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Capítulo 15
Mecanismo homeostático: Control nervioso y hormonal
Para que los sistemas digestivos, respiratorio, circulatorio, urinario, etc. puedan funcionar de tal modo que satisfagan permanentemente las variadas necesidades del organismo y contribuyan a mantener el ambiente interno relativamente constante, es necesario que estén coordinados entre ellos y que sus partes se coordinen entre sí, de modo que trabajen como una unidad. Dicha integración funcional requiere del funcionamiento de mecanismos hosmeostáticos o de regulación; que operan por retroalimentación negativa.
15.1 Sistemas de regulación (de control)
Un sistema homeostático , o de control, es un conjunto de estructuras capaz de compensar un cambio en las condiciones internas. Fuera del ámbito biológico el termostato de la plancha y de algunos calefactores es un buen ejemplo de estructuras de este tipo.
Fig. 15.1 Componentes de un arco reflejo.
Ahora bien, dentro o fuera del ámbito biológico un sistema de regulación consta de un sensor, vale decir, de una parte capaz de captar las alteraciones; de otra parte que integra información y elabora órdenes destinadas a compensar la alteración; y de una tercera, que ejecuta esta orden en forma de una acción compensatoria. Además, debe haber vías de comunicación entre los sensores y la parte central, así como entre esta y la última. Veamos esto en el contexto de la fisiología.
Las variaciones ambientales “detectables” por los organismos constituyen estímulos. Las estructuras que funcionan como sensores, es decir, las encargadas de captar los estímulos, se llaman receptores. Las estructuras que integran información y que elaboran órdenes de respuestas se llaman centros integrados y elaboradores ; y las que ejecutan estas órdenes, llevando a cabo acciones compensatorias, se denominan efectores. La vía de comunicación este receptor y centro elaborador se llama vía aferente , y la que comunica al centro elaborador con el efector, vía eferente. El cambio de actividad de un efector se conoce como respuesta.
Las secuencias estímulo-respuesta constituyen los actos reflejos y el conjunto de todas las estructuras involucradas en ellos y que acabamos de nombrar, los arcos reflejos.
Nuestro organismo tiene órganos y tejidos receptores que detectan tanto alteraciones externas como también en el medio interno, además de modificaciones en la postura y en le movimiento corporal. De haber una vía aferente identificable, normalmente se trata de impulsos nerviosos que viajan en los nervios. El centro integrado, por su parte, puede ser una parte del sistema nerviosos central o una glándula endocrina^40. Como efectores funcionan la mayoría de las células del cuerpo, pero se destacan las musculares, que responden con contracción o relajación; y las glandulares, que responden con la acción de secretar. En algunos casos es posible identificar una comunicación endocrina como vía eferente, mientras que en otros es clara la participación de impulsos nerviosos. El nombre de reflejos suele reservarse para estos últimos casos (fig. 15.1).
Procederemos ahora a estudiar algunas generalidades de los sistemas nervioso y endocrino por separado, para luego apreciar, en algunos ejemplos, que estos dos sistemas de regulación trabajan juntos y en estrecha relación.
(^40) Un órgano productor de hormonas.
15.2 generalidades sobre el sistema nervioso*
En el sistema nervioso reconocemos dos grandes componentes: el sistema nerviosos central (SNC) y el sistema nervioso periférico (SNP). En ambos la célula más importante desde el punto de vista funcional es la neurona. De hecho podemos afirmar que ella es la unidad funcional del sistema nervioso.
El sistema nervioso central contiene centros integradores y elaboradores que se hallan en órganos encerrados en las cavidades óseas del cráneo y de la columna vertebral. La porción craneana se denomina encéfalo y la otra, médula espinal. Al encéfalo pertenecen el cerebro , el cerebelo y el tronco encefálico (fig. 15.2).
Fig. 15.2 Sistema nervioso central.
El sistema nervioso periférico está formado por los nervios del cuerpo. Estos incluyen vías que comunican a los receptores con el sistema nervioso central, llamadas vías aferentes o sensitivas ; y otras que comunican al sistema nervioso central con los efectores, llamadas vías eferentes o motoras. Con el encéfalo se conectan doce pares de nervios, algunos exclusivamente sensitivos y otros mixtos. Con la médula espinal, por otra parte, se conectan treinta y un pares de nervios, todos mixtos (fig. 15.3).
15.2.1 Estructura y función de las neuronas
El núcleo y la mayor parte del citoplasma de las neuronas se hallan en el cuerpo celular o soma , donde se concentra la actividad metabólica. No obstante, la generación de impulsos nerviosos y la propagación de estos son fenómenos que involucran por sobre todo a la membrana celular , especialmente a las de las prolongaciones celulares. Las prolongaciones que conducen impulsos hacia el soma se llaman dendritas y suelen ser numerosas y cortas. Las que conducen impulsos que se alejan del soma se llaman axones (fig. 15.4).
