Cátedra Cáted ra de Fisiología Fisiolog ía Humana Carrera de Medicina UNT - UNSA
Sistema Endócrino. Generalidades. Eje Hipotálamo-Hipofisario. Hipotálamo-Hipofisario.
José Sebastián Schanz Médico Prof. Adjunto
Introducción En los organismos pluricelulares tienen que existir sistemas de comunicación y control que detecten y regulen las distintas variaciones de los distintos tejidos, órganos y sistemas, para mantener el equilibrio
homeostático de todo el organismo y responder, adecuadamente a las condiciones constantemente constantemente cambiantes del ambiente y del medio interno.
En el ser humano existen dos grandes sistemas de control, coordinación y comunicación: SISTEMA NERVIOSO (sistema rápido, neuronal) SISTEMA ENDOCRINO (sistema lento, humoral) humo ral) Cátedraa de Fisiología Humana Cátedr Carrera de Medicina UNT - UNSA
Sistemaa endócrino Sistem El sistema endocrino es un sistema de control más lento que permite la regulación de distintas funciones metabólicas a nivel celular. - Regulación del metabolismo basal e hidrosalino. - Mecanismos de defensa ante situaciones de estrés. - Producción, utilización y almacenamiento de energía. - Crecimiento y desarrollo. - Regulación de la función sexual. - Efectos sobre la conducta. - Lactancia, etc.
Sistemaa endócrino Sistem ORGANO ENDOCRINO: Todo aquel órgano que secreta una hormona. – ENDO: Dentro – KRINEIN: Secretar
GLÁNDULA DE SECRECIÓN INTERNA: Carecen de conducto excretor excretor.. Ricamente vascularizadas. HORMONA: Compuesto químico producido por una célula endocrina que actúa sobre una célula blanco produciendo un efecto biológico. – HORMEIN: Yo excito
“Una hormona sería cuarquier sustancia que
liberada por una célula actuase sobre otra célula, tanto cercana como lejana, e independientemente de la singularidad o ubicuidad de su origen y sin tener en cuenta la vía empleada para su transporte, sea esta circulación sanguinea, flujo axoplásmico o espacio intersticial”.
Guillemin (1977)
Mecanismos de acción hormonal
Célula endocrina
Sistema de transporte Célula diana R
R
DIVERSIDAD DE LAS CÉLULAS CON FUNCIONES ENDOCRINAS Existen diferentes tipos de células con funciones endocrinas en distintas partes del organismo: 1.- Endócrino: Ciertas glándulas o células especializadas liberan en el torrente sanguíneo hormonas que influyen en la función de células localizadas en otras regiones del organismo. 2.- Neuroendócrino: Algunas neuronas, como las de ciertos núcleos del hipotálamo secretan sustancias (neurohormonas) que alcanzan la sangre circulante e influyen en la actividad de células, también con funciones endocrinas, localizadas en otras regiones del organismo. 3.- Parácrino: Estas células secretan sustancias que pasan al líquido extracelular e influyen sobre otras células vecinas (ej: células mucosa duodenal productoras de secretina, colecistocinina, etc.). 4.- Autócrino: Estas células secretan sustancias que afectan a su propio funcionamiento al unirse a receptores de la superficie celular (ej: linfocitos).
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Célula endocrina
Célula neurotransmisora
R
a n i r c o t u A
R
R Autocrina
R
R
Axón a n i r c a r a P
Vaso sanguíneo
R R
R Célula diana de hormonas
R
Actuación de hormonas y neurotransmisores
Célula diana de hormonas y neurotransmisores
Sistema endócrino Existen tres clase generales de hormonas: 1) Proteínas y polipéptidos:- hormonas secretadas por la adenohipófisis, la neurohipófisis, el páncreas (insulina y glucagón) y la glándula paratiroidea ( hormona paratiroidea) además de otras muchas.
