Las proteínas como moléculas ejecutoras

Regulación de la glucemia

Páncreas endócrino

El páncreas está formado por 2 tipos de células con funciones diferentes: las células que producen las secreciones exocrinas, que son secretadas al duodeno e intervienen en la digestión (constituyen el llamado páncreas exocrino) y las células que producen las secreciones endocrinas y que constituyen unos islotes celulares o islotes de Langerhans (constituyen el llamado páncreas endocrino).

El páncreas humano tiene alrededor de 1 millón de islotes de Langerhans que están organizados alrededor de capilares por lo que están muy vascularizados y además están inervados por fibras simpáticas y parasimpáticas del sistema nervioso autonómico. En estos islotes se encuentran 3 tipos de células: las células alfa que secretan glucagón, las células beta que secretan insulina y las células delta que secretan somatostatina. Las estrechas relaciones entre los distintos tipos de células de los islotes permiten la regulación directa de la secreción de algunas de las hormonas por las demás. Así, la insulina inhibe la secreción de glucagón y la somatostatina inhibe la secreción de insulina y de glucagón.

Insulina. Efectos metabólicos

La insulina es un polipéptido de 51 aminoácidos. Las células beta de los islotes de Langerhans contienen gránulos rellenos de insulina que se funden con la membrana celular y expulsan su contenido a la sangre. La insulina se vierte en la sangre de la vena porta, de modo que la sangre que llega al hígado por esta vía, la transporta en concentración elevada. Es, por tanto, en el hígado donde ejerce su principal influencia sobre el metabolismo de los hidratos de carbono aunque también en el músculo y el tejido adiposo. La insulina se une a receptores glucoproteicos de la superficie celular de las células diana, dando lugar a la inserción de transportadores de glucosa preformados con lo que aumenta la captación de glucosa por las células diana.

Gran parte de la insulina circulante está unida a una β-globulina pero la vida media de la insulina en el plasma es muy breve, unos 5 minutos, porque enseguida es captada por los tejidos, en especial el hígado, los riñones, el músculo y el tejido adiposo. Una cantidad insignificante de la insulina circulante se elimina por la orina.

• Efectos sobre proteínas. La insulina causa transporte activo de aminoácidos al interior de las células así como incremento de la síntesis de proteínas y disminución del catabolismo proteico, favoreciendo el almacenamiento de proteínas en las células. La insulina y la hormona del crecimiento actúan de modo sinérgico para promover el crecimiento.
• Efectos sobre los lípidos. La insulina aumenta la lipogénesis con conversión de glucosa o de otros nutrientes en ácidos grasos y aumento de los depósitos de triglicéridos en el tejido adiposo. Asimismo disminuye la lipolisis.
• Efectos sobre los hidratos de carbono. La insulina se secreta en respuesta a un nivel elevado de glicemia y produce un efecto hipoglicemiante (disminuye los niveles de glucosa en plasma) lo que se debe a que facilita la entrada de glucosa en las células que poseen receptores para la insulina. Además acelera la conversión de glucosa en glucógeno (glucogénesis) con aumento de los depósitos de glucógeno en las células y disminuye la glucógenolisis y la gluconeogénesis.

Insulina: secreción y regulación

El principal elemento regulador en la secreción de insulina son los niveles de glucosa en plasma (glucemia). La glucosa actúa directamente sobre las células beta de los islotes pancreáticos estimulando la secreción de insulina. Durante el ayuno, cuando la glucosa en plasma es relativamente baja (alrededor de 3-4 mmol por litro) la insulina apenas es detectable en sangre. Después de una comida normal, la secreción de insulina aumenta a medida que aumenta la glucosa en plasma, alcanzándose unos niveles máximos entre 30 y 60 minutos después del inicio de la comida, llegando a aumentar entre 3 a 10 veces su nivel basal. El sistema nervioso autonómico también interviene en la regulación de la secreción de insulina a través de su inervación de las células beta pancreáticas. El principal efecto de la estimulación simpática y de las catecolaminas circulantes es una disminución de la liberación de insulina mientras que la estimulación parasimpática tiene el efecto opuesto, aumenta la secreción de insulina.

Otras hormonas como la GH y el cortisol, al provocar una hiperglucemia, indirectamente dan lugar a un aumento de la secreción de insulina

Las vesículas secretoras de las células beta del páncreas contienen además de insulina otros péptidos como el péptido C del que no se conoce su actividad biológica. Todos ellos son liberados a la vez cuando se estimula la liberación de insulina al plasma. El péptido C se secreta en una proporción molar de 1:1 con la insulina y es un marcador útil de la cantidad de insulina secretada. Más del 60% de la insulina secretada es recogida por el hígado, al pasar a su través y, por tanto, no llega a la sangre circulante. En cambio, el péptido C no es recogido por el hígado sino que en su totalidad, pasa a la sangre circulante. Por tanto, el medir los niveles de insulina en la sangre circulante no cuantifica la cantidad de insulina secretada, en cambio el medir los niveles de péptido C, sí. Como el péptido C es excretado en la orina, la medida de sus niveles en orina de 24 horas refleja la cantidad de insulina secretada durante ese tiempo. Así que el medir los niveles de péptido C en orina de 24 horas puede ser utilizado para comprobar la capacidad secretora de insulina que tiene un paciente.

La cantidad de insulina disponible en un momento dado depende del equilibrio entre su secreción y su inactivación. La insulina tiene un período de vida media en el plasma de unos 6 minutos.

Glucagón. Efectos metabólicos

El glucagón es un polipéptido de 29 aminoácidos sintetizado y liberado por las células alfa de los islotes de Langerhans del páncreas y, al contrario que la insulina, eleva el nivel de glucosa en sangre. Es decir, es una hormona hiperglucemiante.

Igual que la insulina, su período de vida media en el plasma es de unos 6 minutos.

Su principal tejido diana es el hígado.

• Efectos sobre las proteínas. El glucagón aumenta la captación hepática de algunos aminoácidos y la gluconeogénesis o síntesis de nueva glucosa a partir de los aminoácidos, lo que contribuye a aumentar los niveles de glucosa en plasma.
• Efectos sobre las grasas. Aumenta la lipolisis, movilizando los ácidos grasos y el glicerol a partir del tejido adiposo lo que aporta sustratos metabólicos y permite que se ahorre glucosa para poder ser utilizada por el cerebro. El glicerol puede actuar como un precursor de la glucosa en la gluconeogénesis hepática.
• Efectos sobre los hidratos de carbono. El glucagón aumenta la glucógenolisis hepática e inhibe la síntesis de glucógeno con lo que más cantidad de glucosa pasa al plasma.

