FISIOLOGIA ENDOCRINA

Conceptos generales

El sistema endocrino, junto con el sistema nervioso,es una pieza clave de la adaptación del organismo al medio externo.

Es responsable de mantener el medio interno estable, a pesar de las variaciones,externas, es decir mantiene la homeostasis.

Además, ayuda a iniciar, mediar y regular los procesos de crecimiento, desarrollo, maduración, reproducción y envejecimiento.

Esto lo realiza gracias a la existencia de células endocrinas específicas, generalmente agrupadas en glándulas que captan la alteración en el medio y responden segregando sustancias químicas llamadas hormonas a la sangre.

Concepto de hormonas

Las hormonas son productos secretorios de las glándulas sin conductos, las cuales son liberadas en cantidades catalíticas al torrente sanguíneo y transportadas a células blanco específicas (u órganos) donde inducen respuestas que implican cambios fisiológicos, morfológicos y bioquímicos.

El requerimiento de que tienen que ser transportadas a través del torrente sanguíneo es muy restrictivo, porque también pueden actuar localmente.

Hormonas locales

Hormonas paracrinas: pueden ser transportadas a cortas distancias por difusión a través del espacio intersticial para actuar como reguladores en células vecinas.

Hormonas autocrinas: son aquellas que regulan la actividad de las mismas células que la producen

TEJIDOS QUE SECRETAN HORMONAS

Virtualmente todos los órganos en el cuerpo ejercen actividad endocrina.

A continuación recordamos los principales órganos endocrinos y las hormonas que producen.

          Glándula pituitaria: hormonas trópicas (hormona del crecimiento, adrenocortico trópica,estimulante del tiroides, estimulante de los folículos,l uteinizante, prolactina, estimulante de los melanocitos)

 

           Hipotálamo: hormonas hipofisiotrópicas, hormonas liberadoras (Ej. hormona liberadora de tirotropina) ADH,oxitocina.

Glándula tiroidea : tiroxina,triyodotironina.

Glándula adrenal : mineralocorticoides,glucocorticoides,catecolaminas.

Glándula paratiroidea : hormona paratiroidea.

Gónadas : testosterona,estradiol ,progesterona.

Páncreas : insulina,glucagón ,somatostatina.

Otros órganos:

-corazón:péptido natriurético atrial.

-hígado:somatomedina.

-glándula pineal:melatonina.

-TGI:gastrina,CCK,secretina,VIP.

 

FUNCIONES

Las hormonas regulan procesos corporales que ya existen

No inician reacciones celulares nuevas

En contraste con las vitaminas no tienen función como nutrientes

No son incorporadas como parte estructural de ninguna otra molécula

Sus principales funciones son:

 

Regulación

Como reguladores,las hormonas estimulan o inhiben el rango y la magnitud de reacciones bioquímicas, al controlar enzimas.

De este modo producen cambios morfológicos,bioquímicos y fisiológicos.

Aunque ellas no son usadas como recursos energéticos ,si modulan las reacciones donde se produce energía.

Regulan además las concentraciones de los sustratos energéticos.

REGULACION DE OTROS PROCESOS CORPORALES

Las hormonas regulan el crecimiento, la maduración,la diferenciación celular, la reproducción, pigmentación, metabolismo ,etc..

Los procesos más lentos como el crecimiento, la reproducción requieren períodos más largos de estimulación hormonal.

 CARACTERISTICAS FISICAS DE LAS HORMONAS

COMPOSICION QUIMICA:desde el punto de vista químico hay tres tipos fundamentales:

hormonas esteroideas.

Hormonas proteícas .

Hormonas derivadas de aminoácidos.

CONCENTRACIONES PLASMATICAS

Habitualmente son secretadas al plasma en concentraciones muy bajas:
las concentraciones de las hormonas peptidicas oscilan entre 10 -12 mmol/l.
Las demás tiene concentraciones un poco más altas.

PERIODO DE LATENCIA

Es el intervalo entre la aplicación de un estímulo y la aparición de una respuesta.

Con relación a las hormonas el período de latencia puede variar desde segundos hasta horas.