Fig. 15.4 La neurona. Desde un punto de vista funcional, las células nerviosas se clasifican en neuronas aferentes o sensitivas ; neuronas eferentes o motoras ; e interneuronas o neuronas asociativas. Los dos primeros tipos son comunes fuera del SNC, donde sus prolongaciones constituyen los nervios. Las neuronas aferentes son las que llevan impulsos nerviosos hacia el SNC y sus terminaciones dendríticas constituyen los receptores o se conectan con ellos. Las neuronas eferentes son las que transmiten impulsos desde
- (^) Sistema nervioso es un contenido de Tercero medio, de modo que no “se pregunta” en el MCO. Su
exposición aquí sólo pretende una comprensión de las generalidades.
su magnitud, se denomina potenciales de acción. Un impulso nervioso es, precisamente, un potencial de acción autopropagado. Para que te hagas una idea, ten en cuenta que el potencial de acción tiene un valor de +35ª + 45 milivoltios, mientras que el potencial de reposo está entre –90 y –70 milivoltios (los signos delante de los números se refieren a la carga del lado interno de la membrana) (fig. 15.5).
La sinapsis
Fig. 15.5 El impulso nervioso. El impulso nervioso que llega hasta la parte terminal de un axón se retransmite hacia otra neurona o hacia una célula muscular, aun cuando entre la neurona y la célula siguiente existe un espacio que la separa, conocido como espacio sináptico. La explicación de este fenómeno está en la comunicación que existe entre las dos células por medio de mensajeros químicos conocido como neurotransmisores. Esta se conoce como sinapsis química o comunicación sináptica y la describiremos muy simplificadamente.
En el citoplasma de la parte terminal de los axones hay unas vesículas que contienen a los neurotransmisores y que son exocitadas cuando llega un impulso nervioso hasta esta parte de la neurona. La consecuencia es que los neurotransmisores atraviesan el espacio sináptico y llegan hasta la membrana de la neurona postsináptica, donde se unen a receptores específicos. La unión entre el neurotransmisor y su receptor provoca cambios de polaridad de la membrana, algunos de los cuales desencadenan nuevos potenciales de acción que han de propagarse (fig. 15.6).
Para que la actividad de la célula postsináptica sea una respuesta a la de la neurona presináptica, y no una consecuencia de la acumulación d neurotransmisor en el espacio sináptico, el mensajero debe ser retirado rápidamente de allí. Con ese fin las neuronas tienen en su superficie, o liberan, enzimas que degradan a los neurotransmisores. Otra forma de sacar al mensajero del espacio sináptico es que la neurona presináptica lo vuelva a incorporar a su citoplasma (recaptación).
Debido a que el neurotransmisor está almacenado a un solo lado del espacio sináptico, mientras que los receptores se hallan del otro lado, la sinapsis es unidireccional. Esto significa que, si viajara un impulso nervioso desde una zona del axón hasta las dendritas, este quedaría “detenido” por la sinapsis.
Desde un punto de vista químico, hay mucho tipos de neurotransmisores. Ejemplos de ellos son la acetilcolina , la noradrenalina , la dopamina , el GABA , la serotonina , algunos aminoácidos y algunos péptidos.
15.2.2 Los receptores
Los receptores son estructuras que transforman la energía de ciertos estímulos específicos en impulsos nerviosos aferentes (fig. 15.7). Están formados por células receptoras y por células anexas. Las células receptoras pueden ser neuronas cuyas terminaciones actúan como receptor, u otras células en contacto con neuronas. Cuando se habla de la adaptabilidad de un receptor se está haciendo referencia al hecho de que algunos dejan de transmitir impulsos luego de haberse expuesto demasiado estímulo, lo
que hace que deje de tenerse la sensación correspondiente. Considerando la fuente de los estímulos que reciben, los receptores se clasifican como exteroceptores, interoceptores y proprioceptores.
Fig. 15.6 La sinapsis.
Fig. 15.7 Función de los receptores. Los exteroceptores captan estímulos del ambiente externo, permitiendo así que el animal se relacione con su entorno. Algunos, como el ojo y el oído, captan estímulos muy lejanos, por lo que se llaman teleceptores. Otros, como los del gusto y los del olfato, captan estímulos químicos, por lo que se les dice quimiorreceptores. Por último, en la piel se hallan muchos receptores, algunos de los cuales son terminaciones nerviosas libres, encargadas de captar estímulos dolorosos, y otras, terminaciones encapsuladas, como es el caso de los termorreceptores para el frío y para el calor, y los mecanorreceptores para el tacto y la presión. La información que envían los exteroceptores va hacia áreas de la corteza cerebral conocidas como áreas sensoriales, donde se elaboran las sensaciones de ver, oír, sentir frío, etc. Por su parte los interoceptores se hallan dentro del cuerpo e informan al SNC de los cambios del medio interno, sin que ello nos provoque sensaciones. Entre ellos están los barorreceptores , que captan los cambios de la presión sanguínea; los osmorreceptores , que captan los cambios en la osmolaridad del plasma; los termorreceptores hipotalámicos, que captan pequeñas diferencias de temperatura en la sangre; y los quimiorreceptores que captan las alteraciones en el pH del plasma, así como también las de las concentraciones de dióxido de carbono y de oxígeno. Se puede apreciar que actúan constantemente para que el organismo mantenga la homeostasis. Por último, los proprioceptores se ubican dentro de los músculos, tendones y articulaciones, enviando al SNC información que permite percibir la posición de los miembros y del cuerpo en conjunto. Esta información, más la que envían unos receptores para la gravedad ubicados en el oído interno, permiten mantener la postura y el equilibrio.
