Capítulo 46.
Integración
y control I: el sistema endocrino
La información química
sin duda constituyó la primera forma de comunicación intercelular
en los organismos. Cuando las distancias entre las células son cortas,
las moléculas de señalización se mueven por difusión
desde donde son producidas hasta donde actúan, las células blanco.
Cuando las células blanco se encuentran a una considerable distancia,
las moléculas de señalización son transportadas por el
torrente sanguíneo. Las neuronas constituyen un canal de comunicación
más rápido y directo. Son células especializadas en la
producción y transmisión de señales eléctricas -el
impulso nervioso - y conducen información a grandes distancias. Ambos
sistemas interactúan estrechamente y también comparten muchos
mecanismos de comunicación. La relación entre ellos se conoce
como el sistema neuroendrocrino, un sistema integrado de regulación homeostática.
Tanto los vertebrados como los
invertebrados presentan hormonas. La estructura química, así como
los efectos de las hormonas de los invertebrados suele diferir sustancialmente
de las de los vertebrados. En general, el sistema endocrino provee una comunicación
más lenta que la provista por el sistema nervioso, pero más generalizada.
Las hormonas son moléculas
señalizadoras secretadas en una parte de un organismo, que difunden o,
en los vertebrados, son transportadas por el torrente sanguíneo a otros
órganos y tejidos, donde ejercen efectos específicos. Las principales
glándulas endocrinas de los vertebrados incluyen la hipófisis,
el hipotálamo, el tiroides, las paratiroides, la corteza suprarrenal
y la médula suprarrenal, el páncreas (también una glándula
exocrina), la pineal y las gónadas (ovarios o testículos).
La producción de muchas
hormonas es regulada por sistemas de retroalimentación negativa que involucran
al lóbulo anterior de la glándula hipófisis y al hipotálamo.
El hipotálamo es la fuente
de por lo menos nueve hormonas. Estas hormonas actúan estimulando o inhibiendo
la secreción de otras hormonas por parte de la hipófisis anterior.
Además de producir hormonas peptídicas (en algunas ocasiones llamadas
hormonas liberadoras) que actúan sobre el lóbulo anterior de la
hipófisis, el hipotálamo produce las hormonas antidiurética
(ADH) y oxitocina, que son almacenadas en el lóbulo posterior de la hipófisis
y liberadas desde allí.
La hipófisis se encuentra
bajo la influencia directa del hipotálamo. Según las hormonas
que reciba del hipotálamo, la hipófisis produce hormonas tróficas
que, a su vez, estimulan a las glándulas blanco para que produzcan otras
hormonas. Estas hormonas actúan luego sobre la hipófisis o el
hipotálamo (o sobre ambos) inhibiendo la producción de las hormonas
tróficas. Además de producir las hormonas tróficas, el
lóbulo anterior de la hipófisis también secreta somatotrofina
(hormona del crecimiento) y prolactina. La producción de la hormona tiroidea
y de las hormonas esteroides de la corteza suprarrenal y gónadas es regulada
por el sistema hipotálamo-hipófisario.
La glándula tiroides
produce la hormona tiroxina, un aminoácido combinado con cuatro átomos
de yodo. Esta glándula se encuentra bajo la influencia de su hormona
estimulante (TSH) secretada por la hipófisis.
Las glándulas suprarrenales
están compuestas por dos zonas claramente diferenciables en cuanto a
su estructura y a su función: la corteza y la médula suprarrenal.
La corteza suprarrenal -la capa externa de la glándula- es la fuente
de varias hormonas esteroides. En los seres humanos hay dos grupos principales
de hormonas esterorides: los glucocorticoides y los mineralocorticoides. La
médula suprarrenal está formada por células neurosecretoras
cuyas terminales secretan adrenalina y noradrenalina en el torrente sanguíneo.
Las células de los islotes
del páncreas son la fuente de tres hormonas implicadas en la regulación
de la glucosa sanguínea: la insulina, el glucagón y la somatostatina.
El azúcar sanguíneo también se encuentra bajo la influencia
de la adrenalina (epinefrina) y la noradrenalina (norepinefrina) -que se liberan
de la médula suprarrenal en situaciones de estrés-, el cortisol
y otros glucocorticoides, liberados de la corteza suprarrenal en tiempos de
estrés, y la somatotrofina.
