glucosa.
- 2. Tipo Hormonas esteroides y tipo esteroides Hormonas peptídicas Ejemplos Estrógenos (efectos feminizantes), progestinas (relacionadas con el embarazo),andrógenos (efectos masculinizantes), cortisol, aldosterona. Las hormonas tiroideas y la vitamina D actúan como hormonas esteroideas. Péptidos Glucagon, ADH, oxitocina, TRH Proteínas Insulina, GH, prolactina Glicoproteínas FSH, LH, TSH Características de la acción hormonal En general, la acción de todas las hormonas tiene las siguientes características: - Distintas hormonas tienen efectos que interactúan entre sí. Pueden ser opuestos, sumarse o preparar a las células blanco para los efectos de otras hormonas. La secreción de la hormona es controlada por mecanismos de retroalimentación. Una célula blanco puede reaccionar de manera distinta en diferentes ocasiones. Las respuestas dependen de la concentración de la hormona y del estado funcional de los receptores de la célula. Hipotálamo e hipófisis El hipotálamo y la hipófisis interactúan como un importante centro de control neuroendócrino. Lóbulo posterior de la hipófisis Las neuronas secretoras del hipotálamo se extienden hacia abajo hasta la glándula hipófisis. Las hormonas producidas en las neuronas son almacenadas en las terminales axónicas y lo secretan en el líquido intersticial desde donde difunden hacia el interior de los capilares y el flujo sanguíneo las distribuye a todo el cuerpo. De esta forma, el lóbulo posterior de la hipófisis secreta dos hormonas producidas por el hipotálamo: la hormona antidiurética (ADH) y oxitocina. La ADH actúa en los riñones ayudando a conservar el agua cuando es necesario. La oxitocina interviene en la reproducción, desencadena las contracciones uterinas durante el parto e induce la eyección de leche cuando las crías están amamantando. Lóbulo anterior de la hipófisis Otras neuronas hipotalámicas liberan hormonas que fluyen hacia la hipófisis y difunden hacia el lóbulo anterior. La mayoría de estas hormonas son liberadoras, es decir, estimulan la secreción de otras hormonas. Sus células blanco en el lóbulo anterior responden modificando la secreción de otras hormonas:
- 3. Eje hipotálamo-hipofisario: control por retroalimentación Como se ve en la figura, típicamente, una “hormona 1” del hipotálamo estimula a la hipófisis para que libere una “hormona 2”. Esta a su vez, tiene acción sobre una glándula que responde secretando una “hormona 3” que tiene efecto en otras células específicas del cuerpo, sus células blanco. Entre las células blanco se encuentran, además, las células secretoras de la hipófisis y del hipotálamo, las cuales responden al aumento de la hormona 3 disminuyendo la liberación de las hormonas 1 y 2. De esta forma, el aumento de la secreción de una hormona inhibe la secreción adicional. A este tipo de control se le llama retroalimentación negativa. En ciertos casos también ocurre una retroalimentación positiva: la secreción de una hormona estimula la secreción adicional de la misma hormona. Un ejemplo de esta situación tiene lugar durante la ovulación. Glándula suprarrenal Los humanos tenemos un par de glándulas suprarrenales sobre cada uno de los riñones. La capa exterior se denomina corteza suprarrenal y rodea a la médula suprarrenal, ambas con funciones diferentes. En cada una se puede estudiar un tipo diferente de retroalimentación negativa. - Retroalimentación negativa a nivel hipotálamo-hipofisario. En la corteza suprarrenal se secretan glucocorticoides, hormonas que elevan el nivel de glucosa en sangre. El cortisol es un tipo de glucocorticoide que actúa cuando el cuerpo se encuentra tan estresado que el nivel de glucosa disminuye por debajo de un nivel umbral actuando como una alarma. Cuando se da esta situación, el hipotálamo secreta CRH (hormona liberadora de corticotropina), la cual estimula a la hipófisis a secretar ACTH (corticotropina). Esta, a su vez, hace que las células de la corteza suprarrenal secreten cortisol. En respuesta al cortisol, las células del hígado ceden el glucógeno almacenado, las células adiposas degradan la grasa y las células del músculo esquelético degradan proteínas. Los productos de la degradación (glucosa, ácidos grasos y aminoácidos) entran en la sangre. Además, el cortisol inhibe la obtención de glucosa sanguínea en muchos tejidos, excepto en el cerebro. De esta forma, la mayoría de las células utilizan fuentes alternativas de energía, reservando la glucosa para el cerebro. Cuando el nivel de glucosa en sangre se vuelve a elevar por encima del nivel de referencia el hipotálamo y la hipófisis inhiben la secreción adicional de cortisol. - Retroalimentación negativa local. En la médula suprarrenal residen unas neuronas que secretan adrenalina y noradrenalina (también llamadas epinefrina y norepinefrina) que actúan como neurotransmisores en algunos contextos y como hormonas en otros. Los nervios simpáticos llevan las señales hipotalámicas hacia la médula suprarrenal. Se libera, por ejemplo, noradrenalina. Ante la acumulación de noradrenalina en la hendidura sináptica actúa un mecanismo de