15.2.3 Sistema nervioso central
El sistema central (SNC) se compone de la médula espinal y del encéfalo. Este, a su vez, consta del tronco encefálico , del cerebelo , y del cerebro. En todos estos órganos pueden distinguirse dos partes: la sustancia blanca y la sustancia gris. La sustancia blanca está hecha de haces de prolongaciones neuronales que transmiten impulsos nerviosos. La sustancia gris, en cambio, se compone principalmente de somas y de estructuras sinápticas, y lleva a cabo la función integradora y elaboradora del sistema nervioso (fig. 15.8).
Tronco encefálico
En el tronco encefálico distinguimos tres porciones desde abajo hacia arriba: bulbo raquídeo , protuberancia anular y mesencéfalo. Su sustancia blanca conecta la médula espinal con las partes superiores del SNC, y entre sí los dos hemisferios del cerebelo. Por su parte, la sustancia gris se halla organizada en núcleos , o centros , que elaboran una gran variedad de reflejos, siendo los bulbares los más importantes para la homeostasis. Entre los núcleos (o centros) del bulbo raquídeo se hallan el centro respiratorio; el vasomotor; el cardíaco; el centro del vómito, el de la deglución y el de la tos. Cuando veamos ejemplos de regulación volveremos a mencionarlos (fig. 15.10).
Fig. 15.10 Aferencias y eferencias del bolo raquídeo.
Cerebelo
El cerebelo no elabora respuestas, sino que integra toda la información propioceptiva y sensorial del cuerpo, además de la que viene de la corteza motora del cerebro, para comparar el estado físico de cada parte con el estado que intenta producir el sistema motor y enviar señales correctoras a otras partes del SNC, con lo que aumentará o disminuirá la actividad de cada músculo. Su actividad es especialmente importante para actividades rápidas como bailar, hablar o tocar un instrumento musical. Su pérdida hace que los movimientos sean muy anormales; por ejemplo, pasan de largo, se descoordinan, parten antes o atrasados, etc. las consecuencias son la pérdida del equilibrio, la descoordinación del habla, etc. (fig. 15.11).
Fig. 15.11 La función del cerebro.
Cerebro (fig. 15.12)
El cerebro es el órgano nervioso más grande en el ser humano. Su materia gris se distribuye entre la corteza , que está muy plegada, y unos núcleos ubicados en la profundidad, inmersos en la masa central de sustancia blanca. Esta tiene axones que conectan a un hemisferio cerebral con el otro; a diferentes zonas de un mismo hemisferio entres í y al cerebro con las porciones inferiores del SNC.
Fig. 15.12 El cerebro.
En la corteza cerebral se distinguen tres tipos de áreas motoras , que controlan la actividad voluntaria de los músculos esqueléticos; sensitivas , que elaboran sensaciones; y asociativas , relacionadas con el razonamiento, la memoria, el lenguaje y las emociones.
Entre los núcleos ubicados en las profundidades del cerebro se destacan el tálamo y el hipotálamo. El tálamo , junto al tronco encefálico, constituye parte de un sistema llamado sistema activador reticular , que filtra la información que ha de llegar a la corteza y contribuye así a mantener la conciencia, a despertar y a seleccionar estímulos. Otros núcleos forman parte de un sistema de comunicación entre distintas partes del encéfalo, llamado sistema límbico que influye en los aspectos emocionales del comportamiento.
15.2.4 Los nervios
Los nervios son órganos comparables con cables, ya que son alargados, conducen y están formados por muchas fibras paralelas. Las fibras nerviosas son proyecciones neuronales, especialmente axones, rodeadas de sus envolturas. A diferencia de los alambres del interior de un cable eléctrico, las fibras de un nervio no conducen electricidad precisamente, sino impulsos nerviosos.
El conjunto de nervios del cuerpo se conoce como sistema nervioso periférico^42 y consta de doce pares que se originan en el encéfalo, llamados nervios craneanos ; y treinta y un pares que se originan en la médula, llamados nervios raquídeos.
Los nervios raquídeos son todos mixtos, lo que quiere decir que en su interior hay fibras aferentes y fibras eferentes. Entre los nervios craneanos, algunos son exclusivamente sensitivos, como el nervio óptico y el auditivo; y otros, como el vago, son mixtos.
Las fibras sensitivas , o aferentes , conducen impulsos nerviosos desde los receptores hacia el SNC, mientras que las motoras , o eferentes , conducen desde el SNC hasta los efectores, como por ejemplo los músculos y las glándulas. Dentro de las fibras motoras se distinguen las del sistema somático , que son las responsables de los movimientos musculares voluntarios, y las del sistema autónomo , que transmiten impulsos involuntarios hacia las vísceras. Por último, dentro del autónomo se distinguen todavía
(^42) Para ser más precisos, el SNP consta de todos los receptores del cuerpo más las vías nerviosas que los
conectan con el SNC y las que conectan éste con sus efectores.
droga le genera al estado, por concepto de familias destruidas, cesantías, accidentes y delitos violentos no se comparan a los producidos por ninguna otra droga en Chile. Para apreciar la importancia que tiene en nuestro país, basta considerar que probablemente cada uno de nosotros tiene en su familia a alguna persona alcohólica o conoce a alguna familia destruida por el consumo de alcohol por parte de uno de sus miembros, ya sea por la cesantía que provoca o por el deterioro de las relaciones en el hogar.