La glándula pineal es
la fuente de melatonina que interviene en la regulación de los cambios
fisiológicos estacionales y de los circadianos. Esta glándula
secreta una hormona, la melatonina, en forma rítmica e interviene en
la regulación de los cambios fisiológicos estacionales y de los
ritmos circadianos.
Las prostaglandinas son un grupo
de ácidos grasos que se asemejan a otras hormonas, pero que frecuentemente
actúan sobre los mismos tejidos que las producen. Se forman en casi todos
-si no en todos- los tejidos del cuerpo y afectan funciones tan diversas como
la contracción del músculo liso, la aglutinación de plaquetas
y la respuesta inmune.
Las hormonas actúan al
menos por dos mecanismos diferentes. Algunas entran libremente a las células,
se combinan con un receptor intracelular y ejercen una influencia directa sobre
la transcripción de RNA. Otras se combinan como moléculas receptoras
sobre la superficie de las membranas de las células blanco, la combinación
hormona-receptor puede ingresar al citoplasma o puede provocar la liberación
de un "segundo mensajero" que desencadena una serie de acontecimientos
dentro de la célula.
La neuroendocrinología
estudia la interacción entre los sistemas endocrino y nervioso. Por un
lado, la actividad neuronal controla la secreción hormonal de muchas
glándulas, en general a través del sistema nervioso autónomo.
Asimismo, el ambiente hormonal, a través de la interacción con
receptores específicos, modifica la actividad nerviosa, regulando comportamientos
tan variados como la conducta sexual, la agresividad o la conducta alimenticia.
Evolución de los sistemas
endocrinos
En los invertebrados, es de
fundamental importancia la función de las células neurosecretoras,
que están implicadas en procesos reproductores, metabólicos, de
muda ode pigmentación en insectos, anélidos o crustáceos,
entre otros.
En los insectos, las hormonas
son esenciales para muchos procesos vitales, en particular, para los relacionados
con el crecimiento y la metamorfosis. Entre ellas podemos mencionar la ecdisona
(u hormona de la muda) o la hormona juvenil (que inhibe la aparición
de los caracteres adultos durante estadios tempranos de desarrollo). En algunos
insectos se han caracterizado hormonas que controlan la producción de
orina. Esto es extremadamente importante en los insectos hematófagos,
dado que luego de chupar sangre debe eliminarse rápidamente el exceso
de agua.
Varios neurotransmisores con
función neurohormonal son comunes a vertebrados e invertebrados; por
ejemplo, la noradrenalina se ha encontrado en los insectos y los anélidos.
Dentro de los vertebrados existe una marcada similitud en la estructura y función
de las glándulas. Por ejemplo, hormonas que regulan el metabolismo en
mamíferos, como las de la glándula tiroides, son también
responsables de la metamorfosis en anfibios. Las hormonas que controlan los
ciclos sexuales regulan también el comportamiento sexual, como la territorialidad,
la agresividad o la diferenciación de los fenotipos relacionados con
la búsqueda de pareja y el apareamiento.
Una introduccion a las glándulas
y a las hormonas
Las hormonas son producidas
por una variedad de tipos celulares diferentes: células epiteliales del
tubo digestivo, células musculares cardíacas, leucocitos, o células
dañadas o infectadas. Existe una distinción entre glándulas
exocrinas y endocrinas: las primeras secretan sus productos en conductos que
comunican con el medio externo; las segundas secretan sus productos en el torrente
sanguíneo (o, con más precisión, en los fluidos extracelulares,
de donde difunden al torrente sanguíneo).
Las principales glándulas
endocrinas del cuerpo de los vertebrados secretan tres tipos químicos
generales de hormonas: esteroides, péptidos o proteínas, y derivados
de aminoácidos. Las hormonas son activas en cantidades muy pequeñas
y se encuentran bajo un control estricto. Un aspecto de este control es la regulación
de su producción. Con muy pocas excepciones, las hormonas se encuentran
bajo control de retroalimentación negativa. Además, son degradadas
rápidamente en el cuerpo.
En las glándulas exocrinas (a), como las glándulas mamarias de las hembras de mamífero, o las glándulas sudoríparas de la piel humana, secretan sus productos por un conducto. En las glándulas endocrinas (b), como la hipófisis y el tiroides, secretan sus productos directamente en el líquido intersticial. De allí, estos compuestos -las hormonas- difunden hacia los vasos sanguíneos y se transportan por el cuerpo hacia los tejidos blanco.