Glucagón. Secreción. Regulación

El principal estímulo para la liberación de glucagón son los niveles bajos de glucosa en plasma o hipoglucemia. La disminución de la glicemia estimula la secreción de glucagón y el aumento de la glicemia la inhibe. De modo que la insulina y el glucagón actúan en sentido contrario. Sin embargo, en la mayor parte de los estados normales, el mecanismo de retroalimentación de la insulina es mucho más importante que el del glucagón. De hecho, la insulina inhibe directamente la secreción de glucagón. Pero cuando disminuye la ingestión de glucosa por ayuno o se utiliza en exceso durante el ejercicio o en situaciones de estrés, entonces disminuye la glucemia lo suficiente como para estimular la secreción de glucagón.

La secreción de glucagón también es estimulada por algunos aminoácidos (en especial, la arginina y la alanina) y por los estímulos simpático y parasimpático.

La somatostatina inhibe la liberación de glucagón.

Glucemia. Regulación

La función principal del páncreas endocrino es regular la glucemia o los niveles de glucosa en plasma. En una persona normal la glucemia está controlada dentro de límites muy estrechos entre 70 y 140 mg/ 100 ml de sangre (4-8 mmol por litro). Las hormonas pancreáticas contribuyen a la regulación de la glucosa que tiene lugar minuto a minuto.

La insulina es la única hormona capaz de disminuir los niveles de glucosa en plasma y el glucagón es la hormona hiperglucemiante más importante. Los sistemas de regulación de la glucemia actúan rápidamente después de una comida y devuelven su valor a cifras normales, por lo general a las 2 horas después de la última absorción de carbohidratos.

El hígado funciona como un importante sistema amortiguador de la glucemia. Al elevarse la glucemia y, consiguientemente la insulina, después de una comida, hasta 2/3 partes de la glucosa absorbida en el tubo digestivo se almacena en el hígado en forma de glucógeno. En las horas siguientes, cuando disminuye la glucemia y la secreción de insulina, el hígado libera nuevamente la glucosa a la circulación. Es decir, que el hígado retira la glucosa de la sangre cuando está presente en exceso después de una comida y la devuelve a la sangre cuando es necesaria entre comidas. Es importante que el páncreas no secrete demasiada insulina durante el período interdigestivo porque entonces la glucosa sería captada por otros tejidos dejando al sistema nervioso central sin su aporte nutritivo. Otros tejidos como los riñones, el músculo esquelético y la piel almacenan cantidades más pequeñas de glucosa en forma de glucógeno. Todas las células que almacenan glucógeno son capaces de utilizarlo para su propio metabolismo pero las células del hígado y del riñón pueden, además, liberar glucosa a la circulación para que esté disponible para otras células. Los riñones constituyen una fuente de glucosa plasmática solo en caso de ayuno, de modo que en la mayor parte de situaciones el hígado constituye la principal fuente de glucosa y desempeña un papel decisivo en el suministro de glucosa al sistema nervioso central. Cuando los depósitos de glucógeno son suficientes, cualquier exceso de glucosa en plasma se convierte en ácidos grasos y se almacena en el tejido adiposo en forma de triglicéridos.

Otras hormonas también contribuyen a mantener estable el nivel de glucosa en plasma como el cortisol, la hormona del crecimiento, las hormonas tiroideas y las catecolaminas, pero la acción de estas hormonas es más a largo plazo, no tan rápida como la de las hormonas pancreáticas. Actúan cuando hay alguna situación de estrés en que es fundamental mantener estable la glucemia.

Es vital para el organismo conservar constante el nivel de glucemia. Se puede preguntar la causa de esta importancia, sobre todo cuando la mayor parte de los tejidos puede utilizar grasas y proteínas para obtener energía en ausencia de glucosa. La respuesta es que la glucosa es el único nutriente que puede ser utilizado por ciertos tejidos como el sistema nervioso central, la retina y el epitelio germinal en cantidades suficientes para proporcionarles la energía que necesitan. El sistema nervioso central requiere unos 110 gramos de glucosa cada día, de modo que más de la mitad de toda la glucosa formada por gluconeogénesis durante el período interdigestivo se emplea para sus necesidades metabólicas. El sistema nervioso central es diferente a los otros tejidos en que puede captar glucosa sin intervención de la insulina aunque algunas zonas del cerebro, como el hipotálamo son sensibles a la insulina y es posible que esta hormona intervenga en el control del apetito.

Hipófisis: hormonas

Hormonas adenohipofisarias

Las seis hormonas adenohipofisarias que dependen de la regulación hipotalámica son:

• GH. Hormona del crecimiento u hormona somatotropa, de 191 aminoácidos. Actúa sobre receptores periféricos y sus funciones son promover el crecimiento somático y modular el metabolismo intermediario.
• PRL. Prolactina, de 199 aminoácidos. Su función corporal es promover la producción de leche por la glándula mamaria.
• ACTH. Hormona corticotropa o adrenocorticotropina, de 39 aminoácidos, cuya función es estimular la corteza suprarrenal.
• TSH. Hormona tiroestimulante, estimulante del tiroides o tirotropa, de 201 aminoácidos. Estimula la liberación de hormonas tiroideas y el trofismo de los folículos tiroideos.
• LH. Hormona luteinizante o luteoestimulante, de 204 aminoácidos, estimula las células de Leydig en la gónada masculina y la función del cuerpo lúteo en la femenina.
• FSH. Hormona folículo estimulante o estimulante del folículo, de 204 aminoácidos. Estimula el folículo de De Graaf en la gónada femenina y las células de Sertoli en la masculina.

Estudio de la hormona del crecimiento (GH)

La GH es la hormona mayoritaria de la adenohipófisis, siendo de naturaleza polipeptídica. La secreción de GH (1,4 mg/día en adultos) ocurre de manera fluctuante a lo largo del día, en descargas que duran 1-2 h, siendo una de las más características e importante la que ocurre durante el sueño profundo, siguiendo una ritmicidad circadiana.