Veamos más detalles del daño producido por el alcohol. En primer lugar, debemos tener en cuenta que esta droga se absorbe rápidamente en el estómago y en el intestino delgado, ya que no es atacada por las enzimas digestivas. Luego de su rápida absorción, se distribuye a todos los tejidos, pasando primero por el hígado, donde la mayor parte es degradada. Este proceso tiene varios efectos nocivos, tales como la producción de grasa intracelular, que finalmente lleva a la alteración de los vasos sanguíneos. Además, el exceso de trabajo para el hígado impide que éste ejerza su función detoxificadora en la eliminación de sustancias nocivas provenientes de los medicamentos, por lo que no debe consumirse alcohol en combinación con tratamientos médicos. Como si todo lo anterior fuera poco, en le caso de mujeres embarazadas el consumo de alcohol pone en riesgo a la criatura en gestación de ser alcohólica y de sufrir malformaciones y otros trastornos del desarrollo. En la figura 15.13 se resumen algunos de los daños que nos puede causar el alcohol.
Fig. 15.13 Los peligros del alcohol para el organismo.
Según las cantidades de alcohol que una persona ingiere y su frecuencia de consumo, se distingue entre bebedores ocasionales, bebedores moderados y alcohólicos.
Como ejemplo dramático de lo que el alcohol produce en el sistema nervioso, tenemos la información que nos arroja la alcoholemia , que nos permite apreciar cuan importante es el alcohol como factor determinante de accidente de tránsito y de homicidios. Estas consideraciones nos llevan a la conclusión que el consumo de alcohol no es un problema exclusivo de quien lo consume, sino de todos, pues todos estamos expuestos a morir o a quedar con limitaciones para el resto de nuestras vidas a causa de las imprudencias que cometen quienes conducen vehículos bajo los efectos del alcohol, como también al riesgo de vernos involucrados en otros actos delictuales de los que podemos terminar siendo víctimas fatales.
Fig. 15.14 Alcoholemia, conducta, reflejos y coordinación.
Fig. 15.15 Alcohol y accidentes de tránsito.
Alcohol y accidentes de tránsito
En resumidas cuentas, los jóvenes pueden elegir si consumen o no, alcohol, del mismo modo en que eligen si consumen o no, tabaco y otras drogas; pero esta elección está, en gran parte, influenciada por la calidad de su vida afectiva y familiar, pues ella determina el grado de integridad y la sensación de propia valía que los jóvenes experimentan. Y como con cualquier droga, o con cualquier conducta degradante a imitar, entre más valore un joven, menos probable es que necesite imitar a sus pares y más probable es que haga valer en su vida sus principios, aquellos que se aprenden en el seno de un hogar donde hay confianza, afectividad y buena comunicación, además, obviamente, de una valoración positiva de principios fundamentales.
La calidad de la comunicación en el interior de la familia, especialmente la posibilidad de que los miembros se sientan realmente acompañados y comprendidos, así como la afectividad como expresión de amor incondicional, tienen, como vimos, una gran importancia a la hora de que un joven decida si será o no consumidor de drogas como el alcohol, pero la información es otro aspecto crucial. Es importante que los jóvenes sepan que por conseguir un efecto transitorio de relajación, pueden entrar en un consumo cada vez mayor, que puede terminar matándolos. También deben saber que quien decide consumir alcohol está decidiendo, unilateralmente, lo que puede ocurrirle a otras personas, pues bajo los efectos del alcohol puede haber cambios conductuales que perjudican a los demás. Quién, por ejemplo, elige conducir vehículos bajo el efecto del alcohol, está tomando la decisión de poner en riesgo otras vidas humanas, con lo que está manifestando un gran desprecio por la vida del resto de los seres humanos. No decir este tipo de cosas por su nombre y, además, inducir al consumo de alcohol mediante la publicidad, contribuye a que las personas sean irresponsables respecto de temas tan trascendentes como este.
Lo anterior no debe obstar para considerar que el alcohólico, así como el adicto a cualquier droga, es una persona enferma que, como tal, merece toda nuestra consideración y toda nuestra ayuda si tiene el firme propósito de superar su problema.
15.3 Generalidades sobre el sistema endocrino
El sistema endocrino está formado por todas las glándulas endocrinas del cuerpo y se encarga, junto con el nervioso, de coordinar entre sí a los diferentes sistemas, con el fin de integrar sus funciones y de mantener la homeostasis. Conviene recordar que una glándula es una estructura formada de células secretoras, es decir, de células que sintetizan y expulsan sustancias útiles para el organismo. Las glándulas cuyas células vierten su secreción en un conducto que la lleva a una superficie o cavidad corporal, se llama exocrinas , y las que vierten su secreción directamente hacia la sangre, se llama endocrinas.
Las sustancias químicas que las glándulas endocrinas secretan e llaman hormonas y, haciendo una analogía entre el sistema endocrino y el nervioso, puede considerarse que actúan como vías eferentes.
Fig. 15.17 Mecanismos de acción hotmonal.