Glándulas exocrinas y endocrinas.
El hipotálamo
El hipotálamo es la fuente
de por lo menos nueve hormonas que actúan ya sea estimulando o inhibiendo
la secreción de otras hormonas por parte de la hipófisis anterior.
Se trata de péptidos pequeños que son producidos por células
neurosecretoras hipotalámicas y viajan sólo unos pocos milímetros
hasta la hipófisis a través del sistema porta.
Entre las varias hormonas hipotalámicas
podemos mencionar: la TRH, hormona liberadora de tirotrofina que estimula la
liberación de tirotrofina (TSH) de la hipófisis; la hormona liberadora
de gonadotrofina (GnRH), que controla la liberación de las hormonas gonadotróficas
LH y FSH; la somatostatina, que inhibe la liberación por parte de la
hipófisis de la hormona del crecimiento somatotrofina.
El hipotálamo es también la fuente de dos hormonas que se almancenan en la hipófisis posterior y desde allí son liberadas: son la oxitocina y la hormona antidiurética (ADH). La oxitocina acelera el momento del nacimiento incrementando las contracciones uterinas durante el parto y es también responsable de la secreción de la leche que ocurre cuando el niño comienza a mamar. La ADH o vasopresina disminuye la excreción de agua por los riñones, incrementando la permeabilidad de las membranas de las células en los conductos colectores de los nefrones, de modo que se reabsorbe más agua desde la orina hacia la sangre.
Relación entre el hipotálamo y la hipófisis.
El hipotálamo se comunica
con el lóbulo anterior de la hipófisis a través de un pequeño
sistema porta. Las células neurosecretoras del hipotálamo secretan
hormonas liberadoras o inhibidoras (flechas marrones) directamente en capilares
que están unidos por venas porta a una segunda red capilar de la hipófisis
anterior, donde las hormonas hipotalámicas afectan la producción
de las hormonas hipofisiarias (flechas amarillas). Otras células neurosecretoras
hipotalámicas producen oxitocina y hormona antidiurética (ADH)(flechas
rojas), que son transmitidas al lóbulo posterior de la hipófisis
a través de las fibras nerviosas. Después de su liberación
desde las terminales nerviosas en la hipófisis posterior, estas hormonas
difunden en los capilares y entran así a la circulación general.
La glándula hipófisis
La glándula hipófisis
fue considerada como la glándula "maestra" del cuerpo, pues
es la fuente de hormonas que estimulan los órganos reproductores, la
corteza de la glándula suprarrenal y el tiroides. Sin embargo, son las
hormonas del hipotálamo las que estimulan o, en algunos casos, inhiben
la producción de hormonas hipofisarias.
La hipófisis, del tamaño
de un poroto, está situada en la base del cerebro, en el centro geométrico
del cráneo. Está formada por tres lóbulos: el anterior,
el intermedio y el posterior. El lóbulo anterior es la fuente de al menos
seis hormonas diferentes, producida cada una por células distintas. Una
de éstas es la somatotrofina, la cual estimula la síntesis proteica
y promueve el crecimiento de lo huesos. Esta hormona también afecta el
metabolismo de la glucosa, inhibiendo la absorción y la oxidación
de glucosa por algunos tipos de células. También estimula la degradación
de ácidos grasos, conservando así la glucosa. La hipófisis
anterior también produce prolactina, que estimula la secreción
de leche en los mamíferos. Su producción es controlada por una
hormona inhibidora producida por el hipotálamo.
Las hormonas tróficas secretadas por la hipófisis anterior actúan sobre otras glándulas endocrinas regulando sus secreciones. Una de estas hormonas tróficas es la TSH o tirotrofina, la hormona que estimula las células de la glándula tiroides incrementando la producción y liberación de la hormona tiroidea tiroxina. La hormona adrenocorticotrófica (ACTH) tiene una relación reguladora similar con la producción de cortisol, una de las hormonas producidas por la corteza suprarrenal. Las otras dos hormonas tróficas secretada por la hipófisis anterior son las gonadotrofinas -hormonas que actúan sobre las gónadas u órganos productores de gametos (testículos y ovarios)-. Son las hormonas foliculoestimulante (FSH) y luteinizante (LH).
