Regulación de la liberación hormonal

Basada en un mecanismo de retroalimentación (positiva o negativa), cuya respuesta activa o inhibe al estímulo. Puede deberse a la acción directa de la hormona sobre su glándula, o debido a un eje (hipotálamo-hipófisis…).

Retroalimentación negativa: la insulina provoca hipoglucemia, y es la hipoglucemia la que inhibe la producción de insulina.

Retroalimentación negativa no directa, a través de un eje: La hormona periférica puede inhibir al hipotálamo o a la hipófisis.

Sistemas de regulación

De las funciones vegetativas: Como la defensa del organismo. Efectos conjuntos de Sistema nervioso, endocrino e inmune. El sistema periférico actúa también sobre glándulas. El eje hipotálamo-hipófisis regula otro tipo de glándulas.

Mecanismos de señalización

4 efectos:

  • Efectos cinéticos: Reacción frente a cambios ambientales (Tª; Luz).
  • Efectos sobre el crecimiento y maduración.
  • Efectos metabólicos: mantenimiento de homeostasis.
  • Efectos de comportamiento: Ingesta de alimento y agua, comportamiento sexual y reproducción.

Mecanismos de 2º mensajero:

Fosfolípidos de membrana, Adenilato-ciclasa-AMPc, Guanilato-ciclasa-GMPc, Tirosina-kinasa. Se utilizan para amplificar las señales que llegan a las células. Ej: 1 molécula de glucagón o adrenalina puede movilizar por amplificación 10 mil millones de glucosa.

Mecanismo AMPc adenilato ciclasa:

Cuando la hormona se une a un receptor acoplado a proteína G, se puede producir la activación de la enzima de membrana adenilato ciclasa AMPc, que transforma el ATP en AMPc. Este activa la Proteína Kinasa A que tiene dos subunidades, una catalítica y otra reguladora (inhibitoria). El AMPc se une a la inhibitoria y deja la catalítica libre, es decir, activa la kinasa. Esta actúa sobre los residuos serina o treonina, fosforilándolos. El AMPc es metabolizado por la enzima fosfodiesterasa.

Hormonas que utilizan el AMPc: Corticotropina (ACTH), (HCG), Angiotensina II, (LH), Calcitonina, Hormona paratifoidea (PTH), Catecolaminas (recep beta), (TSH), Vasopresina y Glucagón.

Mecanismo fosfolípidos membrana:

Cuando la hormona se une a un receptor acoplado a proteína G, se produce la activación de la enzima Fosfolipasa C, que transforma fosfolípidos de la membrana, como el Fosfatidilinositol 4,5 difosfato (PIP2) en Diacilglicerol (DAG) e Inositol 1,4,5 trifosfato (IP3). El DAG puede activar PKC o formar ácido araquidónico, precursor eicosanoides. También estimula crecimiento celular, regulación canales iónicos, cambios citoesqueleto, aumento pH intracelular y efectos en secreción de proteínas. El IP3 actúa sobre REL, libera Ca que produce respuesta.

Hormonas que utilizan fosfolípidos de membrana: Angiotensina II, Oxitocina, Catecolaminas (alfa), (TRH), Vasopresina, Hormona liberadora de la hormona de crecimiento y de gonadotropinas.

Otro mecanismo (kinasas):

Común de activación de diferentes procesos es el aumento de Ca2+ citosólico. Puede deberse a liberación desde RE (IP3) o entrada del exterior. El Ca2+ se une a la calmodulina y el complejo Ca2+-calmodulina (CaM) activa kinasas específicas.

Hay dos tipos de Kinasas CaM:

  • Kinasa CaM especializada. CAM I. Como la Kinasa de cadena ligera de miosina que fosforila la miosina, contracción muscular.
  • Kinasas CaM multifuncionales. CaM II regula liberación de neurotransmisores, factores de transcripción y metabolismo del glucógeno.

Mecanismo Guanilato ciclasa GMPc:

Transforma el GTP en GMPc que actúa sobre la kinasa de la cadena ligera de la miosina, produciendo relajación del músculo liso.

Hormonas que utilizan cGTP: Péptido atrial natriurético, Óxido nítrico, Factor de relajación endotelio.