El lóbulo de la hipófesis, conocido como adenohipófesis , funciona como una glándula endocrina común, en respuesta a la estimulación por parte de hormonas secretadas por el hipotálamo.
Las siguientes son las hormonas adenohipofisiarias y sus efectos: hormona estimulante de la tiroides (TSH) , o tirotrofina , que se encarga de estimular el crecimiento de la glándula tiroide y la secreción de sus hormonas; hormona estimulante de la corteza suprarrenal (ACTH), corticotrofina , o adrenocorticotrofina , encargada de estimular la secreción de hormonas de la corteza suprarrenal; hormona luteinizante (LH o HL) , encargada de provocar la ovulación y de estimular a las gónadas para que secreten sus hormonas; hormona estimulante del folículo (FSH o HEF), encargada de estimular la maduración de folículos ováricos y la secreción de estrógenos por parte de estos; prolactina , encargada de estimular la secreción de leche durante la lactancia; y hormona del crecimiento (GH), o somatotrofina , que es la causante de los fenómenos biosintéticos óseos y cartilaginosos responsables del crecimiento.
El lóbulo posterior de la hipófesis, llamado neurohipófisis , está formado por terminales de axones de neuronas cuyos somas están en el hipotálamo y secreta las siguientes hormonas: hormona antidiurética (ADH) , o vasopresina , que provoca retención de agua y vasoconstricción; y ocitocina , cuyos efectos son la contracción de los conductos de las glándulas mamarias para la expulsión de la leche, y la del miometrio, para el trabajo de parto.
La tiroides secreta dos tipos de hormonas: la tiroxina , encargada de mantener el metabolismo (catabolismo) de los tejidos en una tasa adecuada para sus funciones y la calcitonina , encargada de la homeostasis del calcio.
Las paratiroides secretan la parathormona , responsable de mantener las concentraciones plasmáticas de calcio y de fosfato dentro de ciertos márgenes. La parathormona tiene tres efectos principales, todos hipercalcemiantes: moviliza hacia el plasma la reserva movilizable de calcio que existe en los huesos; incrementa la reabsorción renal de calcio; e incremente la absorción intestinal de este catión. La
mantención de una concentración de calcio (calcemia) adecuada en el plasma sanguíneo es esencial para la normalidad del hueso y para el buen funcionamiento de la coagulación sanguínea, de los músculos y del sistema nervioso.
El páncreas secreta varias hormonas, entre las que se destaca la insulina. Esta provoca un aumento de la captación celular de glucosa desde el plasma y un aumento de la síntesis hepática de glucógeno. Como vemos, sus principales efectos son hipoglicemiantes, es decir, hacen disminuir la glicemia. Si el páncreas falla en su secreción de insulina, o si no existen en las células los receptores para ella, entonces aumenta la glicemia y las células no disponen de suficiente energía. Esta enfermedad se llama diabetes sacarina o diabetes mellitus.
La médula de las glándulas suprarrenales secreta adrenalina , con lo que refuerza la acción nerviosa simpática. La corteza por su parte, secreta tres tipos de hormonas: hormonas sexuales , especialmente andrógenos, como testosterona ; mineralocorticoides , como la aldosterona , que producen aumento de la reabsorción de sodio; y glucocorticoide , como el cortisol y la ticoesterona, que se secretan frente a estímulos estresores y producen un aumento de la glicemia.
Por último, las gónadas, vale decir los ovarios y los testículos , secretan hormonas que hacen aparecer los caracteres sexuales secundarios y que luego los mantienen. Las estudiaremos con detalle en la próxima unidad.
15.3.4 Anomalías hormonales y uso médico de hormonas
Cuando las glándulas no funcionan correctamente pueden secretar hormonas en cantidades insuficientes o demasiado elevadas, con lo que producen trastornos característicos. Veremos los más conocidos con énfasis en la insulina y en la hormona del crecimiento^43.
Factores que afectan el desarrollo y el crecimiento
Si bien es cierto que nuestra dotación genética determina cuánto es el máximo que nuestro cuerpo puede crecer, también lo es que muchas variables pueden hacer que este potencial no se exprese completamente. Una evidencia de la participación de factores genéticos es que hay familias de talla alta y familias de talla baja, mientras que el hecho de que la talla promedio haya ido en aumento en países donde se ha mejorado la calidad de la alimentación, nos muestra que las deficiencias nutricionales están entre los factores ambientales que pueden afectar negativamente el desarrollo y el crecimiento. Otros son la falta de efecto en los primeros años de vida, el pasar prolongados períodos de reposo en cama y la deficiencia de actividad física. Además, el crecimiento se ve influido por factores hormonales, tales como la secreción de la hormona del crecimiento por parte de la adenohipófisis y de las hormonas tiroídeas.