Hormonas fabricadas por el lóbulo anterior de la hipófisis -o adenohipófisis- y los tejidos receptores.
Las hormonas trópicas
están indicadas con una flecha azul. Cada una de las seis hormonas diferentes
producidas se sintetizan por células especializadas distintas. La capacidad
de respuesta de un tejido a la acción de una hormona depende de la presencia
de receptores específicos de membrana a los cuales se unen las hormonas.
En muchos vertebrados, el lóbulo
intermedio de la hipófisis es la fuente de la hormona estimulante de
los melanocitos. En los reptiles y los anfibios, esta hormona estimula los cambios
de color asociados con el camuflaje o con patrones de comportamiento como la
agresión y el cortejo. En los humanos, en los cuales la secreción
de hormona está notablemente disminuida, sus funciones se desconocen.
El lóbulo posterior de la hipófisis almacena las hormonas producidas
por el hipotálamo.
La glándula tiroides
El tiroides, bajo la influencia
de su hormona estimulante (TSH) secretada por la hipófisis, produce la
hormona tiroxina, que es un aminoácido combinado con cuatro átomos
de yodo.
La tiroxina (o, más bien,
su producto metabólico, la triyodotironina) acelera la tasa de respiración
celular. En algunos animales desempeña también un papel central
en la regulación de la temperatura. La glándula tiroides también
secreta la hormona calcitonina en respuesta a niveles crecientes de calcio.
La acción principal de la calcitonina es inhibir la liberación
del ion calcio por parte de los huesos.
Nótense los cuatro átomos de yodo en su estructura. La triyodotironina difiere de la tiroxina en que tiene menos átomos de yodo en el anillo que lleva el OH. Dado que se necesita yodo para la tiroxina, éste es un componente esencial de la dieta humana. Cuando el yodo está presente en el suelo, está disponible en pequeñas cantidades en el agua potable y en las plantas. En muchos países, la sal de mesa habitualmente es yodada artificialmente.
La tiroxina, principal hormona producida por la glándula tiroides.
Las glándulas paratiroides
Las glándulas paratiroides
están ubicadas por detrás o dentro de la tiroides. Producen la
hormona paratiroidea -parathormona-, que desempeña un papel esencial
en el metabolismo mineral, en especial en la regulación de los iones
calcio y fosfato, que existen en una relación recíproca en la
sangre.
La hormona paratiroidea incrementa
de varias maneras diferentes la concentración del ion calcio en la sangre.
Estimula la conversión de vitamina D a su forma activa; a su vez, la
vitamina D activa produce un incremento de la absorción de iones calcio
del intestino. La hormona paratiroidea también reduce la excreción
del ion calcio de los riñones. Además, estimula la liberación
en el torrente sanguíneo de calcio de los huesos.
Así, la hormona paratiroidea y la calcitonina trabajan como un mecanismo delicadamente ajustado que regula el calcio de la sangre y en el que la hormona paratiroidea aparentemente desempeña el papel principal. La producción de ambas hormonas está regulada directamente por la concentración de iones calcio en la sangre. La hormona paratiroidea, además, eleva la excreción de fosfato por los riñones (lo que hace descender el nivel de fosfato de la sangre).
Las glándulas paratiroides y la regulación de la concentración de calcio en la sangre.
a) Las glándulas paratiroides,
del tamaño de una arveja, son las más pequeñas glándulas
endocrinas conocidas. Producen la parathormona que aumenta la concentración
de calcio en la sangre. La calcitonina, producida por la glándula tiroides,
disminuye la concentración de calcio en sangre.
b) Regulación de la concentración
de calcio en la sangre. Cuando el nivel de calcio en la sangre es alto, el tiroides
secreta calcitonina que inhibe la disolución de calcio procedente de
los huesos. Cuando la concentración de calcio en la sangre es baja, las
glándulas paratiroides secretan parathormona que estimula la liberación
de calcio a la sangre; estimula la absorción de calcio por las paredes
intestinales y reduce la excreción por los riñones.
Las glándulas suprarrenales
Las glándulas suprarrenales
-o adrenales- se sitúan por encima de los riñones, y están
compuestas por dos zonas claramente diferenciables en cuanto a su estructura
y a su función: la corteza y la médula suprarrenal. Las glándulas
suprarrenales -o adrenales- se sitúan por encima de los riñones,
y están compuestas por dos zonas claramente diferenciables en cuanto
a su estructura y a su función: la corteza y la médula suprarrenal.
