SISTEMA HORMONAL DE REGULACIÓN DE LAS FUNCIONES ORGÁNICAS Autor: Dr. C. Ramón García Herrera Profesor Titular - Consultante - 2022 - © Ramón García Herrera, 2022 © Sobre la presente edición: Editorial Feijóo, 2022 Edición y corrección: Liset Ravelo Romero Atribución-NoComercial-SinDerivadas CC BY-NC-ND ISBN 978-959-312-492-8 Universidad Central «Marta Abreu» de Las Villas Carretera a Camajuaní km 5 ½, Santa Clara, Villa Clara, Cuba. CP 54830 PRÓLOGO La Fisiología es una ciencia muy amplia y con alto grado de complejidad, y en el caso particular de la Fisiología de los Animales Domésticos más aún, pues debe hacer un estudio comparativo de las diversas especies dentro de los mismos, dadas las diferencias fisiológicas de sus estructuras y funciones. Existen tres sistemas de regulación de funciones orgánicas con la finalidad del mantenimiento de la homeostasis u homeoresis. Uno de ellos es el Sistema Endocrino el cual se encarga de la regulación de las funciones metabólicas de los principios inmediatos, de la regulación hidromineral, y del control de la intensidad de las funciones químicas en las células, así como del control de otras funciones metabólicas como el crecimiento, la secreción y el transporte de sustancias a través de las membranas. Interviene también en la reproducción, encargada de la perpetuación de las especies. En su estudio es inevitable y totalmente necesario relacionarlo con el Sistema Nervioso de Regulación, dada la estrecha relación entre los mismos. Esto lógicamente complejiza su estudio, a la vez que lo hace más interesante. Ambos son sistemas extracelulares o generales, clasificándose como sistemas reguladores de organismos individuales, los que coordinan la actividad vital de todas las células y órganos del organismo y del organismo como un todo en el medio que habita. Esta obra se ha originado a partir de las sugerencias de mis colegas, y sobre todo de los estudiantes de la carrera de Medicina Veterinaria, de que publicara en formato de libro mis conferencias sobre el Sistema de Regulación Hormonal de las Funciones Orgánicas, en las que se les presentan esquemas resumen de los contenidos que les ayudan significativamente en el estudio. Además, se ha realizado una amplia revisión de lo publicado sobre el tema, en particular libros, para incluir algunos aspectos importantes que aparecen en los mismos en el presente texto. Modestamente, considero que la obra confeccionada servirá no solo a los estudiantes de pre y posgrado de la carrera de Medicina Veterinaria, sino también a los de Licenciatura en Biología, en Farmacia, Ingeniería Agronómica y todas aquellas carreras relacionadas con la Biología Animal. Espero que tanto colegas como alumnos se sientan complacidos. El autor ÍNDICE EL SISTEMA HORMONAL DE REGULACIÓN O SISTEMA ENDOCRINO / 5 CAPÍTULO 1. GENERALIDADES / 5 CAPÍTULO 2. HIPÓFISIS Y SU RELACIÓN CON EL HIPOTÁLAMO / 24 CAPÍTULO 3. HORMONAS DE LA HIPÓFISIS POSTERIOR / 40 CAPÍTULO 4. HORMONA DE LA HIPÓFISIS INTERMEDIA / 49 CAPÍTULO 5. HORMONAS DE LA HIPÓFISIS ANTERIOR / 51 HORMONA DEL CRECIMIENTO / 51 CAPÍTULO 6. HORMONAS ADRENALES / 72 CAPÍTULO 7. HORMONAS DE LA GLÁNDULA TIROIDEA / 108 CAPÍTULO 8. HOMEOSTASIS DEL CALCIO Y EL FÓSFORO / 132 CAPÍTULO 9. HOMEOSTASIS DE LA GLUCOSA / 152 CAPÍTULO 10. REGULACIÓN DE LAS FUNCIONES SEXUALES / 174 BIBLIOGRAFÍA / 203 EL SISTEMA HORMONAL DE REGULACIÓN O SISTEMA ENDOCRINO CAPÍTULO 1. GENERALIDADES El sistema endocrino se relaciona con las diversas funciones metabólicas de la economía animal y controla la intensidad de las funciones químicas en las células, también rige el transporte de sustancias a través de las membranas celulares y otros aspectos del metabolismo de las células como el crecimiento y la secreción. Algunos efectos hormonales se producen en unos segundos, pero otros requieren varios días para iniciarse y luego duran semanas, meses e incluso años. Por otra parte, existe una interrelación entre los sistemas hormonal y nervioso; por ejemplo, dos glándulas, por lo menos, secretan sus hormonas solamente en respuesta a estímulos nerviosos: médula adrenal y la hipófisis nerviosa. Se señala también que pocas hormonas adenohipofisiarias son secretadas en cantidades importantes, si no es en respuesta a la actividad nerviosa del hipotálamo, según veremos en el estudio de este tema. La Endocrinología estudia las hormonas. El término hormona es bastante reciente, pues fue creado a partir del momento en que Bayliss y Starling en 1902, descubrieron que la llegada de quimo ácido al intestino determinaba la liberación por el mismo de una sustancia, que vehiculada en la sangre, determinaba el aumento de la secreción del jugo pancreático. A esta sustancia (primera hormona) se le dio el nombre de secretina, utilizándose el término de ahí en adelante, para designar aquellas sustancias elaboradas específicamente en glándulas de secreción interna y que vertidas al medio interno llegan al efector utilizando la vía sanguínea. EI sistema endocrino, por lo tanto, está formado por un grupo de tejidos diversos que tienen la propiedad de producir determinadas sustancias necesarias al organismo. Las hormonas se encuentran circulando en concentraciones muy bajas (tiroxina 80 µ/día, cortisol 15-30 µg/día, corticosterona 2-5 µg/día, aldosterona 50-150 g/día, etc.), a pesar de lo cual estas sustancias ejercen sus efectos fisiológicos. Este sistema, a diferencia del sistema nervioso cuya información es trasmitida por impulsos y que controla actividades musculares y glandulares rápidas, regula principalmente funciones metabólicas; sin embargo, existe una verdadera escala de controles entre estos dos sistemas, los que van desde las actividades netamente controladas por el sistema nervioso, hasta las netamente controladas por el endocrino, pasando por las que presentan una estrecha relación entre los dos sistemas. Por ejemplo, el control del calibre de los vasos sanguíneos es una actividad netamente nerviosa que motiva la liberación en los botones terminales del sistema nervioso simpático de la adrenalina y la noradrenalina, porque gracias a la actividad tónica de este sistema los vasos tienen un cierto grado de contracción, si este tono se eleva la contracción aumenta y si disminuye el calibre de los vasos aumenta. El control de la calcemia por la paratohormona es un ejemplo de actividad netamente endocrina en la que una disminución de la calcemia determina secreción de la paratohormona, esta actúa a nivel óseo aumentando la resorción del hueso por los osteoclastos, lo que trae como consecuencia que la calcemia se eleve hasta valores normales. Como ejemplo de actividad neuroendocrina: en la médula adrenal es el impulso nervioso el responsable de provocar la liberación hacia la sangre de las catecolaminas adrenales. Naturaleza química de las hormonas y clasificación Por su estructura, las hormonas de los mamíferos son de varios tipos: esteroides como las hormonas de la corteza adrenal, amínicas como las catecolaminas de la médula adrenal, las polipépticas como las de la adenohipófisis y las derivadas de ácidos grasos como las prostaglandinas. A su vez, existe otra subdivisión dada por el lugar de acción de la hormona en relación con el lugar en que se produce, encontrándose así hormonas locales que actúan en la proximidad del órgano qua las produce, como es el caso de la secretina, la gastrina, los factores de liberación e inhibición hipotalámicos y otras; mientras que otras hormonas como la tiroxina, STH, insulina y otras son llamadas hormonas generales por actuar a distancia del órgano que las produce y sobre un gran número de órganos de la economía. Por otra parte, existe un numeroso grupo de hormonas que actúan sobre otras glándulas, determinando que estas secreten, a su vez, otras hormonas que actuarán sobre otros tejidos, es decir, estas hormonas provocan secreción de hormonas, se les denomina hormonas tróficas, entre ellas LH, FSH, ACTH, STH, los factores de liberación hipotalámicos y otras. El modo general de acción de una hormona trófica aparece en la Figura 1. Los tejidos afectados específicamente por las hormonas se denominan tejidos blanco o diana. En otras ocasiones se produce la acción de la hormona sobre un órgano específico, denominándosele órgano blanco o diana. Las diferentes hormonas generales que han demostrado tener importancia fundamental y que vamos a estudiar son las siguientes: Hormonas de la hipófisis anterior: - Hormona del crecimiento (GH, STH) - Corticotropina (ACTH) - Tirotropina (TSH) - Hormona luteinizante (LH) - Hormona estimulante de los folículos ováricos (FSH) - Hormona luteotrópica (LTH). Actualmente denominada también prolactina. Hormona de la hipófisis intermedia: - Hormona estimulante de los melanocitos (MSH) Hormonas de la hipófisis posterior: - Hormona antidiurética, vasopresina o ADH. - Oxitocina Hormonas generales: - Hormonas corteza adrenal: mineralocorticoides y glucocorticoides - Hormonas médulo-adrenales: catecolaminas (adrenalina y noradrenalina) - Hormonas tiroideas: tiroxina y calcitonina - Hormonas pancreáticas: insulina y glucagón - Hormonas ováricas: estrógenos y progesterona - Hormonas testiculares: testosterona - Hormonas paratiroideas: paratohormona y calcitonina Control de la secreción hormonal Para el sistema endocrino existe una función principalísima, que es la de mantener la constancia del medio interno. Para lograr este fin existen diversos tipos de control en dicho sistema, la mayor parte de los cuales actúan por retroalimentación negativa (negative feedback) y dentro del mismo existen diversos grados de complejidad, los cuales analizaremos a continuación: En la Figura 2 podemos analizar el principio general del control feedback (retroalimentación) en el sistema endocrino. Cuando una hormona ha empezado o ejercer su función fisiológica, la intensidad con la cual es secretada empieza a disminuir. Esto depende de una retroalimentación negativa, fenómeno que ya hemos conocido anteriormente cuando estudiamos los sistemas de control. De forma general, cada glándula tiene tendencia básica a secretar excesivamente su propia hormona, pero una vez logrado el efecto fisiológico normal de la misma comienza a disminuir su secreción, cuyo descenso comienza desde que se inicia su secreción, inclusive. Por otra parte, si la glándula secreta muy poco, los efectos fisiológicos de la hormona disminuyen y hacen disminuir también la retroalimentación negativa, con lo cual la glándula comienza nuevamente a secretar cantidades adecuadas de hormonas. De esta forma se controla la intensidad de secreción de cada hormona, según la necesidad que exista de ella. En el estudio de cada hormona en particular se apreciará el modo de comportarse su sistema específico de control por retroalimentación negativa, no se debe olvidar que algunas pocas hormonas poseen un sistema de retroalimentación positiva para el control de su secreción. Figura 2 Principio general de control feedback (retroalimentación) en el Sistema Endocrino EI modelo más simple de sistema de control (Figura 3) es en el que la hormona actúa sobre células específicas, provocando así un cambio en la variable del líquido extracelular, que a su vez regula la secreción de hormona por la glándula. En este tipo de control existe ausencia total de control hipotalámico o hipofisiario sobre el sistema. La hormona (h) liberada de la glándula endocrina (GE) como consecuencia de un cambio en la variable, actúa sobre la célula específica produciendo cambios que inducen la modificación hacia la normalidad da la alteración de la variable (A) y, por tanto, retroactuando sobre la glándula endocrina que disminuye la producción de h al nivel anterior a la alteración. Como ejemplo de este tipo de control tenemos el control de la glicemia por la insulina y el glucagón y el