2) Esteroides:- secretados por la corteza suprarrenal ( cortisol, aldosterona), los ovarios (estrógenos y progesterona), los testículos (testosterona) y la placenta (estrógenos y progesterona).
3) Derivados del aminoácido tirosina:- secretados por la glándula tiroides (tiroxina y triyodotironina) y la médula suprarrenal (adrenalina y noradrenalina). No se conoce ninguna hormona que sean polisacáridos o ácidos nucleicos.
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Sistema endócrino- H. Peptídicas Se sintetizan en el retículo endoplásmico rugoso de las células endocrinas como cualquier otra proteína. Generalmente se sintetizan como preprohormonas y se escinden en el retículo endoplásmico formando prohormonas de menor tamaño. Estas prohormonas se transfieren al aparato de Golgi, donde se encapsulan en vesículas secretoras. Dentro de las vesículas secretoras hay enzimas que escinden a las prohormonas en hormonas más pequeñas con actividad biológica. Las vesículas se almacenan en el citoplasma hasta que se necesiten, siendo liberadas por exocitósis al líquido extracelular o al torrente sanguíneo.
Sistema endócrino- H. Esteroides Se sintetizan a partir del colesterol. Están formadas por tres anillos ciclohexilo y un anillo ciclopentilo combinados en una estructura única. Las células endocrinas productoras de esteroides no almacenan los esteroides, sino que los van liberando al plasma y líquido extracelular a medida que los producen. Son muy liposolubles, difunden fácilmente a través de doble capa de la membrana celular teniendo acción directa en el núcleo celular
Sistema endócrino- H. Esteroides Derivan del aminoácido tirosina Son dos grupos de hormonas: las sintetizadas en la glándula tiroides y las producidas en la médula suprarrenal. En estas respectivas glándulas, sus células poseen enzimas citoplasmáticas que sintetizan a partir del aminoácido tirosina las hormonas tiroideas triyodotironina y tetrayodotironina (tiroxina) y la adrenalina y noradrenalina (catecolaminas).
Secreción, transporte y eliminación de las hormonas La secreción hormonal ocurre en pulsos y puede seguir ciclos. La duración de la acción es distinto en cada hormona, dependiendo de su función de control específica. Algunas, como las catecolaminas, se secretan durante algunos segundos después de la estimulación de la glándula y tardan en desarrollar toda su acción unos segundos o minutos. Otras hormonas, como la tiroxina o la hormona del crecimiento, tardan varios meses en ejercer todo su efecto. Las concentraciones hormonales en sangre son muy pequeñas y logran sus efectos por mecanismos amplificadores mediados por sus receptores Son eliminadas de la sangre circulante de diversas maneras: Destrucción metabólica por los tejidos (hígado). Unión a los tejidos. Excreción hepática en la bilis. Excreción renal.
Secreción, transporte y eliminación de las hormonas TRANSPORTE EN SANGRE
Hormonas hidrosolubles (péptidos y catecolaminas) Se disuelven en el agua del plasma y se transportan desde sus sitios de origen hasta los tejidos diana, donde difunden desde los capilares pasando al líquido intersticial y después a las células diana. Hormonas esteroideas y tiroideas Circulan en la sangre unidas a proteínas plasmáticas (globulinas), aunque un 10% aproximadamente de ellas circula en forma libre. La fracción libre es la que puede difundir desde el plasma a los líquidos intersticiales, mientras que la que permanece unida a las proteínas plasmáticas actúa como un reservorio que va reponiendo, mediante disociación, la fracción libre a medida que ésta va saliendo del plasma hacia el líquido intersticial.
