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Cuando las niñas y los niños entran en la
pubertad, empiezan a desarrollar diferencias
llamativas en la apariencia y el comporta-
miento. Quizá ningún otro período en la vida
muestra en forma tan notable el impacto del
sistema endocrino en el control del desarro-
llo y la regulación de las funciones corpora-
les. En las niñas, los estrógenos promueven
la acumulación de tejido adiposo en los
pechos y las caderas, y esculpen la forma
femenina. Al mismo tiempo o un poco más
tarde, los niveles crecientes de testosterona
en los niños ayudan a aumentar la masa mus-
cular y a engrosar las cuerdas vocales, lo que
produce una voz más grave. Estos cambios
son sólo unos pocos ejemplos de la poderosa
influencia de las secreciones endocrinas. En forma quizás menos evidente, muchas hormonas ayudan
a mantener la homeostasis de manera diaria. Regulan la actividad del músculo liso, del
músculo cardíaco y de algunas glándulas, modifican el metabolismo, impulsan el crecimiento y el
desarrollo, influyen en el proceso reproductivo y participan en los ritmos circadianos (diarios) esta-
blecidos por el núcleo supraquiasmático del hipotálamo.
680
EL SISTEMA ENDOCRINO
EL SISTEMA ENDOCRINO Y LA HOMEOSTASIS Las hormonas circulantes o locales del sistema
endocrino contribuyen a la homeostasis regulando la actividad y el crecimiento de las células
diana en el organismo. Las hormonas también regulan el metabolismo.
¿Usted se preguntó alguna vez por qué los trastornos tiroideos afectan a los
? sistemas más importantes del cuerpo?
18.2 GLÁNDULAS ENDOCRINAS 681
18.1 COMPARACIÓN DEL
CONTROL EJERCIDO POR LOS
SISTEMAS NERVIOSO Y
ENDOCRINO
O B J E T I V O
- Comparar el control de las funciones corporales ejercido por el sistema nervioso y por el sistema endocrino.
Los sistemas nervioso y endocrino actúan juntos para coordinar las funciones de todos los aparatos y sistemas del cuerpo. Cabe recordar que el sistema nervioso actúa a través de impulsos nerviosos (poten- ciales de acción) conducidos por los axones de las neuronas. En las sinapsis, los impulsos nerviosos desencadenan la liberación de molé- culas mediadoras (mensajeros) llamadas neurotransmisores (mostra- das en la Figura 12.22). El sistema endocrino también controla las funciones corporales liberando mediadores, llamados hormonas , pero los medios de control de los dos sistemas son muy diferentes. Una hormona (de hormáein = estimular) es una molécula mediadora que se libera en una parte del cuerpo pero regula la actividad de células en otras partes. La mayoría de las hormonas pasan al líquido intersticial y después a la circulación sanguínea. La sangre circulante distribuye las hormonas entre las células de todo el cuerpo. Tanto los neurotransmiso- res como las hormonas ejercen sus efectos uniéndose a receptores en la superficie o en el interior de las células diana (blanco). Diversos media- dores actúan a la vez como neurotransmisores y como hormonas. Un ejemplo familiar es la noradrenalina, que es liberada como neurotrans- misor por las neuronas posganglionares simpáticas y como hormona por las células cromafines de la médula suprarrenal. Las respuestas del sistema endocrino a menudo son más lentas que las respuestas del sistema nervioso; aunque algunas hormonas actúan en segundos, la mayoría requiere varios minutos o más para producir una respuesta. Los efectos de la activación del sistema nervioso son por lo general de menor duración que los del sistema endocrino. El sistema nervioso actúa sobre músculos y glándulas específicos. La influencia del sistema endocrino es más amplia; ayuda a regular vir- tualmente todos los tipos de células del cuerpo. También tendremos varias oportunidades para ver cómo los siste- mas nervioso y endocrino funcionan juntos como un “supersistema”
entrelazado. Por ejemplo, determinadas partes del sistema nervioso estimulan o inhiben la liberación de hormonas por parte del sistema endocrino. El Cuadro 18.1 compara las características de los sistemas nervioso y endocrino. Este capítulo se centrará en las glándulas endocrinas y los tejidos productores de hormonas que tienen más importancia y examinará cómo las hormonas gobiernan las actividades del cuerpo.
P R E G U N T A S D E R E V I S I Ó N
- Mencione las similitudes y diferencias entre los sistemas ner- vioso y endocrino con respecto al control de la homeostasis.
18.2 GLÁNDULAS ENDOCRINAS
O B J E T I V O
- Distinguir entre las glándulas exocrinas y endocrinas.
Recuerde del Capítulo 4 que el cuerpo contiene dos tipos de glán- dulas: exocrinas y endocrinas. Las glándulas exocrinas (exo - , de éxo = fuera) secretan sus productos dentro de conductos que llevan las secreciones a las cavidades corporales, a la luz de un órgano o a la superficie corporal. Las glándulas exocrinas incluyen las glándulas sudoríparas (sudor), las sebáceas (sebo), las mucosas y las digestivas. Las glándulas endocrinas (endo-, de éndon = dentro) secretan sus productos (hormonas) hacia el líquido intersticial circundante más que hacia conductos. Desde el líquido intersticial, las hormonas difunden hacia los capilares y la sangre las lleva hacia las células diana distri- buidas por todo el cuerpo. Debido a que las hormonas se requieren en muy pequeñas cantidades, los niveles circulantes son bajos. Dado que dependen del aparato cardiovascular para distribuir sus productos, las glándulas endocrinas son de los tejidos más vascularizados del cuer- po. La mayoría de las hormonas requieren cantidades relativamente bajas para actuar, por lo que los niveles circulantes suelen ser bajos. Las glándulas endocrinas incluyen la hipófisis, la tiroides, la parati- roides, las suprarrenales y la pineal (Figura 18.1). Además, hay varios órganos y tejidos que no son clasificados exclusivamente como glán- dulas endocrinas pero contienen células que secretan hormonas. Estos incluyen el hipotálamo, el timo, el páncreas, los ovarios, los testícu-
CUADRO 18.
Comparación del control por los sistemas nervioso y endocrino
CARACTERÍSTICA
Moléculas mediadoras
Sitio de acción del mediador
Tipos de células diana
Tiempo de comienzo de la acción
Duración de la acción
SISTEMA NERVIOSO
Neurotransmisores liberados localmente en respuesta a impulsos nerviosos.
Cerca del sitio de liberación, en una sinapsis; se une a receptores en la membrana postsináptica.
Células musculares (lisas, cardíacas y esqueléticas), células glandulares, otras neuronas.
Por lo general en milisegundos (milésimas de segundo).
Por lo general más breve (milisegundos).
SISTEMA ENDOCRINO
Hormonas distribuidas a los tejidos de todo el cuerpo por la sangre.
Lejos del sitio de liberación (lo usual); se une a receptores sobre o dentro de las células diana.
Células de todo el cuerpo.
Segundos a horas o días.
Por lo general más largo (segundos a días).
18.3 ACTIVIDAD HORMONAL 683
18.3 ACTIVIDAD HORMONAL
O B J E T I V O S
- Describir cómo las hormonas interactúan con los recepto- res de las células diana.
- Comparar las dos clases químicas de las hormonas según su solubilidad.
El rol de los receptores hormonales
Aunque una hormona viaja por todo el cuerpo transportada por la sangre, afecta sólo a células diana específicas. Las hormonas, como los neurotransmisores, influyen sobre sus células diana a través de una unión química a receptores específicos para proteínas. Sólo las célu- las diana de una hormona dada tienen receptores que se unen y reco- nocen esa hormona. Por ejemplo, la hormona tirotrofina (TSH) se une a receptores en las células de la glándula tiroides pero no se une a células de los ovarios porque las células ováricas no tienen receptores para TSH. Los receptores, como otras proteínas celulares, se sintetizan y se des- truyen constantemente. Por lo general, una célula diana tiene de 2 000 a 100 000 receptores para una hormona en particular. Si hay un exceso de hormona, el número de receptores puede decrecer, un efecto llama- do regulación (negativa) por decremento ( down regulation ). Por ejemplo, cuando se exponen ciertas células testiculares a una concen- tración alta de hormona luteinizante (LH), el número de receptores de LH decrece. La regulación por decremento hace que la célula diana se vuelva menos sensible a una hormona. Al contrario, cuando hay poca hormona, el número de receptores puede aumentar. Este fenómeno, conocido como regulación por incremento ( up regulation ), hace que una célula diana se vuelva más sensible a la hormona.