La hormona del crecimiento (GH) , o somatotrofina es la causante de los fenómenos biosinéticos responsables del crecimiento d elos huesos y de los cartílagos. Si se la inyecta diariamente en una rata a la que se compara con un experimento control, puede apreciarse que la rata experimental crece significativamente más, aunque este crecimiento es proporcionado solo en las fases juveniles, después de las cuales los huesos y cartílagos dejan de crecer y sólo siguen creciendo los tejidos blandos, debido al efecto anabólico de la hormona. Su hipersecreción durante la niñez causa gigantismo , mientras que su insuficiencia provoca enanismo. Este se caracteriza solo por una talla muy baja, sin deformidades ni retraso. Cuando se usa la hormona del crecimiento como tratamiento, debe administrársela endovenosamente y no por vía oral, ya que e suna proteína y por lo tanto sería digerida en el estómago. Durante la vida adulta, su secreción en exceso produce acromegalia , que se manifiesta con el crecimiento exagerado y deforme de los huesos de los pies, las manos y las mandíbulas, que son los únicos que pueden seguir creciendo después de cierta edad.
Las hormonas tiroídeas , debido a que mantienen normal el catabolismo celular, vale decir, que regulan la obtención d energía por parte de las células, también son estrictamente necesarias para que el crecimiento y el desarrollo sean normales. El hipotiroidismo durante la niñez provoca cretinismo , síndrome que se caracteriza, entre otras cosas, por enanismo y retardo mental. A diferencia del enanismo hipofisiario, visto
(^43) Porque se las indica en el programa de enseñanza media, referente de la PSU.
también tiene como consecuencia la pérdida de electrolitos y de agua por la orina y puede llevar a un estado de coma.
Los síntomas que deben alarmar a una persona respecto de la posibilidad de estar desarrollando esta diabetes son sed excesiva y apetito incrementado, así como también la pérdida de peso, aunque este último es menos notorio en las personas obesas que son las más proclives a desarrollar este mal. Ahora bien, además existe una predisposición genética importante, por lo que las personas que tienen familiares diabéticos, por ejemplo abuelos, deben estar especialmente alertas y cuidarse más de los factores de riesgo. La manera de tratar esta enfermedad es haciendo cuidadosas restricciones diabéticas, especialmente en lo que se refiere a los carbohidratos, y practicando ejercicio moderado. Con esos cuidados algunas personas logran mantener su glicemia dentro de márgenes relativamente saludables y hacer una vida casi normal. Sin esos cuidados pueden sobrevenir dificultades muy serias en la cicatrización, que se manifiestan en heridas que no sanan, especialmente en los pies, lo que puede llevar incluso a la necesidad de amputación; así como daños graves en la retina, que conduce finalmente a la ceguera.
Control hormonal de la fertilidad
En la tercera unidad estudiaremos detalladamente el ciclo sexual de la mujer y cómo este está regulado por hormonas. Para introducirnos a este tema consideremos lo siguiente: Al comenzar un ciclo sexual (el signo de esto es el inicio de la menstruación) la adenohipófisis comienza a secretar cada vez más hormona estimulante del folículo (FSH) , que estimula a los ovarios a secretar cada vez más estrógenos. Estos, a su vez, estimulan a la adenohipófisis para que secrete cada vez más hormona luteinizante (LH) , cuyo máximo de concentración ( peak ), junto con el de FSH, provocan la ovulación , que es la ruptura de un fulículo ovárico, con la liberación del gameto femenino desde su interior hacia las trompas de Falopio, para que pueda encontrarse allí con el espermatozoide. Luego de la ovulación, la LH estimula al resto del folículo que quedó en el ovario, llamado cuerpo lúteo , para que secrete progesterona , hormona que permite que el endometrio, la capa interna del útero, se prepare para recibir al producto de la fecundación. De no ocurrir la fecundación, la progesterona provoca en la hipófisis una inhibición de la secreción de LH, por retroalimentación negativa , con lo que se desintegra el cuerpo lúteo, cesa la secreción de progesterona y como consecuencia se desprende el endometrio iniciándose una nueva menstruación. Así como la progesterona inhibe por retroalimentación negativa la secreción hipofisiaria de LH, los estrógenos hacen lo mismo con la de FSH, como se aprecia en el siguiente esquema:
Con este conocimiento básico podemos comprender que la administración de estrógeno y de progesterona en altas concentraciones desde el inicio del ciclo sexual provocarán una inhibición de la secreción hipofisiaria de FSH y de LH, lo que, a su vez, impedirá la ovulación. Esta es la base del mecanismo de acción de los métodos anticonceptivos hormonales, de los cuales el más usado es la píldora anticonceptiva.
En el otro extremo tenemos el uso de hormonas para promover la fertilidad. Por ejemplo, la administración de un estrógeno sintético (citrato de clomifeno) que actúa como antagonista de los estrógenos endógenos, es decir que se une a los receptores hipofisiarios para estrógenos, impidiendo la unión de los estrógenos propios, hace que la adenohipófisis funcione como si hubiera pocos estrógenos circulantes, es decir, que secreta grandes cantidades de FSH, lo que puede hacer que las mujeres que son infértiles porque no ovulan, sí ovulen y puedan procrear.
También se usan tratamientos hormonales para tratar anomalías de la fertilidad causadas por deficiencias graves del cuerpo lúteo. Recordemos que este secreta progesterona y que esta es la encargada de preparar al endometrio para recibir al producto de la fecundación. De no haber suficiente progesterona, la fecundación ocurrirá, pero el embrión no podrá instalarse en el útero. El tratamiento para este problema es la administración de progesterona.
Otros trastornos hormonales
A continuación mencionaremos otros trastornos hormonales, no para que los memorices, sino para contribuir a tu comprensión de la importancia del funcionamiento hormonal.