1. Regulación de la secreción

•          Hipotálamo. GHRH (estimulante) y somatostatina (inhibidora) de la secreción de GH, siendo más potente la influencia de la primera que la de la segunda. La somatostatina posee una multiplicidad de acciones centrales y periféricas, como la inhibición de la secreción hipofisaria de TSH y la inhibición de la secreción pancreática de insulina y glucagón.

•          Estímulos que provocan liberación de GH. Consisten en una serie de estímulos de naturaleza estresante como la ansiedad, el dolor, el frío, la fiebre, también estímulos metabólicos como la hipoglucemia, la disminución de ácidos grasos libres, o el ejercicio físico y el sueño profundo.

2. Acciones fisiológicas de la GH

•          La GH actúa sobre diversos tejidos periféricos generando su acción biológica directamente o a través de un factor de crecimiento, el factor de crecimiento similar a la insulina (IGF-I), que es producido por el hígado tras la estimulación del mismo por la GH circulante.


•          Tanto la GH como su producto IGF-I cierran el circuito de regulación inhibiendo la secreción a nivel hipotalámico e hipofisario.


•          En las etapas iniciales de la vida se produce un incremento en la secreción de GH estimulando el crecimiento en niños y adolescentes. Durante la edad adulta desarrolla efectos metabólicos. Aunque se va produciendo una reducción progresiva de la misma, llegando a etapas de la vejez con una casi ausencia de secreción de GH y niveles bajos de IGF-I.

3. Acciones metabólicas directas

•          De forma muy resumida es una hormona anabólica, que estimula la síntesis proteica. Incrementa la captación de aminoácidos (sobre todo en hígado, músculo y tejido adiposo) y su incorporación a proteínas. Aumenta la síntesis de ADN y ARN, estimulando la división celular y permitiendo durante los periodos de crecimiento un aumento de la longitud de los huesos y de tamaño del resto del organismo.

•          En el metabolismo de los glúcidos, es una hormona ahorradora de glucosa y antiinsulinica. Aumenta los niveles plasmáticos de glucosa disminuyendo la captación por parte de las células y aumentando la glucogenolisis en el hígado. En cuanto al metabolismo lipídico, incrementa la lipólisis en el tejido adiposo y la liberación de ácidos grasos libres al plasma proporcionando así un sustrato energético no glucídico a las células.

4. Acciones sobre el crecimiento

•          La principal acción de la GH es promover el crecimiento somático, manteniendo los tejidos en su tamaño adulto y estimulando el crecimiento lineal durante la infancia y adolescencia.

•          Sobre los huesos provoca el crecimiento longitudinal actuando sobre el cartílago de crecimiento. La acción sobre éste es dual; por una parte, la GH inicia la replicación de los condrocitos, los cuales en su proceso madurativo segregan IGF-1 y, al mismo tiempo, desarrollan los receptores para este factor de crecimiento. El crecimiento óseo es por tanto una acción desencadenada por la GH, pero luego conducida por el binomio GH más IGF-1. En el tejido muscular la GH promueve la incorporación de aminoácidos y la síntesis proteica, siendo por tanto anabólica y trófica sobre el mismo. Por el contrario, en el tejido adiposo, la GH promueve la lipólisis liberando glicerol y AGL.

Estudio de la prolactina (PRL)

La PRL es la hormona que inicia y mantiene la lactación, producida por las células lactotropas de la adenohipófisis, con estructura molecular es muy similar a la de la GH y al igual que ella actúa sobre tejidos periféricos y no sobre otra glándula.

•          Regulación de la secreción. 
La PRL es la única hormona hipofisaria que se halla sometida a un control negativo por el hipotálamo a través de una amina, la dopamina, la cual inhibe la liberación de PRL. La administración intravenosa de TRH libera PRL y la hipoglucemia insulínica estimula su secreción por un efecto estimulante hipotalámico. Como todas las hormonas hipofisarias, la secreción de PRL se produce en brotes o pulsos a lo largo del día y, de forma más acusada, por la noche, pero, a diferencia de la GH, la hipersecreción nocturna ocurre al comienzo de la noche y no se relaciona con etapas específicas del sueño. Otro factor que estimula la secreción de PRL es el estrés inespecífico, los estrógenos y la lactación.

•          Acciones. Las acciones fisiológicas de la PRL sólo se consideran importantes en la mujer gestante o lactante. La PRL, durante el embarazo, prepara la lactación y, tras el parto, en una mama preparada por dosis adecuadas de estrógenos y progesterona, estimula la síntesis de proteínas específicas de la leche. Tras el parto y durante el amamantamiento, el estímulo de succión sobre el pezón produce una señal nerviosa que es transmitida por vía espinal hasta el hipotálamo, donde provoca una inhibición de la secreción de dopamina y la subsiguiente descarga de PRL para estimular la síntesis de las proteínas de la leche. Este estímulo provoca también una descarga de oxitocina que contrae los folículos mamarios para su eyección. Cuando la madre deja de amamantar, la ausencia de estímulo en el pezón provoca, en aproximadamente una semana, la pérdida de secreción de PRL, tras lo cual todo el sistema vuelve a la situación previa al parto.

Hormonas neurohipofisarias

Las neuronas de los núcleos hipotalámicos supraóptico y paraventricular sintetizan dos péptidos de pequeño tamaño que son respectivamente la vasopresina o ADH y la oxitocina.

Oxitocina

El principal estímulo para la secreción de esta hormona es la succión del pezón, los mecanorreceptores envían información sensorial que alcanza a las neuronas del núcleo paraventricular provocando la liberación de la hormona en las terminales axónicas localizadas en la neurohipófisis. Su unión al receptor es estimulada por los estrógenos.

Acciones hormonales:

• Estimula la contracción de las células mioepiteliales
.
• Estimula la contracción del miometrio
.
• Facilita el olvido de patrones de conducta
.
• Estimula la secreción de prolactina
.
• Estimula la secreción de ACTH
.
• Disminuye la síntesis de testosterona
.
• Controla la contractilidad de las fibras musculares del tracto genital masculino.

Vasopresina o ADH

Péptido de nueve aminoácidos muy similar al anterior, sintetizado por las neuronas del núcleo supraóptico, siendo el principal estímulo para su secreción la disminución de volumen de los líquidos extracelulares o el aumento de la presión coloidosmótica del plasma.