calcio por la paratohormona y la calcitonina. En segundo orden de complejidad tenemos el tipo de control en el que interviene un precursor hormonal u hormonógeno secretado por un órgano en forma inactiva y activado por enzimas de otro órgano, lo que lo convierte en una hormona trófica que actúa sobre una glándula endocrina, haciendo que esta produzca una hormona, la que además actúa sobre el órgano A produciendo el fenómeno que conduce a la disminución de la producción de enzimas convertoras y, por tanto, retroactuando negativamente sobre el ciclo (Figura 4). El órgano endocrino "B" libera un precursor hormonal que es activado por una enzima liberada por un órgano "A", este actúa entonces sobre una glándula endocrina que produce una hormona que actúa sobre las células periféricas. (Todas las líneas discontinuas representan retrocontrol negativo). En tercer lugar de complejidad tenemos el caso en que la glándula endocrina está subordinada al hipotálamo y en el mismo el feedback se ejerce sobre el hipotálamo y no sobre la glándula endocrina. Control endocrino hipotálamo-glándula endocrina-células efectoras-hipotálamo (Figura 5). La señal aferente inicial del hipotálamo puede ser nerviosa (H) u hormonal (H). Esta provoca un cambio en un componente plasmático que regula la actividad hipotalámica. Este caso se presenta en el control de la concentración de los L.E.C. por la ADH: ADH-Riñón-Agua-Dilución-Hipotálamo. En el último y más alto nivel de complejidad tenemos el caso en que la actividad del órgano efector endocrino final es regulada por la hipófisis anterior, cuya actividad es a su vez regulada por el hipotálamo (Figura 6). En este tipo de control tenemos el control de la secreción tiroidea por la TSH, el de la corteza adrenal por la ACTH, etc. Obsérvese que la retroacción es ejercida por el producto endocrino final y que este se halla a nivel hipotalámico, en la hipófisis anterior y en la glándula endocrina. Modo de acción de las hormonas a nivel celular Después de haber realizado una introducción al estudio de la Endocrinología, clasificando los hormonas según diversos criterios, haber analizado los mecanismos de control que rigen la actividad del sistema endocrino y antes de comenzar a estudiar específicamente las distintas hormonas, es necesario detenerse a analizar algunos aspectos de la acción de las hormonas a nivel celular, que después se aplicarán mucho en el transcurso del estudio de las mismas. En primer lugar es necesario analizar tres incógnitas: 1) ¿Cómo puede reconocer una célula cualquiera la información química llevada por la hormona? 2) ¿Cómo se traduce esta información en el interior de la célula? 3) ¿Cuál es la naturaleza y el enlace de las reacciones, cuyo resultado traduce una interacción hormona-célula en una respuesta biológica precisa? Es crucial detectar a nivel de los órganos blanco los receptores hormonales (Figura 7) de los que teórica y experimentalmente cabe definir cuatro características: 1. Especificidad hormonal, 2. Especificidad de órgano, 3. Elevada afinidad y 4. Capacidad limitada. 1. Un receptor debe registrar específicamente el mensaje químico hormonal, es decir presentar un lugar de recepción que escogerá específicamente entre las moléculas la estructura adecuada, lo que quiere decir que hallará una unión con la hormona estimuladora con exclusión de las otras, es la “especificidad hormonal”. Entre los compuestos naturales o sintéticos de estructura similar a la hormona fisiológica, aquellas que producen el efecto hormonal (incluso si es menos intenso) deben estar ligadas al mismo lugar, si no es así no tienen efecto. 2. Asimismo, no cabe esperar que se encuentre un lugar de recepción en los tejidos que no respondan a la hormona, es la “especificidad de órgano”. 3. Dado que la concentración hormonal es muy débil, tanto en los órganos como en el plasma, es muy verosímil que el lugar de recepción posea una fuerte afinidad para la hormona con el fin de garantizar una ocupación suficiente de los lugares de combinación; esto es la “elevada afinidad”. 4. Finalmente, hay cierta lógica en que el número de lugares de ligazón en las células “capacidad limitada”, se corresponda con bastante aproximación a la concentración hormonal fisiológica in locuo y que en todo caso no sea excesivamente más abundante que la hormona. Esta limitación del número de lugares de ligazón permite, eventualmente, limitar la respuesta celular en caso de inundación hormonal. El lugar de recepción o discriminador (r) debe comunicar un mensaje a las células y esta puesta en marcha requiere una conexión o transducción con un lugar ejecutivo (e), a cuyo nivel se produce la primera modificación celular y tras la cual la molécula hormonal ya no interviene directamente en la máquina celular, la que desarrolla entonces automáticamente el impulso recibido, según un programa determinado genéticamente. El lugar de recepción (r) recibe la información hormonal que es interpretada y trasmitida por el sistema de acoplamiento al lugar ejecutivo (e). Por lo tanto, no se puede denominar receptor a una formación o conjunto de formaciones que impliquen a la vez reconocimiento del mensaje y puesta en marcha de la respuesta. Habitualmente se utilizará el término receptor para moléculas que tengan todas las propiedades exigidas a la parte de recepción del receptor, pero sin lugar reconocido de ejecución. Cabe pensar en receptores que almacenan la hormona “Sr” o receptores que la transportan de un compartimiento a otro de la célula “Tr” (Figura 8) para darla final y definitivamente al lugar de recepción del receptor. El otro principio importante es que la hormona no hace más que poner en marcha una respuesta específica de la célula, sin que de alguna manera cree nada, y actuando solo para revelar una particularidad resultante de la diferenciación celular. Incluso las estructuras (hasta ahora siempre proteínas) que permiten el reconocimiento inicial de las hormonas (receptores) son específicas y parte integrante de la diferenciación de las células diana. Hasta el presente se han observado dos grandes eventualidades: 1. Las hormonas proteicas y polipeptídicas encuentran lugares de recepción a nivel de la membrana externa de las células, y éstas están conectadas con la adenilciclasa (enzima encontrada en todos los tejidos animales en que ha sido buscada con excepción del glóbulo rojo). Su actividad se concreta a la transformación del ATP en 3´ 5´ adenosín-monofosfato cíclico (AMPc) en presencia de iones de magnesio, de forma que la primera respuesta a la ocupación de los lugares de recepción es un aumento de la producción de AMP-c (Figuras 9, 10). Si se admite que esta respuesta resume los efectos directos de la hormona, el sistema de la membrana es el receptor y el 3´5´AMPc es un segundo mediador o mensajero (Figura 11) que, automáticamente, va a poner en marcha la respuesta celular programada. 2. Por el contrario, las hormonas esteroides entran en las células fácilmente o quizás libremente, y pueden salir de ellas libremente si no encuentran receptores en los órganos diana, pero intracelulares. Producto de que el AMPc tiene tal potencia reguladora de las funciones celulares, la célula debe ser capaz de controlar el nivel de concentración. En la mayoría de las células el control es completado regulando la intensidad de la síntesis del AMPc por la acción de una o más enzimas conocidas como fosfodiesterasas, que degradan el 3´ 5' AMP-c a una forma inerte, el 5' AMP. La inactivación resulta, como se ve, de una fragmentación del enlace éster que une el fosfato al carbono 38 del anillo de la desoxirribosa. La cantidad de las enzimas degradativas en las células no se mantiene constante. El nivel del AMP-c es controlado también por difusión a través de la membrana celular. Este es el mecanismo que opera, además de la degradación de la enzima, en las bacterias y en las células de algunos tejidos animales. Debemos señalar también que existen sustancias que pueden modificar la concentración del AMP-c a través de la modificación de la actividad fosfodiesterasa, entre estos productos se encuentran la teofilina, la cafeína y la aminofilina. La acción de estos medicamentos es aprovechada en la terapéutica; por ejemplo, en el asma bronquial, donde el aumento del AMP-c, dado que la fosfodiesterasa es inactivada, induce la dilatación bronquial. Otro segundo mensajero es el monofosfato de guanina cíclico (Figura 12), que es un nucleótido casi exactamente igual al AMP-c, excepto en que contiene la base guanina en lugar de adenina. Ambos son activados en forma similar; sin embargo, suelen producir reacciones intracelulares diferentes a las que produce el AMP-c. Ello permite que aparezcan dos mecanismos de control por segundos mensajeros diferentes en forma simultánea en la misma célula, separados funcionalmente entre sí. Figura 12 El 3´5´ Monofosfato de guanina cíclico (Guanosín Monofosfato Cíclico) 3´5´ GMPc También existen las prostaglandinas, serie de compuestos lipídicos relacionados estrechamente entre sí, que se encuentran diseminados en las células de todo el organismo. La mayoría tienen acción local, es decir, que no cumplen función de segundo mensajero de hormonas generales. Tabla 2. Hormonas que actúan a través del AMP-c Además: glucocorticoides, hormonas tiroideas, estrógenos. Existen otras muchas hormonas que actúan a través del AMP-c, las cuales aparecerán en la parte correspondiente al estudio de las hormonas específicas. CAPÍTULO 2. HIPÓFISIS Y SU RELACIÓN CON EL HIPOTÁLAMO La hipófisis y el hipotálamo están relacionados tan íntimamente que para comprender la estructura y función de esta región es preciso describirlos como una unidad, sin embargo, desde el punto de vista didáctico, es necesario dividirlos y estudiarlos, donde sea posible, por separado. La hipófisis es una glándula pequeña situada en la silla turca, en la base del cerebro y unida al hipotálamo por medio del tallo hipofisiario, se llama también glándula pituitaria o hipofisiaria. Fisiológicamente puede dividirse en tres porciones diferentes: la adenohipófisis, conocida también como hipófisis anterior; la neurohipófisis, que también es llamada hipófisis posterior; y una zona pequeña que existe entre ellas dos, relativamente avascular, denominada parte intermedia, que casi no existe en el hombre, pero es mucho mayor y tiene importancia funcional en algunos animales inferiores (Figura 13 y 14). Embriológicamente las porciones señaladas de la hipófisis tienen orígenes diferentes: la adenohipófisis y la porción intermedia derivan de la evaginación de la parte dorsal de la cavidad bucal, la bolsa de Rathke, mientras que la neurohipófisis deriva del infundíbulo y tiene por lo tanto un origen nervioso. En un tiempo se creía que la contigüidad de estas dos porciones glandulares carecía de significación. Hoy sabemos que no es así, ya que las hormonas secretadas por la neurohipófisis pueden estimular, hasta cierto grado por lo menos, la secreción de algunas hormonas neurohipofisiarias. Referido al origen de las dos porciones de la hipófisis, la adenohipófisis se origina del epitelio faríngeo, lo que explica el carácter epiteloide de sus células, mientras que el origen nervioso de la neurohipófisis, al derivar del infundíbulo, explica la presencia en ella de un gran número de células nerviosas de tipo glial, los pituicitos. La adenohipófisis secreta seis hormonas importantes y otras de menor importancia. La neurohipófisis secreta dos hormonas importantes. Las hormonas de la adenohipófisis desempeñan papeles importantes en el control de funciones metabólicas de toda la economía, entre ellas es bueno citar las siguientes: 1. La somatotropina, estimula el crecimiento del animal modificando muchos metabolismos en el organismo, en especial el de las proteínas. 