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Biosíntesis y Funcionamiento de las Hormonas Tiroideas y Paratiroideas - Prof. Banderas Na, Apuntes de Bioquímica Médica

La biosíntesis y funcionamiento de las hormonas tiroideas (t1, t2, t3, t4, tsh) y paratiroideas (pth). Se aborda el proceso de captación de yodo, la organización de la tirosina, la formación de t3 y t4, el almacenamiento en la tiroglobulina y la liberación en respuesta a la estimulación de tsh. Además, se describe el modelo del receptor de las hormonas tiroideas y paratohormona, sus efectos en diferentes órganos y el proceso de catabolismo de estas hormonas.

Tipo: Apuntes

2023/2024

Subido el 04/02/2024

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concepto, modelo para el receptor, biosíntesis, disruptores endocrinos y catabolismo.
Hormonas:
-H. Tiroidea, paratiroidea y crecimiento.
Hormona tiroidea
Concepto
Las hormonas tiroideas son reguladoras de vida.
Son macromoléculas que viajan a través de la sangre llegando a todas las células del
cuerpo. Son esenciales para el desarrollo de todas ellas.
La energía o la temperatura son algunas de las funciones en que participan. En realidad,
intervienen en todos procesos metabólicos y funcionales de nuestros tejidos.
Los iones de yodo y la proteína tirosina forman parte de la composición química específica
de las tironinas y circulan por nuestro organismo regulando todo tipo de funciones.
Para entender mejor el lenguaje de nuestro endocrino en sus explicaciones respecto a
nuestra tiroides es conveniente conocer nuestras hormonas y proteínas tiroideas:
Cuando hablamos de hormonas tiroideas nos referimos a:'T1, T2, T3, T4, TSH
La numeración 1, 2, 3, 4 tiene relación con la cantidad de Yodo que encontramos en su
composición; en los procesos endocrinos y nutricionales relacionados con la tiroides se
tiene en cuenta el contenido de este elemento “I” en la alimentación.
T1, en su composición encontramos un ion de yodo, I. Su nombre recoge esta
especificidad se denomina'monoyodotirosina, MIT
T2, se caracteriza por dos iones de yodo en su composición química, II. Es'la
diyodotirosina y se representa por las siglas DIT
De la combinación de MIT Y DIT obtendremos la T3 y la T4:
oT1+T2='T3, Triyodotironina. Podemos apreciar los 3 radicales de yodo: III
T2+T2= T4, Tetrayodotironina, también conocida como Tiroxina. Es la portadora de
IIII átomos de yodo en su nomenclatura
TSH: la produce la hipófisis. Esta gládula endocrina situada en la base del cerebro
segrega la tirotropina, TSH, cuya función es regular la producción hormonal de la
tiroides. Estimula la producción de proteína tiroglobulina presente en T3 y T4.
Modelo para el receptor
El sistema de hormonas tiroideas está compuesto por varias sustancias, entre ellas la
monoyodotirosina (MIT), la diyodotirosina (DIT), la triyodotironina (T3), la tiroxina (T4) y
la hormona estimulante de la tiroides (TSH). Estas hormonas juegan un papel crucial en la
regulación del metabolismo y otras funciones del cuerpo.
Modelo del receptor de las hormonas tiroideas:
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concepto, modelo para el receptor, biosíntesis, disruptores endocrinos y catabolismo. Hormonas: -H. Tiroidea, paratiroidea y crecimiento.