Hormonas circulantes y locales
La mayoría de las hormonas endocrinas son hormonas circulantes : pasan de las células secretoras que las fabrican al líquido intersticial y luego a la sangre (Figura 18.2a). Otras hormonas, llamadas hormonas locales , actúan localmente en las células vecinas o sobre la misma célula que las secretó sin entrar primero al torrente sanguíneo (Figura 18.2b). Las hormonas locales que actúan en células vecinas se llaman paracrinas (para-, de pará = al lado de), y aquellas que actúan sobre la misma célula que las secretó se llaman autocrinas (auto-, de autos = mismo, propio). Un ejemplo de una hormona local es la interleuci- na 2 (IL-2), que se libera en las células T helper (un tipo de glóbulo
blanco) durante las respuestas inmunitarias (véase el Capítulo 22). La IL-2 ayuda a activar a otras células inmunitarias vecinas, un efecto paracrino. Pero también actúa como autocrina, estimulando la prolife- ración de la misma célula que la liberó. Esta acción genera más célu- las T helper , que pueden secretar más IL-2 y así fortalecer la respues- ta inmunitaria. Otro ejemplo de una hormona local es el gas óxido nítrico (NO), que se libera en las células endoteliales y relaja los vasos sanguíneos. El NO induce la relajación de las fibras de músculo liso en los vasos sanguíneos vecinos, lo que produce vasodilatación (incre- mento en el diámetro del vaso). Los efectos de dicha vasodilatación van desde la disminución de la tensión arterial hasta la erección del pene en el hombre. El fármaco Viagra®^ (sildenafil) aumenta los efec- tos del óxido nítrico en el pene. Las hormonas locales por lo general se inactivan rápidamente; las hormonas circulantes pueden persistir en la sangre y ejercer sus efec-
Las hormonas circulantes se transportan a través del torrente sanguíneo para actuar sobre células diana distantes. Las para- crinas actúan sobre células vecinas y las autocrinas actúan sobre la misma célula que las produjo.
Hormona circulante
Célula endocrina Capilar sanguíneo
(a) Hormonas circulantes
Células diana remotas
Receptor hormonal
Autocrinos
Célula paracrina Célula diana cercana
Célula autocrina
Receptor autocrino
Paracrinos
Receptor paracrino
(b) Hormonas locales (paracrinas y autocrinas)
Figura 18.2 Comparación entre hormonas circulantes y hor- monas locales (autocrinas y paracrinas).
En el estómago, un estímulo para la secreción de ácido clorhí- drico por las células parietales es la liberación de histamina por los mastocitos vecinos. ¿La histamina es autocrina o paracrina en esta situación?
C O R R E L A C I Ó N C L Í N I C A |
Bloqueo de receptores hormonales
Algunas hormonas sintéticas, que bloquean los receptores de algu- nas hormonas naturales, se utilizan como fármacos. Por ejemplo, el RU486 (mifepristona), usado para inducir abortos, se une a los recep- tores de progesterona (una hormona sexual femenina) y evita que ésta ejerza su efecto normal, en este caso preparar el endometrio para la implantación. Cuando se administra RU486 a una mujer embaraza- da, las condiciones necesarias en el útero para nutrir el embrión no pueden mantenerse, el desarrollo embrionario se detiene y el embrión es expulsado junto con el revestimiento uterino. Este ejem- plo ilustra un importante principio endocrino: si se impide que una hormona interactúe con sus receptores, la hormona no puede desem- peñar sus funciones normales.
684 CAPÍTULO 18 • EL SISTEMA ENDOCRINO
tos por unos pocos minutos o, en ocasiones, por unas pocas horas. Con el tiempo, las hormonas circulantes son inactivadas en el hígado y excretadas por los riñones. En casos de insuficiencia hepática o renal, pueden observarse niveles hormonales excesivos en la sangre.
Clases químicas de hormonas
Químicamente, las hormonas pueden dividirse en dos grandes cla- ses: aquellas que son solubles en lípidos y aquellas que son solubles en agua. Esta clasificación química es también útil desde el punto de vista funcional, ya que las maneras en las que las dos clases ejercen sus efectos son diferentes.
Hormonas liposolubles
Las hormonas liposolubles comprenden a las hormonas esteroideas, las tiroideas y el óxido nítrico.
1. Las hormonas esteroideas derivan del colesterol. Cada hormona esteroidea es única gracias a la presencia de distintos grupos quí- micos unidos a varios sitios en los 4 anillos en el centro de su estructura. Estas pequeñas diferencias permiten una gran diversi- dad de funciones. 2. Dos hormonas tiroideas (T 3 y T 4 ) se sintetizan agregando yodo al aminoácido tirosina. La presencia de 2 anillos de benceno en una molécula de T 3 o de T 4 hace que sean muy liposolubles. 3. El gas óxido nítrico (NO) es tanto una hormona como un neuro- transmisor. La enzima óxido nítrico sintasa cataliza su síntesis.
Hormonas hidrosolubles
Las hormonas hidrosolubles incluyen las aminoacídicas, las peptí- dicas y proteicas, y los eicosanoides.
1. Las hormonas aminoacídicas se sintetizan mediante la decarboxi- lación (quitar una molécula de CO 2 ) o modificación de ciertos amino- ácidos. Se llaman aminas porque conservan un grupo amino (–NH 3 +). Las catecolaminas (adrenalina, noradrenalina y dopamina) se sinteti- zan mediante la modificación del aminoácido tirosina. La histamina se sintetiza a partir del aminoácido histidina en los mastocitos y en las plaquetas. La serotonina y la melatonina derivan del triptófano. 2. Las hormonas peptídicas y las hormonas proteicas son políme- ros de aminoácidos. Las hormonas peptídicas más pequeñas están for- madas por cadenas de 3 a 49 aminoácidos; las hormonas proteicas más grandes tienen cadenas de 50 a 200 aminoácidos. Ejemplos de hormonas peptídicas son la hormona antidiurética y la oxitocina; las hormonas proteicas incluyen a la hormona de crecimiento humana y la insulina. Varias de las hormonas proteicas tienen unidos grupos hidrocarbonados y entonces son hormonas glucoproteicas. 3. Las hormonas eicosanoides (eicosa- = veinte, y -oide, de éidos = forma, configuración) derivan del ácido araquidónico, un ácido graso de 20 carbonos. Los dos tipos principales de eicosanoides son las prostaglandinas y los leucotrienos. Los eicosanoides son hormonas locales importantes y pueden actuar también como hormonas. En el Cuadro 18.2 se resumen las clases de hormonas liposolubles e hidrosolubles y se ofrece un panorama general de las principales hor- monas y sus sitios de secreción.
Transporte de hormonas en la sangre
La mayoría de las moléculas de hormonas hidrosolubles circulan en el plasma de la sangre en forma “libre” (no unidas a otras moléculas), pero la mayoría de las hormonas liposolubles están unidas a proteí-
nas transportadoras. Éstas, que se sintetizan en células hepáticas, tienen 3 funciones:
1. Hacen que las hormonas liposolubles sean temporalmente hidroso- lubles e incrementan su solubilidad en la sangre. 2. Retardan el pasaje de las hormonas, que son moléculas pequeñas, a través del mecanismo de filtrado en los riñones y disminuyen la proporción de pérdida de hormonas por la orina. 3. Establecen una reserva de hormonas listas para actuar, presentes en el torrente sanguíneo.
En general, el 0,1 al 10% de las moléculas de hormonas liposolu- bles no están unidas a ninguna proteína transportadora. Esta fracción libre difunde fuera de los capilares, se une a los receptores y desenca- dena las respuestas. A medida que las hormonas libres abandonan la sangre y se unen a sus receptores, las proteínas de transporte liberan nuevas hormonas para reponer la fracción libre.
P R E G U N T A S D E R E V I S I Ó N
- ¿Cuál es la diferencia entre regulación por decremento ( down regulation ) y regulación por incremento ( up regula- tion )?