Acciones hormonales:

• Vasoconstricción
• Redistribución del volumen sanguíneo
• Estimula la reabsorción de agua en los túbulos renales
• Estimula la secreción de ACTH
.
• Activación de procesos de aprendizaje y memoria

Resumiendo:

La hipófisis como glándula integradora entre el sistema nervioso y endócrino

Funciones reguladoras del eje hipotálamo-hipofisario

El hipotálamo y la hipófisis forman una unidad fisiológica de gran importancia en relación con la síntesis de hormonas peptídicas. Entre las funciones que coordina este eje se encuentran el crecimiento somático, la maduración de las gónadas, la adaptación de la corteza adrenal al estrés, la secreción de leche, la liberación de hormonas tiroideas y la excreción de agua en el riñón. Además, el eje hipotálamo-hipofisario también contribuye a la regulación de la presión sanguínea y a la regulación del gasto energético global del organismo.

Funciones hipotalámicas

Aunque clásicamente se había considerado a la hipófisis como la glándula maestra en el control endocrino del organismo, hoy día este papel se le atribuye principalmente al hipotálamo. Además de las funciones hipotalámicas ya mencionadas, relacionadas con la secreción de hormonas liberadoras o inhibidoras hacia la hipófisis, el hipotálamo es responsable del control de la temperatura corporal o de la regulación de la ingesta. Estas funciones las realiza gracias a las numerosas conexiones nerviosas que posee con centros superiores cerebrales y a su situación cercana a los canales de fluido cerebroespinal. Por este motivo, al hipotálamo se le considera como el principal intermediario entre el sistema nervioso central y el hormonal, es decir, como el transductor neuroendocrino por excelencia.

Secreciones hipotalámicas

En el hipotálamo se liberan neurotransmisores, como la adrenalina, noradrenalina, serotonina acetilcolina y diversos neuropéptidos, que permiten la comunicación entre las diferentes neuronas. De entre todas estas sustancias, algunas funcionan además como neuromoduladores, es decir, que no actúan directamente como transmisores del impulso eléctrico de una célula a otra, sino que lo modulan, estimulándolo o inhibiéndolo. Entre los neuromoduladores más conocidos encontramos a los opiáceos endógenos, por ejemplo las encefalinas. Finalmente, el hipotálamo también secreta neurohormonas mediante neuronas que se comportan como verdaderas células endocrinas. Los gránulos secretores que contienen estas hormonas viajan a lo largo del cuerpo celular y del axón y, o bien liberan su contenido a la circulación portal hipofisaria para que las hormonas ejerzan su función en la hipófisis anterior (hormonas liberadoras e inhibidoras hipotalámicas), o bien alcanzan la circulación sistémica a través de la neurohipófisis, como ocurre en el caso de la hormona antidiurética (ADHAVP) y de la oxitocina.

Hormonas hipotalámicas y de la neurohipófisis

TRH - hormona liberadora de tirotropina

La hormona liberadora de tirotropina tiene la estructura química más sencilla de todas las neurohormonas hipotalámicas. Consta de tres aminoácidos, ácido glutámico, histidina y prolina. Sin embargo, tiene un gran rango de funciones entre las que destacan la estimulación de la secreción de TSH y prolactina, su actuación como neurotransmisor/neuromodulador en el cerebro y médula espinal, su intervención en el control de la temperatura corporal y sus efectos diversos sobre el comportamiento. La liberación de TRH está regulada por centros superiores del encéfalo además de por retroalimentación negativa a través del eje hipotálamo-hipófisis- tiroides.

GnRH - hormona liberadora de gonadotropinas

La hormona liberadora de gonadotropinas es un péptido de 10 aminoácidos que estimula la síntesis y liberación de las dos gonadotropinas hipofisarias, la hormona estimuladora del folículo (FSH) y la hormona luteinizante (LH). Una de sus características más llamativas es el fenómeno de la secreción pulsátil, o en forma de brotes, a intervalos de tiempo que varían entre especies. En la GnRH este tipo de secreción es más evidente que en otras hormonas hipotalámicas, hasta el punto de que la administración continua de esta hormona suprime la liberación de gonadotropinas. La estrecha vinculación de esta hormona con la función reproductora implica que su regulación sea relativamente compleja y no se adapte al clásico esquema de retroalimentación negativa.

De hecho, la liberación de GnRH está relacionada con los niveles de estrógenos/progesterona durante el ciclo estral.

GHRH - hormona liberadora de la somatotropina o de la hormona del crecimiento

La hormona liberadora de la somatotropina o de la hormona del crecimiento presenta un gran número de formas que difieren entre sí en el número de aminoácidos que las componen, variando de 37 a 44. Su función, como su nombre indica, consiste en estimular la síntesis y liberación de la hormona del crecimiento (GH) y en su regulación por retroalimentación negativa intervienen las somatomedinas, hormonas que producen los tejidos expuestos a la GH. Además, el estrés, incluyendo el ejercicio físico, estimula su secreción, y la somatostatina la inhibe.

GHIH - somatostatina

La somatostatina no es en realidad una única hormona sino que el término incluye a una gran variedad de polipéptidos formados por cadenas de 14 a 28 aminoácidos. Entre sus funciones se incluye la inhibición de la liberación de GH, y de ahí las siglas GHIH. Es también inhibidora de la secreción de la hormona estimulante del tiroides (TSH). Está ampliamente distribuida por el sistema nervioso central y por otros tejidos, siendo muy importantes sus efectos inhibidores sobre la secreción de insulina y glucagón en el páncreas y sobre algunas funciones gastrointestinales como la secreción ácida en el estómago, la secreción de enzimas pancreáticos o la absorción intestinal.

CRH - hormona liberadora de corticotropina

La hormona liberadora de corticotropina es un péptido de 41 aminoácidos cuya principal función consiste en estimular la síntesis y secreción de ACTH en la hipófisis. La CRH está implicada en la respuesta del organismo a todas las formas de estrés y por lo tanto existen muchos factores relacionados con su regulación.

Entre éstos destaca el cortisol, el principal glucocorticoide liberado por la corteza adrenal, que inhibe la liberación de CRH por retroalimentación, mientras que la hormona antidiurética (ADH) ejerce un efecto estimulador.

PIH/PRF - hormona inhibidora de prolactina/ factor liberador de prolactina

El efecto del hipotálamo sobre la liberación de prolactina en la hipófisis es fundamentalmente inhibidor, y lo ejerce a través de la liberación de la hormona inhibidora de prolactina (PIH) que es el neurotransmisor aminérgico conocido como dopamina. Existe mucha controversia en cuanto a la existencia del factor liberador de prolactina (PRF) como una hormona con entidad propia, pero sí está claro que existen sustancias, entre ellas la TRH, que estimulan la liberación de PRL.

