TEMA 23- Generalidades, Mecanismos DE AcciÓn Hormonal PDF

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Fisiología II

Tema 23

ORGANIZACIÓN GENERAL DEL SISTEMA ENDOCRINO MECANISMOS DE ACCION HORMONAL ÍNDICE

1. Endocrinología 2. Relación con el sistema nervioso 3. Sistema endocrino. Glándulas endocrinas 4. Concepto de hormona 5. Funciones 6. Clasificación 7. Estructura química 8. Síntesis y almacenamiento 9. Transporte 10. Receptores. Mecanismos de acción hormonal 11. Degradación 12. Regulación 13. Alteraciones

1. ENDOCRINOLOGÍA Del estudio de las hormonas se ocupa la endocrinología. Esta se considera una rama de la fisiología que se ocupa de describir los procesos de regulación en los que están implicadas las sustancias químicas llamadas hormonas. Las hormonas son sustancias como insulina, glucagón, ADH, aldosterona, somatotropina, progesterona, gastrina, colecistoquinina o cortisol. Como ciencia, es bastante reciente, aparece en el Siglo XX. Aunque hay datos antiguos relacionados con ella. Por ejemplo, en la estatuilla precolombina de la cordillera de los Andes hay quien ha encontrado una alteración endocrina, el bocio endémico, debido a bajos niveles de yodo de la dieta de esa zona. El bocio en esta zona era considerado un signo de belleza. A mediados del siglo XlX, sin llamarle todavía endocrinología, Berthold extirpó los testículos a unos gallos y observó que, los que estaban castrados, tenían las crestas más pequeñas, perdían agresividad, perdían el deseo sexual, etc.. Años después, un médico francés se inyectó extractos acuosos de testículo de toro y decía que se encontraba estupendamente, con más vitalidad. Más adelante, cuando se describió la testosterona, llegaron a la conclusión de que lo que había sentido ese señor no podía ser más que un simple efecto placebo ya que la testosterona no es soluble en agua al ser una hormona lipídica, y por tanto no podía encontrarse en un extracto acuoso. En 1891 se trato a una mujer hipotiroidea con extractos de tiroides de oveja, y mejoró. Gracias a esto se empezaron a describir algunas de las primeras hormonas del páncreas, la tiroides, paratiroides, etc. La primera hormona descrita como tal fue la secretina, tras experimentos que se hicieron con perros en 1905. Se decribió como una sustancia humoral ya que se obtuvo de un páncreas denervado. Por tanto, se describieron las hormonas como mensajeros humorales.