- Identifique las clases químicas de las hormonas y mencione un ejemplo de cada una.
- ¿Cómo se transportan las hormonas en la sangre?
18.4 MECANISMOS DE ACCIÓN
HORMONAL
O B J E T I V O
- Describir los dos mecanismos generales de acción hormonal.
La respuesta a una hormona depende tanto de la hormona como de la célula diana. Distintas células diana responden de manera diferente a la misma hormona. La insulina, por ejemplo, estimula la síntesis de glucógeno en las células hepáticas y la síntesis de triglicéridos en los adipocitos. La respuesta a una hormona no siempre es la síntesis de una nueva molécula, como en el caso de la insulina. Otros efectos hormonales incluyen el cambio de permeabilidad de la membrana plasmática, la estimulación del transporte de una sustancia hacia adentro o hacia afue- ra de una célula diana, la alteración de la velocidad de las reacciones metabólicas específicas, o la contracción del músculo liso o cardíaco. En parte, esta variedad de efectos es posible gracias a que una sola hormona puede desencadenar diversas respuestas celulares. Sin
C O R R E L A C I Ó N C L Í N I C A |
La administración de hormonas
Tanto las hormonas esteroideas como las hormonas tiroideas son efec- tivas por vía oral. No son degradadas durante la digestión y atravie- san fácilmente la mucosa intestinal porque son liposolubles. En con- traste, las hormonas peptídicas y proteicas, como la insulina, no son medicaciones efectivas por vía oral porque las enzimas digestivas las destruyen al romper los enlaces peptídicos. Por esta razón las perso- nas que necesitan insulina deben inyectársela.
686 CAPÍTULO 18 • EL SISTEMA ENDOCRINO
1 La molécula de una hormona liposoluble difunde desde la sangre a través del líquido intersticial y de la bicapa lipídica de la membrana plasmática hacia el interior de la célula. 2 Si la célula es una célula diana, la hormona se une y activa a los receptores localizados en el citosol o en el núcleo. El complejo receptor-hormona activado, entonces, altera la expresión genética: activa o inactiva genes específicos del DNA. 3 A medida que el DNA se transcribe, se forma nuevo RNA mensaje- ro (mRNA) que abandona el núcleo y entra al citosol. Allí, dirige la síntesis de una nueva proteína, por lo general una enzima, en los ribosomas. 4 La proteína nueva modifica la actividad celular y produce la res- puesta típica de esa hormona.
Acción de las hormonas hidrosolubles
Debido a que las hormonas aminas, péptidos, proteínas y eicosanoi- des no son liposolubles, no pueden difundir a través de la bicapa lipí- dica de la membrana plasmática y unirse a receptores en el interior de la célula diana. En lugar de ello, las hormonas hidrosolubles se unen a receptores que protruyen de la superficie de la célula diana. Los receptores son proteínas integrales transmembrana de la membrana plasmática. Cuando una hormona hidrosoluble se une a su receptor en la superficie externa de la membrana plasmática, actúa como el pri- mer mensajero. El primer mensajero (la hormona) causa la produc- ción de un segundo mensajero en el interior de la célula, donde tie- nen lugar respuestas específicas estimuladas por las hormonas. Un segundo mensajero común es el AMP cíclico (cAMP). Los neuro-
transmisores, neuropéptidos y diversos mecanismos de transducción sensorial (p. ej., la visión; véase la Figura. 17.16) también actúan por la vía de segundos mensajeros. La acción de una hormona hidrosoluble típica ocurre de la siguiente manera (Figura 18.4):
1 Una hormona hidrosoluble (el primer mensajero) difunde desde la sangre a través del líquido intersticial y luego se une a su receptor en la superficie externa de la membrana plasmática de su célula diana. El complejo hormona-receptor activa una proteína de membrana lla- mada proteína G. La proteína G activada, a su vez, activa la adenil- ciclasa. 2 La adenilciclasa convierte el ATP en AMP cíclico (cAMP). Dado que el sitio activo de la enzima está en la superficie interna de la mem- brana plasmática, esta reacción ocurre en el citosol de la célula. 3 El AMP cíclico (segundo mensajero) activa una o más proteincina- sas, que pueden estar libres en el citosol o unidas a la membrana plasmática. Una proteincinasa es una enzima que fosforila (agrega un grupo fosfato) a otras proteínas celulares (p. ej., enzimas). El dador del grupo fosfato es el ATP, que se convierte en ADP. 4 Las proteincinasas activadas fosforilan una o más proteínas celula- res. La fosforilación activa a algunas de estas proteínas e inactiva a otras, como si se accionara un interruptor. 5 Las proteínas fosforiladas, por su parte, originan reacciones que pro- ducen respuestas fisiológicas. Existen distintas proteincinasas en el interior de distintas células diana y en el interior de distintos orgá- nulos de la misma célula diana. Así, una proteincinasa puede desen- cadenar la síntesis de glucógeno, otra puede causar la degradación de los triglicéridos, otra puede promover la síntesis de proteínas, y así sucesivamente. Como se explica en el punto 4 , la fosforilación por parte de una proteincinasa puede también inhibir ciertas proteí- nas. Por ejemplo, algunas de las cinasas activadas cuando la nor- adrenalina se une a las células hepáticas inactivan una enzima nece- saria para la síntesis de glucógeno. 6 Luego de un breve período, una enzima llamada fosfodiesterasa inactiva al cAMP. Entonces, se apaga la respuesta de la célula a menos que nuevas moléculas de la hormona continúen uniéndose a sus receptores en la membrana plasmática.
La unión de una hormona a su receptor activa muchas moléculas de proteína G, que a su vez activan moléculas de adenilciclasa (como se observó en el punto 1 ). A menos que continúe la estimulación mediante la unión de más moléculas de hormona a sus receptores, las proteínas G se inactivan en forma lenta, lo que disminuye la actividad de la adenilciclasa ayudando así a frenar la respuesta hormonal. Las proteínas G son un factor común a la mayoría de los sistemas de segundos mensajeros. Muchas hormonas ejercen por lo menos algunos de sus efectos fisiológicos a través del aumento en la síntesis de cAMP. Los ejem- plos incluyen a la hormona antidiurética (ADH), la tirotropina (TSH), la adrenocorticotrofina (ACTH), el glucagón, la adrenalina y las hor- monas liberadoras hipotalámicas. En otros casos, como la hormona inhibidora de la hormona de crecimiento (GHIH), el nivel de AMP cíclico disminuye en respuesta a la unión de la hormona a su receptor. Además del cAMP, otros segundos mensajeros son los iones calcio (Ca2+), el cGMP (guanosín monofosfato cíclico, un nucleótido cíclico similar al cAMP), el inositol trifosfato (IP 3 ) y el diacilglicerol (DAG). Una hormona determinada puede usar diferentes segundos mensajeros en distintas células diana. Las hormonas que se unen a receptores de membrana pueden indu- cir sus efectos en concentraciones muy bajas porque inician una cas- cada de reacciones en cadena, cada paso multiplica o amplifica el
1 Hormona liposoluble difunde al interior de la célula
Capilar sanguíneo
El complejo receptor-hormona activado altera la expresión géni- ca
Núcleo Receptor
mRNA
2
(^3) El mRNA recién formado dirige la síntesis de proteínas espe- cíficas en los ribosomas
DNA Citosol
Célula diana
Las proteínas nuevas alteran la actividad de la célula
4
Proteína de transporte
Hormona libre
Ribosoma
Proteína nueva
Figura 18.3 Mecanismo de acción de las hormonas esteroideas liposolubles y las hormonas tiroideas.
¿Cuál es la acción del complejo receptor-hormona?
Las hormonas liposolubles se unen a receptores dentro de las células diana.
18.5 CONTROL DE LA SECRECIÓN HORMONAL 687
efecto inicial. Por ejemplo, la unión de una única molécula de adrena- lina a su receptor en una célula hepática puede activar a cien o más proteínas G, cada una de las cuales activa una molécula de adenilci- clasa. Si cada adenilciclasa produce cerca de 1 000 cAMP, entonces 100 000 de estos segundos mensajeros se liberarán dentro de la célu- la. Cada cAMP puede activar una proteincinasa, que a su vez puede actuar sobre cientos o miles de moléculas sustrato. Algunas de las cinasas fosforilan y activan una enzima clave necesaria para la degra- dación de glucógeno. El resultado final de la unión de una sola molé- cula de adrenalina a su receptor es la degradación de millones de moléculas de glucógeno en monómeros de glucosa.