ADH/AVP - hormona antidiurética (ADH) o arginina-vasopresina

La hormona antidiurética (ADH) o arginina-vasopresina es un péptido sintetizado en las regiones supraóptica y paraventricular del hipotálamo. Una vez formada, la ADH llega a la neurohipófisis a través del tracto nervioso supraóptico transportada por la neurofisina II (un polipéptido hipotalámico) y se libera al torrente sanguíneo, separándose de su transportador. Su estructura varía entre las diferentes especies como refleja la figura 2-1. La función principal de la ADH está relacionada con la regulación del equilibrio hídrico del organismo así como de la osmolalidad. Por ello, cuando se detectan bajadas en la presión sanguínea, disminución de la volemia, hipoglucemia, etc. se activa un osmorreceptor en el hipotálamo que provoca la liberación de ADH. Por el contrario, cuando en el seno carotídeo o en la aurícula izquierda las estructuras especializadas correspondientes detectan una distensión por el aumento del volumen sanguíneo, las neuronas receptoras llevan impulsos al hipotálamo y se inhibe la liberación de ADH en la neurohipófisis. Otra importante función de la ADH se relaciona con su actividad vasoconstrictora, que se produce cuando la hormona se une a los receptores V1 del músculo liso de los vasos y a los V2 de las membranas plasmáticas de las células de los túbulos colectores renales.

Oxitocina

Las funciones de la oxitocina se ejercen fundamentalmente a nivel del útero y de la glándula mamaria. En el útero, la oxitocina se libera como consecuencia de los estímulos recogidos por los mecanorreceptores de este órgano y de la vagina y cérvix, estimulando las contracciones del miometrio durante el parto. Este reflejo se denomina reflejo neuroendocrino de Ferguson. El mecanismo de acción de la oxitocina en el útero implica la activación de canales de Ca2+ y la liberación de PGF2a. En la glándula mamaria, la succión de la cría estimula los mecanorreceptores de los pezones que generan un impulso nervioso aferente hasta hipotálamo provocando la liberación de oxitocina. Ésta actúa sobre las células mioepiteliales de los alvéolos contrayéndolas (reflejo neuroendocrino de succión). La adrenalina inhibe la acción de la oxitocina. La proteína transportadora de la oxitocina desde el hipotálamo a la hipófisis es la Neurofisina I

Principales glándulas endocrinas y sus hormonas

Concepto de hormona

En el concepto actual de hormona se incluyen la mayoría de los mensajeros químicos intercelulares, independientemente de que la vía de comunicación sea o no endocrina. En el concepto antiguo sólo se consideraban hormonas los mensajeros químicos vehiculados por la sangre que ejercían su acción en un lugar alejado del de origen.

Las hormonas pueden ser producidas en glándulas endocrinas, como es el caso de la glándula tiroides o las gónadas, en estructuras temporales como la placenta o el cuerpo lúteo, en zonas del sistema nervioso como los núcleos hipotalámicos o la neurohipófisis, en conjuntos celulares dentro de un órgano como ocurre en los islotes pancreáticos, o en otros órganos cuya función más conocida no corresponde exactamente a la producción de hormonas, como es el caso del corazón o del riñón. Una posible clasificación de las hormonas es aquella que las agrupa según su lugar de producción, y es la que detallamos a continuación.

Hipotálamo

Hormona liberadora de tirotropina (TRH)

Hormona liberadora de gonadotropinas (GnRH)

Hormona inhibidora de la GH (GHIH, SRIF)

Hormona liberadora de la GH (GHRH)

Hormona liberadora de corticotropina (CRH)

Hormona inhibidora de prolactina o dopamina (PIH)

Factor liberador de prolactina (PRF)

Neurohipófisis

Hormona antidiurética o arginina-vasopresina (ADH, AVP)

Oxitocina

Adenohipófisis

Hormona del crecimiento o somatotropina (GH, STH)

Prolactina (PRL)

Hormona estimulante del folículo ovárico (FSH)

Hormona luteinizante (LH)

Hormona estimulante del tiroides (TSH)

Hormona adrenocorticotropa (ACTH)

Lóbulo intermedio de la hipófisis

Hormona estimulante de los melanocitos (aMSH)

Otros derivados Propiomelanocortina (PMOC)

Glándula pineal

Melatonina

Tiroides

Hormonas tiroideas metabólicas (T3, T4)

Calcitonina (CT)

Paratiroides

Hormona paratiroidea o parathormona (PTH)

Páncreas endócrino

Insulina

Glucagón

Somatostatina

Polipéptido pancreático (PP)

Corteza adrenal

Glucocorticoides (cortisol)

Mineralocorticoides (aldosterona)

Esteroides sexuales

Médula adrenal

Noradrenalina o norepinefrina

Adrenalina o epinefrina

Hormonas gastrointestinales

Gastrina

Secretina

Colecistoquinina/pancreocimina (CCK/PZ)

Péptido inhibidor gástrico (GIP)

Péptido intestinal vasoactivo (VIP)

Otros

Ovario

Estrógenos

Progesterona

Relaxina

Testículo

Andrógenos

Inhibina

Placenta

Estrógenos

Progesterona

Gonadotropina coriónica humana (HCG)

Gonadotropina sérica de yegua gestante (PMSG)

Lactógeno placentario

Relaxina

La sinapsis

Las neuronas tienen la capacidad de comunicarse entre sí y con las células efectoras. En esta comunicación están implicados dos mecanismos: la conducción del impulso nervioso y la transmisión sináptica. Las sinapsis (del griego syn: contacto, haptein: pegar = contacto bien estructurado) son uniones funcionales especializadas entre neuronas, que facilitan el paso de señales desde una neurona a otra o desde una neurona a células efectoras. Lo esencial de una sinapsis es que facilita la mezcla de señales. En estas uniones ocurren eventos concurrentes que interactúan entre sí y modulan cualquier relación particular entre sensores y efectores. Son los únicos sitios del Sistema Nervioso en donde una parte puede influir sobre otra.

Según su morfología, las sinapsis se clasifican en: axodendrítica, axosomática, axoaxónica, dendrodendrítica, dendrosomática y somatosomal. Las tres últimas son exclusivas del SNC.