Sistema endócrino CONTROL DE LA SECRECIÓN HORMONAL POR RETROALIMENTACIÓN RETROALIMENTACIÓN NEGATIVA y REGULACIÓN DEL PRODUCTO Cuando un estímulo induce la liberación de una hormona, los productos o la situación resultantes de su acción suelen detenerla. Es decir, la hormona (o uno de sus productos) ejerce un efecto de retroacción negativa con el fin de impedir una secreción excesiva de la hormona o su hiperactividad sobre el tejido diana. RETROALIMENTACIÓN POSITIVA Cuando la acción biológica de una hormona induce la secreción de una cantidad adicional. Un ejemplo liberación de cantidades elevadas de hormona luteinizante (LH) en respuesta al efecto estimulador de los estrógenos sobre la adenohipófisis antes de la ovulación. La LH secretada actúa en los ovarios, donde estimula, aún más la producción de estrógenos, los que, a su vez aumentan más aún la secreción de LH.
RECEPTORES HORMONALES Y SU ACTIVACIÓN Una hormona comienza su mecanismo de acción con su unión a un receptor específico de la célula diana. Aquellas células que no presenten dicho receptor, no responderán a dicha hormona. Los receptores son moléculas de glicoproteínas que se encuentran localizados en la membrana de la célula efectora y en otros casos a nivel del citoplasma o en el núcleo. Cuando la hormona se combina con su receptor, se desencadena una cascada de reacciones bioquímicas en la célula, que se van amplificando hasta permitir que se produzca un gran efecto con una reducida cantidad de la hormona. Los receptores hormonales se encuentran en número de 2000 a 100 000 por cada célula. Además, cada tipo de receptor será específico para una única hormona . Cátedra de Fisiología Humana Carrera de Medicina UNT - UNSA
El número de receptores de las células diana no permanece constante. Cuando una hormona se une a su receptor en la célula diana a menudo disminuye el número de receptores activos, debido a la activación de algunas moléculas de los receptores o a la menor producción de los receptores. Esta disminución de receptores se denomina regulación a la baja (Down regulation), y disminuye la capacidad de respuesta , del tejido diana a la hormona.
Algunas hormonas determinan una regulación a la alta de los receptores(Up regulation), es decir, la hormona estimulante induce la formación de un mayor número de moléculas del receptor. Cuando se produce este efecto, aumenta de forma progresiva la sensibilidad del tejido diana a los efectos de la hormona.
Cuando una hormona se une a su receptor se forma un complejo hormona-receptor. Este complejo pondrá en marcha el efecto hormonal por distintos mecanismos: 1.- Modificación de la permeabildad de la membrana Apertura o cierre de algún tipo de canal para algún tipo de ión, lo cual se traduce en una modificación de la permeabilidad de la membrana para ese ión y una modificación en la excitabilidad de la membrana. 2.- Activación de enzimas intracelulares Se activa por la cara interna de la membrana a una enzima intracelular, la adenil ciclasa que cataliza la formación de AMPc (SEGUNDO MENSAJERO) 3.- Activación de genes por unión a receptores intracelulares. Diversas hormonas, entre ellas las esteroideas y las tiroideas, se unen a receptores proteicos intracelulares . A continuación, el complejo hormona-receptor activado se une a un segmento específico de las cadenas de DNA del núcleo celular, activándolo, con lo que se inicia la transcripción de genes específicos y se forma RNAm.
Enzima
G Canal iónico Enzima o canal
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La unión hormona- receptor, activa a una proteína G acoplada al extremo intracelular del receptor. Dicha proteína G presenta tres fracciones en su estructura: a, b, g; la fracción a de la proteína G, como resultado de su activación por parte del complejo hormona-receptor, se desplaza por la cara interna de la membrana entrando en contacto con una enzima cercana, la adenil ciclasa, a la cual estimula. Como resultado de esto, la adenil ciclasa activa numerosas moléculas de AMPc; esto permite que numerosas enzimas proteíncinasas dependientes de AMPc se activen desencadenando múltiples reacciones bioquímicas que son la respuesta celular a la hormona.