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2. RELACIÓN CON EL SISTEMA NERVIOSO Ambos sistemas, el nervioso y el endocrino, tienen la función de comunicar con rapidez los 75 billones de células de nuestro cuerpo. Esto se produce para que los sistemas corporales se puedan adaptar a las necesidades corporales de cada momento. En ambos casos se utilizan sustancias químicas que actúan como mensajeros, que a veces puede ser el mismo. En el SN recibe el nombre de neurotransmisor y alcanza una o varias neuronas vecinas; mientras que en el sistema endocrino el mensajero es una hormona vertida a la normalmente sangre. Por otra parte, tienen semejanzas en que suelen actuar en situación normal de forma conjunta y hay quien los asocia a un único sistema, el sistema neuroendocrino. Actúan colaborando y algunas sustancias como adrenalina y noadrenalina aparecen en ambos sistemas. En ambos sistemas, los mensajeros actúan en concentraciones muy bajas. Las hormonas actúan en concentraciones de alrededor de 10^ -9 a 10^ -12 mol/L, mientras que la secreción exocrina de enzimas ocurre en una mayor cantidad. El SN permite respuestas a estímulos externos e internos y gobierna la relación con el ambiente. El SE también está sometido a la influencia del ambiente, pero de manera indirecta, por intermedio del sistema nervioso. Se encarga sobre todo del control del medio interno como del metabolismo y el crecimiento, además de intervenir en ciertos aspectos de la conducta. La actuación del SN suele ser mas rápida, de milisegundos, y más breve, ya que en cuanto el neurotransmisor se vierte a la clave sináptica, ya es susceptible a ser degradado. La del SE es más lenta, actúa en minutos, horas y días, y es más prolongada. Las hormonas suelen ir asociadas a proteínas, y mientras esto ocurre no se degradan. Existen neuronas con las características de célula endocrina, que vierten a la sangre directamente, como por ejemplo las de la neurohipófisis, como la ADH. Esta es la forma de señalización neuroendocrina. El vertido paracrino lo veíamos en las células del estómago donde había mensajeros que actuaban en la regulación de células vecinas. Existe algún caso de autocrino con la histamina, las citocinas.. Pero en general, vamos a hablar de hormonas endocrinas que son las más generales y las que usan el nombre del sistema de estudio. Las hormonas endocrinas son las que tienen ese efecto utilizar la sangre como vehículo de desplazamiento del órgano secretor al órgano diana (órgano con receptor para esa hormona). Los efectos de estos dos sistemas se superponen en el caso del SNSimpático y hormonas de la medula de las cápsulas suprarrenales (adrenalina y noradrenalina). 3. ORGANIZACIÓN DEL SISTEMA ENDOCRINO El cuerpo contiene dos clases de glándulas: -Exocrinas, que son todas las glándulas secretoras de liquido, enzimas y moco a zonas internas del cuerpo, presentes sobre todo en el sistema digestivo.

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-Endocrinas. Son las glándulas cuyas células vierten un mensajero a la sangre para que cualquier otra célula corporal lo pueda usar. Las glándulas endocrinas no tienen conductos porque el vertido se hace directamente al torrente sanguíneo. Hay órganos corporales que son glándulas endocrinas. Son órganos cuya función principal en nuestro organismo es la producción de hormonas. Tienen células que acompañan a las células endocrinas además de los vasos sanguíneos y nervios, pero la función principal la ejercen las células endocrinas. Estos órganos son la hipófisis, tiroides, paratiroides y las glándulas suprarrenales. Existen glándulas mixtas que tienen áreas claramente endocrinas, como las anteriores, pero que también son glándulas exocrinas. Es el caso del páncreas y de los ovarios y testículos. El resto se considera sistema endocrino difuso, que es la idea de que otros órganos del cuerpo que tienen otra función homeostática principal distinta de la endocrina, pero también se producen hormonas. Un ejemplo es el corazón, ya que la función principal de este no es la endocrina pero sí produce hormonas como el péptido natriurético atrial. La timosina o timopoyeina del timo también es una hormona que actúa durante el desarrollo de los linfocitos T. Del riñón también conocemos hormonas como la angiotensina ll, calcitrol y EPO. El estómago secreta gastrina, grhelina y en ayunas la motilina. El tejido adiposo secreta leptina. El intestino delgado colecistocinina, secretina, péptido inhibidor gástrico… La placenta secreta muchas hormonas como estrógenos, progesterona, lactógeno placentario.. 4. CONCEPTO DE HORMONA Es un mensajero químico vertido a la sangre normalmente, o en cualquier caso vertido al medio interno para producir una serie de cambios. Una hormona es una sustancia química compleja producida por un órgano o parte del cuerpo y que inicia o regula la actividad de un órgano o grupo de células en otra parte del cuerpo. Siempre buscan regular la homeostasis, Viene del griego hormaein que significa “excitar o estimular”. Este término se empezó a utilizar en 1905 Según Guillemin, hormona es cualquier sustancia, que liberada por una célula actuase sobre otra célula, tanto cercana como lejana, e independientemente de su origen y sin tener en cuenta la vía empleada para su transporte, sea la circulación sanguínea, flujo axoplásmico o espacio intersticial. Según este autor incluiríamos vertidos paracrino y autocrinos. 5. FUNCIONES Las funciones de las hormonas son muy variadas. Actúan sobre las células diana controlando: ·Las velocidades de las reacciones enzimáticas