Interacciones hormonales
La capacidad de respuesta de una célula diana a una hormona depende de: 1) la concentración de la hormona, 2) la cantidad de receptores hormonales, y 3) las influencias ejercidas por otras hormo- nas. Una célula diana responde de una manera más vigorosa cuando el nivel hormonal se eleva o cuando tiene más receptores (regulación por incremento o up regulation ). Además, las acciones de algunas hor- monas sobre las células diana requieren una exposición simultánea o reciente a una segunda hormona. En estos casos, se dice que la segun- da hormona tiene un efecto permisivo. Por ejemplo, la adrenalina, por
sí sola, estimula débilmente la lipólisis (la degradación de triglicéri- dos) pero en presencia de pequeñas cantidades de hormonas tiroideas (T 3 y T 4 ), la misma cantidad de adrenalina estimula la lipólisis de manera mucho más poderosa. A veces, la hormona permisiva incre- menta el número de receptores para la otra hormona, y otras promue- ve la síntesis de una enzima requerida para la expresión de los efectos hormonales de la otra hormona. Cuando el efecto de dos hormonas actuando juntas es mayor o más grande que el efecto de cada hormona actuando sola, se dice que las dos hormonas tienen un efecto sinérgico. Por ejemplo, el desarrollo normal de los ovocitos en los ovarios requiere tanto de la hormona foliculoestimulante de la adenohipófisis como de los estrógenos de los ovarios. Ninguna de las hormonas es suficiente por sí sola. Cuando una hormona se opone a las acciones de otra hormona se dice que las dos hormonas tienen efectos antagónicos. Un ejemplo de un par antagónico de hormonas es la insulina, que promueve la sínte- sis de glucógeno en las células hepáticas, y el glucagón, que estimula la degradación de glucógeno en el hígado.
P R E G U N T A S D E R E V I S I Ó N
- ¿Qué factores determinan la respuesta de una célula diana a una hormona?
- ¿Cuáles son las diferencias entre los efectos permisivos, los efectos sinérgicos y los efectos antagónicos de las hormonas?
18.5 CONTROL DE LA SECRECIÓN
HORMONAL
O B J E T I V O
- Describir los mecanismos de control de la secreción hor- monal.
La liberación de la mayoría de las hormonas se produce en pulsos cortos, entre medio de los cuales la secreción es pequeña o nula. Cuando es estimulada, una glándula endocrina libera su hormona en pulsos más frecuentes y aumenta la concentración de la hormona en la sangre. En ausencia de estimulación, el nivel sanguíneo de la hor- mona decrece. La regulación de la secreción evita por lo general la sobreproducción o el déficit de una hormona determinada. La secreción hormonal se regula mediante: 1) señales del sistema nervioso, 2) cambios químicos en la sangre y 3) otras hormonas. Por ejemplo, los impulsos nerviosos a la médula suprarrenal regulan la liberación de adrenalina, el nivel de Ca2+^ regula la secreción de la hor- mona paratiroidea y una hormona de la adenohipófisis (adrenocortico- trofina) estimula la liberación de cortisol por la corteza suprarrenal. La mayoría de los sistemas reguladores trabajan por retroalimentación negativa (véase la Figura 1.3), pero unos pocos operan por retroali- mentación positiva (véase la Figura 1.4). Por ejemplo, durante el parto la hormona oxitocina estimula la contracción del útero y las contrac- ciones uterinas, a su vez, estimulan una mayor liberación de oxitoci- na, un efecto de retroalimentación positiva. Ahora que usted ya tiene un panorama general de los papeles de las hormonas en el sistema endocrino, pasaremos a estudiar las diversas glándulas endocrinas y las hormonas que secretan.
P R E G U N T A S D E R E V I S I Ó N
- ¿Qué tipos de señales controlan la secreción hormonal?
Hormona hidrosoluble Receptor
El cAMP sirve como segundo mensajero para activar las proteincinasas
Proteína G
Protein kinases
cAMP
Proteinci- nasas activadas
Proteina –
Segundo mensajero
La fosfodiesterasa inactiva al cAMP
La adenilato ciclasa activada convierte al ATP en cAMP
Las proteincinasas activadas fosforilan las proteínas celu- lares
Millones de proteínas fosforiladas causan reacciones que producen respuestas fisiológicas
Capilar sanguíneo
La unión de la hormona (primer mensajero) a su receptor activa la proteína G, que a su vez activa a la adenilato ciclasa Adenilato ciclasa
Célula diana
P
1
2
3
4
6
ADP
ATP
5
ATP
Proteína
Figura 18.4 Mecanismo de acción de las hormonas hidrosolu- bles (aminas, péptidos, proteínas y eicosanoides).
¿Por qué el cAMP recibe el nombre de “segundo mensajero”?
Las hormonas hidrosolubles se unen a receptores incluidos en la membrana plasmática de las células diana.
18.6 EL HIPOTÁLAMO Y LA GLÁNDULA HIPÓFISIS 689
Célula secretora hipotalámica
Arteria hipofisaria superior
Eminencia media
NEUROHIPÓFISIS ADENOHIPÓFISIS
Infundíbulo
Corte sagital de la hipófisis
Hueso esfenoides
ADENOHIPÓFISIS
Vena hipofisarias posteriores
Hipotálamo
Hipófisis
NEUROHIPÓFISIS
Plexo capilar del proceso infundibular
Fosa hipofisaria
Arteria hipofisaria inferior
POSTERIOR ANTERIOR
Infundíbulo
Plexo primario del sistema porto-hipofisario
HIPOTÁLAMO
Venas portohipofisarias
Venas hipofisarias anteriores
Plexo secundario del sistema portohipofisario
Venas portohipofisarias
(a) Relación entre el hipotálamo y la hipófisis
(b) Vía de liberación de hormonas inhibitorias
Somatotropa Gonadotropa
Lactotropa
Corticotropa Tirotropa
(c) Histología de la adenohipófisis
MO todas, 65×
Figura 18.5 El hipotálamo y la glándula hipófisis y su irrigación. Las hormonas liberadoras e inhibidoras sintetizadas por las células neurosecretoras hipotalámicas se transportan en el interior de los axones y se liberan en las terminaciones axónicas. Las hormonas difunden a los capilares del plexo primario del sistema porto-hipofisario y las venas hipofisarias portales las transportan al plexo secundario del sistema porto-hipofisario para la distribución a las células diana en la adenohipófisis.
Las hormonas hipotalámicas son un nexo importante entre los sistemas nervioso y endocrino.
¿Cuál es la importancia, desde el punto de vista funcional, de las venas porto-hipofisarias?
690 CAPÍTULO 18 • EL SISTEMA ENDOCRINO
adenohipófisis, y 2 hormonas inhibidoras que suprimen la secreción de las hormonas hipofisarias del lóbulo anterior (Cuadro 18.3). Segundo, la retroalimentación negativa debido a las hormonas libera- das por las células diana hace decrecer la secreción de 3 tipos de célu- las de la hipófisis (Figura 18.6). En esta retroalimentación negativa, la secreción de las hormonas tirotropas, gonadotropas y corticotropas disminuye cuando los niveles sanguíneos de las hormonas de sus célu- las diana ascienden. Por ejemplo, la corticotropina (ACTH) estimula a la corteza de la glándula suprarrenal para secretar glucocorticoides, especialmente cortisol. A su vez, un nivel elevado de cortisol disminu- ye la secreción de corticotropina y de hormona liberadora de cortico- tropina (CRH) mediante una supresión de la actividad de las células corticotrópicas anteriores y de las células neurosecretoras hipotalámi- cas.