Otras hormonas activan los receptores de transmembrana que activan la fosfolipasa C, unida al extremo más interno del receptor. Esta enzima hidroliza fosfolípidos de membrana formando dos segundos mensajeros distintos: diacilglicerol (DAG) y trifosfato de inositol (IP 3). El IP3 moviliza los iones Ca 2+ de las mitocondrias y del retículo endoplásmico; los propios iones Ca 2+ también poseen efectos de segundo mensajero, como son la contracción del músculo liso y la modificación de la secreción celular. El DAG, activa la enzima proteíncinasa C (PKC), que fosforila un gran número de enzimas encargadas de producir la respuesta celular.
Es un sistema de segundo mensajero que opera en respuesta a la entrada de Ca2+ en las célula. La entrada de Ca2+ puede iniciarse 1) por cambios en el potencial de membrana, o 2) por la interacción de una hormona con sus receptores de membrana que abren canales de Ca 2+. Cuando entran en la célula, los iones Ca2+ se unen a la proteína calmodulina. Esta proteína posee cuatro lugares de unión al Ca2+ y cuando tres o cuatro de ellos se han ocupado con este ión, la calmodulina cambia de conformación espacial e inicia múltiples efectos en la célula, como son la activación o inhibición de las proteíncinasas. La activación de las proteíncinasas dependientes de calmodulina activa o inhibe mediante fosforilación las proteínas que participan en la respuesta celular a la hormona. Por ejemplo una función específica de la calmodulina consiste en activar, en las fibras musculares lisas, la miosina cinasa, que actúa sobre los filamentos de miosina para que se produzca la contracción en el músculo liso.
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LAS HORMONAS ESTEROIDEAS INCREMENTAN LA SÍNTESIS PROTÉICA
Sistema endócrino El sistema endocrino, a pesar de tener relativa autonomía en el control de las funciones metabólicas, está supeditado, a su vez, al sistema nervioso.
Existe una estrecha interrelación entre el sistema endocrino y el sistema nervioso por intermedio de un suprasegmento especializado, el HIPOTÁLAMO, el cual ejerce una importante y determinante regulación sobre la glándula HIPÓFISIS, que es a su vez, la glándula endocrina que jerarquiza al resto de las glándulas que integran este sistema. Ambos constituyen una verdadera unidad, el llamado SISTEMA NEUROENDOCRINO.
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Organo integrador del SN y el SE
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Regula la homeostasis – – – – –
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Sed Hambre Temperatura corporal Balance hídrico Presión sanguinea
Respuesta regula las actividades de tiroides, suprarrenales y gónadas; funciones de crecimiento, metabolismo.
HIPOTALAMO •
EL HIPOTALAMO Zona ventral de diencéfalo. Rodea cavidad de tercer ventrículo. Incluye A. preóptica telencefálica. •
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LIMITES Anterior: Quiasma Optico Posterior: Cuerpos mamilares. Lateral: Pilares anteriores del fórnix. Ventral: Tuber cinereum. • • • •
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HORMONAS HIPOTALAMICAS Estimulantes - Hormona liberadora de corticotropina (CRH) Activadora de la secreción hipofisiaria de ACTH. - Hormona liberadora de la hormona de crecimiento (GHRH) Estimula la secreción de GH - Hormona liberadora de gonadotropina (GnRH ó LHRH) Estimula la síntesis y secreción de gonadotropinas - Hormona liberadora de tirotropina (TRH) Activa la secreción de TSH