- 4. retroalimentación negativa local. Las cantidades excesivas de noradrenalina se unen a receptores en las terminales axónicas e impiden la liberación adicional. Glándula tiroides La tiroides se localiza, en los humanos, en la base del cuello, frente a la tráquea. Sus hormonas principales son la tiroxina y la triyodotironina que tienen efectos generalizados y extendidos, regulando el metabolismo y el desarrollo de muchos tejidos. Su secreción es estimulada por la TSH secretada por la hipófisis, que a su vez es estimulada por la TRH del hipotálamo. El hipotiroidismo es el nombre clínico para bajos niveles sanguíneos de hormonas tiroideas. Los adultos con este padecimiento son a menudo perezosos, demasiado gordos, con intolerancia al frío, de piel reseca, confundidos y deprimidos. La situación opuesta, altos niveles de hormonas tiroideas, se denomina hipertiroidismo. Los síntomas incluyen intolerancia al calor, irritabilidad, ansiedad, temblores, fatiga, dificultad para dormir, ojos protuberantes y latidos cardíacos irregulares y fuertes. Gónadas Las gónadas son los órganos reproductivos principales, los cuales producen las gametas y secretanhormonas sexuales. En los machos las gónadas son los testículos, en los cuales se producen los espermatozoides y se secreta testosterona, hormona responsable del desarrollo de los genitales y el mantenimiento de las características sexuales masculinas. En las hembras, los ovarios secretan estrógenos y progesterona en un ciclo complejo que incluye tanto retroalimentación negativa como positiva. Este mecanismo permite la maduración y liberación de un óvulo por ciclo, y la preparación del útero para recibir el embrión en caso de embarazo. Respuestas directas a los cambios químicos Glándulas paratiroides Los seres humanos tenemos cuatro glándulas paratiroides sobre la superficie posterior de la glándula tiroides. Secretan la hormona paratiroidea (PTH), la principal reguladora de los niveles de calcio en sangre. El nivel de calcio en sangre es crítico debido a que tiene un papel fundamental en la contracción muscular, en la acción de las enzimas, en la coagulación de la sangre y en otras actividades. Cuando el nivel de calcio es bajo, las glándulas paratiroides secretan PTH que actúa sobre las células del esqueleto y los riñones. La secreción disminuye cuando el nivel de calcio se eleva. La PTH induce a las células óseas a la secreción de enzimas que digieren el tejido óseo. De esta forma se libera calcio y otros minerales al líquido intersticial. El calcio entra a la sangre y más tarde a los túbulos renales. En las células del riñón, la PTH aumenta la reabsorción de calcio e induce la secreción de enzimas que actúan sobre los precursores de la vitamina D3, que estimula la absorción de calcio en el intestino. En los niños que padecen deficiencia de vitamina D, no se absorbe suficiente calcio, lo que ocasiona un desarrollo óseo inadecuado. Esta patología se denomina raquitismo, y se caracteriza por las piernas arqueadas, pelvis mal formada y, en muchos casos, cráneo y caja torácica con deformaciones. Islotes pancreáticos El páncreas es una glándula que tiene funciones exócrinas y endócrinas. Sus células exócrinas secretan enzimas digestivas hacia el intestino delgado. Sus células endócrinas se encuentran agrupadas en racimos denominados islotes pancreáticos.
- 5. Cada islote tiene tres tipos de células secretoras de hormonas: - Células alfa. Secretan glucagón Integración del sistema nervioso y endócrino El sistema nervioso y el sistema endócrino son, en conjunto, los responsables de la integración y coordinación de todas las funciones del organismo. El sistema nervioso actúa velozmente, enviando “mensajes” químicos y eléctricos a través de los nervios. Sus efectos son de corta duración y son muy útiles para realizar ajustes rápidos. El sistema endócrino, en cambio, trabaja liberando las hormonas en el torrente sanguíneo. Sus efectos tardan más tiempo en manifestarse, pero son más duraderos. Ambos sistemas actúan en forma integrada para que el organismo responda en forma adecuada a los estímulos tanto internos como externos.