La neurohipófisis , como vimos, produce la hormona antidiurética (ADH) , o vasopresina. Estudiamos que ella aumenta la reabsorción de agua y que causa vasoconstricción. Su primer efecto se debe a que provoca un aumento de la permeabilidad de los túbulos renales al agua, posibilitando una mayor reabsorción de ella, lo que resulta en una eliminación de una orina más concentrada. Su hipersecreción causa hipertensión por su efecto vasoconstrictor, mientras que su hiposecreción, una eliminación excesiva de líquido, llamada diabetes insípida^45.
Por otra parte, estudiamos que las glándulas paraliroides secretan una hormona que mantiene constante la concentración plasmática de calcio, haciendo que cuando esta disminuye se aumente la absorción intestinal del catión, su reabsorción renal y su paso de los huesos al plasma sanguíneo. La mantención de una concentración adecuada de calcio en el plasma sanguíneo (calcemia) es esencial para la normalidad del hueso y para el buen funcionamiento de la coagulación sanguínea, de los músculos y del sistema nervioso. La hiposecreción de parathormona causa hipocalcemia. El efecto de una hipocalcemia es una serie de contracciones musculares sostenidas, llamada tetania hipocalcémica *, tan intensas que pueden conducir a la muerte por asfixia. Su hipersecreción, en cambio, causa hipercalcemia, hipofosfatemia, cálculos renales y fragilidad ósea por desmineralización.
Por último, estudiamos que la corteza de las glándulas suprarrenales secreta mineralocorticoides y glucocorticoides. Entre los primeros vimos la aldosterona , que produce un aumento de la reabsorción de sodio desde todos los líquidos eliminados por el cuerpo, lo que implica una menor reabsorción de potasio y de protones, puesto que estos cationes se intercambian. El mecanismo de acción consiste en la alteración de los transportes de cationes a través de membranas celulares. Una secreción insuficiente de ellos provoca una hipotensión arterial mortal, debido a la pérdida excesiva de sodio por parte del LEC, mientras que su exceso causa una eliminación excesiva de potasio en la orina y retención de sodio en el LEC, con la consecuente hipertensión. Entre las insuficiencias conocidas está la enfermedad de Addison, causada por un daño a la glándula.
Los glucocorticoides, como el cortisol y la corticoesterona, aumentan en la sangre como parte de la respuesta conocida como estrés , que se desencadena ante situaciones que para el organismo pueden constituir amenaza de la vida. En pocas palabras, contribuyen a que se pueda huir o atacar, movilizando nutrientes desde las reservas energéticas (como glucógeno y grasa), de modo que estén disponibles para las células en la sangre. Su deficiencia provoca patrones anormales en el elec troencefalograma y alteraciones de la sensibilidad sensorial y de la concentración. Cuando aumentan demasiado, en cambio, se deprime el sistema inmune, con lo que se hacen más frecuentes las enfermedades
(^45) Este nombre proviene de que antiguamente, cuando una persona tenia una enfermedad caracterizada por
una eliminación excesiva de agua en la orina (diabetes), para identificar el tipo de disfunción se probaba el sabor de la orina. Si era dulce, se trataba de una diabetes con glucosuria, causada por hiperglicemia, a la que, por lo mismo, se le llamó diabetes sacarina o mellítus (de miel). Si no era dulce se trataba de esta otra, a la que se llamó diabetes insípida.
Fig. 15.18 Regulación de la respiración.
Las razones por las cuales el tabaco disminuye la capacidad física son dos y se relacionan con la respiración. Una es que la nicotina produce broncoconstricción. Otra es que las sustancias irritantes aumentan la secreción de moco. Además, la nicotina paraliza los cilios encargados de barrer partículas en la tráquea y en los bronquíolos, por lo que se acumulan muchos residuos.
Entre otros factores que influyen sobre los centros respiratorios están la temperatura, cuyo aumento provoca un aumento de la frecuencia respiratoria; y la presencia de sustancias irritantes, que causan tos o estornudas.
15.4.2 Regulación de la actividad cardiovascular y adaptación al ejercicio
Los mecanismos de regulación de las funciones cardiovasculares son responsables de que aumente el flujo hacia los tejidos más activos, como ocurre durante el ejercicio; de que aumente o disminuya la pérdida de calor por redistribución de la sangre, de que se mantenga el flujo en el corazón y en el encéfalo cuando hay hemorragias y de que, en situaciones graves, el flujo en estos órganos se mantenga, a expensas del flujo para el resto del cuerpo.
Los controles del riego de sangre a distintas partes del cuerpo son de tres tipos: 1) controles locales producidos por el efecto de los cambios metabólicos de los tejidos sobre el calibre de las arteriolas; 2) control nervioso y 3) control hormonal. En conjunto, los mecanismos de regulación realizan ajustes en el gasto cardíaco , modificando la actividad del corazón; en la resistencia periférica, modificando el diámetro de las arteriolas; y en la cantidad de sangre acumulada en las venas.