2. La corticotropina controla la secreción de algunas hormonas cortico-adrenales, las que a su vez afectan el metabolismo de la glucosa, las proteínas y las grasas. 3. La tirotropina controla la intensidad de secreción de hormonas tiroideas por el tiroides y éstas, a su vez, controlan la intensidad de las reacciones químicas en el organismo. 4. La hormona estimulante del folículo. 5. La hormona luteinizante. 6. La hormona luteotrópica o prolactina. Estas tres últimas hormonas son los tres tipos diferentes de hormonas gonadotrópicas que controlan el crecimiento de las gónadas y las actividades reproductoras. Las dos hormonas secretadas por la neurohipófisis tienen las funciones generales siguientes: 1. La hormona antidiurética controla la intensidad de eliminación de agua por la orina y, de esta forma, ayuda a modificar la concentración de agua en toda la economía, es decir en todos los líquidos del organismo. 2. La oxitocina interviene en el transporte de la leche desde el alveolo hasta el pezón durante la succión y ayuda al parto fisiológico. Control de la secreción hipofisiaria por el hipotálamo Casi toda la secreción de la hipófisis es controlada por señales transmitidas desde el hipotálamo, siguiendo por el tallo hipofisiario. Se ha comprobado que cuando la hipófisis se extirpa de su posición normal por debajo del hipotálamo y se trasplanta a otra parte del cuerpo, la intensidad de sus secreciones hormonales cae a un nivel muy bajo, el que en algunas hormonas es de casi cero. La secreción de la neurohipófisis está controlada por haces nerviosos que nacen en el hipotálamo y terminan en la neurohipófisis. En cambio, la secreción de la hipófisis anterior está regulada por sustancias neurosecretorias, producidas por fibras nerviosas del hipotálamo, y que pasan a la glándula a través de vasos sanguíneos pequeños llamados vasos porta-hipotalámicos-hipofisiarios (Figura 15). De esta forma las sustancias neurosecretorias actúan sobre las células glandulares y modifican su secreción. El hipotálamo es un centro nervioso de gran importancia, que recibe señales procedentes de casi todas las fuentes posibles en el sistema nervioso; constituye un centro de convergencia de información. Macroscópicamente el hipotálamo está limitado por varias estructuras, el quiasma óptico por delante, los cuerpos mamilares por detrás y los surcos formados por los lóbulos temporales, por los lados. La base lisa y redondeada del hipotálamo se llama tubercinerium y su región central es la eminencia media, desde la cual desciende el tallo hipofisiario. Sistema porta-hipotalámico-hipofisiario Vascularización de la hipófisis La vascularización de la hipófisis tiene, desde el punto de vista funcional, una importancia considerable por ser la hipófisis en su conjunto una glándula endocrina que como anteriormente se señaló, vierte se secreción en la sangre. Además, entre estos elementos secretores y los vasos existen íntimas relaciones. Sin embargo, esto no tiene nada de específico, pues es común a todas las glándulas endocrinas, pero hay algo que sí debe llamar la atención del estudioso y es la ausencia de http://emifl.cqo.ic/ conexiones entre la hipófisis anterior y cualquiera de los núcleos vegetativos del hipotálamo. Nacida de la orofaringe, la adenohipófisis no contrae, en efecto, más que relaciones de continuidad con el lóbulo posterior y con las estructuras nerviosas suprayacentes (Figura 15). Por otra parte, numerosas observaciones de orden experimental o clínico han demostrado desde hace mucho tiempo y sin ninguna ambigüedad, que deben existir una o varias vías de transmisión entre el sistema nervioso y la adenohipófisis. A título de ejemplo, citaremos la influencia de la luz sobre la maduración sexual en numerosos pájaros; para la maduración del folículo ovárico se exige la acción de una hormona gonadotrópica (FSH), debe existir pues, una unión, por una parte, entre el estímulo luz y su recepción en el sistema nervioso central y, por otra parte, con en el lóbulo anterior de la hipófisis que secreta la hormona gonadotrópica. La ausencia de conexión nerviosa induce a pensar que la vía de transmisión del mensaje debe ser la vía sanguínea, por la circulación. Por otra parte, los trabajos de Popa (1930), que fueron ampliamente confirmados posteriormente, han demostrado que entre el hipotálamo y la hipófisis, en la región infundibular, existe un sistema vascular porta, es decir, dos redes capilares sucesivas en las que la circulación se realiza de las estructuras nerviosas a las células glandulares endocrinas (Figura 15). La red capilar primaria del sistema porta es doble, La primera nace de las arterias hipofisiarias anteriores, procedentes de las carótidas derecha e izquierda en el punto de su penetración en el seno venoso, distribuyéndose en el lóbulo posterior y en la parte baja del tallo infundibular. La segunda, sin dudas la más importante, es la de la parte alta del tallo infundibular. Nace de las arterias hipofisiarias cortas y largas del tallo, estas últimas de las arterias hipofisiarias superiores procedentes de las carótidas internas derecha e izquierda en el punto de su salida del seno venoso (Figura 15). Estas redes capilares están en estrecha relación con las estructuras nerviosas del infundíbulo, como son: los haces supraóptico y paraventriculares hipofisiarios constituidos http://csti.mu.lo/ por fibras procedentes de los núcleos supraópticos y paraventriculares, y el haz tuberohipofisiario formado por fibras procedentes, en su mayor parte, de las agrupaciones celulares del hipotálamo. Algunas de estas fibras presentan, en ciertos puntos, dilataciones ampollares en íntimo contacto con los capilares. Otras terminan en forma de botones aplicados a la superficie del vaso. La red secundaria del sistema porta hipotalámico-hipofisiario vasculariza el lóbulo anterior, cuyas nueve décimas partes son tributarias del sistema porta infundibular. De esta forma, las neurohormonas procedentes de las estructuras nerviosas hipotalámicas e infundibulares pueden alcanzar la adenohipófisis para regular sus funciones. Control por el hipotálamo de la adenohipófisis Hipótesis de la función quimiotransmisora de los vasos portales La hipótesis de la función quimiotransmisora del sistema portal en la regulación de la hipófisis se introdujo para explicar cómo la hipófisis anterior, que carece de fibras nerviosas secretomotoras, podía ser influida por el sistema nervioso. Según esta hipótesis, las neurohormonas liberadas en las terminaciones nerviosas de la eminencia media, penetran en los capilares del plexo capilar primario de la circulación hipofisoportal y son transportadas por las venas portales a los sinusoides del lóbulo anterior, donde la sangre está separada de las células glandulares solo por el endotelio y un espacio perisinusoidal (Figura 16 a, b y c). Estas moléculas han sido llamadas factores de liberación (en la nomenclatura universal releasing factor), pero neurohormonas hipotalámicas es una denominación más real indicando el origen y la naturaleza hormonal de las moléculas transmisoras, incluyendo tanto a los ya mencionados factores de liberación como a los factores de inhibición (inhibiting factor). En la actualidad son denominadas estas moléculas hormonales como hormonas liberadoras e inhibidoras. La mayor parte de las neurohormonas hipotalámicas son de acción estimulante, como el factor de liberación de la hormona luteinizante (LHRF), factor de liberación de la hormona folículo estimulante (FSHRF), factor de liberación de la hormona tiroestimulante (TSHRF), factor de liberación de prolactina (LTHRF) y el factor de liberación de corticotropina (ACTHRF). En tres casos, prolactina (PIF), melanotropina (MIF) y somatotropina (SIF), las neurohormonas tienen efecto inhibidor. El control inmediato de la actividad secretora de las células hipofisiarias anteriores se debe a la estimulación o inhibición de la síntesis y la liberación hormonal por esas hormonas locales que aparecen en el hipotálamo adyacente. Las hormonas hipotalámicas se forman en las terminales de los axones originados en zonas hipotalámicas relacionadas con la integración de feedback con hormonas periféricas, estímulos metabólicos e influencias neurales. La existencia de zonas hipofisotrópicas en el hipotálamo ha sido establecida con el estudio de los efectos de estimulaciones localizadas y de lesiones localizadas de dichas zonas, pero las funciones de dichas zonas no se corresponden con precisión con los núcleos anatómicos del hipotálamo. El control de la secreción de ACTH parece localizarse en el hipotálamo posterior, el de la TSH en el anterior, las gonadotrofinas en las regiones anterior y media y el control de la STH en una amplia zona del hipotálamo ventral. Se admite que estos factores de liberación e inhibición, actualmente llamados hormonas de liberación o estimulación u hormonas de inhibición, sean pequeños polipéptidos de naturaleza similar a las hormonas neurohipofisiarias. Control por el hipotálamo de la neurohipófisis Neurohipófisis y su relación con el hipotálamo La neurohipófisis está formada casi totalmente por células de tipo neurológico, denominadas pituicitos. Sin embargo, los pituicitos no secretan hormonas, actúan simplemente como estructuras de sostén para gran número de fibras y terminaciones nerviosas finales de los haces nerviosos que nacen en los núcleos supraópticos y paraventriculares del hipotálamo. Estos haces pasan a la neurohipófisis siguiendo el tallo hipofisiario (Figura 17). Las terminaciones nerviosas son botones bulbosos situados en la superficie de los capilares, dentro de los cuales se secretan las hormonas de la hipófisis posterior: hormona antidiurética (ADH) llamada también vasopresina y la oxitocina. Si se corta el tallo hipofisiario cerca de la hipófisis, dejando intacto el hipotálamo, las hormonas neurohipofisiarias se siguen secretando en forma casi normal, pero en este caso se realiza la secreción por los extremos cortados de las fibras nerviosas dentro del hipotálamo, y no por las terminaciones nerviosas de la neurohipófisis. Ello está motivado porque estas hormonas se sintetizan inicialmente en los cuerpos celulares de los núcleos supraópticos y paraventriculares, las que luego son transportadas en combinación con una proteína portadora llamada neurofisina hacia abajo, siguiendo las fibras nerviosas hacia las terminaciones nerviosas de la neurohipófisis, necesitándose varios días para llegar a la glándula, Esto se plantea debido a que se ha comprobado la presencia de hormonas en las fibras nerviosas en dirección ascendente hasta los propios núcleos supraópticos y paraventriculares (Figura 17a) . La ADH se forma primariamente en los núcleos supraópticos, mientras que la oxitocina se forma básicamente en los núcleos paraventriculares. Sin embargo, cada uno de estos núcleos puede secretar la otra hormona secundariamente, esto es aproximadamente la sexta parte de la cantidad de hormona primaria que secreta. En condiciones de reposo, grandes cantidades de ADH y de oxitocina se acumulan en la neurohipófisis y en los gránulos secretorios de las fibras terminales, todavía unidas laxamente a la neurofisina. Cuando se trasmiten impulsos nerviosos hacia abajo, siguiendo las fibras desde los núcleos supraópticos y paraventriculares, las hormonas son liberadas inmediatamente por las terminaciones nerviosas por el mecanismo secretorio usual de exocitosis, absorbidas por los capilares sanguíneos locales. Se supone que primero los impulsos nerviosos liberan vesículas de algunas otras sustancias trasmisoras a nivel de las terminaciones nerviosas, y que estas sustancias trasmisoras liberan las hormonas de las proteínas portadoras, unidas laxamente entre sí, permitiendo que difundan y salgan de las terminaciones nerviosas. Importancia