Mecanismo tirosina kinasa:

Cuando la hormona se une a un receptor acoplado a proteína G monomérica, esta activa una cascada de reacciones intracelular y finalmente produce un efecto en el crecimiento, aumento del metabolismo o diferenciación celular. Algunas hormonas se unen a receptores sin actividad tirosina-kinasa intrínseca, pero que activan otras Tyr-K citoplasmáticas, con efectos similares.

Hormonas que utilizan Tirosina-kinasa: Insulina, Eritropoyetina, GH, Leptina, Prolactina y otros factores de crecimiento (de Crecimiento Neuronal, de Crecimiento Derivado de Plaquetas, de Fibroblástico, y Epidérmico.

Receptores mecanismos de señalización:

Las hormonas liposolubles atraviesan la membrana y actúan sobre receptores que activan transcripción del ADN celular.

Superfamilias: Receptores para hormonas esteroideas, para hormonas tiroideas y huérfanos o activados por ligando (se ha descubierto el receptor pero el ligando).

Integración neuroendocrina: Eje hipotálamo – hipófisis

Localización y anatomía:

Nexo de unión entre el SN/SEnd. Hipotálamo es parte del cerebro y la hipófisis la glándula con 2 partes (tejido nervioso (neurohipófisis) y tejido glandular (adenohipófisis) que rodea al anterior. Unidas al hipotálamo por el infundíbulo de la hipófisis, también hay neuronas en el hipotálamo que van directamente a la hipófisis. La adenohipófisis no es una conexión directa. Las células del hipotálamo son neuronas que liberan hormonas, células neuroendocrinas: 2 tipos:

  • Magnocelulares: núcleo paraventricular y supraóptico. Producen las hormonas en sus somas, a través de los axones del hipotálamo viajan a la neurohipófisis, y pasan a la sangre. OXI, ADH (NPV, NPO).
  • Parvocelulares: núcleo paraventricular y en el arc4. Estas producen y secretan hormonas a los vasos sanguíneos que se encuentran en la base del hipotálamo, viajan por el sistema sanguíneo porta-hipofisario a la adenohipófisis y ejercen su efecto.

Función hipotálamo:

Secreción hipotalámica influenciada por: dolor, sueño, emoción, rabia, sensaciones olfatorias y luminosas y coordinada con comportamiento. Miedo: adrenalina. Sueño: melatonina. Olfato: gastrina.

Conexión hipotálamo-hipófisis:

Llega una arteria hasta la base del hipotálamo y recoge las hormonas, llegan a la adenohipófisis por circulación porta-hipofisario y en la adenohipófisis ejercen su efecto (estimulación de otras hormonas). Esos mismos capilares recogen las otras hormonas y las llevarán a la circulación central.

  • Hipotálamo-adenohipófisis: Conexión neurohumoral (sangre/neuronas).
  • Hipotálamo-neurohipófisis: Conexión nerviosa (explicado arriba en células magnocelulares).
  • Adenohipófisis-neurohipófisis: Conexión humoral (vasos sanguíneos).

Control de hormonas hipotalámicas sobre adenohipófisis:

Los genes implican que el hipotálamo libere una hormona, la adenohipófisis libere otra, y la glándula diana libere otra.

  • TRH: viaja a la adenohipófisis y estimula la TSH, esta se dirigirá a la glándula tiroides que estimulará las hormonas T3 y T4.
  • CRH: a la adenohipófisis y estimula la ACTH que actúa sobre las suprarrenales produciendo la liberación de cortisol. Todos estos ejes tienen mecanismo de retroalimentación negativa. Una hormona inhibirá a las demás. La prolactina es la única que se regula inhibiéndola.

Adenohipófisis:

Se observan distintas clases de células en función de la tinción. Se pensaba que cada una liberaba una hormona, pero algunas pueden producir varias.

Tipos celulares: Somatotropas: GH, Tirotropas: TSH, Gonadotropas: FSH, LH, Mamotropas: PRL, Corticótropas: ACTH.

Células somatotropas:

30-40% de las células de la adenohipófisis. Sintetizan la GH u hormona del crecimiento (somatotropina) que estimula el crecimiento de todo el cuerpo mediante su acción sobre la formación de proteínas, la multiplicación celular y la diferenciación celular. También estimula al hígado para que produzca IGF-1.