Hormona de crecimiento humano y factores de crecimiento
similares a la insulina
Las somatotropas son las células más numerosas en el lóbulo ante- rior de la hipófisis, y la hormona de crecimiento humano (hGH) es la hormona adenohipofisaria más abundante. La función principal de la hGH es promover la síntesis y secreción de hormonas proteicas pequeñas llamadas factores de crecimiento similares a la insulina (IGF) o somatomedinas. En respuesta a la hormona de crecimiento humano, las células del hígado, el músculo esquelético, el cartílago, los huesos y otros tejidos secretan IGF que pueden entrar en el torren- te sanguíneo desde el hígado o actuar localmente en otros tejidos como hormonas autocrinas o paracrinas. Las funciones de los IGF son:
1. Los IGF hacen que las células crezcan y se multipliquen por medio del incremento de la captación de aminoácidos y la aceleración de la síntesis de proteínas. Los IGF también disminuyen la degrada- ción de proteínas y el uso de aminoácidos para la producción de
ATP. Debido a estos efectos de los IGF, la hormona de crecimien- to humano aumenta la velocidad del crecimiento del esqueleto y de los músculos esqueléticos durante los años de la niñez y la adoles- cencia. En los adultos, la hormona de crecimiento humano y los IGF ayudan a mantener la masa muscular y los huesos y a promo- ver la curación de heridas y la reparación tisular.
2. Los factores de crecimiento similares a la insulina también incre- mentan la lipólisis en el tejido adiposo, que lleva a un aumento del empleo de ácidos grasos para la producción de ATP por parte de las células corporales. 3. Además de afectar el metabolismo proteico y lipídico, la hormona de crecimiento humano y los IGF influyen en el metabolismo de los hidratos de carbono al disminuir la captación de glucosa, lo cual reduce el empleo de glucosa para la producción de ATP por parte de la mayoría de las células del organismo. Este mecanismo ahorra glucosa para que esté disponible en las neuronas para la producción de ATP en momentos de escasez. El IGF y la hormona de creci- miento humano también pueden estimular a las células hepáticas para que libere glucosa a la sangre.
Las células somatotrópicas en la adenohipófisis liberan pulsos de hormona de crecimiento humano cada pocas horas, especialmente durante el sueño. Su actividad secretora está controlada principalmen- te por 2 hormonas hipotalámicas: 1) la hormona liberadora de hormo- na de crecimiento (GHRH) que promueve la secreción de hormona de crecimiento humano, y 2) la hormona inhibidora de la hormona de crecimiento (GHIH) que la inhibe. Un regulador fundamental de la secreción de GHRH y GHIH es el nivel de glucosa sanguíneo (Figura 18.7):
1 La hipoglucemia , una concentración de glucosa sanguínea anor- malmente baja, estimula al hipotálamo a secretar GHRH, que fluye hacia la adenohipófisis en las venas portales hipofisarias.
CUADRO 18.
Hormonas de la adenohipófisis
HORMONA
Hormona de crecimiento humano (GH) o somatotropina
Hormona tiroestimulante (TSH) o tirotropina
Hormona foliculoestimulante (FSH)
Hormona luteinizante (LH)
Prolactina (PRL)
Hormona adrenocorticotrópica (ACTH) o corticotropina
Hormona melanocito-estimulante (MSH)
SECRETADA POR
Somatotropas
Tirotropas
Gonadotropas
Gonadotropas
Lactotropas
Corticotropas
Corticotropas
HORMONA LIBERADORA (ESTIMULA LA SECRECIÓN)
Hormona liberadora de la hormona de crecimiento (GHRH), también conocida como somatocrinina.
Hormona liberadora de tirotropina (TRH).
Hormona liberadora de gonadotropinas (GnRH).
Hormona liberadora de gonadotropinas (GnRH)
Hormona liberadora de prolactina (PRH)*.
Hormona liberadora de corticotropina (CRH).
Hormona liberadora de corticotropina (CRH).
HORMONA INHIBIDORA (SUPRIME LA SECRECIÓN)
Hormona inhibidora de la hormona de crecimiento (GHIH), también conocida como somatostatina.
Hormona inhibidora de la hormona de crecimiento (GHIH).
––
––
Hormona inhibidora de la prolactina (PIH), que es la dopamina.
––
Dopamina.
*Se cree que existe, aunque se desconoce su naturaleza exacta.
692 CAPÍTULO 18 • EL SISTEMA ENDOCRINO
mujeres y la testosterona (la principal hormona masculina) en los hombres suprimen la liberación de GnRH y FSH por medio de siste- mas de retroalimentación negativa. No existe una hormona inhibidora de las gonadotrofinas.
Hormona luteinizante
En las mujeres, la hormona luteinizante (LH) desencadena la ovu- lación , la liberación de un ovocito secundario (futuro óvulo) por un ovario. La LH estimula la formación de un cuerpo lúteo (estructura formada luego de la ovulación) en el ovario y la secreción de proges-
terona (otra hormona sexual femenina) por el cuerpo lúteo. Juntas, la FSH y la LH también estimulan la secreción de estrógenos por las células ováricas. Los estrógenos y la progesterona preparan al útero para la implantación de un óvulo fertilizado y ayudan a preparar a las glándulas mamarias para la secreción de leche. En los hombres, la LH estimula a las células testiculares a secretar testosterona. La hormona liberadora de gonadotrofinas hipotalámica (GnRH) controla tanto la secreción de LH como la de FSH.
Prolactina
La prolactina (PRL), junto con otras hormonas, inicia y mantiene la secreción de leche en las glándulas mamarias. Por sí sola, la prolacti- na tiene un efecto débil. Sólo después de que las glándulas mamarias han sido estimuladas por los estrógenos, la progesterona, los gluco- corticoides, la hormona de crecimiento humano, la tiroxina y la insu- lina, que ejercen efectos permisivos, la PRL provoca la secreción de leche. La eyección de la leche de las glándulas mamarias depende de la hormona oxitocina, que se libera de la neurohipófisis. Juntas, la secreción y eyección de leche constituyen la lactación o lactopoyesis. El hipotálamo secreta tanto la hormona excitadora como la inhibi- dora que regulan la secreción de prolactina. La hormona inhibidora de la prolactina (PIH), que es la dopamina, inhibe la liberación de pro- lactina de la adenohipófisis la mayor parte del tiempo. Todos los meses, justo antes de que comience la menstruación, la secreción de PIH disminuye en la sangre y el nivel de prolactina asciende, pero no lo suficiente como para estimular la producción de leche. La sensibi- lidad mamaria justo antes de la menstruación puede deberse a la ele- vación de la prolactina. Cuando el ciclo menstrual comienza nueva- mente, la PIH se secreta otra vez y el nivel de prolactina cae. El nivel de prolactina se eleva durante el embarazo, estimulado por la hormo- na liberadora de prolactina (PRH) del hipotálamo. La succión del lac- tante produce una reducción en la secreción hipotalámica de PIH. La función de la prolactina en los hombres no se conoce, pero su hipersecreción provoca disfunción eréctil (impotencia, la incapacidad para mantener una erección). En las mujeres, la hipersecreción de pro- lactina causa galactorrea (lactancia inapropiada) y amenorrea (ausen- cia de ciclos menstruales).
Hormona adrenocorticotrofa
Las células corticotropas secretan principalmente hormona adreno- corticotrofa o corticotrofina (ACTH). La ACTH controla la produc- ción y secreción de cortisol y otros glucocorticoides en la corteza (porción externa) de las glándulas suprarrenales. La hormona libera- dora de corticotrofina (CRH) del hipotálamo estimula la secreción de ACTH en las células corticotróficas. Estímulos relacionados con el estrés, como glucosa sanguínea baja o traumatismos, y la interleuci- na-1, una sustancia producida por los macrófagos, también estimulan la liberación de ACTH. Los glucocorticoides inhiben la liberación de CRH y ACTH por retroalimentación negativa.
Hormona melanocitoestimulante
La hormona melanocitoestimulante (MSH) aumenta la pigmenta- ción de la piel en anfibios estimulando la dispersión de los gránulos de melanina en los melanocitos. Su papel exacto en los seres humanos no se conoce, pero la presencia de receptores de MSH en el cerebro sugiere que podría influir sobre la actividad cerebral. Hay poca MSH circulante en los seres humanos. Sin embargo, la administración con- tinua de MSH durante varios días produce oscurecimiento de la piel. Niveles excesivos de hormona liberadora de corticotrofina (CRH) pueden estimular la liberación de MSH; la dopamina inhibe la libera- ción de MSH.