del eje hipotalámico-hipofisiario Ya conocemos que para que el conjunto de órganos de la economía funcione en unidad armónica de orden superior, es necesaria la actividad de los dos principales sistemas coordinadores, el sistema nervioso y el hormonal. EI sistema nervioso está estructurado de tal forma, que sus ramificaciones finales se ponen prácticamente en contacto con la casi totalidad de las células del organismo, sensibles a los cambios de la actividad celular. Las excitaciones recibidas por los órganos de los sentidos son trasmitidas al sistema nervioso central en unión de las provenientes de otros árganos, desencadenándose respuestas bien definidas (respuestas reflejas). Este sistema trasmite rápidamente las excitaciones y garantiza, por esta organización que posee, el desempeño de un importantísimo papel en la adaptación inmediata del organismo a las modificaciones, tanto de las condiciones externas como de las internas. Sus respuestas son breves. Las glándulas endocrinas intervienen en el control del crecimiento, del desarrollo, del metabolismo y de la reproducción; aunque también algunas hormonas influyen sobre las funciones del sistema nervioso central y sobre el comportamiento. De forma contraria a como sucede con las respuestas nerviosas que son rápidas, las hormonales son lentas, pues las hormonas tienen que ser sintetizadas y transportadas hasta los órganos diana, pero estas respuestas se mantienen por largo tiempo, hasta tanto son destruidas todas las moléculas liberadas. El sistema hormonal carece de receptores externos, por lo que solamente es capaz de captar las variaciones en el medio interno (LEC), aunque en ocasiones deba responder a variaciones de las condiciones externas que reclaman una respuesta adaptativa del organismo, en la que los mecanismos actuantes son regulables directamente por este. Ello infiere una necesaria correlación entre la función de ambos sistemas, es decir se establece un control neuroendocrino. De hecho el sistema endocrino mantiene una estrecha correlación funcional con el sistema nervioso. Algunas glándulas endocrinas están inervadas por fibras simpáticas y parasimpáticas, estando funcionalmente bajo la acción de este sistema; además hay una comunicación directa entre el sistema nervioso central, el hipotálamo y la hipófisis (sistema diencéfalo-hipofisiario). Se encuentran en el hipotálamo centros reguladores de la función endocrina, relacionados con el metabolismo, reproducción y equilibrio hidromineral, que están en una directa relación funcional con la hipófisis y el sistema nervioso vegetativo. Estos centros responden a estímulos captados por receptores periféricos y que les llegan a través del tálamo; también se comunican con la corteza cerebral de donde parten estímulos inhibidores o activadores hacia el sistema diencéfalo-hipofisiario. Se establece así, una relación de subordinación funcional del sistema endocrino al sistema nervioso (eje hipotalámico-hipofisiario), la cual permite que los estímulos nacidos en el exterior y también muchos del medio interno que no pueden ser captados por el sistema endocrino, puedan recibir una respuesta compensatoria-adaptativa por la acción de este sistema (respuesta neuroendocrina). Sin esta organización de subordinación del sistema endocrino al nervioso tales estímulos quedarían sin la adecuada respuesta, lo que llevaría a la ruptura de la homeostasis. En la Figura 18 se resumen los circuitos de control hormonal que relacionan al hipotálamo, la hipófisis y los órganos blancos y en la Figura 18-a se resumen las hormonas hipofisiarias bajo control del hipotálamo como centro convergente de toda la información recepcionada en el organismo. CAPÍTULO 3. HORMONAS DE LA HIPÓFISIS POSTERIOR En la hipófisis posterior o neurohipófisis se almacenan las hormonas ADH y la oxitocina, las que por su estructura química son polipéptidos que contienen ocho aminoácidos, cuya composición es: Obsérvese que son idénticas, a excepción de los dos aminoácidos terminales. Este parecido indica las similitudes funcionales entre las dos hormonas, mientras que la ligera disimilitud ilustra que pequeños cambios pueden alterar, netamente, las propiedades fisiológicas de las hormonas. HORMONA ANTIDIURÉTICA, ADH O VASOPRESINA Generalidades La hormona antidiurética, conocida originalmente como vasopresina, es un polipéptido que está confinado al plasma y su inactivación en el mismo es insignificante, excepto en la mujer embarazada. En el plasma del perro, toda o casi toda la ADH, se encuentra en forma péptida libre cuando las concentraciones son anormalmente altas. También parecen estar libres cuando las concentraciones en el perro y en el hombre son fisiológicas. Mientras que en la rata la fracción conjugada con proteínas plasmáticas oscila entre cero y la casi totalidad. Los aclaramientos renal y hepático explican por completo el aclaramiento total en la rata, la fracción renal es algo más alta que la hepática, si la concentración fisiológica es normal o alta. Efectos fisiológicos Aumentando la permeabilidad al agua del segmento distal de la nefrona y sobre todo la de los conductos colectores, la ADH permite la concentración de la orina debido a la resorción del agua no-ligada a los electrolitos eliminados por la orina (agua libre). De ello resulta que la orina isotónica e incluso hipotónica en relación con el plasma, en el punto de entrada en el túbulo distal, se transforma en orina hipertónica. El volumen de agua que sea preciso añadir al volumen de orina emitido en la unidad de tiempo, para que esta orina sea isotónica con el plasma, representa lo que se denomina depuración del agua libre. En realidad esta es la cantidad de agua que, en este tiempo, ha sido reabsorbida por el riñón entre el segmento distal del nefrón y la llegada de la orina a la pelvis renal. Así, el valor de la depuración del agua libre es el reflejo de la actividad ADH. Pero la acción de la ADH no está tan solo limitada a aumentar la permeabilidad de los túbulos distales y colectores al agua. La ADH, por lo menos en algunas especies como la rata, aumenta la resorción activa del sodio a nivel de la rama ascendente del asa de Henle, como a lo largo del túbulo colector, pero en este caso se trata de una acción de importancia muy secundaria en relación con el efecto sobre la permeabilidad al agua de los segmentos terminales del nefrón. Mecanismo de acción de la ADH El mecanismo por virtud del cual la ADH actúa sobre los túbulos aumentando su permeabilidad aún no es conocido; sin embargo, la hormona se fija primero a receptores específicos en el lado basal de las células epiteliales del conducto colector, haciendo que se formen grandes cantidades de adenosín cíclico (AMPc). A su vez, se piensa que este abre los poros de las membranas celulares, permitiendo una mayor difusión de agua desde los líquidos tubulares a los peritubulares; aunque se desconoce en absoluto el mecanismo http://yesrieebilxo.au/ por el cual el AMP-c ejerce este efecto sobre los poros. Como resultado el agua es absorbida por osmosis, como se tratará en el estudio del mecanismo de concentración de orina en el riñón. Regulación de la producción de ADH Regulación osmótica Se ha comprobado experimentalmente que cuando se inyecta una solución de electrolitos en la arteria que riega el hipotálamo, los núcleos supraópticos inmediatamente trasmiten gran número de impulsos a la neurohipófisis para liberar grandes cantidades de ADH hacia la sangre circulante. Inversamente, la inyección de agua pura en esta arteria origina la supresión total de los impulsos desde los núcleos supraópticos y, prácticamente, la supresión completa de secreción de ADH. La hormona antidiurética que ya ha sido producida es destruida por los tejidos con intensidad de aproximadamente 50 % cada 15 minutos. Por lo tanto, la concentración de ADH en los tejidos corporales puede cambiar desde pequeñas a grandes cantidades en unos pocos minutos. Se ha supuesto que las neuronas de los núcleos supraópticos funcionarían como osmoreceptores, y los histólogos han observado cavidades líquidas en estas células, que probablemente puedan aumentar y disminuir de volumen según la concentración de los líquidos extracelulares. Cuando los líquidos extracelulares están muy diluidos, se supone que la ósmosis de agua hacia la célula aumenta el volumen del líquido en la cavidad, mientras que los líquidos extracelulares concentrados, se supone que disminuyen su volumen. Sea cual sea el modo en realidad de estos efectos, los líquidos corporales concentrados estimulan los núcleos supraópticos, mientras que los diluidos los inhiben. Por tanto, existe un mecanismo de control de retroalimentación que rige la presión osmótica total de los líquidos corporales y que opera de la forma siguiente (Figura 19). Cuando los líquidos corporales se hacen muy concentrados, los núcleos supraópticos son excitados, los impulsos son transmitidos a la neurohipófisis y se produce la secreción de ADH. Esta luego pasa por la sangre a los riñones, provocando en ellos un aumento de la permeabilidad de los túbulos colectores para el agua. En consecuencia la mayor parte del agua es reabsorbida desde el líquido tubular, mientras que los electrolitos siguen perdiéndose en la orina. Este efecto diluye los LEC, devolviéndoles una composición osmótica bastante normal, disminuyendo la excitación de los núcleos supraópticos, por lo que disminuye el nivel de hormona circulante. http://liqr.l-.os/ Otros efectos de la ADH Efecto presor La ADH en concentraciones moderadas o altas tiene una acción muy intensa constriñendo las arteriolas y, por lo tanto, aumentando la presión arterial. El estímulo más enérgico de todos los que aumentan la secreción de ADH es una hemorragia intensa con choque circulatorio. Se dice, que en general, la disminución de la presión en las diversas zonas preso-receptoras del cuerpo, como los receptores de distensión auriculares, originan señales que son transmitidas a los núcleos supraópticos para aumentar la producción de la ADH. No obstante, los baro-receptores carotideos, aórticos y pulmonares, también participan en el control de la secreción de ADH. Sin embargo, quizás también ocurra que la disminución del riego sanguíneo para el propio hipotálamo pueda ser el estímulo primario que origine el gran aumento de la secreción de ADH. Debido a esta acción presora la ADH fue conocida, inicialmente, como vasopresina. Otros factores que afectan la producción de ADH son: - Aumentándola:  Traumatismo  Dolor  Ansiedad  Algunos medicamentos como morfina, nicotina, tranquilizantes y algunos anestésicos. Ello explica la frecuente acumulación de agua en muchos estados emocionales y también la diuresis que ocurre cuando tales situaciones han desaparecido. - Inhibiéndola:  El alcohol: Durante un exceso alcohólico la falta de ADH permite diuresis intensa. El alcohol además dilata las arterias aferentes de las nefronas, lo cual aumenta el efecto diurético.  