Las sinapsis pueden ocurrir a) entre neuronas b) entre una neurona y una célula receptora c) entre una neurona y una célula muscular d) entre una neurona y una célula epitelial.

Hay al menos 9 tipos de interacciones neuronales:

1) Acoplamiento Electrotónico: Existe un acoplamiento iónico entre las células. La base anatómica es el conexón de las uniones de hendidura o Gap Junctions. Los conexones son estructuras anulares de disposición hexagonal. Tienen forma cilíndrica (7, 5 nm. de longitud) y su pared está formada de 6 subunidades con forma de barra que rodean un poro de posición central (1,5 a 2 nm. de diámetro). Los conexones de ambas membranas contrapuestas se enfrentan quedando separados por un trecho de 1,5 nm. De esta manera, los poros forman un canal hidrofílico que conecta a las dos células adyacentes. A través de ellos es posible el paso de una serie de metabolitos o iones de tamaño inferior a 2 nm. La permeabilidad de las uniones de hendidura está influida por el pH, la concentración de calcio libre y el AMPc: a) ante una lesión celular, la entrada de calcio y protones produce el cierre de los poros, lo que impide la propagación de la lesión a células vecinas b) un aumento del AMPc citosolico abre los poros. En consecuencia, por el conexón es posible el flujo de corrientes catoelectrotónicas (positivas, inhibitorias) y anoelectrotónicas (negativas, excitatorias) entre dos neuronas en forma bidireccional. El acoplamiento electrotónico es común en células del SNC y astrocitos.

2) Sinapsis Eléctrica: En este tipo de unión, existe una separación de 20 a 30 nm. entre los elementos pre y post sinápticos. La corriente iónica pasa directamente y sin retardo a la neurona adyacente. Se caracteriza por presentar rectificación, es decir, la corriente pasa en un sentido preferentemente. Las sinapsis eléctricas son casi inexistentes en mamíferos, pero se han descrito algunas en los núcleos vestibulares del tronco encefálico, retina y corteza cerebral.

3) Sinapsis Química: En ellas, se libera uno o más mensajeros químicos (neurotransmisores) desde las terminales axonales, atraviesan una hendidura sináptica, y se unen a un receptor específico en la membrana postsináptica. A pesar de la gran variedad de neurotransmisores que pueden liberarse, las sinapsis de este tipo son las uniones neuronales más abundantes en el SNC

(se han estimado en cien billones: 1014). Son interacciones unidireccionales, es decir, las señales químicas sólo van desde la membrana presináptica a la postsináptica.

Las membranas pre y postsinaptica se sitúan paralelamente, generalmente con una convexidad hacia la membrana presináptica. La hendidura sináptica (10 a 30 nm. de ancho) contiene un material relativamente electrón-denso que participa en la cohesión de ambas membranas.

En el citoplasma del botón presináptico se observan mitocondrias y algo de REL; sin embargo, el componente más característico son las vesículas sinápticas en las cercanías de la membrana presináptica. Se encuentran exclusivamente en neuronas, tienen forma esférica con un diámetro entre 40 a 60 nm., y todas contienen la misma cantidad cuántica de neurotransmisor. La cara citosólica de la membrana presináptica contiene un material denso formado por unidades cónicas con extensión hacia el citoplasma adyacente (espinas sinápticas) que se denomina zona activa de la sinapsis o densidad presináptica. Suelen haber vesículas sinápticas asociadas a este material, especialmente entre las espinas. En la cara citosólica de la membrana postsináptica también se observa una capa discontinua de material denso menos prominente (densidad postsináptica), y en donde se anclan los receptores del neurotransmisor. El grosor de estas zonas densas puede utilizarse para clasificar las sinapsis químicas en: a) simétricas, con densidad postsináptica fina y una hendidura relativamente estrecha (20nm.). Se relacionan con respuestas postsinápticas inhibitorias b) asimétricas, en donde la densidad postsináptica es gruesa y la hendidura es de 30 nm. Se asocian con respuestas postsinápticas excitatorias.

En la membrana presináptica existe un conjunto de proteínas transmembrana que conforman canales de calcio. La llegada de un impulso nervioso al botón terminal produce una despolarización de la membrana, lo que causa la apertura de estos canales de calcio voltaje dependientes.

La entrada de calcio causa la migración y fusión de las vesículas sinápticas con la membrana presináptica, liberándose el neurotransmisor a la hendidura sináptica. El transmisor difunde rápidamente hasta alcanzar los receptores específicos en la membrana postsináptica, lo cual produce la apertura de canales y la entrada de iones. El flujo iónico resultante despolariza la membrana postsináptica y se genera el impulso nervioso en esta neurona.

4) Sinapsis Reciprocas: Son sinapsis químicas adyacentes y de polaridad opuesta, por tanto, son bidireccionales. Es posible el paso de señales excitatorias e inhibitorias. Se han localizado sinapsis recíprocas en el bulbo olfatorio.

5) Sinapsis Combinadas: La interacción neuronal consta de una sinapsis química y un acoplamiento electrotónico a la vez. La presencia de este último tipo de sinapsis hace que la interacción sea bidireccional. A través de ellas se transmiten señales excitatorias e inhibitorias.

6) Sinapsis Mixtas: Es la presencia de una sinapsis química y una sinapsis eléctrica juntas.

Permite a la neurona tener una vía de comunicación rápida (sinapsis eléctrica) y otra relativamente lenta pero de acción prolongada en el tiempo (sinapsis química). Las señales son unidireccionales y pueden ser excitatorias o inhibitorias.

7) Sinapsis seriadas: Corresponde a sinapsis químicas adyacentes entre tres o más células. Esta disposición permite prolongar los efectos sobre la neurona postsináptica. Corresponde a un sistema multiplicador de señales de entrada. Existe unidireccionalidad en la transmisión de señales, las cuales pueden ser excitatorias o inhibitorias.

8) Modulación química de un Acoplamiento Electrotónico: En este caso, células acopladas son moduladas por una sinapsis química sobre ellas. Existen diversos efectos según el mensajero que use la neurona moduladora; por ejemplo, la dopamina desacopla a células de la retina, mientras que el ácido gamma-aminobutírico (GABA) aumenta el grado de acoplamiento en estas mismas células. La transmisión de señales es unidireccional y puede ser excitatoria o inhibitoria.