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·La apertura canales iónicos de las membranas. Esto ocurre en el músculo liso, donde había un cambio de potencial provocado por las hormonas. ·La expresión génica y la síntesis de proteínas ya que actúan sobre el núcleo todas las hormonas esteroideas

Las funciones están muy relacionada con el metabolismo celular: 1) Regulación de agua e iones 2) Resistencia a todo tipo de estrés 3) Crecimiento y desarrollo 4) Procesos reproductivos 5) Procesos de digestión, utilización y almacenamiento de nutrientes. Las hormonas actúan en distintos tipos celulares y pueden ir a parar a todas las células del organismo para actuar solo en células con receptor específico para esa hormona. Algunas actúan en funciones muy concretas como la ADH; pero otras hormonas actúan en funciones variadas como la adrenalina o la testosterona. Estas hormonas actúan en muchos órganos, y realizan una función diferente en cada uno. La testosterona, por ejemplo actúa en los órganos reproductores pero también sobre el músculo o la piel. Algunas sufren modificaciones en el órgano diana, como por ejemplo las hormonas tiroideas, que normalmente pasan de T3 a T4 en el órgano diana porque así actúan mejor.

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Pueden tener una distribución restringida, lo que ocurre con las hormonas hipotalámicas que van a una red de vasos hipotálamo-hipofisario; o tener una distribución más general y actuar sobre lugares del cuerpo alejados. Es fundamental la presencia de receptores que convierte esa célula del cuerpo en célula diana, en célula objetivo para esa hormona. La presencia de receptor hace que la hormona pueda tener actuación y provocar un cambio biológico. El receptor es el responsable de los efectos de la hormona, por tanto dependiendo del receptor varía el efecto de la hormona en las distintas células (efectos pleiotrópicos de la hormona). Un ejemplo es la adrenalina, que tienen diferentes tipos de receptores y los efectos son completamente diferentes 6. CLASIFICACIÓN DE LAS HORMONAS Existen varias posibilidades para clasificar las hormonas. Las que las relaciona con la cercanía entre la célula secretora y la célula diana: 1. Endocrinas o circulantes. 2. Paracrinas o locales. 3. Autocrinas. Cuanto más próximas más rapidamente actúan pero también se degradan antes. La clasificación que vamos a utilizar es la clasificación en cuanto a estructura química. Esta, nos va a dar una serie de pautas para cada grupo. Cada uno de los grupos va a tener un mecanismo de acción específico. 7. CLASIFICACIÓN SEGÚN ESTRUCTURA QUÍMICA Por grupo, tienen características comunes. Químicamente las dividimos en tres tipos:

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-LIPÍDICAS (ESTEROIDEAS) Tienen una estructura química semejante a la del colesterol, porque este es su precursor de síntesis. El colesterol es una molécula más grande que la hormona que se produce a partir de él. Ejemplos de este tipo de hormonas son: aldosterona, andrógenos, estrógenos y cortisol. La producción de estas hormonas está restringida a algunos órganos. Son producidas por la corteza suprarrenal, que produce corticoides; las gónadas que producen las hormonas sexuales; y la placenta. La diferente función de cada una de estas hormonas derivadas del colesterol es debida a la presencia de distintos grupos en los anillos del ciclopentanoperhidrofenantreno, o a la variedad en el número de carbonos. La vitamina D es una sustancia liposoluble con receptores en las células que cuando está activa actúa sobre estos receptores y produce respuestas fisiológicas, igual que cualquier otra hormona. -AMINAS BIÓGENAS. DERIVADAS DE AMINOÁCIDOS Las principales aminas biógenas derivan del aminoácido tirosina. Y encontramos: ·Las tiroideas que están formadas por dos residuos yodados de tirosina. El yodo es muy importante para estas hormonas y se nombran T3 o T4 dependiendo de los yoduros que tengan. ·Las catecolaminas son las hormonas simpaticomiméticas de la medula suprarrenal, de las cuales, la más importante es la adrenalina. También la noradrenalina es una catecolamina. También encontramos la melatonina de la glándula pineal que deriva del triptófano. Los dos tipos principales de aminas biógenas que encontramos son producidas en órganos distintos y cada uno recibe su estimulo para la síntesis. Además presentan una diferencia importante respecto a la solubilidad. Las tiroideas son muy liposolubles, tienen facilidad para traspasar las membranas lipídicas por lo que se comportarán como las hormonas esteroideas. Las catecolaminas son muy hidrosolubles, como las hormonas peptídicas. -PEPTÍDICAS Las hormonas peptídicas representan la gran mayoría. Un ejemplo de estas son la insulina, el glucagón, la eritropoyetina, la colecistoquinina o la gastrina. A casi todas les podemos atribuir un nombre acabado en –ina, que representa que son proteínas. Encontramos desde péptidos de 3 aa como la TRH, que es la hormona liberadora de tirotropina, hasta otras más grandes como la FSH que es la hormona folículo estimulante y tienen unos 200 aa. Dentro de las hormonas proteicas, como es un grupo tan grande, se ha visto cierta asociación de familias que se agrupan por su estructura, por la semejanza de la cadena polipeptidica o de la secuencia de aa. A veces comparten un grupo de aa en la zona de reconocimiento del receptor que puede ser resultado de la evolución de esa unidad filogenética, que hayan derivado de un origen común. Suelen tener esa afinidad gracias a su estructura, que les

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permite utilizar receptores de otras, como los factores tipo insulínicos que utilizan los receptores de la insulina.

8. SÍNTESIS, ALMACENAMIENTO Y SECRECIÓN La síntesis, el almacenamiento y la secreción dependen de la estructura química de la hormona. -Si estamos hablando de hormonas esteroideas, que derivan del colesterol, debemos decir que la hormona se sintetiza y se secreta a demanda, de forma regulada. Esto quiere decir que no está previamente sintetizada. Las células secretoras de este tipo de hormonas tienen un REL más desarrollado para la síntesis lipídica. Como son liposolubles, su secreción suele ocurrir por difusión, lo cual hace que no tiendan a almacenarse en vesículas, a excepción de la vitamina D, que sí se almacena. La forma de estar preparado para la secreción de estas hormonas es almacenar colesterol en estas células secretoras, en forma de gotas lipídicas. La regulación se suele hacer en diferentes pasos de la actuación enzimática, que muchas veces son pasos limitantes. -Las hormonas derivadas de la tirosina se sintetizan en el citoplasma celular, puesto que las enzimas que las producen se encuentran allí. Las hormonas tiroideas, que se forman por la unión de dos tirosinas, se forman a partir de una proteína precursora, que es la tiroglobulina. Las catecolaminas, que son la fracción hidrosoluble de las hormonas derivadas de tirosina, pueden encontrarse en gránulos secretores y liberarse de la médula suprarrenal cuando llega la señal del SNSimpático. -Las hormonas proteicas, se sintetizan en el RER (en los ribosomas) de las células gracias a la traducción y la formación de enlaces peptídicos entre los aa. Las proteínas más complejas se sintetizan en forma de precursor que lleva un péptido señal en el grupo aminoterminal que dirige el crecimiento de la cadena peptídica. El precursor es una proteína más grande que la hormona y se denomina preprohormona y que sufre modificaciones, como la pérdida del péptido señal, para llegar a formar la hormona funcional.