Diabetes insípida: Producida como consecuencia de una insuficiencia del sistema supraóptico-hipofisiario para secretar hormona antidiurética, por tanto impide que la orina se concentre, densidad constante entre 1 002 y 1 006, con diuresis de 5 a 15 litros diarios y pérdida de electrolitos, por lo que hay tendencia a la deshidratación. Otras acciones Grandes concentraciones de la hormona producen contracción de casi todas las fibras lisas del cuerpo, incluyendo intestino, conductos biliares y útero. Son necesarias dosis superiores a las necesarias para el efecto antidiurético y de ahí que se dude de su papel fisiológico oxitócico, debido a la semejanza entre los dos octapéptidos (ADH y oxitocina). Los sicólogos sugieren que aumenta la memoria. FACTOR OXITÓCICO DE LA NEUROHIPÓFISIS: LA OXITOCINA La oxitocina tiene efectos fisiológicos directos sobre la musculatura lisa de todo el organismo provocando contracción de la misma, en particular sobre la musculatura lisa del útero y las células mioepiteliales del sistema canicular excretor de la leche. Efectos fisiológicos sobre el útero Una sustancia oxitócica es la que produce contracción del útero grávido. La hormona oxitocina tiene un poderoso efecto sobre el útero grávido, especialmente al final de la gravidez o embarazo, es por ello que se considera como la responsable de producir el parto. La hormona antidiurética también estimula el útero grávido, aunque no tan fuertemente como la oxitocina, el efecto es cien veces menor que el que tiene la oxitocina. Es conocido que el útero, tanto intacto como aislado, exhibe contracciones espontáneas. La naturaleza e intensidad de tales movimientos depende fundamentalmente del estado reproductivo del animal, es decir de la fase del ciclo estral o de su estado de embarazo o no. Así, es notorio durante el estro, y 2-3 días posteriores al mismo en la vaca, precisamente en el período en que los niveles de estrógenos sanguíneos son elevados. Mientras en la fase luteínica, en la que predominan los niveles elevados de progesterona, disminuyen las contracciones uterinas. De donde se deduce que la progesterona muestra un efecto inhibidor de la acción de la oxitocina sobre el útero, mientras que los estrógenos son estimulantes, por lo que se necesita la presencia de los mismos para poner de manifiesto la actividad de los elementos que puedan incrementar esta motilidad. Este efecto es denominado por los fisiólogos como “acción sensibilizadora” de los estrógenos a la acción de la oxitocina y otros factores oxitócicos. Como la oxitocina juega un posible papel sobre el útero al momento del parto, analizaremos brevemente algunos aspectos relacionados con ella. Posibles causas del parto 1. El útero aumenta en irritabilidad en los últimos estadios de la gestación. 2. La distensión uterina causa una reacción y el órgano intenta recuperar su tamaño normal. 3. El parto está causado por la acción de sustancias producidas por el feto que pasan a la sangre materna. 4. Los cambios degenerativos de la placenta hacia el final de la preñez, característicos de todas las especies, debilitan la unión útero-coriónica y aumentan la respuesta a factores tales como sustos, emociones, sacudidas físicas, etcétera. Es posible que el parto se deba a una combinación de los cuatro factores, quizás operando conjuntamente con otros aún desconocidos. Como al final de la gestación el nivel de estrógenos circulantes es elevado, el útero está “sensibilizado” a la acción de la oxitocina. Aunque no se ha demostrado una descarga de oxitocina coincidente con el parto, es posible que este sea más reactivo a los niveles producidos por otros estímulos, ya que aunque los animales desprovistos de hipófisis posterior pueden parir, el parto se vuelve largo y difícil, pudiendo inducirse por la inyección de oxitocina. http://orgr.no/ Mecanismo de acción En cuanto al mecanismo de acción analizaremos un resumen de lo publicado hasta el momento sobre el particular, lo cual aún no está totalmente concluido. De los resultados obtenidos por la aplicación de alfa-bloqueantes, se puede inferir que su acción no se realiza a través de los receptores alfa, como lo hace la adrenalina. Es por ello que, presumiblemente, se realice por mecanismos relacionados con los receptores beta o por algún tipo de receptores específicos. Podríamos presumir la siguiente hipótesis: la oxitocina, por un mecanismo aún no conocido, disminuye la producción de AMPc, esta disminución influiría sobre la concentración de iones calcio, disminuyendo el potencial de membrana, con lo que facilitaría la excitabilidad de la fibra uterina. Posible efecto facilitando la fertilización del óvulo La estimulación sexual de la hembra durante el coito aumenta la secreción de oxitocina y este aumento probablemente explique, en parte, las contracciones uterinas que ocurren durante el orgasmo femenino. Por ello se ha supuesto que la excitación facilita la fertilización del óvulo, ocasionando la propulsión uterina del esperma hacia arriba, siguiendo las trompas de Falopio (corriente axoplásmica). Efecto de la oxitocina sobre la glándula mamaria Acción sobre la evacuación láctea (eyección láctea) Dada la importancia económica de la producción láctea, se tratará en otro momento la fisiología de la glándula mamaria, donde aparecerá en detalle la acción que juega la oxitocina en este particular, No obstante, nos referiremos muy brevemente al papel de eyector lácteo de la oxitocina. La oxitocina juega un papel muy importante en la producción láctea, ya que provoca la expulsión de la leche contenida en los alveolos mamarios hacia los conductos excretores, de manera que la leche puede ser obtenida por aspiración natural o mecánica, por ello es conocida como la hormona eyectora de la leche. El mecanismo funciona de la forma siguiente: Los estímulos recibidos sobre el pezón se transmiten por el sistema nervioso al encéfalo y alcanzan los núcleos paraventriculares del hipotálamo anterior, provocando la liberación de oxitocina. Esta es llevada por vía sanguínea a la mama, encontrando como células blanco a las células mioepiteliales de la misma, situadas por fuera de los alveolos y las hace contraer. CAPÍTULO 4. HORMONA DE LA HIPÓFISIS INTERMEDIA Embriológicamente el lóbulo intermedio hipofisiario se desarrolla como el lóbulo anterior, de ahí su parecido histológico. Este lóbulo está más desarrollado en los animales que en el hombre, donde es más difícil de identificar dadas las funciones de la hormona por él secretada. La hormona elaborada y secretada en el lóbulo intermedio por los melanocitos es la melanotropina o MSH, siglas referidas a su nombre en inglés Melanotropin Stimulating Hormone, conocida también como hormona melanotropa en alusión a su papel trófico. Químicamente la MSH es un polipéptido de 13, 18 o 22 aminoácidos, según la especie animal. La forma mayormente encontrada es la α-MSH, de 13 aminoácidos. Papeles fisiológicos En los anfibios, la MSH causa dispersión de los gránulos del pigmento en los cromatóforos, los que en el hombre se conocen como melanocitos. Al dispersarse estos gránulos oscuros, la piel se torna oscura, lo que ocurre en presencia de la hormona. En ausencia de la hormona, los gránulos se condensan alrededor del núcleo, con lo que la célula adquiere una apariencia más clara. Esto cambio de color de la piel es considerado un mecanismo protector. Es evidente que la luz solar tiene cierta participación, ya que la MSH oscurece la piel cuando está expuesta al Sol. Regulación de la secreción Al perecer la secreción de MSH está bajo control hipotalámico, el que tiene una acción inhibidora, ya que si este órgano es lesionado se segrega MSH y la piel se oscurece. La lesión de los nervios ópticos provoca secreción de MSH, lo que indica que la secreción responde al estímulo luminoso; con iluminación débil la piel se oscurece, aclarándose con iluminaciones intensas. A mayor luz es mayor el número de impulsos transmitidos por el nervio óptico al hipotálamo, secretándose la hormona inhibidora de MSH, la IHMSH, e inhibiéndose la secreción hipofisiaria de MSH. A menor luz, es menor el número de impulsos por el nervio óptico al hipotálamo, disminuyendo la secreción de IHMSH y desapareciendo la inhibición para la secreción hipofisiaria de MSH, por lo que esta aumenta. CAPÍTULO 5. HORMONAS DE LA HIPÓFISIS ANTERIOR HORMONA DEL CRECIMIENTO La hormona del crecimiento Growth Hormone (GH), llamada también hormona somatotrópica o somatotropina (STH), produce el crecimiento de todos los tejidos corporales capaces de crecer. Causa aumento del volumen de las células e incremento de la mitosis desarrollándose un número más elevado de células. La hormona del crecimiento no funciona a través de una glándula endocrina blanco, como casi todo el resto de las hormonas adenohipofisiarias, sino directamente sobre todos o casi todos los tejidos de la economía. La importancia de la hipófisis en la regulación del crecimiento fue reconocida por Hutchinson, quien propuso en 1900, que de los trastornos de la función hipofisiaria se deriva como resultado el enanismo, el gigantismo y la acromegalia. Ya en 1887 se conocía el fenómeno de la asociación entre lesión hipofisiaria y la acromegalia; pero la esencia de este fenómeno fue determinada posteriormente cuando se comprobó que obedecía a una hipersecreción glandular posterior a la adultez. Estudios precoces en animales demostraron que la esencia del enanismo era una ausencia de la hormona en el periodo postnatal, ya que la hipofisectomía provocaba detención del crecimiento. El fenómeno gigantismo tiene su esencia en una hipersecreción glandular antes de alcanzarse la vida adulta. La existencia de un factor hipofisiario del crecimiento fue demostrado de modo concluyente por Evans en 1921, cuando planteó que los extractos de la hipófisis anterior producían gigantismo en la rata. Más tarde se comprobó también que el aporte de extractos hipofisiarios en animales hipofisectomizados restauraba el crecimiento y que en el perro adulto producían una enfermedad semejante a la acromegalia. http://volur.cn/ La Figura 20 muestra el efecto típico da las inyecciones diarias de hormona del crecimiento en la rata, en comparación con un animal de la misma camada, que no recibió hormona del crecimiento. En la Figura 20 se muestra un gran aumento del crecimiento como consecuencia del efecto de la señalada hormona, tanto en los primeros días de la vida como después que ya han alcanzado la edad adulta. En los primeras etapas del desarrollo todos los órganos de la rata tratada aumentaron proporcionalmente de volumen, pero después de alcanzada la vida adulta la mayor parte de los huesos dejaron de crecer, mientras seguían haciéndolo los tejidos blandos. Esto se debe a que, una vez que ya estén soldadas las epífisis de los huesos largos con las diáfisis, todo crecimiento ulterior en altura es imposible, aunque la mayor parte de los demás tejidos de la economía puedan seguir creciendo durante toda la vida. Trastornos de la secreción de STH El enanismo obedece a una hiposecreción de la STH antes de que se alcance la vida adulta, en general todas las partes del cuerpo conservan su proporción, pero el desarrollo global disminuye considerablemente. El gigantismo es producto de una hipersecreción de STH antes de alcanzarse la vida adulta, lo que provoca que todos los tejidos crezcan con rapidez, incluso los huesos si no existía ya la soldadura de las epífisis de los huesos largos con las diáfisis. La estatura entonces aumenta hasta que el individuo se vuelve un gigante. La acromegalia, a diferencia del gigantismo, obedece a la hipersecreción de STH posterior a la adultez, cuando se han unido las epífisis y las diáfisis de los huesos largos. Se caracteriza por un mayor crecimiento de los tejidos blandos, mientras que los huesos se espesan, siendo más notable en los huesos de las manos y pies y en los huesos membranosos como los del cráneo, nariz, mandíbula, ciertas partes de las vértebras, etc. Este crecimiento prosigue después de alcanzada la adultez; como consecuencia, la mandíbula se torna prominente, la frente se inclina hacia atrás porque se desarrollan en exceso los bordes de las órbitas, la nariz puede alcanzar el doble de su tamaño normal, los dedos se ponen considerablemente gruesos, por lo que las manos se vuelven casi dos veces mayores que antes. La alteración de las vértebras suele provocar qua se encorve la espalda o cifosis. Finalmente, se produce el crecimiento exagerado de los órganos blandos como la lengua y el hígado. Características generales de la STH La somatotropina es un polipéptido de 191 aminoácidos de una