9) Autapsis: Existe una sinapsis química de una célula consigo misma. Esto ha sido comprobado en cultivos in vitro de neuronas aisladas, las cuales luego de unos días contacta sus prolongaciones consigo misma. No se sabe si las señales son inhibitorias o excitatorias.

En el SNC existen dos tipos de uniones intercelulares muy comunes: la zonula adherens y el punctum adherens (un tipo más pequeño de zonula adherens). Se han observado, entre dendritas, entre somas, entre dendritas y axones, dendritas y somas, prolongaciones neuronales y astrocitos, axolema y sus cubiertas, y entre segmentos axonales iniciales y terminales axonales.

Su función no es sólo unir estructuras o células, sino que permite estabilizar los sitios de sinapsis y todo el sistema. De hecho, se han encontrado varias uniones estrechas cercanas a la zona activa de una sinapsis química.

Sistema Nervioso Autónomo

El Sistema Nervioso Autónomo es el sistema encargado de mantener la homeostasis, controla la frecuencia cardíaca, la temperatura corporal, la presión sanguínea, interviene en el control de procesos metabólicos, en la respiración y digestión. De hecho, una de las características principales del Sistema Nervioso Autónomo es la velocidad con la que puede cambiar las funciones viscerales.

A pesar de que la principal función del Sistema Nervioso Autónomo es eferente al controlar todas las funciones vegetativas del organismo, debe considerarse que el mismo incluye no sólo neuronas motoras viscerales, sino también neuronas aferentes periféricas. Estas últimas son células nerviosas que conducen impulsos hacia el Sistema Nervioso Central y proporciona la información sobre la cual actúa el sistema. Los centros integradores, médula espinal, tronco encefálico, hipotálamo y corteza límbica, utilizan esta información y actúan en las neuronas motoras viscerales adecuadas.

El Sistema Nervioso Autónomo se clasifica básicamente en dos sistemas: el sistema nervioso Parasimpático que tiene a cargo los aspectos vegetativos de protección, conservación y restauración ya que por su actividad regula la actividad cardíaca, favorece la digestión y absorción y los procesos anabólicos. Y el sistema nervioso Simpático que tiene a cargo los mecanismos de emergencia y la regulación autonómica masiva.

División anatómica del Sistema Nervioso Autónomo

Las porciones eferentes periféricas del Sistema Nervioso Autónomo, aquellas neuronas que conducen los impulsos desde el Sistema Nervioso Central hacia la periferia, se clasifican en Parasimpáticas o “craneosacras” y Simpáticas o “toracolumbares”. Esta división entre Parasimpático y Simpático se hace sobre la base de diferencias anatómicas, diferencias en los neurotransmisores y diferencias en los efectos fisiológicos.

El esquema anatómico básico del Sistema Nervioso Autónomo se basa en una vía de dos neuronas. La primera de ellas, se denomina neurona preganglionar y a sus fibras, preganglionares. Los cuerpos celulares de estas neuronas se localizan dentro del Sistema Nervioso Central (tronco encefálico o médula espinal), y sus axones hacen sinapsis en ganglios autonómicos con neuronas posganglionares desde donde parten sus fibras también llamadas postganglionares.

Sistema Nervioso Parasimpático

Los cuerpos celulares de las neuronas preganglionares parasimáticas se ubican en el tronco del encéfalo y la médula sacra, de ahí el nombre “sistema craneosacro”. La mayoría de los axones que conforman el Sistema Parasimpático son amielínicas, siendo muy pocas mielínicas. Los ganglios parasimpáticos se localizan en cercanías de los órganos a los que inervan por tanto, las fibras preganglionares son largas y las fibras postganglionares cortas.

La división eferente craneal está compuesta por los nervios craneales III (oculomotor),

VII (facial), IX (glosofaríngeo) y X (vago).

- Las fibras preganglionares del nervio oculomotor salen del tronco encefálico para hacer sinapsis con fibras postganglionares en los ganglios ciliar y epiescleróticos del ojo.

- Las fibras preganglionares parasimpáticas del nervio facial están distribuidas en tres vías. Algunas pasan por el ganglio esfenopalatino (pterigopalatino), a partir del cual las fibras postganglionares inervan a las glándulas lagrimales, nasales y orales y músculos lisos asociados. Una segunda vía sigue la cuerda timpánica e inerva a las glándulas salivales submandibulares y sublinguales y la tercer vía pasa directamente a estas mismas glándulas.

- Las neuronas preganglionares del nervio glosofaríngeo pasan a través del ganglio ótico o al plexo timpánico desde donde las fibras postganglionares inervan a las glándulas salivales parótidas y orbitales.

- Las fibras preganglionares del nervio vago salen juntas del bulbo raquídeo, el cual aporta inervación parasimpática a todas las estructuras viscerales desde la región faríngea caudal hasta las porciones superiores del colon. Las fibras preganglionares en general terminan en neuronas distribuidas en las paredes de los órganos que inervan.

Las fibras eferentes sacras parasimpáticas salen desde la médula espinal con las raíces ventrales de los nervios sacros. Estas fibras junto con fibras simpáticas conforman el plexo pélvico, desde donde algunas fibras hacen sinapsis con las neuronas postganglionares, mientras que otras continúan para hacer contactos ganglionares en las paredes de los órganos pélvicos.

Sistema Nervioso Simpático

El Sistema simpático emerge desde la médula espinal torácica y de los primeros segmentos lumbares, de ahí el nombre “toracolumbar”. Los cuerpos de las neuronas preganglionares simpáticas se encuentran en la columna gris intermediolateral de la médula espinal torácica y lumbar. Sus fibras abandonan la médula a través de los ramos comunicantes blancos y terminan en algunos de los ganglios de la cadena simpática o en la médula adrenal.

Los ganglios de la cadena simpática pueden ser: ganglios paravertebrales los cuales se extienden desde la base del cráneo hasta el sacro y los ganglios prevertebrales (celíaco, mesentérico superior y mesentérico inferior).

La mayoría de los ganglios simpáticos se ubican a cierta distancia del órgano al cual inervan por lo cual las fibras preganglionares son cortas y mielínicas y las fibras postganglionares son largas y amielínicas.

Las fibras preganglionares pueden seguir diferentes caminos:

1. Puede hacer sinapsis con las neuronas posganglionares del ganglio de la cadena paravertebral en el mismo nivel en el que penetra.