La corteza suprarrenal es la fuente de varias hormonas esteroides. Algunos de estos corticosteroides representan pasos intermedios en la síntesis de varias hormonas, aunque la mayoría de ellos tienen alguna actividad hormonal. En los seres humanos hay dos grupos principales de esteroides adrenocorticales: los glucocorticoides y los mineralocorticoides.
Las estructuras químicas de representantes de los dos grupos principales de hormonas secretadas por la corteza suprarrenal.
El cortisol es un glucocorticoide
y la aldosterona es un mineralocorticoide. Las hormonas de ambos grupos son
esteroides, identificados por su estructura característica de cuatro
anillos. Como puede verse, las diferencias en la estructura molecular del cortisol
y la aldosterona son menores; sin embargo, sus papeles fisiológicos son
profundamente diferentes.
Los glucocorticoides promueven
la formación de glucosa a partir de proteínas y grasas y disminuyen
la utilización de glucosa por la mayoría de las células,
excepto las del cerebro y del corazón. Así se priorizan las actividades
de estos órganos vitales a expensas de otras funciones corporales. La
liberación de glucocorticoides se incrementa durante períodos
de estrés. Los glucocorticoides actúan en forma complementaria
a la del sistema nervioso simpático.
Los glucocorticoides, además,
suprimen las respuestas inflamatoria e inmune lo que explicaría por qué
en situaciones de estrés uno se encuentra más susceptible a enfermarse.
Dadas sus propiedades inmunosupresoras, el cortisol y otros glucocorticoides
se utilizan a veces en el tratamiento de enfermedades autoinmunes y en reacciones
alérgicas graves; pero pueden tener efectos colaterales serios en altas
dosis.
Las hormonas de la corteza suprarrenal
son secretadas en respuesta a la hormona adrenocorticotrófica o corticotrofina
(ACTH), que a su vez es liberada por la glándula hipófisis en
respuesta a la estimulación del hipotálamo a través de
la CRH (hormona liberadora de corticotrofina).
Como ocurre con la tiroxina,
la secreción de glucocorticoides es inhibida por la retroalimentación
negativa ejercida sobre el hipotálamo y la hipófisis y también
intervendría una interleucina secretada por monocitos y macrófagos.
La evidencia actual sugiere que las actividades inmunosupresoras de los corticosteroides
pueden ser parte del mecanismo normal de regulación que interrumpe las
respuestas inflamatoria e inmune cuando han finalizado su trabajo. Este tipo
de interacciones se encuentra bajo control del sistema nervioso central; así,
no sólo se habla de interacciones neuroendocrinas, sino también
de aquellas neuroinmunes.
Un segundo grupo de hormonas
secretadas por la corteza suprarrenal son los mineralocorticoides, como la aldosterona.
Estos corticoides intervienen en la regulación de iones, particularmente
sodio y potasio. El sodio es el principal catión extracelular, y por
lo tanto, el más importante electrolito del plasma y del fluido extracelular.
Influye en las membranas plasmáticas de todas las células -sobre
todo en las membranas de tejidos excitables como el neuronal o el muscular-,
y también es fundamental en la regulación del volumen de agua
y la presión sanguínea. La concentración del ion potasio,
al ser el principal electrolito intracelular, se mantiene estrechamente regulada,
y cambios en sus niveles pueden tener consecuencias graves para las funciones
cardíaca y cerebral.
Los mineralocorticoides afectan
el transporte de iones a través de las membranas celulares de los nefrones
y, así, tienen efectos importantes en las concentraciones iónicas
de la sangre y en la retención y pérdida de agua por parte del
cuerpo. Un aumento en la secreción de aldosterona provoca una mayor reabsorción
de sodio en el túbulo distal y en el conducto colector del nefrón
e incrementa la secreción de potasio en ellos. La aldosterona actúa
junto con el sistema renina-angiotensina. La renina es una enzima liberada por
los riñones en respuesta a la reducción en la presión sanguínea
causada, por ejemplo, por una disminución en el consumo de sodio. La
renina activa la conversión del angiotensinógeno (producido en
el hígado) en angiotensina lo que, a su vez, aumenta la presión
sanguínea en forma directa; además, aumenta la secreción
de aldosterona. La aldosterona también aumenta la presión en forma
indirecta, a través de un aumento de la reabsorción de sodio en
los túbulos renales.