sola cadena, con un peso molecular de 22 005 en el hombre que es la más pequeña de las aisladas. En las demás especies, como se aprecia en la Tabla 3, posee un mayor peso molecular. En su conformación aparecen dos asas, una grande y otra pequeña, formadas por enlaces bisulfuros intramoleculares. Estos, a diferencia de lo que ocurre en la insulina y en las hormonas neurohipofisiarias, no son esenciales en la actividad biológica de la misma. La vida media biológica en el plasma es de aproximadamente 25 a 30 minutos, ya que se metaboliza con rapidez, una parte por lo menos, en el hígado. Mecanismo fundamental del crecimiento El crecimiento es un fenómeno complejo que es afectado no solo por la hormona del crecimiento, sino también por lo tiroxina, los andrógenos y la insulina. También es afectado por factores extrínsecos y genéticos. Normalmente se acompaña de una sucesión ordenada de cambios e implica el incremento proteico y el crecimiento en longitud y tamaño y no solo un aumento de peso, el que puede deberse a la formación de grasa o a la retención de sal y agua. Factores genéticos y extrínsecos El suministro de alimentos es el factor extrínseco más importante que afecta al crecimiento. La dieta debe ser adecuada, no solamente en contenido proteico, sino también en vitaminas y minerales esenciales, así como en calorías, de manera que las proteínas no se quemen para la obtención de energía. Las lesiones y enfermedades detienen el crecimiento porque incrementan el metabolismo proteico. Períodos de crecimiento Los patrones de crecimiento condicionados genéticamente varían poco de una a otra especie. Las ratas continúan creciendo, aunque con una tasa declinante, a través de toda la vida. En los mamíferos superiores, como en el hombre, se presentan dos períodos de crecimiento rápido, el primero durante la vida joven o niñez y el segundo en la época de la pubertad, justamente antes de que termine el crecimiento en longitud de los huesos largos. EI primer período de crecimiento rápido o acelerado es en parte una continuación del crecimiento fetal y el cese del mismo es ocasionado por el efecto de las hormonas sexuales. Los andrógenos poseen un efecto anabólico proteico, favoreciendo o estimulando el crecimiento rápido de la pubertad, es decir el segundo período de crecimiento; por otra parte, los estrógenos no parecen tener efecto estimulante del crecimiento. Como los ovarios secretan pocas cantidades de andrógenos, las adrenales deben ser las responsables del suministro de andrógenos en las hembras. A pesar de que los andrógenos inicialmente estimulan el crecimiento, en último término lo detienen, ya que hacen que las epífisis se fundan con las diáfisis, el llamado cierre epifisiario. Una vez que este cierre ocurre ya no puede haber crecimiento en longitud; por lo tanto, el posterior crecimiento más lento es tan solo de los tejidos blandos, y en el caso de los huesos solo en espesor, es decir se crece en anchura en el período posterior a la pubertad. Necesidades de otras hormonas para el efecto de la STH sobre el crecimiento Para el efecto estimulador del crecimiento de la STH se necesita de la actividad de otras hormonas como es el caso de los andrógenos y otras que describiremos a continuación: Tiroxina: En ausencia de tiroxina los animales no crecen tan rápidamente como cuando esta está presente junto a la STH. Durante el período prenatal la tiroxina tiene efecto sobre el proceso de osificación del cartílago, el crecimiento de los dientes, el contorno de la cara y las proporciones del cuerpo. Por esta razón, los cretinos son enanos y tienen rasgos infantiles. Insulina: Es fundamental para el crecimiento por su efecto anabólico proteico, ya que su presencia provoca ahorro proteico al ejercer aportes adecuados de glucosa a las células; esto da por resultado que en presencia de la insulina la gluconeogénesis está disminuida y la glucólisis aumentada, por lo que los aminoácidos quedan disponibles para la síntesis de proteínas. Además, se necesita de un suministro mínimo de carbohidratos para que la STH surta su efecto. La insulina además provoca el transporte de aminoácidos hacia el interior de las células (Figura 21). Acciones fisiológicas de la hormona del crecimiento Estimulación del crecimiento del cartílago y el hueso. Papel de la somatomedina Tanto el cartílago como el hueso deben crecer si ha de producirse el aumento de la estructura corporal del animal. La hormona del crecimiento no posee un efecto directo sobre el crecimiento de estos tejidos, sino que lo hace indirectamente actuando en el hígado (probablemente también a nivel renal) para que se elabore la sustancia conocida como somatomedina, que es la responsable de producir tal crecimiento, ya que ella es necesaria para que se deposite condroitinsulfato y colágeno, necesarios para tal efecto. Se han aislado entre 3 y 5 diferentes somatomedinas, las que tienen pesos moleculares entre 5 000 y 10 000; cada una de ellas con funciones estimulantes metabólicas diferentes. Algunos fisiólogos opinan que la mayor parte de las acciones de la STH son logradas por la mediación de una de las somatomedinas, ya que se ha comprobado que al añadir la STH a tejidos aislados, no se revelan las acciones de esta hormona y para lograrlas se necesitan concentraciones de hasta mil veces más que las necesarias en el organismo. Somatostatina, su efecto inhibidor de la secreción de glucagón y de insulina Las células delta de los islotes de Largerhans secretan la hormona somatostatina, un polipéptido que contiene solo catorce aminoácidos y que tiene una vida en sangre circulante extremadamente corta, de tan solo tres minutos. Casi todos los factores relacionados con la ingestión de alimentos estimulan la secreción de somatostatina. Entre ellos se incluyen: 1) el aumento de la glucemia; 2) el aumento de aminoácidos; 3) el aumento de ácidos grasos, y 4) las concentraciones elevadas de varias de las hormonas gastrointestinales liberadas por el tubo digestivo superior en respuesta a la toma de alimentos. A su vez, la somatostatina ejerce numerosos efectos inhibidores, como los siguientes: 1. La somatostatina actúa localmente en los propios islotes de Largerhans disminuyendo tanto la secreción de insulina como la de glucagón. 2. La somatostatina disminuye la motilidad del estómago, el duodeno y la vesícula biliar. 3. La somatostatina disminuye tanto la secreción como la absorción en el tubo digestivo. Reuniendo toda esta información, se ha sugerido que el papel principal de la somatostatina es alargar el periodo de tiempo durante el cual los nutrientes de la comida son asimilados a la sangre. AI mismo tiempo, el efecto de la somatostatina de inhibir la secreción de insulina y de glucagón disminuye la utilización de los nutrientes absorbidos por los tejidos, evitando así el consumo rápido de la comida y haciendo que esté disponible durante un período de tiempo más prolongado. Debe recordarse también que la somatostatina es la misma sustancia inhibidora de la hormona del crecimiento, que se secreta en el hipotálamo y suprime la secreción de la hormona del crecimiento por la adenohipófisis. Efectos de la hormona del crecimiento sobre el metabolismo Es conocido que la hormona del crecimiento actúa sobre el metabolismo del cuerpo por los mecanismos siguientes: 1. Aumento de la síntesis proteica en tedas las células del organismo. 2. Disminución generalizada de la utilización de carbohidratos. 3. Mayor movilización y utilización de las grasas para obtener energía. Por lo tanto, la STH aumenta las proteínas del cuerpo y gasta los depósitos de grasas. Es probable que el crecimiento acelerado se deba a la mayor síntesis proteica (Figura 22). Efecto sobre el metabolismo proteico Fomento del transporte de aminoácidos a través de la membrana celular como mecanismo básico para estimular el crecimiento. Efectos sobre el RNA Desde los primeros estudios sobre la STH se conoce que su efecto es lograr la acumulación de proteínas en todas o casi todas las células de la economía. Recientemente se ha indicado que ello se logra porque estimula directamente el transporte de algunos, o quizás todos, los aminoácidos a través de la membrana celular hacia el interior de la célula. Esto aumenta la concentración de aminoácidos en la célula, lo cual se supone que desencadena la integración de las proteínas. Así pues, los efectos principales de la hormona pudieran explicarse por esta simple acción, pero no de forma total, y por ello no todos los fisiólogos consideran que pueda ser explicado por este mecanismo y señalan dos argumentos: 1- En presencia de la STH aumenta la cantidad de RNA mensajero en la célula, lo cual bastaría para elevar la velocidad de la síntesis proteínica. 2- Dicha síntesis ocurre incluso en homogenizados de células, en las cuales se han destruido completamente las membranas celulares. Por lo tanto, puede pensarse que la STH aumenta la velocidad de la síntesis de proteínas, sea acelerando la formación de RNA en el núcleo, sea multiplicando la actividad del RNA después de su producción. Este mecanismo posee una mayor objetividad científica. 3- Las hormonas actúan sobre los ribosomas haciendo que estos produzcan un mayor número de moléculas proteicas. Se desconoce el mecanismo que lo provoca. 4- En unión al aumento de la síntesis de proteína, existe una disminución de la catabolia proteica y de la utilización de aminoácidos para obtener energía, por ello que la STH tiene un poderoso efecto “ahorrador de proteínas”. En resumen, la GH estimula casi todas las etapas de captación de aminoácidos y de síntesis proteica celular; al mismo tiempo disminuye la desintegración proteica (Figura 22). Efectos sobre el metabolismo de las grasas. Efecto cetógeno de la STH La STH también aumenta la liberación de ácidos grasos en el tejido adiposo y, por lo tanto, la concentración de ácidos grasos en los líquidos corporales; ello a su vez eleva la cantidad de grasa almacenada en el hígado y los riñones (Figura 22). Una de las consecuencias del incremento de la movilización de ácidos grasos, es que en los tejidos se estimula su conversión en acetil-CoA, con la consiguiente utilización para la obtención de energía. Por ello, bajo los efectos de la hormona se utilizan preferentemente las grasas, antes que carbohidratos y proteínas. En ocasiones la movilización de las grasas para obtener energía, ante excesos de STH, hace que se formen cantidades mucho mayores de ácido acetoacético a nivel del hígado, que se transportan a la sangre. Por lo tanto, un animal expuesto a un exceso de STH tiene mayores posibilidades de sufrir cetosis. A esto se le denomina efecto cetógeno de la STH. También se puede producir un estado de hígado graso. Efecto sobre el metabolismo hidrocarbonado Efecto diabetógeno de la hormona del crecimiento La STH origina una disminución simultánea del empleo de carbohidratos para la obtención de energía. En su lugar se almacena glucógeno en las células, hasta que estas quedan saturadas, después la captación de glucosa por las células disminuye considerablemente (Figura 22). Al no ser utilizada la glucosa, se provoca el incremento al 50-100 % de esta sustancia en la sangre, por encima de lo normal; por este motivo se ha dicho que lo hormona del crecimiento tiene efecto diabetógeno. Aún no se conoce el mecanismo en virtud del cual la STH disminuye la utilización de la glucosa por las células. Posiblemente el mecanismo sea consecuencia de la mayor movilización de ácidos grasos y el aumento del transporte de aminoácidos al interior de las células, o sea , que los ácidos grasos quizás formen tal cantidad de acetil-coenzima A dentro de las células, que las cantidades elevadas de esta sustancia bloquean la desintegración glucolítica de la glucosa y glucógeno. Además, es conocido que la STH