2. Puede atravesar, hacia arriba o hacia abajo la cadena y hacer sinapsis en ganglios de otros niveles segmentarios.

3. Puede seguir distancias variables a través de la cadena y luego salir de ella y terminar en uno de los ganglios prevertebrales. Los ganglios prevertebrales están relacionados con la inervación autónoma hacia las vísceras abdominales y pélvicas.

4. Algunas fibras se dirigen nuevamente a los nervios espinales a través de ramos comunicantes grises en todos los niveles de la médula espinal. Esta vía está compuesta por fibras de tipo C, que se extienden a todas partes del organismo junto con los nervios esqueléticos. Ellos controlan los vasos sanguíneos del músculo esquelético, las glándulas sudoríparas y los músculos piloerectores.

5. Puede atravesar la cadena ganglionar e ir a terminar en las células cromafines de la médula adrenal.

Funciones generales del Sistema Nervioso Autónomo

El sistema nervioso autónomo inerva al músculo liso, al músculo cardíaco y a las células glandulares, y provoca dos acciones efectoras: excitación e inhibición. En general, cuando un órgano está inervado por fibras simpáticas y parasimpáticas, los efectos se contraponen, esto es, si el simpático excita, el parasimpático, inhibe. Sin embargo, la inervación simpática por sí sola puede aportar inervación recíproca mediante terminaciones nerviosas de receptores alfa y de receptores beta. El resultado neto depende del número de cada uno de los receptores.

A continuación se describen algunas funciones del Sistema Nervioso Autónomo

Musculatura del iris

La actividad parasimpática causa constricción pupilar (miosis) y la actividad simpática causa dilatación pupilar (midriasis).

Músculo ciliar

El enfoque del cristalino está casi totalmente controlado por el sistema nervioso parasimpático, el cual provoca la contracción del músculo ciliar y por lo tanto la acomodación del cristalina para la visión cercana.

Glándulas del organismo

Las glándulas nasales, lagrimales, salivales y muchas glándulas gastrointestinales son intensamente estimuladas por el sistema nervioso parasimpático, lo que habitualmente produce una abundante secreción acuosa. La estimulación simpática tiene un efecto directo sobre las células glandulares haciendo que formen una secreción concentrada que contiene enzimas y mucina. También produce vasoconstricción de los vasos sanguíneos que irrigan las glándulas y disminuye sus tasas de secreción.

Glándulas lagrimales

La estimulación de fibras parasimpáticas causa vasodilatación y secreción de las células glandulares. La estimulación de fibras simpáticas causa vasoconstricción; el efecto secretor es mínimo, pero puede provocar un aumento del contenido mucoso de la secreción.

Glándulas salivales

La estimulación parasimpática produce vasodilatación y causa la secreción de volúmenes relativamente grandes de saliva. En los rumiantes, la glándula parótida secreta continuamente, aun cuando es posible que los nervios parasimpáticos proporcionen un tono secretor a la glándula. La estimulación simpática produce vasoconstricción y, en el perro, un aumento de los componentes orgánicos de la saliva.

El incremento del flujo salival observado después de la estimulación simpática se atribuye a la expulsión de saliva debida a la contracción mioepitelial.

Corazón

Los nervios parasimpáticos se originan en el núcleo motor dorsal del nervio vago y pasan con el nervio hacia el plexo cardíaco, inervando posteriormente los músculos de las aurículas, los vasos, los nodos sinoauricular y auriculoventricular y al tejido de conducción. Por lo tanto, la estimulación parasimpática tiene efectos principales en las aurículas y el sistema de conducción, en donde produce la disminución de la frecuencia cardíaca, casi no existe ningún efecto en la función ventricular.

Los nervios simpáticos se originan en los primeros segmentos torácicos de la médula espinal. Las fibras posganglionares llegan al corazón en el plexo cardíaco para inervar el nodo sinoauricular, las paredes vasculares y los músculos auriculares y ventriculares. La estimulación simpática aumenta la eficacia del corazón como bomba, provocando un aumento de la frecuencia cardíaca.

Vasos sanguíneos sistémicos

La mayoría de los vasos sanguíneos sistémicos, en especial los de las vísceras abdominales y de la piel de las extremidades, se constriñen por la estimulación simpática. La estimulación parasimpática casi no tiene efecto sobre la mayor parte de los vasos sanguíneos.

Presión arterial

La presión arterial está determinada por dos factores, la propulsión de la sangre por el corazón y la resistencia del flujo de esta sangre a través de los vasos sanguíneos. La estimulación simpática aumenta tanto la propulsión por el corazón como la resistencia al flujo, lo que se traduce en un aumento de la presión arterial.

Contrariamente, la estimulación parasimpática disminuye el bombeo cardíaco pero prácticamente carece de efecto sobre la resistencia periférica. Sin embargo, el efecto general es una caída en la presión arterial.

Sistema respiratorio

Las estructuras respiratorias que están inervadas por el sistema nervioso autónomo incluyen el músculo liso de las vías aéreas, especialmente tráquea, bronquios y bronquiolos, el músculo liso de las arterias y venas pulmonares y las células caliciformes del epitelio bronquial.

Los nervios parasimpáticos producen broncoconstricción y estimulación de la secreción mucosa bronquial. La inervación simpática del músculo liso de las vías aéreas causa relajación y dilatación bronquial, inhibición de las células bronquiales y bronquiolares.

Sistema digestivo

Esófago

El sistema nervioso autónomo inerva sólo el músculo liso, no inerva el músculo estriado. Los nervios parasimpáticos producen peristalsis y contracción del músculo liso, y la estimulación simpática relajación del músculo liso.

Estómago e intestinos

La estimulación parasimpática produce contracción de la musculatura lisa del estómago y rumen, aumento se la secreción gastrointestinal y relajación de los esfínteres. La estimulación simpática produce constricción de los vasos sanguíneos e inhibición de las secreciones del estómago y conducto intestinal, inhibición de la musculatura lisa y contracción de los esfínteres.

Hígado

La estimulación parasimpática produce relajación del músculo liso del esfínter del conducto biliar y la estimulación simpática provoca glucógenolisis en el hígado.

Vejiga

La estimulación parasimpática induce la contracción del músculo detrusor de la vejiga y relajación del esfínter mientras que la estimulación simpática relajación del músculo y contracción del esfínter.

Órganos genitales

La estimulación parasimpática causa vasodilatación y erección del pene y clítoris. Los nervios simpáticos son responsables de la eyaculación.