Además de los glucocorticoides
y los mineralocorticoides, la corteza suprarrenal produce pequeñas cantidades
de hormonas sexuales masculinas en varones y mujeres.
La médula suprarrenal, la porción central de la glándula suprarrenal, constituye una modificación de un ganglio del sistema simpático, una división del sistema nervioso autónomo. Está formada por células neurosecretoras cuyas terminales secretan adrenalina y noradrenalina en el torrente sanguíneo. Estas hormonas incrementan la frecuencia y la fuerza del latido cardíaco, la presión sanguínea, la respiración y dilatan las vías respiratorias. También incrementan la concentración de glucosa en el torrente sanguíneo. La médula suprarrenal es estimulada por fibras nerviosas simpáticas y, así, refuerzan la actividad simpática, responsable de las actividades de "ataque o huida".
Las estructuras químicas de la adrenalina y la noradrenalina.
Las estructuras químicas de la adrenalina y la noradrenalina (epinefrina
y norepinefrina), hormonas secretadas por la médula suprarrenal. Estos
compuestos son aminoácidos modificados conocidos como catecolaminas,
caracterizados por anillos de seis lados que tienen dos grupos de hidroxilos.
Son sintetizados a partir del aminoácido tirosina.
Páncreas
El páncreas es una glándula
con una función hormonal dual. Por un lado secreta hormonas de actividad
exocrina, enzimas hidrolíticas y soluciones de pH básico, ambas
con acción digestiva. Por otra parte, tiene una función endocrina
llevada a cabo por las células de los islotes de Langerhans del páncreas,
fuente de insulina y glucagón, que intervienen en la regulación
del metabolismo de la glucosa. La insulina es secretada en respuesta a un incremento
en la concentración de azúcar o de aminoácidos en la sangre
y baja la concentración de azúcar en la sangre, estimulando su
absorción y utilización de glucosa por las células y su
conversión en glucógeno. Cuando hay una deficiencia de insulina,
como ocurre en personas con diabetes mellitus, la concentración de azúcar
en la sangre se incrementa tanto que no toda la glucosa que entra al riñón
puede ser reabsorbida. La pérdida de glucosa está acompañada
por pérdida de agua y la deshidratación resultante, que puede
llevar a un colapso de la circulación, es una de las causas de muerte
en un diabético no tratado.
El glucagón incrementa
la concentración de azúcar en la sangre, estimula la degradación
de glucógeno a glucosa en el hígado y la degradación de
grasas y proteínas, lo que disminuye la utilización de glucosa
por parte de las células.
La somatostatina, encontrada originalmente en el hipotálamo, ha sido
ahora también aislada de un tercer tipo de células de los islotes
del páncreas.
Es liberada del páncreas durante la digestión y ejerce una variedad de efectos inhibidores en el tubo digestivo que ayudan a regular el ritmo la glucosa y otros nutrientes absorbidos por el torrente sanguíneo. Sin embargo, la función más caracterizada de la somatostatina es de tipo local, por la cual inhibe la secreción de insulina y glucagón. En este circuito también existe una inhibición de la secreción de glucagón por parte de la insulina.
Regulación hormonal de la glucosa sanguínea.
a) Cuando la concentración de azúcar en la sangre es baja, el
páncreas libera glucagón, que estimula la degradación de
glucógeno y la salida de glucosa del hígado. b) Cuando la concentración
de azúcar en la sangre es elevada, el páncreas libera insulina,
que "retira" la glucosa del torrente sanguíneo incrementando
su absorción por las células y promoviendo su conversión
en glucógeno. c) En condiciones de estrés, la ACTH estimula a
la corteza suprarrenal que produce cortisol y otras hormonas relacionadas, incrementándose
la degradación de proteínas y su conversión en glucosa
en el hígado. Al mismo tiempo, la estimulación de la médula
suprarrenal por el sistema nervioso autónomo produce la liberación
de adrenalina y noradrenalina, que también elevan la concentración
de azúcar en la sangre. La hormona de crecimiento y la somatostatina
también afectan los niveles de glucosa en la sangre.