Células tirotropas:

Sintetizan la TSH o estimulante del tiroides o tirotropina. Esta hormona controla la secreción de tiroxina (T4) y triyodotironina (T3) por la glándula tiroidea. La TSH estimula el crecimiento de la glándula de tiroides. Regulan casi todas las reacciones químicas intracelulares que tienen lugar en el organismo. En general aumentan el metabolismo mediante el aumento de la síntesis de proteínas.

Células gonadotropas:

Sintetizan la FSH (folículo estimulante) y la LH (luteinizante). Su acción depende de la edad y sexo. Está regulado por retroalimentación negativa. Actúan sobre crecimiento, actividad hormonal de las gónadas. Se liberan cuando el hipotálamo libera la GnRH.

  • LH mujeres: Estimula síntesis estrógenos y progesterona; Maduración folículos ováricos. En hombres: Testosterona.
  • FSH mujeres: Estimula síntesis de estrógenos y favorece maduración oocitos ovarios. Hombres: Desarrollo conductillos seminíferos testiculares y espermatogénesis.

Células lactotropas:

Sintetizan la PRL (prolactina), Estimula desarrollo glándulas mamarias durante la gestación y la producción de leche tras el parto. Producción constante y cuando no hace falta se produce hormona inhibitoria.

Células corticotropas:

20% células adenohipófisis. Sintetizan hormona adenocorticotropa (ACTH), o corticotropina. Controla crecimiento y desarrollo glándulas suprarrenales, y secreción hormonas corticosuprarrenales. Sintetizan hormona estimulante de los melanocitos (MSH). Que aumenta producción melanina piel.

Conexión hipotálamo-neurohipófisis:

Conexión nerviosa. En el hipotálamo las células neuroendocrinas del granulo secretorio (explicadas arriba) cuando captan un estímulo producen hormonas en sus somas; a través de los axones del hipotálamo viajan a la neurohipófisis (donde se almacenan en vesículas) lo que abre canales de Ca voltaje dependientes y el calcio produce exocitosis y paso de las hormonas a sangre.

Secreción de hormonas, neurohipófisis:

El papel funcional de las neurofisinas es estabilizar la hormona (en gránulo secretorio, favorecer transporte axónico a la zona de secreción, e incrementar vida media en sangre).

  • Hormona antidiurética, ADH o vasopresina: Efecto vasoconstrictor y aumento de la presión arterial, reabsorbe agua. Actúa sobre túbulos y conductos colectores riñón, permeabiliza membrana apical y produce concentración de la orina y retención líquidos. Alcohol inhibe el efecto de la ADH.
  • Oxitocina: Contracción del útero. Como en el parto. Estimulación cuello uterino. Expulsión de leche por las mamas.

Glándula Pineal o glándula epífisis

Anatomía:

Órgano diencefálico (fuera de la BHE). Forma de piña. 100 – 200 mg. Está justo en el centro del cráneo. Ligada con los ojos. Influenciada por: Inervación simpática y Luz. Secreción Melatonina a la circulación sistémica y LCR (líquido cefalorraquídeo). Tanicitos: células especializadas que captan la melatonina del LCR e introducirla a la Neurohipófisis, lo que genera relación entre pineal e hipófisis. En animales inferiores, la glándula pineal son células de los ojos especializadas.

Secreción melatonina (aMT):

La melatonina se sintetiza a partir de triptófano. Atraviesa fácilmente la membrana y se va liberando al flujo sanguíneo al formarse (libre o con proteínas), no se almacena en vesículas. Se metaboliza hígado y elimina renal. En la glándula pineal esta síntesis está regulada por la vía retino-hipotalámica controlada por el núcleo supraquiasmático, o reloj biológico. Con luz se inhibe la síntesis de melatonina y por la noche se activa, controla un pigmento llamado melanopsina (solo detectan luz y oscuridad, no influyen en la visión).