Por ejemplo la respuesta de eyección de leche a la oxitocina ocurre en segundos, la respuesta a la tiroxina puede demorar tres días.

MODIFICACIONES POSTSECRETORIAS

Habitualmente ocurre una transformación secundaria a una ruptura proteolítica.

También pueden ocurrir otras modificaciones enzimáticas.

FORMAS DE CIRCULACION

PUEDEN CIRCULAR LIBRES
TAMBIÉN UNIDAS A PROTEÍNAS SÉRICAS, COMO LAS GLOBULINAS: de este modo se protege la hormona contra el aclaramiento renal,se disminuye el ritmo de degradación por el hígado y se provee una reserva circulante de hormonas.

RECEPTORES HORMONALES

Son grupos moleculares unicos dentro o en la superficie de las células blanco que interactúan con las hormonas para iniciar la característica respuesta.

VIDA MEDIA

Es el tiempo que demora en ser metabolizada.

La mayoría son metabolizadas rápidamente después de ser secretadas,en general las hormonas peptídicas tienen una vida media corta.

Los esteroides tienen una vida media más larga.

DEGRADACION

La interacción de la hormona con su célula blanco va seguida de degradación intracelular.

La degradación de las hormonas proteicas ocurre cuando el complejo hormona-receptor se interna en la célula, las esteroideas luego de unirse a la cromatina nuclear.

INACTIVACIÓN Y EXCRECION

Ocurre fundamentalmente en hígado y riñón.

Utiliza muchos mecanismos enzimáticos como hidrólisis, oxidación, metilación, etc..

Solo una pequeña fracción es excretada intacta en las heces.

GENERALIDADES ESTRUCTURALES

HORMONAS PROTEICAS Y POLIPEPTIDICAS

ESTRUCTURA

Son generalmente solubles en agua 

Circulan libres en plasma

Tienen un tamaño variable(ej: la TRH es un tripéptido,la HCG tiene 243 aa.)

Su peso molecular está en dependencia del número de a.a que la formen.

SINTESIS

Muchas son sintetizadas en el RER en forma de preprohormonas y prohormonas.

Estas sufren una transformación posterior en el C.de golgi,antes de ser secretadas.

Por ej: la GH es sintetizada como prohormona,la insulina es sintetizada como preprohormona.

ALMACENAMIENTO Y SECRECION

Por regla general son almacenadas en gránulos secretores unidos a la membrana en el citoplasma de las células.

Son liberadas al torrente sanguíneo por exocitosis.

VIDA MEDIA

Es variable:

ADH y Oxitocina:menos de un minuto

Insulina: 7 min.

Prolactina: 12 min.

ACTH: 15-25 min.

FSH: 180 min.

DERIVADAS DE AMINOACIDOS

ESTRUCTURA

POR REGLA GENERAL CIRCULAN UNIDAS A GLOBULINAS

Las catecolaminas son derivadas del aminoácido tirosina

Las hormonas tiroideas también,y son las únicas sustancias en el cuerpo que contienen yodo

SINTESIS

Las catecolaminas son sintetizadas en las células cromafines, que son neuronas postganglionares modificadas.

Las hormonas tiroideas son sintetizadas en los folículos tiroideos.

ALMACENAMIENTO Y SECRECION

Las catecolaminas son almacenadas en gránulos secretorios, son liberadas por exocitosis.

Las hormonas tiroideas son almacenadas fuera de las células foliculares en forma de tiroglobulina, una glicoproteína

Luego de la endocitosis y la proteólisis de ésta, pasan a la sangre por simple difusión.

CIRCULACION 

Las catecolaminas circulan en forma de sulfatos o glucurónidos ,libres o unidas a la albúmina.

Las hormonas tiroideas a una globulina(TBG).

VIDA MEDIA.

Epinefrina:10 segundos.

Norepinefrina: 15 segundos.

Triiodotironina (T3)1 día.

Tiroxina (T4)7 días.

HORMONAS ESTEROIDEAS

ESTRUCTURA

Son todas derivadas del ciclopentanoperhidrofenantreno.

Incluye este grupo a: andrógenos , estrógenos, progesterona, glucocorticoides y mineralocorticoides.