Hormona tiroidea

Concepto Las hormonas tiroideas son reguladoras de vida. Son macromoléculas que viajan a través de la sangre llegando a todas las células del cuerpo. Son esenciales para el desarrollo de todas ellas. La energía o la temperatura son algunas de las funciones en que participan. En realidad, intervienen en todos procesos metabólicos y funcionales de nuestros tejidos. Los iones de yodo y la proteína tirosina forman parte de la composición química específica de las tironinas y circulan por nuestro organismo regulando todo tipo de funciones. Para entender mejor el lenguaje de nuestro endocrino en sus explicaciones respecto a nuestra tiroides es conveniente conocer nuestras hormonas y proteínas tiroideas: Cuando hablamos de hormonas tiroideas nos referimos a: T1, T2, T3, T4, TSH La numeración 1, 2, 3, 4 tiene relación con la cantidad de Yodo que encontramos en su composición; en los procesos endocrinos y nutricionales relacionados con la tiroides se tiene en cuenta el contenido de este elemento “I” en la alimentación.  T1, en su composición encontramos un ion de yodo, I. Su nombre recoge esta especificidad se denomina monoyodotirosina, MIT  T2, se caracteriza por dos iones de yodo en su composición química, II. Es la diyodotirosina y se representa por las siglas DIT  De la combinación de MIT Y DIT obtendremos la T3 y la T4: o T1+T2= T3, Triyodotironina. Podemos apreciar los 3 radicales de yodo: III  T2+T2= T4, Tetrayodotironina, también conocida como Tiroxina. Es la portadora de IIII átomos de yodo en su nomenclatura  TSH: la produce la hipófisis. Esta gládula endocrina situada en la base del cerebro segrega la tirotropina, TSH, cuya función es regular la producción hormonal de la tiroides. Estimula la producción de proteína tiroglobulina presente en T3 y T4. Modelo para el receptor El sistema de hormonas tiroideas está compuesto por varias sustancias, entre ellas la monoyodotirosina (MIT), la diyodotirosina (DIT), la triyodotironina (T3), la tiroxina (T4) y la hormona estimulante de la tiroides (TSH). Estas hormonas juegan un papel crucial en la regulación del metabolismo y otras funciones del cuerpo. Modelo del receptor de las hormonas tiroideas:

  1. Receptor de Hormonas Tiroideas:  En las células objetivo, las hormonas tiroideas se unen a un receptor específico conocido como receptor de hormonas tiroideas (TR, por sus siglas en inglés).  Los receptores de hormonas tiroideas son proteínas que residen en el núcleo de la célula y actúan como factores de transcripción.
  2. Formación del Complejo Hormona-Receptor:  Cuando las hormonas tiroideas, como T3 y T4, se encuentran en el torrente sanguíneo, pueden atravesar la membrana celular y entrar en el núcleo de la célula.  Dentro del núcleo, las hormonas tiroideas se unen al receptor de hormonas tiroideas, formando un complejo hormona-receptor.
  3. Activación Transcripcional:  Una vez formado el complejo hormona-receptor, este se une a regiones específicas del ADN llamadas elementos de respuesta a hormonas tiroideas (TREs, por sus siglas en inglés).  La unión del complejo hormona-receptor a los TREs activa la transcripción de genes específicos, lo que lleva a la síntesis de ARN mensajero (ARNm).
  4. Síntesis de Proteínas:  El ARNm generado se traduce en proteínas específicas que participan en la regulación del metabolismo, el crecimiento y el desarrollo, entre otras funciones celulares.  Las proteínas sintetizadas en respuesta a la activación del receptor de hormonas tiroideas ayudan a mantener la homeostasis del cuerpo.
  5. Retroalimentación Negativa:  La liberación de TSH desde la glándula pituitaria está regulada por la concentración de T3 y T4 en el organismo. Cuando los niveles de estas hormonas son altos, inhiben la liberación de TSH, creando así un mecanismo de retroalimentación negativa. En resumen, el modelo del receptor de hormonas tiroideas implica la unión de T3 y T4 al receptor de hormonas tiroideas en el núcleo celular, activando la transcripción génica y la síntesis de proteínas que son cruciales para el funcionamiento normal del cuerpo. Este proceso contribuye a la regulación del metabolismo y otras funciones fisiológicas. Biosíntesis La biosíntesis de las hormonas tiroideas se lleva a cabo en la glándula tiroides y sigue un proceso complejo que involucra varias etapas.

eliminación de las hormonas. Estas sustancias pueden tener efectos perjudiciales en la función hormonal normal y, en algunos casos, pueden alterar la actividad de las hormonas tiroideas. Algunos disruptores endocrinos que podrían afectar el sistema de hormonas tiroideas:

  1. Perclorato:  El perclorato es un contaminante ambiental que puede afectar la función tiroidea al interferir con la captación de yodo por la glándula tiroides. Esto puede resultar en la disminución de la producción de hormonas tiroideas.
  2. Bisfenoles:  Los bisfenoles, como el bisfenol A (BPA), son compuestos químicos utilizados en la fabricación de plásticos y resinas. Se ha sugerido que los bisfenoles pueden tener efectos adversos en la función tiroidea y pueden interferir con la acción de las hormonas tiroideas.
  3. Ftalatos:  Los ftalatos son compuestos químicos comúnmente utilizados como plastificantes en productos de plástico. Algunos estudios han sugerido que la exposición a ftalatos puede estar asociada con alteraciones en la función tiroidea.
  4. Polibromodifenil éteres (PBDEs):  Los PBDEs son retardantes de llama utilizados en productos como muebles y textiles. Existe evidencia de que los PBDEs pueden tener efectos disruptivos en la función tiroidea, especialmente en situaciones de exposición a largo plazo.
  5. Organoclorados:  Compuestos como los bifenilos policlorados (PCBs) y los pesticidas organoclorados han sido asociados con efectos adversos en la función tiroidea. Estas sustancias pueden interferir con la producción y actividad de las hormonas tiroideas. Catabolismo El catabolismo de las hormonas tiroideas se refiere al proceso de degradación y eliminación de estas hormonas del cuerpo. Aquí te explico cómo ocurre el catabolismo de las principales hormonas tiroideas:
  6. Triyodotironina (T3) y Tiroxina (T4):  Tanto la T3 como la T4 son hormonas tiroideas que pueden ser catabolizadas en el hígado y otros tejidos.

 En el hígado, las hormonas tiroideas son desyodadas, lo que significa que se eliminan los átomos de yodo de las moléculas de T3 y T4.  Después de la desyodación, los metabolitos resultantes, como la monoiodotirosina (MIT) y la diyodotirosina (DIT), se conjugan con ácido glucurónico o sulfato para facilitar su excreción en la orina.

  1. Monoyodotirosina (MIT) y Diyodotirosina (DIT):  La MIT y la DIT son productos de degradación de las hormonas tiroideas.  Después de la desyodación, estas moléculas también pueden ser conjugadas con ácido glucurónico o sulfato para su eliminación a través de la orina.
  2. Hormona Estimulante de la Tiroides (TSH):  La TSH es una hormona secretada por la glándula pituitaria que estimula la producción y liberación de hormonas tiroideas por la glándula tiroides.  Su catabolismo principalmente implica la eliminación por los riñones, donde es filtrada por los glomérulos y luego parcialmente reabsorbida y degradada en los túbulos renales antes de ser excretada en la orina. En resumen, el catabolismo de las hormonas tiroideas implica principalmente la desyodación de T3 y T4 en el hígado y otros tejidos, así como la conjugación de los metabolitos resultantes con ácido glucurónico o sulfato para su eliminación a través de la orina. La TSH también se degrada en los riñones antes de ser excretada en la orina. Este proceso es crucial para mantener el equilibrio adecuado de hormonas tiroideas en el cuerpo y evitar la acumulación de niveles excesivos de estas hormonas.

Hormona paratiroidea

Concepto producida por la glándula paratiroidea que ayuda al cuerpo a almacenar y usar el calcio. Una cantidad de la hormona paratiroidea más alta que la normal produce concentraciones más elevadas de calcio en la sangre y puede ser un signo de enfermedad. También se llama HPT, paratirina y paratohormona. Modelo para el receptor La PTH juega un papel crucial en la regulación del metabolismo del calcio y del fósforo en el organismo. Su acción se lleva a cabo principalmente a través de la interacción con el receptor de la paratohormona (PTH-R o PTHR), que está presente en diversos tejidos. El modelo del receptor de la paratohormona:

1. Receptor de la Paratohormona (PTH-R)

La biosíntesis de la paratohormona (PTH) ocurre principalmente en las células principales de las glándulas paratiroides, que son cuatro pequeñas glándulas ubicadas en el cuello, adyacentes o integradas con la glándula tiroides. La PTH es una proteína compuesta por 84 aminoácidos.