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Además, el aparato de Golgi nos sirve para formar vesículas secretoras. En ellas, a veces ya está la hormona funcional, y otras muchas veces todavía está en forma de prohormona, que necesita escindirse para formar la hormona funcional. Por tanto se liberará, cuando llegue la señal, la hormona funcional y un péptido no funcional. Esto se da en el caso de la insulina, donde la molécula más grande es la hormona que se une a los receptores insulínicos, pero se libera también con una proteína C, más pequeña, que sirve para medir la producción endógena de insulina en pacientes a los que se les suministra insulina exógena. La hormona paratiroidea también se sintetiza de esta manera. A veces, una pre-prohormona, da lugar a varias moléculas biológicamente activas (hormonas y otras sustancias…). Por ejemplo la proopiomelanocortina, precursora de beta-endorfinas, que contiene varios péptidos activos y uno inactivo. O la hormona antidiurética que se forma con otro péptido denominado neurofisina. Y en el caso de la proTRH, la hormona liberadora de tirotropina, aparece en varias copias en su precursor y cuando se produce su procesamiento, va a dar lugar a varias de estas moléculas. Después de la síntesis y el procesamiento, estas hormonas se liberan tras la recepción de la señal, por exocitosis dependiente de calcio. Aun así, hay hormonas, que después de todas las transformaciones sufridas en las células secretoras, experimentan cambios en los órganos de destino. Por ejemplo, la testosterona pasa a dihidrotestosterona. Ocurre también en las hormonas tiroideas, que pasan de T4 a T3 y con la vitamina D, que se activa pasando de colecalciferol en 1,25 dihidroxicolecalciferol , etc. Estas hormonas se pueden modificar y dar una forma que muchas veces es más potente en la acción sobre el receptor. Esto es una forma de regular la actividad. 9. TRANSPORTE Y METABOLISMO En el transporte y metabolismo vuelve a influir la solubilidad. Las hormonas viajan por el torrente sanguíneo hacia sus órganos destinatarios. Las hormonas tiroideas y esteroideas no son solubles en el plasma y van a ir unidas a proteínas transportadoras, que pueden ser más o menos específicas. Estas proteínas tranportadoras son albúminas o globulinas más o menos específicas (las globulinas suelen ser más específicas). El que una hormona tenga un transportador especifico no impide que emplee también la albúmina para transportarse.

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Estar unida a transportador es una forma de regulación que se adapta a la cantidad que se sintetiza y que se va utilizando en las células Las hormonas peptídicas y catecolaminas circulan libres en el plasma puesto que son hidrosolubles y la vida media de estas hormonas suele ser bastante corta, de minutos. 10. RECEPTORES. MECANISMOS DE ACCION HORMONAL Los receptores hormonales son proteínas que se encuentran dentro o fuera de las células diana que reconocen la hormona. La unión de la hormona al receptor es específica y reversible, y cuando se da esta unión, se inician los efectos biológicos característicos. Las células pueden tener receptores para varias hormonas, como por ejemplo las células hepáticas. La unión de hormona y receptor va a depender de: a. La concentración plasmática de hormona b. Su afinidad por el receptor y c. La concentración celular de receptor Cuanto mayor sean las concentraciones de ambos, mejor efecto Muchas veces se dan distintos procesos en los que se modifica la cantidad de receptores produciendo una desensibilización que puede ser un proceso de adaptación fisiológica o patológica como en la diabetes tipo 2. A veces hay una hipersecreción de hormona (en el inicio de un proceso neoplásico) y el receptor reduce su concentración para volver a la normalidad. También puede ocurrir la desensibilización como respuesta a una hormona, un fármaco o a una sustancia exógena. También ocurre lo contrario, la regulación a la alza, que se produce cuando hay un numero de hormonas bajo y se aumenta el número de receptores. Esta regulación tiene mucha importancia durante el desarrollo, es una forma de respuesta ante esas sustancias que tienen importancia en el desarrollo como las citoquinas o factores de crecimiento. Encontramos diferentes tipos de receptores según la solubilidad de las hormonas: a) Receptores intracelulares Son receptores que se encuentran dentro de la célula para las hormonas esteroideas y tiroideas que difunden a través de la membrana. Los receptores citosólicos forman un complejo con la hormona esteroideas y este complejo es la forma en la que pasa al núcleo de la célula. Para las hormonas tiroideas y la vitamina D, la unión parece realizarse fundamentalmente en el núcleo, por...