“Educando en Cristo para servir a los hombres”

Guía de Apoyo: Concepto de hormonas y control hormonal

Las hormonas son mensajeros químicos

¿Cómo se autoregula bioquímicamente nuestro comportamiento sexual?. Veamos algunas ideas al respecto iniciando el estudio de las hormonas.

La transformación de un niño en hombre y de una niña en mujer es regulada por el sistema endocrino, que trabaja en estrecha relación con el sistema nervioso para mantener la estabilidad de un organismo y regular sus cambios. El sistema endocrino corresponde a las glándulas y tejidos que secretan hormonas. Estas son mensajeros químicos encargados de regular muchos procesos del organismo.

Actividad. “Hormonas imaginarias” a) Intenta dibujar como te imaginas “los mensajeros químicos viajando entre el sistema endocrino y el sistema nervioso. Compara tu dibujo

con algún compañero.b) Argumenta tu dibujo por escrito

Uno de los experimentos claves para entender el concepto de hormona, es aquel realizado en 1849 por el fisiólogo alemán A. Berthold y precisamente tuvo que ver con características sexuales. Él extirpó los testículos de pollos machos, observando posteriormente una atrofia de los caracteres sexuales secundarios. Al agregar inyecciones de macerados de testículos extraídos a otros machos, se recuperaron estos caracteres secundarios perdidos. Con este experimento, Berthold, conluyó que los testículos producen una sustancia que estimula el desarrollo de los caracteres sexuales secundarios (ver figura)

Las hormonas son producidas por glándulas endocrinas

Las glándulas endocrinas producen hormonas y las secretan al líquido tisular (líquido que baña a las células), desde donde difunden a los capilares y son transportadas por la sangre a todo el organismo. A pesar de ello, sólo ejercen su efecto en los tejidos blanco (ver figura). El tejido blanco puede ser otra glándula endocrina u otro tejido del organismo, como los huesos. No sólo las glándulas endocrinas producen hormonas, sino también algunas neuronas y células especializadas del tubo digestivo, corazón, riñon, etc.

Las hormonas tienen composiciones químicas variadas y su secreción

está regulada

Existen cuatro tipos químicos de hormonas: 1) esteroides (ejemplos: estrógenos y progesterona); 2) aminoácidos (ejemplo: tiroxina); 3) péptidos o proteínas (ejemplos: oxitocina y vasopresina) y 4) ácidos grasos (ejemplo: prostaglandinas). Pese a ello, son liberadas de forma similar, aunque su forma de activar las células blanco varía.

Las hormonas se combinan con receptores específicos presentes en la superficie o interior de las células del tejido blanco. La unión es semejante a la unión llave-cerradura que se produce entre una enzima y su sustrato. La actividad metabólica de la mayoría de las células es regulada por diferentes hormonas, algunas de las cuales actúan en forma colaborativa.

Las hormonas son secretadas de manera regulada, a través de un mecanismo de control llamado retroalimentación negativa: cuando la concentración de la hormona disminuye en la circulación sanguínea, esta disminución es detectada por la glándula endocrina que la originó, la que aumenta la secreción de forma de conseguir un equilibrio (ver figura). El proceso de tender a niveles estables de las hormonas y sus efectos, se denomina homeostasis. Las hormonas circulan por la sangre y son sacadas de la circulación por el tejido blanco, o por el hígado para su metabolización o por el riñón para su excreción.

Experimento de Berthold

Mecanismo de transporte de las hormonas, desde el tejido glandular al tejido blanco

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Regulación de la concentración sanguínea de glucosa por retroalimentación negativa. Mientras la insulina es la hormona encargada de la disminución de los niveles de glucosa en la sangre, tras conseguir su objetivo, se activa el glucagón, hormona que tiene el efecto opuesto. De esta forma, la glucosa se mantiene siempre en torno a niveles estables. La insulina y el glucagón son producidas y liberadas por el páncreas endocrino.

Actividad. Evaluando lo aprendidoResponde y luego compártelas en grupo:

Contenido A B C D¿Qué son las hormonas?Nombre de alguna hormonaTipos de hormonasÓrgano(s) productor(es) de hormonasRegulación endocrinaRetroalimentación negativa

A= No lo seB= Creo que lo seC= Lo se bienD= Podría explicárselo a algún(a) compañero(a)

Las hormonas regulan un amplio espectro de procesos

Las hormonas actúan en variadas formas: activando algunos genes, como ocurre con los esteroides; a través de segundos mensajeros (como las hormonas que actúan en la superficie celular), tales como el AMP y GMP cíclicos, el calcio; otras hormonas actúan como mediadores químicos locales como las prostaglandinas. Las hormonas actúan en el crecimiento, tasa metabólica, utilización de nutrientes, reproducción, equilibrio hídrico y homeostasis de los niveles sanguíneos de muchas sustancias y finalmente en el manejo del estrés. En este sentido, los trastornos endocrinos pueden deberse a aumento (hiperfunción) o disminución (hipofunción) de las hormonas. Por ejemplo: el hipertiroidismo e hipotiroidismo. Más detalles sobre enfermedades y alteraciones originadas relacionadas con las hormonas, se verán en la guía de estudio nº 4 (Biología humana y salud). En la tabla 1, se resumen los componentes del sistema endocrino humano, como una forma de que dimensiones la gran cantidad de tareas que son realizadas pro las hormonas.