SINTESIS Y SECRECION

Son sintetizados por órganos endocrinos derivados del mesodermo.

La placenta también sintetiza y secreta esteroides.

Son derivados del colesterol ,el cual sufre hidroxilaciones en diferentes posiciones del anillo.

Existe un muy pequeño almacén de esteroides.

La forma en la cual la célula almacena estas es en forma de pequeñas gotas de lípidos que contienen colesterol.

VIDA MEDIA

Aldosterona:30 min.

Cortisol:90-100 min.

Vit. D3: 15 horas.

REGULACION DE LA SECRECION HORMONAL

La secreción de hormonas depende de su papel en el mantenimiento de la homeostasis.

El mecanismo predominante de regulación es la retroalimentación negativa.

En ocasiones existe una retroalimentación positiva inicialmente.

La regulación por retroalimentación puede establecerse a todos los niveles de función celular endocrina, es decir, transcripción del gen hormonal, traducción del mensaje genético y liberación de la hormona almacenada.

Superpuestos a la retroalimentación homeostática existen otros patrones de secreción hormonal.

Por ejemplo:hay ritmos diurnos o circadianos, según fases del sueño, variaciones estacionales, fases del desarrollo (neonatal, puberal, etc..)

Además el dolor, la tensión,la emoción,el miedo,los traumatismos y la excitación sexual pueden inducir o suprimir la liberación de hormonas a través de vías neurales complejas.

CORRELACION CLINICA

Los individuos sometidos a un stress médico o quirúrgico importante muestran un patrón de liberación hormonal que estimula la liberación de energía, por el contrario se suprimen las hormonas que afectan los procesos de crecimiento y reproducción.

MECANISMOS DE ACCION HORMONAL

La respuesta a la hormona se realiza en tres pasos secuenciales principales:

1-La hormona debe ser reconocida por la célula diana.

2-Posteriormente debe generarse una señal intracelular.

3-Deben aumentar o disminuir uno o más procesos intracelulares.

RECONOCIMIENTO HORMONAL: RECEPTORES

Los receptores son los que reconocen la hormona.

Pueden localizarse en la membrana plasmática, el citoplasma, el núcleo o quizás otras organelas de la célula diana.

El receptor pose un lugar de unión con alta afinidad por la hormona.

Ambos se unen de forma reversible para formar el complejo hormona-receptor.

Solo las células que poseen al receptor pueden responder a la hormona.

Los receptores por regla general son grandes moléculas proteicas.

Los receptores de membrana poseen porciones extracelulares a través de las cuales se unen a sus hormonas.

CASO CLINICO

Algunos receptores de membrana tienen una estructura parecida a la de las inmunoglobulinas.

Algunos individuos desarrollan anticuerpos contra sus propios receptores.

En algunos casos bloquean la acción de la hormona y producen enfermedades por deficiencia, en otros originan una hiperfunción de la glándula.

 GENERACION DE SEÑALES

          La generación de señales es el paso siguiente de la acción hormonal.
Si la asociación entre hormona y receptor ocurre en la membrana plasmática,este complejo se une a otros componentes de la membrana.

Estos generan dentro de la célula varias señales moleculares o segundos mensajeros.

Si la asociación H-R ocurre en el núcleo , el complejo interacciona con el ADN y modifica la expresión genética.

Segundos mensajeros generados en la membrana plasmática

Las proteínas G son las responsables de unir el complejo H-R con la generación del segundo mensajero.

Este sistema mediado por la proteína G amplifica mucho el efecto de la hormona, ya que pueden crearse numerosas moléculas de segundos mensajeros.

Principales segundos mensajeros

AMPc.

Calcio- Calmodulina.

Derivados de fosfolípidos.

Proteínas cinasas receptoras.

Segundos mensajeros nucleares

Las hormonas que entran directamente a la célula se unen a un dominio terminal específico de la molécula receptora.

Otro dominio de la porción media del receptor se une al ADN.

Esta unión induce o reprime la trascripción del gen mensajero primario por la R.N.A  polimerasa.

El comienzo de las acciones mediadas por segundos mensajeros nucleares suele ser más lenta que los demás.

La respuesta es también más suave, no tan amplificada.