La GHIH inhibe la secreción de hGH por las somatotro- pas
2
(^1) Los niveles bajos de 6 glucosa en sangre (hipoglucemia) estimulan la liberación de
Los niveles altos de glucosa en sangre (hiperglucemia) estimulan la liberación de
Adenohipófisis
hGH
La GHRH estimula 7 la secreción de hGH por las somatotropas
GHRH GHIH
Un nivel bajo de hGH y de IGF disminuye la velocidad de degradación del glucó- geno hepático y la glucosa ingresa en el torrente san- guíneo más lentamente
El nivel de glucosa sanguí- nea cae a valores normales (aproximadamente 90 mg/ 100 mL)
La hGH y los IGF aceleran la degrada- ción del glucógeno hepático en glucosa, que ingresa con mayor rapidez en el torrente sanguíneo
El nivel de glucosa sé- rica aumenta a valores normales (aproximada- mente 90 mg/100 mL)
Si la glucosa continúa en aumento, la hiper- glucemia inhibe la libe- ración de GHRH
Si la glucemia continúa des- cendiendo, la hipoglucemia inhibe la liberación de GHIH
4
5
3
9
10
8
Figura 18.7 Efectos de la hormona de crecimiento humano (hGH) y los factores de crecimiento similares a la insulina (IGF). Las líneas continuas verdes muestran estimulación de la secreción; las líneas punteadas rojas indican inhibición de la secreción por retroali- mentación negativa.
Si una persona tiene un tumor hipofisario que secreta gran can- tidad de hGH y las células tumorales no responden a la regula- ción de la GHRH y GHIH, ¿será más probable la aparición de hiperglucemia o de hipoglucemia?
La secreción de hGH está estimulada por la hormona liberado- ra de la hormona de crecimiento (GHRH) e inhibida por la hor- mona inhibidora de la hormona de crecimiento (GHIH).
18.6 EL HIPOTÁLAMO Y LA GLÁNDULA HIPÓFISIS 693
En el Cuadro 18.4 se resumen las acciones principales de las hor- monas de la adenohipófisis.
Lóbulo posterior de la hipófisis
Si bien el lóbulo posterior de la hipófisis o neurohipófisis no sintetiza hormonas, sí almacena y libera dos hormonas. Está formada por pituicitos y terminales axónicos de más de 10 000 células neuro- secretoras hipotalámicas. Los cuerpos celulares de las células neurosecretoras están en los núcleos paraventricular y supraóptico del hipotálamo; sus axones forman el tracto hipotálamo-hipofisario. Este tracto comienza en el hipotálamo y termina cerca de los capila-
res sanguíneos en el lóbulo posterior de la hipófisis (Figura 18.8). Los cuerpos neuronales del núcleo paraventricular sintetizan la hormona oxitocina ( OT ; oxitoc- = crecimiento rápido) y los del núcleo supraóptico sintetizan la hormona antidiurética (ADH) , también lla- mada vasopresina. Las terminaciones axónicas en la neurohipófisis se asocian con células especializadas de la neuroglía, llamadas pitui- citos. Estas células cumplen un papel de sostén similar al de los astro- citos (véase el Capítulo 12). Luego de su producción en los cuerpos celulares de las células neu- rosecretoras, la oxitocina y la hormona antidiurética se empaquetan en vesículas secretoras que se movilizan por transporte axónico rápido (descrito en la Sección 12.2) a las terminaciones axónicas en la neu-
CUADRO 18.
Resumen de las acciones principales de las hormonas de la adenohipófisis
HORMONA
Hormona de crecimiento humano (GH) o somatotrofina
Hormona tiroestimulante (TSH) o tirotrofina
Hormona foliculoestimulante (FSH)
Hormona luteinizante (LH)
Prolactina (PRL)
Hormona adrenocorticotrófica (ACTH) o corticotrofina
Hormona melanocito-estimulante (MSH)
TEJIDOS DIANA ACCIONES PRINCIPALES
Estimula hígado, músculo, cartílago, hueso y otros tejidos para que sinteticen y secreten factores de crecimiento similares a la insulina (IGF); los IGF promue- ven el crecimiento de las células del cuerpo, la síntesis de proteínas, la repara- ción tisular, la lipólisis y la elevación de la concentración de glucosa sanguínea.
Estimula la síntesis y secreción de hormonas tiroideas por la glándula tiroides.
En las mujeres, inicia el desarrollo de los ovocitos e induce la secreción de estrógenos en los ovarios. En los hombres, estimula a los testículos a producir espermatozoides.
En las mujeres, estimula la secreción de estrógenos y progesterona, la ovula- ción y la formación del cuerpo lúteo. En los hombres, estimula a los testículos a producir testosterona.
Junto con otras hormonas, promueve la secreción de leche por las glándulas mamarias.
Estimula la secreción de glucocorticoides (principalmente cortisol) por la corte- za suprarrenal.
Se desconoce el papel exacto en los seres humanos, aunque puede influir sobre la actividad cerebral; cuando se presenta en exceso, puede provocar oscureci- miento de la piel.
Hígado (y otros tejidos)
Glándula tiroides
Ovarios Testículos
Ovarios Testículos
Glándula mamaria
Corteza suprarrenal
Cerebro
Hormona antidiurética
Como su nombre lo indica, un antidiurético es una sustancia que disminuye la producción de orina. La ADH hace que los riñones devuelvan más agua a la sangre, disminuyendo el volumen urinario. En ausencia de ADH, la excreción de orina se incrementa más de 10 veces, de 1 a 2 litros normales hasta cerca de 20 litros por día. El beber alcohol a menudo causa micción frecuente y copiosa porque el alco- hol inhibe la secreción de ADH. La ADH también disminuye la pér- dida de agua a través del sudor y provoca contracción arteriolar, lo
cual incrementa la presión sanguínea. El otro nombre de esta hormo- na, vasopresina , refleja este efecto sobre la presión sanguínea. La cantidad de ADH secretada varía con la presión osmótica sanguí- nea y el volumen sanguíneo. En la Figura 18.9 se muestra la regula- ción de la secreción de ADH y sus acciones:
1 La elevación de la presión osmótica (o el volumen sanguíneo dismi- nuido), por deshidratación o descenso del volumen sanguíneo por hemorragia, diarrea o sudoración excesiva, estimula a los osmorre- ceptores , neuronas en el hipotálamo que monitorizan la presión osmótica de la sangre. La presión osmótica elevada activa a los osmorreceptores en forma directa; éstos también reciben aferencias excitadoras de otras áreas cerebrales cuando el volumen sanguíneo disminuye. 2 Los osmorreceptores activan las células hipotalámicas neurosecreto- ras que sintetizan y liberan ADH. 3 Cuando las células neurosecretoras reciben estímulos excitadores desde los osmorreceptores, generan impulsos nerviosos que produ- cen exocitosis de vesículas que contienen ADH en sus terminales axónicas en la neurohipófisis. Esto libera ADH que difunde en los capilares de la neurohipófisis. 4 La sangre transporta la ADH a 3 tejidos diana: los riñones, las glán- dulas sudoríparas y el músculo liso en las paredes de los vasos san- guíneos. Los riñones responden reteniendo más agua, que disminu- ye la excreción de orina. La actividad secretora de las glándulas sudoríparas decrece, lo que disminuye la proporción de agua perdi- da por la transpiración. El músculo liso en las paredes de las arterio- las se contrae en respuesta a los niveles elevados de ADH, lo que reduce la luz de estos vasos sanguíneos y aumenta la tensión arterial. 5 La presión osmótica sanguínea baja (o el volumen sanguíneo incre- mentado) inhibe a los osmorreceptores. 6 La inhibición de los osmorreceptores reduce o frena la secreción de ADH. Los riñones entonces retienen menos agua (se produce un volumen mayor de orina), la actividad secretora de las glándulas sudoríparas aumenta y las arteriolas se dilatan. El volumen sanguí- neo y la presión osmótica de los líquidos corporales retornan a la normalidad.