Síntesis: La retina manda información al núcleo supraquiasmático, de ahí a la médula espinal, y luego vuelve al ganglio cervical superior, que segregará la NA, que producirá AMPc que activará la enzima N-acetiltransfersa. A partir del triptófano en sangre se transforma en serotonina, y esta por acción de la NAT (N-acetil trnsferasa) se transforma en melatonina. El paso clave para conseguir la melatonina es la presencia o no de la enzima HIOMT que agrega grupo metoxi, hay células extrapineales que segregan la mayor cantidad de melatonina del cuerpo (células endocrinas, no endocrinas, líneas celulares y sistema inmune, estómago e intestino, cerebelo…) contienen HIOMT. Se produce en el retículo endoplasmático.

Regulación de la secreción de melatonina:

  • Fotoperiodo: noche aumenta la secreción por incremento de la NAT.
  • Estación: Influye sobre todo en animales.
  • Edad y desarrollo: La producción de aMT aparece a los 3 meses y aumenta rápidamente hasta alcanzar un pico entre los 3 y 5 años. Disminuye hasta alcanzar valores estables en edad adulta (30-50 años). Casi hasta desaparecer en la vejez, duermen menos por la noche.

Efectos sobre:

  • NSQ (ritmos circadianos). temperatura, luz oscuridad… la melatonina al aumentar disminuye la temperatura.
  • Área preóptica (regula reproducción). Principalmente animales.
  • Retina (función visual y adaptación a luz).
  • Corteza Cerebral y Tálamo (Efecto hipnóticos y regulación ciclo sueño-vigilia).
  • Hipófisis (secreción de gonadotropinas y prolactina).
  • Arterias cerebrales (regulación cardiovascular y termorregulador).

Efectos a través de varios mecanismos:

  1. Unión a receptores de membrana acoplados a proteínas G inhibitorias (AMPc, vía inhibición de adenilciclasa).
  2. Puede unirse a receptores nucleares de la familia de receptores huérfanos.
  3. Puede interaccionar con las proteínas citoplasmáticas calmodulina y calreticulina, regulando al citoesqueleto y la actividad nNOS (enzima que produce ON).
  4. Puede actuar directamente como depurador de radicales libres (muy reactivo, la melatonina puede actuar haciéndolo menos reactivos o estimular la producción otros antioxidantes).

Acciones: cronobióticas, Reproducción estacional, Favorece fertilidad, Implicaciones clínicas, inmunoestimulante, antineoplásica, antienvejecimiento y Previene aterioesclerosis y disminuye HTA, en parte por sus efectos antioxidantes.

Regulación endocrina del crecimiento: Somatotropina o GH

Polipéptido 191 aminoácidos. Similar a la prolactina y lactógeno placentario humano. Induce el crecimiento de casi todos los tejidos del organismo. Aumento de tamaño de las células y la mitosis. GH actúa directamente sobre tejido adiposo, muscular y hepático. En el resto de organismos actúa a través de las somatomedinas: se libera en el hígado.

Evolución:

  • Aumento nacimiento a 1ª infancia,
  • Estable hasta adolescencia.
  • Adolescencia: Pico + sinergia esteroides sexuales. No aumentamos tanto en tamaño o masa corporal por los esteroides.
  • 20-30 años: inicio del descenso.

Transporte: Unida a proteína. Vida: 20 minutos. Se produce unas secreción a picos, puede ser para evitar la adaptación de receptores, o porque no se pueden almacenar.

Regulación de la secreción de GH:

Células somatotropas de adenohipófisis. Se diferencia estimulación positiva que estimula la producción hormona (Grelina, estrés físico, sueño, ejercicio, agonistas alfa adrenérgicos, eje GHRH…) y negativa que inhibe (eje GHIH, envejecimiento, obesidad, embarazo, agonistas beta adrenérgicos…). El eje sería GHRH estimula producción de GH que actúa en el hígado produciendo somatomedinas (IGF). Retroalimentación negativa.

Somatomedinas o IGFs:

Factores de crecimiento de tipo insulina: Sintetizadas en el hígado. Ayuno y malnutrición proteico-calórica niveles disminuidos de somatomedinas. Dos tipos de somatomedinas:

  • IGF I o Somatomedina C. Niveles plasmáticos diurnos constantes mediante proteína transportadora. Vida: 20 horas.
  • IGF II o Somatomedina A: es fetal. Homología del 70 % insulina.