La glándula pineal
La glándula pineal es
pequeña y está ubicada cerca del centro del cerebro en los seres
humanos, mientras que en los vertebrados inferiores se encuentra en una posición
más superficial. Contiene células sensibles a la luz.
La glándula pineal secreta
la hormona melatonina en forma rítmica, con valores máximos durante
la noche y una rápida caída durante el día. La exposición
a la luz durante el ciclo de oscuridad interrumpe la producción de melatonina.
Esta hormona es capaz de movilizar los pigmentos de la piel y aclararla en ciertos
animales como las larvas de anfibios, pero su función más conservada
a lo largo de la escala zoológica tiene que ver con su secreción
nocturna: actúa como una señal de la noche. Dado que la longitud
de la noche varía de acuerdo a la estación del año, la
secreción de melatonina puede ser también interpretada como un
"calendario" biológico que responde al fotoperíodo.
La melatonina inhibe el desarrollo
de las gónadas en algunas especies; su producción aumenta en el
invierno y disminuye en el verano, participa de los procesos de cambio de actividad
y volumen gonadal en animales de reproducción estacional y en los seres
humanos puede ester implicada en la maduración sexual.
La melatonina parece ser capaz
de mover las agujas del reloj biológico y así, se propone que
su administración podría ser eficaz para acelerar los ajustes
frente a cambios de hora como los producidos luego de vuelos transmeridiamos
de larga duración (jet-lag). Efectivamente, existen receptores para la
melatonina en los núcleos supraquiasmáticos del hipotálamo,
sede del reloj biológico circadiano en mamíferos y que podrían
ser parte de un mecanismo de control de los ritmos biológicos.
Prostaglandinas
Las prostaglandinas se encuentran
entre las más potentes de todas las sustancias producidas y liberadas
por las células.
Desde su descubrimiento inicial,
en el semen, se han identificado un gran número de prostaglandinas, todas
ellas relacionadas estructuralmente, pero con una variedad de efectos diferentes
y, a veces, directamente opuestos. Las prostaglandinas son un buen ejemplo de
hormonas locales, que actúan sobre las mismas células (autocrinas)
que las secretan o en la vecindad de ellas (paracrinas).
Aunque las prostaglandinas tienen
propiedades hormonales, difieren de otras hormonas en varios aspectos significativos:
1) Son ácidos grasos. 2)Son
producidas por las membranas celulares de casi todos -si no todos- los órganos
del cuerpo. 3) Sus tejidos blanco son generalmente los mismos tejidos en los
que son producidas. 4) Producen efectos notables en concentraciones extremadamente
bajas.
Además, se liberan en
cantidades muy pequeñas y son degradadas rápidamente por sistemas
enzimáticos del cuerpo. Las prostaglandinas participan en la contracción
muscular necesaria para el movimiento del semen y también en las contracciones
uterinas durante el parto. También juegan un importante papel en la regulación
de la temperatura por parte del hipotálamo y en la respuesta inflamatoria:
los efectos antipiréticos y antiinflamatorios de las aspirinas tienen
que ver con la inhibición de la síntesis de prostaglandinas.
Entre las prostaglandinas se
encuentra un grupo de sustancias conocidas como leucotrienos, que son producidos
principalmente por los distintos leucocitos que intervienen en las respuestas
inflamatoria e inmune. Los leucotrienos incluyen las interleucinas liberadas
por los linfocitos T colaboradores activadas, así como una variedad de
moléculas liberadas por macrófagos y mastocitos estimulados.
Mecanismos de acción
de las hormonas
La mayoría de las hormonas
diseminan sus mensajes por todo el organismo. Que estos mensajes sean o no recibidos
y ejerzan su acción depende tanto del tejido blanco como de la hormona.
Los tejidos blanco pueden ser receptores en ciertas circunstancias y no serlo
en otras. Por ejemplo, una hormona puede ejercer su acción sólo
cuando está actuando en concierto con otras hormonas. La clave para esta
especificidad de la acción hormonal radica en las moléculas de
receptores que tienen configuraciones muy precisas que les permiten unirse a
una molécula en particular.