La secreción de ADH también puede alterarse por otros motivos. El dolor, el estrés, un traumatismo, la ansiedad, la acetilcolina, la nicoti- na y los fármacos como la morfina, los tranquilizantes y algunos anes- tésicos estimulan la secreción de ADH. El efecto deshidratante del alcohol, que ya fue mencionado, puede causar tanto la sed como el dolor de cabeza típico de una resaca. La hiposecreción de ADH o receptores de ADH no funcionantes causan diabetes insípida (véase Trastornos: Desequilibrios homeostáticos al final del capítulo). En el Cuadro 18.5 se enumeran las hormonas de la neurohipófisis, el control de su secreción y sus acciones principales.
P R E G U N T A S D E R E V I S I Ó N
- ¿En qué aspecto la glándula hipófisis es en realidad 2 glán- dulas?
- ¿Cómo influyen las hormonas liberadoras e inhibidoras hipotalámicas en la secreción de la adenohipófisis?
- Describa la estructura y la importancia del tracto hipotála- mo-hipofisario.
18.6 EL HIPOTÁLAMO Y LA GLÁNDULA HIPÓFISIS 695
Osmorreceptores
La presión osmótica alta estimula a los osmorreceptores hipotalámicos
La presión osmótica baja inhibe a los osmorreceptores hipotalámicos
Los impulsos nerviosos liberan ADH desde las terminaciones axónicas en la neurohipófisis hacia el torrente sanguíneo
Los osmorreceptores activan las células neurosecretoras que sintetizan y liberan ADH
Hipotálamo
2 6
5
3
1
La inhibición de los osmorreceptores dis- minuye o detiene la secreción de ADH
Las glándulas sudo- ríparas disminuyen la pérdida de agua por perspiración cutánea
Las arteriolas se contraen y esto aumenta la tensión arterial
Los riñones retie- nen más agua, que disminuye la diuresis
4
ADH
Tejidos diana
Figura 18.9 Regulación de la secreción y acciones de la hormo- na antidiurética (ADH).
Si usted tomara un litro de agua, ¿qué efecto se produciría en la presión osmótica de su sangre y cómo cambiaría el nivel de ADH en la sangre?
Las acciones de la ADH son retención del agua corporal y aumento de la tensión arterial.
18.7 GLÁNDULA TIROIDES
O B J E T I V O
- Describir la localización, histología, hormonas y funciones de la glándula tiroides.
La glándula tiroides tiene forma de mariposa y está localizada justo debajo de la laringe. Está compuesta por los lóbulos laterales derecho e izquierdo, uno a cada lado de la tráquea, conectados por un istmo (pasaje angosto) anterior a la tráquea (Figura 18.10a). Casi el 50% de las glándulas tiroides tienen un tercer lóbulo pequeño, llama- do lóbulo piramidal , que se extiende hacia arriba desde el istmo. La tiroides pesa, en condiciones normales, alrededor de 30 g. Sacos esféricos microscópicos llamados folículos tiroideos (Figura 18.10b) forman la mayor parte de la glándula tiroidea. La pared de cada folículo consiste principalmente en células llamadas células foli- culares , la mayoría de las cuales se extienden hacia la luz (espacio interno) del folículo. Una membrana basal recubre cada folículo. Cuando las células foliculares están inactivas, su forma es achatada a escamosa, pero bajo la influencia de la TSH comienzan a secretar y adoptan una forma entre cuboide y cilíndrica achatada. Las células foliculares producen 2 hormonas: la tiroxina , que también se llama tetrayodotironina o T 4 porque contiene 4 átomos de yodo, y la tri- yodotironina o T 3 , que contiene 3 átomos de yodo. La T 3 y la T 4 tam- bién se conocen como hormonas tiroideas. Unas pocas células lla- madas células parafoliculares o células C yacen entre los folículos. Producen la hormona calcitonina , que ayuda a regular la homeostasis del calcio.
Formación, almacenamiento y liberación de hormonas tiroideas
La tiroides es la única glándula endocrina que almacena su produc- to secretorio en grandes cantidades, normalmente un abastecimiento para unos 100 días. La síntesis y secreción de T 3 y T 4 ocurre de la siguiente manera (Figura 18.11):
1 Atrapamiento de yoduro. Las células foliculares tiroideas atrapan iones yoduro (I–) por transporte activo desde la sangre hacia el cito- sol. Como resultado, la glándula tiroides normalmente contiene la mayor parte del yodo del cuerpo. 2 Síntesis de tiroglobulina. Mientras las células foliculares están atra- pando I–, también están sintetizando tiroglobulina (TGB) , una glu- coproteína grande producida en el retículo endoplasmático rugoso, modificada en el complejo de Golgi y almacenada en vesículas secretoras. Las vesículas luego sufren exocitosis, que libera TGB en la luz del folículo. 3 Oxidación del yoduro. Algunos de los aminoácidos en la TGB son tirosinas que van a ser yodadas. Sin embargo, los iones de yoduro cargados negativamente no pueden unirse a la tirosina hasta que sufran una oxidación (pérdida de electrones) a yodo molecular: 2 I– n I 2. A medida que los iones yoduro se oxidan, pasan a través de la membrana hacia la luz del folículo. 4 Yodación de tirosina. Cuando se forman las moléculas de yodo (I 2 ), reaccionan con las tirosinas que son parte de la molécula de tiroglo- bulina. La unión de un átomo de yodo produce monoyodotirosina (T 1 ) y la segunda yodación produce diyodotirosina (T 2 ). La TGB
696 CAPÍTULO 18 • EL SISTEMA ENDOCRINO
CUADRO 18.
Resumen de las hormonas de la hipófisis posterior
HORMONA Y TEJIDOS DIANA
Oxitocina (OT)
Hormona antidiurética (ADH) o vasopresina
CONTROL DE LA SECRECIÓN
Células neurosecretoras del hipotálamo secretan OT en respues- ta a la distensión uterina y la estimulación de los pezones.
Células neurosecretoras del hipotálamo secretan ADH en res- puesta a la presión osmótica sanguínea elevada, a la deshidrata- ción, a la pérdida de volumen sanguíneo, al dolor o al estrés; la presión osmótica sanguínea baja, el volumen sanguíneo elevado y el alcohol inhiben la secreción de ADH.
ACCIONES PRINCIPALES
Estimula la contracción de las células musculares lisas del útero durante el parto; estimula la contracción de las células mioepiteliales en las glándulas mamarias para provocar la eyección de leche.
Conserva el agua corporal disminuyendo el volumen uri- nario; disminuye la pérdida de agua por transpiración; aumenta la presión sanguínea por contracción de las arteriolas.
Útero Glándulas mamarias
Riñones
Arteriolas
Glándulas sudoríparas
con átomos de yodo incorporados, un material pegajoso que se acu- mula y se almacena en la luz del folículo tiroideo, se llama coloide. 5 Unión de T 1 y T 2. Durante el último paso en la síntesis de la hormo- na tiroidea, 2 moléculas de T 2 se unen para formar T 4 o una T 1 y una T 2 se unen para formar T 3. 6 Pinocitosis y digestión del coloide. Gotitas de coloide vuelven a entrar en las células foliculares por pinocitosis y se unen a los liso- somas. Enzimas digestivas en los lisosomas degradan la TGB, libe- rando moléculas de T 3 y T 4. 7 Secreción de hormonas tiroideas. Como la T 3 y la T 4 son liposolu- bles, difunden a través de la membrana plasmática hacia el líquido intersticial y luego hacia la sangre. La T 4 por lo general se secreta en mayor cantidad que la T 3 , pero la T 3 es varias veces más poten- te. Además, luego de que la T 4 entra en una célula del cuerpo, la mayoría de las veces se convierte en T 3 por remoción de un átomo de yodo. 8 Transporte en la sangre. Más del 99% de la T 3 y la T 4 se combina con proteínas de transporte en la sangre, principalmente con la glo- bulina de unión a la tiroxina.
Acciones de las hormonas tiroideas Debido a que la mayoría de las células del cuerpo tienen receptores para hormonas tiroideas, la T 3 y la T 4 ejercen sus efectos en todo el organismo.