Acciones de la GH:

  1. Tejido adiposo: no se capta la glucosa en el tejido adiposo. Más ácidos grasos libres en sangre.
  2. Metabolismo: no capta glucosa en sangre, aumenta ácidos grasos plasma, disminuyen aminoácidos plasma porque entran en las células para producir proteínas, y como no se metabolizan disminuye la urea.
  3. Músculo: más captación de aminoácidos, disminuyen plasma, en el músculo aumenta la síntesis de proteínas, por lo que se generará más masa magra, y disminuirá la captación de glucosa.
  4. Cartílagos: favoreciendo la síntesis de colágeno, favorezco que el hueso sea más largo.
  5. Riñón, páncreas, intestino,…: Aumenta síntesis proteica y tamaño del órgano y número de células, aumenta su función.

2.5 GLÁNDULA TIROIDEA

Localización anatómica

Se encuentra en el cuello, delante de la tráquea. Tiene forma de mariposa, con 2 lóbulos a los lados unidos por un istmo. La glándula está formada por dos tipos de estructuras: los folículos y células parafoliculares.

Hay 4 zonas que tienen otras funciones, que son las glándulas paratiroides.

Histología de la glándula tiroides

Folículos formados por células foliculares.

También están las células parafoliculares.

Irrigación de la glándula

Los folículos son estructuras en forma de huevo, las células están fuera, en el interior se encuentra un líquido llamado coloide formado principalmente por proteínas.

Metabolismo del yodo

Es el único sitio o principal que podemos almacenar yodo. El yodo que ingerimos en la dieta, el 20% se almacena en la tiroides y el resto se excreta por la orina.

El yodo se capta por difusión pasiva. De todo el yodo ingerido absorbo en el intestino el yodo por difusión. Este yodo pasa hasta el tiroides y se almacena formando parte de las hormonas tiroideas o sigue en sangre y viaja hasta el riñón donde se filtra y se elimina.

Atrapamiento y síntesis de tiroglobulina

Las hormonas derivan de los aminoácidos, de la tirosina.

Si juntamos las proteínas en los ribosomas, que se encuentran en el REG, pasan al aparato de Golgi y entran en vesículas, así segregaremos una proteína muy grande llamada tiroglobulina.

También necesitamos yodo, lo cogemos de la sangre gracias al transportador NIS (Na Y sin portador).

Este transporte es en contra de gradiente, por lo que la energía que necesita la obtiene de la bomba Na K, esta bomba genera el gradiente necesario.

Para combinarlos, saco el yodo y la tiroglobulina al coloide en el interior del folículo. La tiroglobulina sale por exocitosis, y el yodo sale por un transportador que se llama pendrina y lo intercambia por cloro.

El yodo que tengo es yodo iónico, Y-, pero lo necesito en forma atómica para combinarlo con la proteína, para conseguirlo hay una enzima que es la peroxidasa tiroidea, que transforma el Y en una molécula de Y2, y esta molécula se combina con la tiroglobulina. En función de cuántos yodos y dónde los coloque tengo una tiroglobulina con monoyodotirosina, diyodotirosina. Si combino una monoyodotirosina con una diyodotirosina se forma una triyodotironina (T3). Si son 2 diyodos son tetrayodotironina (T4, también llamado tiroxina)

Cuando llega la TSH y solicita que liberemos hormonas T3 y T4. Así que la molécula grande de dentro del folículo se introduce en la célula por pinocitosis y dentro se digiere y al digerirse, así que se separa y queda T3, T4, MIT, DIT de forma suelta. La T3 y la T4 salen a la sangre, y la MIT y DIT se reciclan.

La TSH al activar la proteína kinasa aumenta la síntesis de tiroglobulina. El yodo, se capta por su transportador NIS y sale al coloide por el transportador pendrina intercambiado por Cl. En el coloide gracias a la acción de la peroxidasa tiroidea se transforma en yodo molecular y se combina con la tiroglobulina, esta se introduce en el coloide por pinocitosis, se digiere, entra en la célula, salen a la sangre la T3 y T4 y la MIT y DIT vuelven para seguir formando tiroglobulina.