disminuye el transporte de glucosa al interior de las células, efecto opuesto al que tiene la insulina sobre el transporte de glucosa. Este punto está aún pendiente de resolver, por lo que constituye un fértil campo de investigación científica. Es de destacar que si el efecto de hiperglicemia se prolonga estando en presencia de un páncreas endocrino poco vigoroso, se produce lo atrofia de las células beta productoras de insulina, por el sobre esfuerzo a que fueron sometidas, instaurándose entonces un cuadro de diabetes. Por tanto se dice que la hormona del crecimiento tiene un efecto diabetógeno. Necesidad de insulina y carbohidratos para la acción de la STH En un animal pancreatectomizado la STH no es capaz de incrementar el crecimiento, lo que también sucede si se suministra una dieta carente de carbohidratos, por lo tanto, ello demuestra la necesidad de una adecuada actividad insulínica y de disponibilidad de carbohidratos para la eficacia de la hormona del crecimiento. Se debe tener presente que parte de estas necesidades obedecen a la necesidad de energía para el metabolismo de crecimiento. También parecen existir otros efectos, con particular importancia el de la estimulación del transporte de aminoácidos hacia el interior celular por acción de la insulina. Regulación de la secreción de la hormona del crecimiento Durante muchos años se pensó que la STH era producida primariamente durante el período de desarrollo, para luego desaparecer de la sangre al alcanzarse la madurez sexual. Sin embargo, se ha comprobado que no es así, pues en el adulto la secreción continúa con una intensidad del orden de los dos tercios de la que existía en el período de la infancia, o casi igual. Además la secreción de STH aumenta y disminuye con gran rapidez en función del estado de nutrición o situaciones de alarma como ayuno, ejercicio, hipoglicemia, etcétera. La circulación normal de hormona del crecimiento en el plasma del adulto es del orden de 3 milimicrogramos/ mL, mientras que en el niño es de 5 milimicrogramos/mL. No obstante, estas cifras pueden aumentar hasta 50 milimicrogramos/mL, en caso de disminución de las reservas corporales de proteínas o de carbohidratos. Por lo tanto, es prácticamente seguro que la secreción de STH está regulada, en cada momento, por el estado de nutrición del organismo y parece que los principios más importantes al respecto son las proteínas, aunque los cambios de glicemia también puedan dar lugar a modificaciones muy rápidas y espectaculares de secreción de la hormona del crecimiento. Por tanto, la STH forma parte de un sistema de regulación por retroalimentación, que es como sigue: (Figura 22) Cuando los tejidos empiezan a sufrir mal nutrición, especialmente por falta de proteínas, se secretan grandes cantidades de STH. Esto facilita la entrada de aminoácidos a las células y, tal vez, acelere también la actividad del sistema RNA para la producción de proteínas, mejorando así el estado nutricional celular en cuanto a proteínas; esto inhibe la producción de STH y la cifra plasmática vuelve a valores normales. Debemos tener presente que el ayuno, el ejercicio y el estrés hacen descender la glicemia y entonces se utilizan las proteínas con fines energéticos; por lo tanto, estos estados provocan también estimulación de la secreción de STH, que al cesar y restablecerse el estado por ellos creado, posibilita el regreso de los niveles de la hormona a la normalidad. Experimentalmente se ha probado que las catecolaminas, dopamina y la serotonina, aumentan la secreción de STH. Si bien es cierto lo antes expuesto, cabe preguntarse cómo llega la información al hipotálamo para que este elabore y segregue el GHRF o el GHIH (somatostatina), es decir, el factor liberador de la STH elaborado en el núcleo ventromedial, la misma área reconocida como sensible a la hipoglucemia y que provoca hambre en estos estados y el factor inhibidor de la secreción de esta hormona secretado en otras áreas próximas del hipotálamo. Lo conocido hasta ahora es insuficiente para señalar el cuadro de retroalimentación en la secreción de esta hormona. Una hipótesis sobre esto es que se efectúa mayormente a través de la elaboración por parte de las células hipotalámicas, de las sustancias estimuladoras GHRF, más que por la somatostatina inhibidora. Pero es conocido que esta también es elaborada por las células delta de los islotes de Largerhans y que pueden inhibir la secreción de insulina y glucagón, como inhiben la STH. Por esta razón la somatostatina podría tener una función importante en la modulación de las funciones de múltiples sistemas hormonales. Otras hormonas secretadas en la hipófisis anterior Estas hormonas adenohipofisiarias son: ACTH, TSH, FSH, LH, LTH (prolactina). Ellas son segregadas por la adenohipófisis, toman la vía sanguínea y cumplen sus funciones estimuladoras de otras glándulas endocrinas, que elaboran diversas hormonas, es decir se trata de hormonas tróficas. (Tabla 4) De estas hormonas, la ACTH y la TSH provocan secreción de hormonas generales por otras glándulas endocrinas, las que intervienen en el metabolismo y otras funciones; mientras la FSH, LH y LTH son hormonas gonadotropas, ya que ejercen su acción sobre las gónadas sexuales u órganos sexuales accesorios, provocando también secreción hormonal. HORMONA CORTICOTROPA, ADRENOCORTICOTROPA, ADRENOCORTICOTROPINA U ADRENOCORTICOTROPIN HORMONE (ACTH) La ACTH es una de las hormonas hipofisiarias mejor estudiadas. Está constituida por una cadena polipeptídica de 39 aminoácidos, existiendo diferencias entre especies, pero estas diferencias son mínimas. Todas contienen 39 aminoácidos y las variaciones de una especie a otra no tienen efecto más que sobre lo secuencia de los aminoácidos de la posición 25 a la 33 (Figura 23). Estas variaciones de estructura de la cadena hormonal están desprovistas de importancia sobre la actividad biológica del péptido, puesto que la actividad corticotropa está conservada mientras permanezca intacta la secuencia 1-24, incluso el péptido 1-17 es aún activo. La ACTH posee actividad melanotropa, la que es debida a su semejanza con la MSH al comienzo de la cadena, pero está limitada por la estructura del resto de la cadena. Es una molécula relativamente pequeña, con peso molecular inferior a 5 000; posee escasas propiedades antigénicas, pero que son suficientes para su determinación sanguínea y en los tejidos por métodos inmunológicos. Su vida media es muy breve: 1 minuto en la rata, 5-15 minutos en el hombre. La ACTH sintética (betae-24-ACTH) tiene vida media de unos 32 minutos. La corticotropina actúa fundamentalmente sobre la corteza adrenal bajo condiciones fisiológicas, aunque se han demostrado efectos extra-adrenales de forma experimental. http://adrcnocortiootropi.no/ http://adrcnocortiootropi.no/ http://adrcnocortiootropi.no/ La ACTH produce cambios profundos de la estructura, la composición química y la actividad enzimática de la adrenal, además de estimular la liberación de hormonas esteroides corticales. Los efectos sobre la corteza adrenal son los siguientes: 1. Aumento de las fosforilaciones oxidativas (aumento de la captación de oxígeno y la incorporación de fósforo-P32-). 2. Aumento de la síntesis proteica (aumento de la formación de RNA y síntesis proteica). 3. Aceleración de la glucolisis (aumento de fosforilasas activas). 4. Alteración del metabolismo de los lípidos (depleción de los lípidos adrenales con mayor formación de esteroides a partir de acetato y colesterol). 5. Depleción del ácido ascórbico. 6. Mantenimiento del crecimiento y vascularización de la adrenal. Debido a los numerosos efectos de la hormona sobre la glándula, resulta difícil determinar cuáles de ellos son primarios y cuáles son consecuencia secundaria de la acción de la misma. Efectos extra-adrenales Cada día resulta más evidente que los efectos biológicos de la ACTH no se limitan a la adrenal. La administración de ACTH hace descender el nivel plasmático de aminoácidos en ratas adrenalectomizadas. En estos animales provoca además una movilización de los ácidos grasos no esterificados (NEFA) del tejido adiposo. La corticotropina inhibe la degradación de los corticoesteroides de una forma que puede tener importancia fisiológica, ya que por ejemplo, en condiciones de estrés la ACTH no solo puede estimular la producción de corticoesteroides, sino inhibir también la degradación de las hormonas adrenales activas. Ritmo circadiano de secreción En todas las especies de mamíferos estudiadas la secreción de ACTH en ausencia de estrés grande está limitada en gran parte a una porción del día. En el hombre el nivel de cortisol circulante es más alto en la mañana y más bajo durante la noche, así a las 6 a.m. hay un nivel de ACTH bajo, pero demostrable, el cual es mayor en las horas posteriores y ya a las 6 pm no puede demostrarse presencia de ACTH. El ritmo diurno o circadiano no se debe al estrés de levantarse en la mañana por traumático que pueda ser el mismo, porque el incremento de la secreción de ACTH ocurre antes del despertar. Las evidencias ordinarias indican que el "reloj biológico" responsable del ritmo diurno de secreción de ACTH se encuentra en los lóbulos límbicos de la corteza cerebral. Mecanismo de acción Se piensa que la ACTH incrementa a nivel adrenal la formación de AMPc a partir del ATP, de acuerdo con el esquema general presentado en la Figura 24. Este segundo mensajero estimula la esteroidogénesis activando una proteína reguladora específica, la que incrementa la conversión de colesterol a pregnanolona, etapa que ocurre en la mitocondria catalizada por un complejo sistema enzimático. Es posible que los demás efectos de la ACTH sobre la adrenal sean también mediados por el AMPc. HORMONA TIROTROPA Se le designa en general con las siglas TSH (Thyroid Stimulating Hormone), conocida también como tiroestimulina por sus efectos sobre el cuerpo tiroideo. Es una glicoproteína con peso molecular entre 25 000 y 30 000, según la especie animal. La molécula tirotropa, por su gran tamaño, es altamente antigénica. La vida media de la TSH bovina es de 35 minutos y la del humano de 54 minutos. Ha sido aislada de diversas especies animales, entre ellas el hombre. Estas moléculas aisladas no son idénticas y su actividad tirotropa varía según la especie animal. Así un preparado de origen bovino presenta actividad tirotropa en la ratona y cerda, mientras que el extracto hipofisiario de la anguila, muy activo sobre la tiroides de la cerda, está desprovisto de acción sobre la ratona. Efectos de la TSH sobre el tiroides Como hormona trófica la TSH estimula en el tejido tiroideo todas las actividades metabólicas y enzimáticas necesarias para mantener alto el tropismo glandular para la elaboración de las hormonas tiroideas, son ellas: - Aumento de la respiración celular. - Aumenta de la incorporación del fosforo. - Aumento de la síntesis de ácidos nucleicos. - Estimulación de la glucólisis. - Mantenimiento del tamaño y vascularización de la glándula. - Actúa sobre la altura y actividad del epitelio folicular tiroideo. - Controla la cantidad de coloides presente (tiroglobulina). - Estimulación de toda la vía biosintética de las hormonas tiroideas. Efecto extra-tiroideo Aumenta la lipolisis en el tejido adiposo aislado. HORMONAS GONADOTRÓPICAS ADENOHIPOFISIARIAS El descubrimiento de la acción de los extractos del lóbulo anterior de la hipófisis por Asecheim y Zondek (1925) fue seguido por el aislamiento de dos fracciones: una específica del desarrollo y maduración del folículo ovárico, y la otra responsable de su ruptura y transformación en cuerpo lúteo (luteinización). En el macho se comprobó la necesidad de esta duplicidad para asegurar, por una parte la espermatogénesis, y por otra, la maduración de las células intersticiales del