1. Las hormonas tiroideas aumentan el índice metabólico basal (IMB) o metabolismo basal, o sea la tasa de consumo de oxígeno en condiciones estándar o basales (despierto, en reposo y en ayu- nas), estimulando el uso de oxígeno celular para producir ATP. Cuando el metabolismo basal aumenta, el metabolismo celular de hidratos de carbono, lípidos y proteínas aumenta. 2. Un segundo efecto importante de las hormonas tiroideas es estimu- lar la síntesis de bombas de sodio-potasio adicionales (ATPasa Na +/K+), las cuales emplean grandes cantidades de ATP para trans- portar continuamente iones de sodio (Na+) desde el citosol hacia el líquido extracelular e iones de potasio (K+) desde el líquido extra- celular hacia el citosol. A medida que las células producen y usan más ATP, más calor se libera y la temperatura corporal aumenta. Este fenómeno se llama efecto calorigénico. De esta manera, las hormonas tiroideas juegan un papel importante en el mantenimien- to de la temperatura corporal normal. Los mamíferos normales pueden sobrevivir en temperaturas heladas, pero aquellos cuyas glándulas tiroideas han sido extirpadas no pueden hacerlo. 3. En la regulación del metabolismo, las hormonas tiroideas estimulan la síntesis de proteínas y aumentan el empleo de glucosa y ácidos grasos para la producción de ATP. También aumentan la lipólisis y aceleran la excreción de colesterol, reduciendo así el nivel sanguí- neo de éste. 4. Las hormonas tiroideas potencian algunas acciones de las catecola- minas (adrenalina y noradrenalina) porque regulan el incremento de los receptores beta (β). Por esta razón, los síntomas del hiperti- roidismo incluyen frecuencia cardíaca elevada, latidos más fuertes y aumento de la tensión arterial. 5. Juntos con la hormona de crecimiento humano y la insulina, las hormonas tiroideas aceleran el crecimiento corporal, en particular el crecimiento del sistema nervioso y el sistema esquelético. Una deficiencia en las hormonas tiroideas durante el desarrollo fetal, la infancia o la niñez causa retardo mental grave e impide el creci- miento óseo.
698 CAPÍTULO 18 • EL SISTEMA ENDOCRINO
I
I I I I
I^ I I I I I
I (^) I
I I
I
I II^ I
I
I (^) I I I I (^) II
I^ I
I^ I I^ I
I I
I (^) II
I
I I
I
I
I I
Yodación de la tirosina
Porción del folículo tiroideo Célula folicular Capilar sanguíneo
Acoplamiento de T1 y T
Coloide
TGB
Tirosina T 1 T 2
T 4
T 3
Oxidación del yodo
Lisosoma
Vesículas secretoras
Complejo de Golgi
I –^
I –
RE rugoso
Síntesis de TGB
T 3 T 4
Atrapa- miento del yoduro
Secreción de hormonas tiroideas
T (^3) T 4
I –^ I^
I –^ I^
I –^ I –
I –
Capilar sanguíneo
Plasma sanguíneo TBG
T3 TBG T Transporte en la sangre
I (^2)
Pinocitosis y digestión del coloide
4 Coloide
5
3
1
2
7
8
6
Referencia: I– = yoduro; I 2 = yodo TGB = tiroglobulina TBG = globulina ligadora de tiroglobulina
Figura 18.11 Pasos en la síntesis y secreción de las hormonas tiroideas.
Las hormonas tiroideas se sintetizan por unión de átomos de yodo al aminoácido tirosina.
¿Cuál es la forma de almacenamiento de las hormonas tiroideas?
Control de la secreción de hormonas tiroideas
La hormona liberadora de tirotrofina (TRH) del hipotálamo y la hormona tiroestimulante (TSH) (tirotrofina) de la adenohipófisis esti- mulan la síntesis y liberación de hormonas tiroideas, como se muestra en la Figura 18.12:
1 Los niveles sanguíneos bajos de T 3 y T 4 o el índice metabólico bajo estimulan al hipotálamo a secretar TRH. 2 La TRH entra en las venas portales hipofisarias y fluye hacia la ade- nohipófisis, donde estimula a las células tirotróficas a secretar TSH. 3 La TSH estimula virtualmente todos los aspectos de la actividad de la célula folicular tiroidea, incluyendo la captación de yoduro ( 1 en la Figura 18.11), la síntesis y secreción hormonal ( 2 y 7 en la Figura 18.11) y el crecimiento de las células foliculares. 4 Las células foliculares tiroideas liberan T 3 y T 4 hacia la sangre hasta que el índice metabólico regresa a la normalidad. 5 El nivel elevado de T 3 inhibe la liberación de TRH y de TSH (inhi- bición por retroalimentación negativa).
Las condiciones que aumentan la demanda de ATP (un ambiente frío, la hipoglucemia, la altura y el embarazo) también incrementan la secreción de hormonas tiroideas.
Calcitonina
La hormona producida por las células parafoliculares de la glán- dula tiroides (véase la Figura 18.10b) es la calcitonina (CT). La CT puede reducir el nivel de calcio en la sangre inhibiendo la acción de los osteoclastos, las células que degradan la matriz extracelular ósea. La secreción de CT está regulada por un mecanismo de retroalimen- tación negativa (véase la Figura 18.14). Cuando su nivel sanguíneo es alto, la calcitonina disminuye la can- tidad de calcio y fosfatos sanguíneos inhibiendo la resorción de hueso (degradación de la matriz extracelular del hueso) por los osteoclastos y acelerando la captación de calcio y fosfatos hacia la matriz extrace- lular ósea. La miacalcina, un extracto de calcitonina derivado del sal- món que es diez veces más potente que la calcitonina humana, se pres- cribe para tratar la osteoporosis. En el Cuadro 18.6 se resumen las hormonas producidas por la glán- dula tiroides, el control de su secreción y sus acciones principales.
P R E G U N T A S D E R E V I S I Ó N
- Explique cómo los niveles sanguíneos de T 3 /T 4 , TSH y TRH cambiarían en un animal de laboratorio sometido a tiroi- dectomía (extirpación completa de la glándula tiroides).
- ¿Cómo se sintetizan, almacenan y secretan las hormonas tiroideas?
- ¿Cómo se regula la secreción de T 3 y T 4?
- ¿Cuáles son los efectos fisiológicos de las hormonas tiroideas?
18.8 GLÁNDULAS PARATIROIDES
O B J E T I V O
- Describir la localización, histología, hormonas y funciones de las glándulas paratiroides.
Incluidas y rodeadas parcialmente por la cara posterior de los lóbu- los laterales de la glándula tiroides hay varias masas pequeñas y redondeadas llamadas glándulas paratiroides (para- = al lado de). Cada una tiene una masa de alrededor de 40 mg (0,04 g). En general, hay una glándula paratiroides superior y una inferior adosadas a cada lóbulo tiroideo lateral (Figura 18.13a), para un total de 4.
18.7 GLÁNDULA PARATIROIDES 699
La T 3 y T 4 se liberan en la sangre por las células foliculares
4
(^5) Los niveles elevados de T 3 inhiben las liberación de TRH y TSH (retroalimenta- ción negativa)
La TRH, transportada en las venas portohipofisa- rias hacia la adenohipófisis, estimula la libe- ración de la TSH por las tirotropas
La TSH liberada en la sangre estimula las células foliculares tiroideas Folículo tiroideo
2
3
Aumentan la tasa metabólica basal
Regulan el desarrollo y crecimiento del tejido nervioso y de los huesos
Potencian algunas acciones de las catecolaminas
Estimulan la lipólisis
Estimulan la síntesis proteica
Aumentan la temperatura corporal (efecto calorigénico)
Estimulan la síntesis de la Na+/K +^ ATPasa
Aumentan el uso de glucosa y ácidos grasos para la producción de ATP
Los niveles sanguíneos bajos de T 3 y T 4 o la tasa metabólica baja estimula la liberación de
Hipotálamo
1
Adeno- hipófisis
TSH
TRH
Acciones de las hormonas tiroideas:
Figura 18.12 Regulación de la secreción y acciones de las hor- monas tiroideas. TRH = hormona liberadora de tirotropina, TSH = hormona tiroestimulante o tirotropina, T 3 = triyodotironina, y T 4 =
tiroxina (tetrayodotironina).
La TSH promueve la liberación de hormonas tiroideas (T 3 y T 4 ) por la glándula tiroides.
¿Cómo podría una dieta deficiente en yodo llevar al bocio, o sea, el agrandamiento de la glándula tiroides?