  1. Síntesis del Pre-proparatohormona:  La síntesis de la PTH comienza en los ribosomas de las células principales de las glándulas paratiroides.  En primer lugar, se transcribe y traduce el gen de la PTH, dando lugar a la formación del pre-proparatohormona.  El pre-proparatohormona es una molécula grande y precursora que consta de una secuencia de aminoácidos señal, seguida de la secuencia de la PTH misma y un péptido señal.
  2. Procesamiento Post-traduccional:  Después de su síntesis, el pre-proparatohormona es dirigido al retículo endoplasmático (RE) donde se produce el procesamiento post-traduccional.  En el RE, se elimina el péptido señal del pre-proparatohormona, dando lugar a la proparatohormona.  La proparatohormona se transporta entonces al aparato de Golgi para su procesamiento adicional.
  3. Clivaje de la Proparatohormona:  En el aparato de Golgi, la proparatohormona se cliva para dar lugar a la molécula madura de PTH.  Este clivaje implica la eliminación de una región específica de la proparatohormona, dejando la secuencia activa de la PTH.
  4. Almacenamiento y Secreción:  Una vez que se ha procesado la PTH, las moléculas maduras de PTH se almacenan en gránulos secretorios dentro de las células de las glándulas paratiroides.  Cuando se necesita, las moléculas de PTH se liberan de los gránulos secretorios en respuesta a estímulos como la disminución de los niveles de calcio en la sangre. En resumen, la biosíntesis de la paratohormona implica la transcripción y traducción del gen de la PTH para producir el pre-proparatohormona, seguido de procesamiento post- traduccional en el retículo endoplasmático y el aparato de Golgi para generar la forma

activa de la hormona. Una vez sintetizada y procesada, la PTH se almacena en gránulos secretorios y se libera en respuesta a las necesidades fisiológicas del organismo. Disruptores endocrinos Algunas sustancias conocidas como disruptores endocrinos podrían afectar indirectamente la función de la PTH o influir en el equilibrio del calcio y fósforo en el cuerpo, ya que estas son funciones principales de la PTH. Algunos de los disruptores endocrinos que podrían tener impactos en la homeostasis del calcio y fósforo, y potencialmente en la PTH, incluyen:

  1. Bisfenoles:  Sustancias químicas presentes en algunos plásticos y productos de consumo. Estudios sugieren que los bisfenoles pueden tener efectos sobre la homeostasis del calcio.
  2. Ftalatos:  Compuestos utilizados en la fabricación de plásticos. La exposición a ftalatos ha sido asociada con efectos adversos en la salud ósea y podría tener implicaciones en la homeostasis del calcio.
  3. Compuestos Organoclorados:  Pesticidas y contaminantes ambientales como los bifenilos policlorados (PCBs) y los pesticidas organoclorados podrían tener impactos en la homeostasis mineral y, por ende, en la función de la PTH.
  4. Metales Pesados:  Algunos metales pesados, como el plomo y el cadmio, pueden afectar la homeostasis del calcio y fósforo y podrían tener consecuencias sobre las funciones de la PTH. Catabolismo El catabolismo de las hormonas peptídicas suele involucrar la acción de enzimas proteolíticas que degradan las moléculas de proteínas. En el caso de la PTH, su vida media en la circulación es relativamente corta (alrededor de unos pocos minutos), y se presume que es eliminada principalmente por procesos de degradación proteolítica en el hígado y los riñones. Algunas posibles rutas de catabolismo para las hormonas peptídicas en general: 1. Proteólisis en el Hígado: Las enzimas hepáticas pueden degradar las moléculas de PTH a través de procesos de proteólisis en el hígado (corte de las proteínas en pequeños péptidos o aminoácidos o bien por las PROTEASAS o de modo no enzimático)

 Las proteínas STAT fosforiladas se liberan del receptor y forman dímeros activados que migran al núcleo celular.