La eficacia de estos mecanismos queda en evidencia cuando comparamos el riego sanguíneo que reciben diferentes órganos durante el reposo con el que reciben durante el ejercicio. Podemos apreciar que el flujo sanguíneo en reposo es considerable en los riñones, en el cerebro y en el hígado, aunque estos órganos representan un pequeño porcentaje de la masa corporal total. Esto se explica en que estos órganos requieren mucha sangre constantemente para realizar sus funciones. La musculatura esquelética, en cambio, que representa una gran proporción de la masa corporal total, recibe apenas el 20% del gasto cardíaco. Pero si los músculos se tornan activos, su metabolismo aumenta notablemente y el flujo sanguíneo hacia ellos también, desde 1100 ml/min. hasta 14000 ml/min. En esta situación puede apreciarse que el flujo sanguíneo del cerebro permanece inalterado, mientras que el de los riñones disminuye y el de la piel aumenta, para que se disipe calor hacia el aire.
La función cardiovascular en el ejercicio es amplia, pero, en conjunto, se reduce a aportar sangre a los músculos, para que extraigan nutrientes y oxígeno. El flujo sanguíneo a los músculos puede aumentar hasta veinticinco veces, en gran parte debido a la vasodilatación provocada por las condiciones locales del músculo metabólicamente activo. Se debe, también, en parte, al aumento de la presión arterial.
El trabajo desarrollado en el ejercicio aumenta el consumo de oxígeno, lo que provoca vasodilatación local; esto aumenta el retorno venoso y, por lo tanto, el gasto cardíaco. Así, podemos observar una relación directa entre el trabajo realizado, el consumo de oxígeno y el gasto cardíaco.
El entrenamiento de los corredores de maratón provoca hipertrofia cardíaca, con lo que, en reposo, el gasto cardíaco se debe sobre todo al volumen eyectado en cada contracción. Esto explica que tengan una frecuencia cardíaca menor.
Para la adaptación de las funciones cardiovasculares a situaciones especiales, tales como el ejercicio, es particularmente importante el control nervioso ejercido por el centro vasomotor, ubicado en el bulbo raquídeo. Este puede enviar impulsos que provocan estimulación de la actividad cardíaca y vasoconstricción e impulsos que hacen lo contrario, según las necesidades del organismo. Sus vías aferentes provienen de barorreceptores ubicados en las grandes arterias y en el corazón, y de los quimiorreceptores a los que nos referimos a propósito de la respiración. Si aumenta la presión arterial, los barorreceptores se estimulan y envían impulsos hacia el centro vasomotor, el que, en respuesta, envía impulsos vasodilatadores hacia las arteriolas e inhibidores de la actividad cardíaca.
15.4.3 Otras consideraciones sobre la adaptación al esfuerzo
El ejercicio físico intenso somete al cuerpo a esfuerzos extremos que involucran la mayor parte de los me canismos fisiológicos, no obstante que la contracción de la musculatura esquelética sea la que impone las exigencias. De hecho, lo que todos los ejercicios deportivos tienen en común es la relevancia de la capacidad de nuestros músculos.
En el trabajo muscular distinguimos entre fuerza, potencia y resistencia. La fuerza contráctil máxima de un músculo está determinada por su tamaño^43. La potencia, por otra parte, es la cantidad de trabajo que un músculo puede realizar. Por último, la resistencia, que es una medida de la eficacia muscular, se relaciona con el tiempo durante el cual los músculos pueden trabajar y depende, entre otras cosas de la cantidad de glucógeno que los músculos tienen almacenado. Esto explica que una dieta rica en carbohidratos, previa a una competencia, proporcione más ventaja que otras.
El aumento de la actividad respiratoria durante el ejercicio, que ya estudiamos, y las modificaciones de la función cardiovascular, se explican en los sistemas metabólicos que operan en los músculos durante el ejercicio y después.
Metabolismo muscular
La principal fuente de energía para el trabajo de las células musculares es el ATP. Sus reservas solo pueden mantener la potencia máxima durante unos segundos, de modo que es necesario que se esté produciendo durante el ejercicio. Las fuentes de energía para ello son tres: (fig. 15.19) la fosfocreatina, cuya hidrólisis libera energía al igual que la del ATP; pero en mayor cantidad y más rápidamente; el sistema glucógeno ácido láctico y el sistema aerobio. Con la provisión de ATP y foscreatina que tienen los músculos, pueden trabajar a máxima potencia durante diez segundos, es decir, lo que dura una carrera de cien metros.
Los otros dos sistemas fueron tratados en otras partes del manual, pero conviene recordar que el glucógeno puede transformarse en glucosa, y esta convertirse en piruvato mediante la glicólisis, para proporcionar energía. Este sistema genera ATP muy rápidamente y sin consumo de oxígeno, de modo que se utiliza en esfuerzos breves o moderados que requieren mucha energía. Puede proveer de energía para un minuto y medio de actividad muscular máxima.
El sistema aerobio consiste en la parte de la respiración celular que se realiza en la mitocondria si hay oxígeno. Podemos describirlo brevemente como una preparación intermedia de carbohidratos, lípidos y aminoácidos, para que se combinen con oxígeno, liberando así energía para transformar el AMP en ADP y este en ATP. Es el que menos energía libera por unidad de tiempo, pero la resistencia muscular que provee es de un tiempo indefinido, limitado por la cantidad de nutrientes, de modo que es el que se usa en la actividad prolongada.