testículo. HORMONA ESTIMULANTE DEL FOLÍCULO (FSH) La hormona folículo estimulante es una glicoproteína de unos 250 aminoácidos. La FSH humana y ovina tiene un contenido en glúcidos de más del 20 %. Los preparados de FSH de hipófisis bovina, porcina, etc., no son semejantes entre sí, tanto en lo que se refiere a su fracción proteica, como a su fracción glucoácida. Las moléculas de FSH son antigénicas, lo que ha permitido el desarrollo de métodos de determinación radio-inmunológicos. Acciones fisiológicas Se tratarán más detalladamente cuando se expliquen las funciones sexuales. Las gónadas, constituyen el órgano blanco específico de la FSH, cuyos efectos son: En el ovario provoca el desarrollo de numerosos folículos ováricos, los que aumentan su cavidad central en volumen y se rellenan de líquido folicular. Las células de la granulosa proliferan activamente y el óvulo aumenta su tamaño y madura. Esta es una acción muy específica de la FSH, ya que en los animales (ratas y conejas) inmunizados, en las que se ha producido artificialmente la formación de cuerpos anti-FSH, no existe maduración del folículo ovárico. Sin embargo, la FSH sola no es capaz de conducir a término la maduración del folículo ovárico. En el testículo activa el crecimiento de los túbulos seminíferos sin modificación del número de espermatogonias, ni conducir la espermatogénesis hasta la formación de espermatozoides o nemaspermos. Es por ello que la hipofisectomía conduce a la atrofia testicular, mientras la administración de FSH aumenta el volumen testicular. Esta acción sobre las primeras fases de la espermatogénesis no se acompaña de ninguna acción trófica sobre las glándulas genitales anexas (próstata y vesículas seminales), ya que la FSH no activa las células intersticiales del testículo y así no activa la secreción de andrógenos. Es por ello que a pesar de activar la estirpe genital, por sí sola es insuficiente para conducir la espermatogénesis hasta la formación de nemaspermos, para lo que se necesitan las hormonas andrógenas, bajo control de la LH. HORMONA LUTEINIZANTE (LH) La hormona luteinizante puede definirse como la secreción adenohipofisiaria que, en la hembra, reduce la ovulación debido a la ruptura del folículo ovárico maduro por la acción de la FSH y que transforma este folículo roto en cuerpo lúteo. En el macho estimula las células intersticiales de Leydig, provocando la secreción de andrógenos por estas. Ha sido aislada de la hipófisis de la yegua, vaca, cerda, oveja y mujer. Se trata de una glicoproteína, con un 60 % de proteína con peso molecular entre 30 y 40 000, según la especie animal. Su fracción glucosídica contiene ácido siálico (derivado del ácido neuramínico), aunque en esta hormona no parece desempeñar papel fundamental, como ocurre en la FSH. Posee propiedades antigénicas y tiene mucha especificidad zoológica. Acciones fisiológicas En su definición ya se han señalado. Así, en la hembra hipofisectomizada es posible producir la maduración folicular por la inyección de FSH; pero esta maduración es imperfecta y no se secretan estrógenos por el folículo si no es que la acción de la FSH sea asociada con una pequeña cantidad de LH (relación 10:11). Por otra parte, el folículo es conducido a la maduración por la FSH, pero no se rompe, es decir, la ovulación necesita de un aporte de LH. HORMONA PROLACTINA O LUTEOTRÓFICA Como esta hormona inicia la secreción láctea se le denomina también hormona mamotrófica (MH) u hormona lactógena (LGH). En algunas especies animales (en especial la rata), la hormona posee una acción luteotrópica, además de la lactogénica, de ahí que haya sido designada con el nombre de luteotrópica (LTH), lo que no debe ser confundido con la acción luteinizante de la LH. Esta acción luteotrópica está referida, en las especies animales en que existe, a después de estar formado el cuerpo lúteo mantener el funcionamiento del mismo, propiciando la secreción de progesterona. Es posible que su efecto sea sinérgico con la LH. Ella ha sido la hormona relacionada con el instinto maternal, es decir nidación, incubación y cuidado de las crías. Además posee algunos efectos metabólicos parecidos a los de la STH, como son el aumento de la retención nitrogenada y la excreción cálcica; disminuye el yodo plasmático y urinario. Su acción lactogénica será estudiada dentro de la fisiología de la glándula mamaria, pues esta hormona forma parte del complejo galactopoyético adenohipofisiario, siendo responsable del inicio de la secreción láctea. La prolactina es una holoproteina, constituida por una cadena proteica simple, que tiene 205 aminoácidos en el ovino, que es la más conocida, con un peso molecular de 23 500. Presenta una configuración cíclica por repetición de la cadena y establecimiento de un puente bisulfuro (-S-S-) entre la cadena polipeptídica y uno de sus extremos; la apertura del puente le hace perder su actividad biológica. Existen diferencias entre diferentes especies animales y posee actividad antigénica. CAPÍTULO 6. HORMONAS ADRENALES Bosquejo histoquímico de las adrenales Las glándulas adrenales, situadas en el polo superior (bípedos), anterior (cuadrúpedos) de ambos riñones, constan de dos partes distintas, la médula y la corteza. La médula adrenal, como conocimos al estudiar el Sistema Nervioso Autónomo, está en relación funcional directa con el Sistema Nervioso Simpático y secreta las hormonas adrenalina y noradrenalina, las llamadas catecolaminas adrenales. Por otro lado, la corteza adrenal secreta un grupo de hormonas totalmente diferentes, llamadas corticoesteroides. Hasta donde se ha conocido, las funciones de la corteza y la médula son enteramente independientes, y su yuxtaposición anatómica es puramente casual en su desarrollo embrionario y no presenta una causalidad funcional determinante. En los mamíferos adultos la corteza adrenal está dividida en tres zonas de claridad variable. La externa o zona glomerular está compuesta de verticilos que descansan sobre la columna de células que forman la zona fascicular, las columnas están separadas por los senos venosos. La porción interna de la zona fascicular penetra en la zona reticular donde las columnas celulares se entrelazan en una malla (Figura 25). Las tres zonas son capaces de secretar glucocorticoides y hormonas sexuales (pero el mecanismo enzimático para la biosíntesis de los mineralocorticoides está limitado a la zona glomerular. En consecuencia esta es la única zona de las adrenales que secreta este tipo de hormona. Una función importante de la zona glomerular, además de la biosíntesis de mineralocorticoides, es la formación de nuevas células corticales. El tejido cortico-adrenal es capaz de regenerarse cuando es removido, a partir de las células que quedan adosadas a la cápsula. Las hormonas de la corteza adrenal son derivadas del colesterol como los ácidos biliares, la Vitamina D y los esteroides ováricos y testiculares (Figura 26a). Ellas contienen el núcleo ciclopentano-perhidro-fenantreno, como característica general, pero pasando a lo particular estos esteroides adrenocorticales son de dos tipos estructurales, aquellos que tienen una cadena lateral de dos carbonos unidos en la posición 17 del anillo D y contienen 21 átomos de carbono (esteroides C-21) y los que tienen un átomo de oxígeno o un grupo OH en posición 17 y contienen 19 átomos de carbono (esteroides C-19). La mayoría de los esteroides C-19 tienen un grupo " = 0 " (ceto) en posición 17 y son llamados por tanto 17-cetosteroides. Los esteroides C21, que tienen un grupo hidroxilo en la posición 17, además de la cadena lateral, son llamados a menudo 17-hidroxicorticoides o 17- hidroxicorticoesteroides. Los esteroides C-19 tienen actividad androgénica. Los esteroides http://cetocstoroiv.es/ C-21 se clasifican utilizando la terminología de Selye en mineralocorticoides (aldosterona) y glucocorticoides (Figura 26b). Innumerables esteroides han sido aislados del tejido adrenal, pero los únicos esteroides normalmente secretados en cantidades fisiológicas significativas son el mineralocorticoides aldosterona, los glucocorticoides cortisol y corticosterona y el andrógeno dehidroepiandrosterona. En todas las especies, desde los peces al hombre, las principales hormonas esteroides C-21 secretadas por el tejido adrenocortical son aldosterona y corticosterona. Las aves, ratones y ratas secretan casi exclusivamente la corticosterona, los perros secretan las mismas cantidades de corticosterona y cortisol y los gatos, bovinos, borregos, monos y el hombre secretan predominantemente cortisol. La aldosterona circulante no está unida a las proteínas en grado significativo, como sí lo están los glucocorticoides; su vida media es corta, cerca de 20 minutos. La cantidad secretada es pequeña en comparación con el cortisol secretado, combinado y libre. Ella es inactivada en el hígado y convertida en el derivado tetrahidroglucorónico, algo de ella es transformado en un metabolito que es diferente de los productos de demolición de otros esteroides. Menos del 1 % de la aldosterona secretada aparece en la orina de forma libre, otro 5 % se encuentra en forma de derivado 3-oxi y hasta el 40 % está conjugado con ácido glucurónico. El nombre de mineralocorticoides dado a parte de estas sustancias químicas se debe a que estas hormonas actúan principalmente sobre los electrolitos de los LEC y en particular los iones sodio, potasio y cloruros. El órgano blanco para la aldosterona son los túbulos renales y fundamentalmente el túbulo distal y por lo menos, en parte, la amplia zona de la rama ascendente del asa de Henle. Además, existe cierto efecto en el túbulo proximal y en el colector. El MINERALOCORTICOIDES ALDOSTERONA En la Figura 27 se presenta un resumen de los efectos fisiológicos de la aldosterona. Efectos de la aldosterona sobre el riñón En el animal decapsulado (extirpación de la corteza adrenal o íntegra) se ha observado un fenómeno interesante que consiste en un desequilibrio hidroeléctrico, aumentando la relación Na+/K+ en la orina. Si a estos animales se les administra aldosterona esta modifica la relación Na+/K+ urinarios en el sentido de disminución, debido a que aumenta la concentración de K+ y disminuye la de Na+ en la orina. Esos efectos fueron comprobados administrando a animales decapsulados Na24 y K42, siguiendo el débito de la administración renal de los trazadores. ¿Cuál es la esencia de este fenómeno? Radica en que la aldosterona disminuye la radiactividad urinaria debido al Na24, mientras que aumenta la debida al K42, por lo que disminuye la relación Na24/ K42 y esta disminución es, dentro de ciertos límites, proporcional al logaritmo de la dosis de aldosterona administrada al animal. Así la administración de esta hormona en dosis convenientes puede restablecer el equilibrio hidroeléctrico de los animales decapsulados y asegurar su supervivencia. En la actualidad es bien conocido el mecanismo de acción de la aldosterona. Esta ejerce su acción a nivel del riñón, específicamente en los túbulos renales que actúan como su órgano blanco. Los glomérulos renales filtran el Na+ hacia los túbulos y a nivel de estos se realiza la resorción del Na+ filtrado. Destruyendo selectivamente las distintas partes de los túbulos y luego estudiando la resorción del Na+, los investigadores han comprobado que la misma se realiza en dos niveles diferentes: 1. La denominada resorción obligatoria, que no es regulable y se realiza a nivel de la rama descendente del asa de Henle, interesa al 35 % de la cantidad de suero filtrado. 2. La denominada resorción adaptable, que es regulada fundamentalmente y en primer lugar por la aldosterona, que se realiza en la porción amplia de la rama ascendente del asa de Henle y en el túbulo distal. También en el túbulo colector y túbulo proximal. Aumenta aquí el débito