  1. Transcripción Génica:  En el núcleo, los dímeros activados de las proteínas STAT se unen a secuencias específicas de ADN, llamadas elementos de respuesta a la hormona del crecimiento (GHRE, por sus siglas en inglés).  La unión de los dímeros activados al GHRE activa la transcripción de genes específicos, incluyendo aquellos involucrados en el crecimiento y el desarrollo celular.
  2. Efectos Biológicos:  La activación de la vía de señalización JAK-STAT y la transcripción génica resultante conducen a una serie de efectos biológicos, incluyendo el crecimiento y la proliferación celular, la síntesis de proteínas y la movilización de nutrientes. Aquí se representa la secuencia general de eventos que ocurren cuando la hormona del crecimiento se une a su receptor y activa la señalización intracelular. Los detalles específicos de esta vía pueden variar según el tipo celular y las condiciones fisiológicas. Biosíntesis biosíntesis de la GH en general:
  3. Transcripción y Traducción del Gen de la Hormona del Crecimiento:  El proceso comienza con la transcripción y traducción del gen de la hormona del crecimiento. Este gen es expresado en las células somatotropas de la hipófisis anterior.  El ARN mensajero (ARNm) resultante se traduce en una cadena preprohormona llamada preprosomatotropina.
  4. Procesamiento de la Preprosomatotropina:  La preprosomatotropina es procesada en el retículo endoplasmático para convertirse en prohormona.  Durante este procesamiento, se elimina una secuencia de señal y se forma la prohormona somatotropina.
  5. Empaquetamiento en Vesículas Secretoras:  La prohormona somatotropina es empaquetada en vesículas secretoras en el aparato de Golgi.

 Estas vesículas contienen las prohormonas que se convertirán en hormonas activas.

  1. Liberación de la Hormona del Crecimiento:  En respuesta a estímulos adecuados, como la hormona liberadora de la hormona del crecimiento (GHRH) y la inhibición por la somatostatina, las vesículas secretoras liberan la GH al torrente sanguíneo.  La liberación de GH sigue un patrón pulsátil, con niveles más altos durante la noche y después del ejercicio.
  2. Estímulo y Regulación:  La liberación de la GH está regulada por la interacción entre el hipotálamo y la hipófisis. El GHRH del hipotálamo estimula la liberación de GH, mientras que la somatostatina inhibe su liberación.
  3. Acción en los Tejidos Dianas:  Una vez en el torrente sanguíneo, la GH se une a los receptores de la GH en las células diana, desencadenando diversas respuestas biológicas.  La GH tiene efectos en el crecimiento y desarrollo, estimula la síntesis de proteínas y favorece el metabolismo de las grasas. Es importante señalar que la liberación de la GH está regulada por un delicado equilibrio entre factores estimulantes e inhibidores. La regulación precisa de la GH es esencial para el crecimiento y desarrollo normales, así como para la homeostasis metabólica en el organismo. Disruptores endocrinos no hay evidencia significativa que respalde la existencia de disruptores endocrinos específicos para la hormona del crecimiento (GH). Los disruptores endocrinos son sustancias químicas que pueden interferir con el sistema endocrino y afectar las funciones hormonales normales del cuerpo. En el caso de la GH, la regulación de su liberación está influenciada principalmente por señales del hipotálamo, como la hormona liberadora de la hormona del crecimiento (GHRH) y la somatostatina. La GH también se regula negativamente por la retroalimentación negativa de los niveles circulantes de GH y los efectos de la hormona de crecimiento insulínico-símil 1 (IGF-1). Dicho esto, algunas sustancias químicas que actúan como disruptores endocrinos en general podrían tener efectos indirectos en la GH o en su regulación. Por ejemplo:
  4. Compuestos Organoclorados:
  1. Regulación por Retroalimentación Negativa:  La GH está regulada por un sistema de retroalimentación negativa, donde los niveles circulantes de IGF-1 y otros factores influyen en la liberación de GH desde la glándula pituitaria anterior.  A medida que los niveles de IGF-1 aumentan en respuesta a la GH, se reduce la liberación adicional de GH.

Hormona adrenocorticótropa (ACTH)

producida por la hipófisis para secretar una hormona llamada cortisol la ACTH actúa sobre la parte exterior de la glándula suprarrenal para controlar la liberación de las hormonas corticosteroides. El cuerpo elabora más ACTH durante momentos de estrés o tensión. Modelo para el receptor actúa a través de su receptor, conocido como el receptor de la ACTH (MC2R). Aquí se presenta un modelo simplificado del receptor de la ACTH:

  1. Receptor de la ACTH (MC2R):  El MC2R es un receptor acoplado a proteínas G (GPCR, por sus siglas en inglés) ubicado en la membrana celular de las células de la corteza adrenal, especialmente en las células de la zona fasciculata.
  2. Unión de la ACTH al Receptor:  La ACTH es secretada por la glándula pituitaria y se une específicamente al MC2R (El gen situado en el brazo corto del cromosoma 18 (18p11.2), codifica una proteína denominada receptor de la hormona corticotropina (ACTH)) en la membrana celular de las células adrenales.  La unión de la ACTH al MC2R induce un cambio conformacional en el receptor, activándolo.
  3. Activación de la Vía de Señalización cAMP-PKA:  La activación del MC2R desencadena la activación de la adenilato ciclasa, una enzima que convierte el ATP en monofosfato de adenosina cíclico (cAMP).  El cAMP activa la proteína quinasa A (PKA), que es una quinasa que fosforila otras proteínas y modula la expresión génica.
  4. Producción de Esteroides en la Corteza Adrenal:  La activación del MC2R y la vía de señalización cAMP-PKA estimulan las células de la corteza adrenal para sintetizar y secretar esteroides, especialmente cortisol.

 La ACTH, a través de esta vía, desencadena la liberación de glucocorticoides desde la glándula adrenal.

  1. Retroalimentación Negativa:  A medida que aumentan los niveles de cortisol en la sangre, se activan mecanismos de retroalimentación negativa que inhiben la liberación adicional de ACTH desde la glándula pituitaria, ayudando a mantener la homeostasis hormonal. Biosíntesis La hormona adrenocorticotropa (ACTH) es sintetizada y liberada por la glándula pituitaria anterior (o hipófisis anterior). La síntesis de la ACTH es un proceso complejo que implica varias etapas en las células pituitarias.
  2. Transcripción y Traducción del Gen POMC:  La síntesis de la ACTH comienza con la transcripción y traducción del gen de la proopiomelanocortina (POMC) en las células pituitarias.  La POMC es una proteína precursora grande que se procesa para producir varias hormonas, incluida la ACTH.
  3. Procesamiento de la POMC:  La POMC es procesada post-traduccionalmente en el retículo endoplasmático y el aparato de Golgi. Durante este procesamiento, la POMC se divide en fragmentos más pequeños, uno de los cuales es la ACTH.  La ACTH es liberada de la POMC y almacenada en vesículas secretoras en la célula pituitaria.
  4. Estímulo para la Liberación:  La liberación de ACTH está regulada por la hormona liberadora de corticotropina (CRH), que es secretada por el hipotálamo en respuesta al estrés y a los ritmos circadianos.  La CRH estimula la síntesis y liberación de ACTH desde las células pituitarias.
  5. Secreción de ACTH:  La ACTH almacenada en las vesículas secretoras es liberada en respuesta a estímulos adecuados, como la estimulación de la CRH y las señales circadianas.  La ACTH entra en el torrente sanguíneo y viaja hacia las glándulas suprarrenales (adrenales), donde estimula la producción y liberación de hormonas corticosteroides, principalmente cortisol.

principal función es estimular la producción y liberación de glucocorticoides, como el cortisol, en las glándulas suprarrenales. El catabolismo de la ACTH involucra principalmente la eliminación y degradación de la hormona después de que ha cumplido su función. A continuación, se describen algunos aspectos del catabolismo de la ACTH:

  1. Eliminación por el Hígado y Riñones:  Después de cumplir su función en las glándulas suprarrenales, la ACTH es eliminada de la circulación.  Parte de la ACTH puede ser captada y eliminada por el hígado, donde procesos enzimáticos y proteolíticos pueden degradar la molécula.
  2. Eliminación Renal:  La ACTH también puede ser filtrada por los riñones y eliminada a través de la orina.  En los riñones, la ACTH puede ser degradada antes de su excreción.
  3. Retroalimentación Negativa:  La liberación de ACTH está regulada por retroalimentación negativa en respuesta a los niveles de cortisol en el torrente sanguíneo.  A medida que los niveles de cortisol aumentan en respuesta a la estimulación de la ACTH, se activan mecanismos de retroalimentación negativa que inhiben la liberación adicional de ACTH. Es importante destacar que la ACTH no permanece en circulación durante períodos prolongados, ya que su liberación está regulada y es parte de una cascada de eventos en el eje hipotálamo-hipófisis-suprarrenal. La retroalimentación negativa del cortisol juega un papel esencial en la regulación de la ACTH