Las hormonas ejercen su acción
al menos por dos mecanismos diferentes: algunas entran a las células,
se combinan con un receptor intracelular y ejercen una influencia directa sobre
la transcripción de RNA; otras se combinan como receptores sobre la superficie
de las membranas de las células blanco, la combinación hormona-receptor
puede ingresar al citoplasma o puede provocar la liberación de un "segundo
mensajero" que desencadena una serie de acontecimientos dentro de la célula.
Las hormonas esteroides son
relativamente pequeñas, solubles en lípidos. Por eso entran libremente
a las células y se combinan con un receptor intracelular en el citoplasma
de sus células blanco.
Las hormonas proteicas y peptídicas, así como varios aminoácidos modificados, no pueden atravesar la membrana plasmática y actúan por la combinación con receptores de las membranas de las células blanco. Este es el caso de las hormonas catecolaminas, peptídicas y proteicas, tales como la adrenalina, la insulina y el glucagón, que se combinan como moléculas receptoras sobre la superficie de las membranas de las células blanco. La combinación hormona-receptor puede ser llevada al citoplasma por endocitosis mediada por receptor, o la combinación puede provocar la liberación de un "segundo mensajero". Éste, a su vez, desencadena una serie de acontecimientos dentro de la célula que es responsable de los resultados finales de la actividad hormonal. El AMP cíclico ha sido identificado como el segundo mensajero en muchas de estas interacciones.
Mecanismos de acción de una hormona esteroidea.
a) La hormona soluble en lípidos atraviesa la membrana celular hacia
el citoplasma. En su célula blanco, la hormona encuentra un receptor
específico al cual se une. El complejo hormona-receptor pasa luego al
núcleo (b), donde se inicia la transcripción de mRNA a partir
del DNA. c) Después del procesamiento, el mRNA es traducido a proteína.
d) Dependiendo de la hormonas y de la célula blanco en particular, la
proteína recién sintetizada puede ser una enzima, otra hormona
u otro producto que generan cambios que constituyen la respuesta celular de
la hormona.
El AMP cíclico y la adrenanalina.
a) El AMP cíclico actúa como un "segundo mensajero" en diferentes tipos de células. El AMP cíclico se forma a partir del ATP.
b) La adrenalina provoca una
cascada de reacciones amplificadoras en las células hepáticas.
La unión de unas pocas moléculas de adrenalina a sus receptores
específicos en la superficie externa de la membrana celular inicia una
serie de reacciones enzimáticas que resultan en la liberación
de una cantidad muy grande de glucosa en la sangre.
En otras células, la
interacción hormona-receptor resulta en un aumento en los niveles citoplasmáticos
del ion calcio, a partir de su liberación de reservorios intracelulares.
El calcio puede activar una proteína regulatoria, la calmodulina, que
activa enzimas como proteína-quinasas o fosfatasas, iniciando así
otra cadena de transducción de señales que amplifican el mensaje
original de la hormona.
Además de compartir los
mismos segundos mensajeros, se ha encontrado que muchas hormonas de mamíferos
se encuentran en otros grupos de animales. Por ejemplo, existe insulina en las
moscas de la fruta, en las lombrices de tierra, en los protistas, en los hongos
y hasta en E. coli.
Estos descubrimientos de la
universalidad de las hormonas son otros tantos ejemplos del largo hilo de historia
evolutiva que engarza a todos losorganismos.
Interacciones entre el sistema
endocrino y el nervioso
Los dos grandes sistemas de
comunicación interna del organismo, el sistema endocrino y el nervioso,
no sólo complementan estrechamente sus funciones sino que también
controlan mutuamente sus acciones. El estudio de esta continua interacción
constituye la neuroendocrinología.
Por una parte, se pueden considerar
los casos de comunicación entre células o moléculas -como
la inervación glandular- en la que el sistema nervioso envía una
señal química (el neurotransmisor) y controla la secreción
de la hormona en cuestión. Las moléculas liberadas por las neuronas
a la circulación (en lugar de ser secretadas hacia el espacio sináptico)
reciben el nombre de neurohormonas.
Por otra parte, las hormonas
liberadas por las diversas glándulas del organismo pueden actuar a nivel
del sistema nervioso central mediante la interacción con receptores específicos
y así, modificar el comportamiento del individuo. De esta manera, el
sistema endocrino es capaz de influenciar el comportamiento sexual o incluso
el nivel de agresividad.
La interacción neuroendocrina
es también responsable del control del comportamiento alimentario.