Inhibidoras - Dopamina: Inhibidora de prolactina (PRL) - Somatostatina: Inhibidora de la GH Cátedra de Fisiología Humana Carrera de Medicina UNT - UNSA
HIPOTALAMO -HIPOFISIS Hipófisis anterior o Adenohipófisis
Eje Hipotálamo-Hipófisis-Glándula Periférica. Asas de Retroalimentación Negativa Hipotálamo X
ASA CORTA
ASA LARGA
H H
Hipófisis
X
estimula X inhibe
Glándula Periférica
X
Glándula Hormona
Acción principal
Mecanismo que controla su secreción
Tipo de molécula
Hormona de crecimiento (somatotropina)
Estimula el crecimiento del hueso, inhibe la Hormona (s) oxidación de la hipotalámica (s) glucosa, promueve la degradación de ácidos grasos
Proteína
Prolactina
Estimula la producción de leche
Hormona (s) hipotalámica (s)
Proteína
Estimula la glándula tiroides
Tiroxina en sangre; hormona (s) hipotalámica (s)
Glucoproteína
Cortisona en la sangre; hormona (s) hipotalámica (s)
Polipéptido (39 aminoácidos)
Glucoproteína
Hormona estimuladora de tiroides (TSH)
Hipófisis, lóbulo Hormona anterior Estimula la corteza adrenocorticotrófica suprarrenal (ACTH) Hormona foliculoestimulante (FSH)*
Estimula al folículo ovárico, espermatogénesis
Estrógeno en la sangre; hormona (s) hipotalámica (s)
Hormona luteinizante (LH)
Estimula la ovulación y la formación del cuerpo lúteo en las hembras y las células intersticiales en el macho
Progesterona o testosterona en la Glucoproteína sangre; hormona(s) hipotalámica (s)
Glándula
Hipotálamo (vía hipófisis posterior)
Hormona
Acción principal
Mecanismo que controla su secreción
Oxitocina
Estimula las contracciones uterinas y la salida de la leche
Sistema nervioso
Péptido (9 aminoácidos)
Controla la excreción de agua
Concentración osmótica de la sangre; volumen sanguíneo, sistema nervioso
Péptido (9 aminoácidos)
Hormona antidiurética (ADH, vasopresina)
Tipo de molécula
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Hormona de Crecimiento (GH) o Somatotrofina Péptido de una cadena formada por 191 aa
Principal efecto fisiológico: estimular el crecimiento y el desarrollo somático postnatal A partir de la pubertad: GH actúa principalmente como modulador del metabolismo Déficit de GH produce enanismo y su exceso gigantismo o acromegalia
LIBERACIÓN DE GH ESTIMULADA POR
INHIBIDA POR
GHRH Hipoglicemia Disminución de AGL Aumento de áá
Somatostatina Hiperglicemia Aumento de AGL IGFs
Ayuno
GH
Ejercicio Stress Pubertad agonistas ά -adrenérgicos Serotonina Agonistas de Dopamina
Agonistas β-adrenérgicos Antagonistas de Serotonina Antagonistas de Dopamina
HORMONA DE CRECIMIENTO (GH) o SOMATOTROFINA
GH Secreción de GH es estimulada por GHRH
Estímulo: Deficiencia de sustrato de energía (Ayuno, ejercicio, hipoglicemia)
Glucosa
GH
Glucosa
GH
GH
IGF-1 e IGF-2 (somatomedinas)
GH
diferenciación de células precursoras (precondrocitos de cartílago)
Esquema general de las acciones de GH Metabolismo Glucosa plasmática AGL plasmáticos Aminoácidos plasmáticos Condrocitos Captación de glucosa Síntesis de DNA y prots. Crecimiento lineal Condroitin sulfato Tamaño y Nº celular
Riñón, páncreas, intestino, piel, Hueso, corazón, pulmones Síntesis de ADN y de prots. Tamaño y número celular Tamaño y función de los órg.
Músculo Hormona de Crecimiento
Captación de glucosa Captación de áá Síntesis de proteínas Masa magra corporal
Tejido adiposo Captación de glucosa Lipólisis Adiposidad
Prolactina (PRL) Hormona proteica de 198 - 200 aa, función principal: estimular el desarrollo mamario y la producción de leche en la mujer
Parte de su secuencia es similar a la de GH. Su síntesis aumenta durante el embarazo y la lactancia.
Nivel sérico de prolactina tiene variaciones diarias Su secreción es pulsátil (aumenta durante el sueño)
Vida media 14 minutos
Patrón de secreción de GH y PRL
Regulación de la secreción de Prolactina
Prolactina (PRL) Acciones Fisiológicas •
Iniciación y mantenimiento de la lactancia
•
Promueve la síntesis de proteínas de la leche (caseína y lactoalbúmina)
Prepara la glándula mamaria para la lactancia. Promueve el crecimiento (proliferación y diferenciación de epitelio mamario alveolar y ductal). •
Inhibe la liberación de LH y FSH así como sus efectos sobre los ovarios y las gónadas (anovulatoria). •
Hipófisis posterior (Neurohipófisis) ADH y Oxitocina (nonapéptidos) Función primordial de la ADH: conservar el agua y regular la tonicidad de los líquidos corporales. Es vasoconstrictora. Principal función de la OCT es la eyección de leche por la glándula mamaria. Una función secundaria consiste en estimular la contracción uterina. Impulsos eléctricos provenientes del hipotálamo inducen la liberación de ADH y OCT mediante exocitosis.
HORMONA ANTIDIURÉTICA (ADH) ARGININA-VASOPRESINA (AVP): 9 aa Síntesis: núcleo supraóptico del hipotálamo Transporte a la neurohipófisis: por flujo axoplasmático Neurosecreción: estímulos hipotalámicos Vida media: 10 minutos
HORMONA ANTIDIURÉTICA
MANTENER EL VOLUMEN de AGUA CORPORAL (reduciendo la producción de orina)
UNIÓN A RECEPTORES TIPO V2 (TD y TCol del riñón)
ESTIMULA LA REABSORCIÓN DE AGUA (que vuelve a la circulación)
DISMINUCIÓN DE OSMOLARIDAD PLASMÁTICA AUMENTO DE OSMOLARIDAD DE LA ORINA
ALTAS [ADH]
CONSTRICCIÓN DE ARTERIOLAS (mediado por receptores tipo V 1)
AUMENTO DE LA PRESIÓN ARTERIAL
REGULACIÓN DE LA LIBERACIÓN DE ADH Osmolaridad. El principal estímulo fisiológico para la liberación de ADH es el aumento de la osmolaridad de los líquidos que bañan las neuronas osmorreceptoras del hipotálamo (cambio de 1-2%)
Hipovolemia La liberación de ADH también es estimulada por una hipovolemia (menos sensible, cambios de 5 a 10%). La hipovolemia es detectada por varios sensores de presión (más que de volumen). Entre ellos están los barorreceptores carotídeos y aórticos y los receptores de tensión de las paredes de la aurícula izquierda y las venas pulmonares.
Control de la liberación de ADH
OXITOCINA Síntesis: núcleo paraventricular del hipotálamo Transporte: por flujo axoplasmático Neurosecreción: estímulos hipotalámicos
OXITOCINA
OXITOCINA EFECTOS FISIOLÓGICOS EN LA MUJER: Estimula la eyección de leche Durante el parto estimula la contracción del músculo liso uterino
EFECTOS FISIOLÓGICOS EN EL HOMBRE: Se cree que facilita el transporte del esperma ¿conducta sexual?
CONTROL DE LA SECRECIÓN DE OXITOCINA • Se secreta en segundos como respuesta a la succión del lactante. • Los receptores sensoriales del pezón generan impulsos aferentes
que llegan al hipotálamo. • Si continúa la succión se estimula la síntesis de OCT y el transporte
hacia la hipófisis posterior. • La inhibición de la liberación de OCT por un trastorno emocional
puede interferir con el amamantamiento. • Estrógenos favorecen la unión de la OCT a su receptor.
CONTROL DE LA SECRECIÓN DE OXITOCINA ARCO REFLEJO ESPINAL
(+)
SUCCIÓN DE LA GLÁNDULA MAMARIA
+
OXITOCINA
( –) ( –) ESTRÉS CATECOLAMINAS