Glándula endocrina Hormona Tejido blanco Efecto

Hipotálamo Hormonas liberadoras e inhibidoras de la liberación

Lóbulo anterior de la hipófisis Estimula o inhibe la secreción de hormonas específicas

Lóbulo posterior de la

Hipófisis1Ocitocina

ÚteroGlándulas mamariasEpidídimo

Estimula la contracción de la musculatura uterinaEstimula la expulsión de lecheCausa la expulsión del semen

Antidiurética Riñones Estimula la reabsorción de agua

Lóbulo anterior de la

Hipófisis

Hormona del crecimiento General Estimula el crecimiento al promover la síntesis de proteínasProlactina Glándulas mamarias Estimula la producción y secreción de leche

Tirotrofina (TSH) Tiroides Estimula la secreción de hormonas tiroideas y aumenta el tamaño de la tiroides

Adrenocorticotrofina (ACTH) Corteza suprarrenal Estimula la secreción de hormonas de la corteza suprarrenalFolículo estimulante (FSH) Gónadas Estimulan el funcionamiento y el crecimiento gonadalesLuteinizante (LH)Endorfinas Corteza cerebral Reducen la percepción del dolor

TiroidesTiroxina General Estimula el metabolismo y es esencial para el crecimiento y desarrollo

normales. Eleva la temperatura corporal

Calcitonina Hueso Reduce la concentración sanguínea de calcio, inhibiendo liberación de calcio por los huesos

Paratiroides Paratiroidea o Paratohormona Hueso, riñones, tubo digestivo

Incrementa la concentración sanguínea de calcio, estimulando la liberación de calcio de los huesos, estimula la absorción de calcio por el intestino, estimula la reabsorción de calcio por los riñones

Páncreas(Islotes de

Langerhans)

InsulinaGeneral, especialmente el hígado

Reduce la concentración sanguínea de glucosa, facilitando la captación y el empleo de ésta por las células; estimula la glucogénesis; estimula el almacenamiento de grasa y la síntesis de proteínas

Glucagón Hígado, tejido adiposo

Eleva la concentración sanguínea de glucosa, estimulando la glucogenólisis y la gluconeogénesis; moviliza grasa

1 La hipófisis posterior solo libera las hormonas. La glándula que las produce es el Hipotálamo.2

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Glándula suprarrenal

Adrenalina y noradrenalinaMúsculos, vasos sanguíneos, hígado, tejido adiposo

Ayuda al organismo a afrontar el estrés; incrementa la frecuencia cardiaca, la presión arterial, la tasa metabólica; desvía el riego sanguíneo; moviliza grasa; eleva la concentración sanguínea de azúcar

Mineralocorticoides Riñón Aumentan la reabsorción de sodio en los riñones

Glucocorticoides GeneralAyuda al organismo a adaptarse al estrés a largo plazo; Eleva la concentración sanguínea de glucosa; moviliza grasa. Efectos antiinflamatorios

Testosterona General Causa masculinización de las partes del cuerpo, crecimiento

OvariosEstrógenos General, útero Desarrollo y mantenimiento de caracteres sexuales femeninos; causa la

maduración de los óvulos, estimula el crecimiento del revestimiento uterino

Progesterona Útero, glándula mamaria Estimula el desarrollo del revestimiento uterino y la formación de la placenta

TestículosTestosterona General, estructuras

reproductivasDesarrollo y mantenimiento de caracteres sexuales masculinos; promueve la espermatogénesis

Inhibina Lóbulo anterior de la hipófisis Inhibe la liberación de Hormona Folículo estimulante

Otras fuentes de hormonas no señaladas en la tabla 1 son la glándula pineal, el timo, los riñones, el corazón, el tubo digestivo y las células grasas. No se suelen considerar como glándulas, pues corresponden a grupos de células incluidos en órganos que cumplen fundamentalmente otras funciones.

Actividad. Ubicando las glándulas endocrinas

Examina el esquema de la figura y rotula con los nombres de las glándulas endocrinas indicadas en la tabla 1.

La regulación hormonal puede constatarse experimentalmente

Tal como en el experimento de Berthold , es posible estudiar el rol de las distintas hormonas removiendo el órgano que la produce o agregándo una dosis extra de esta hormona o de la sustancia que determina su regulación. Por ejemplo, en el caso de la insulina, su secreción es sensible a la concentración de glucosa que exista en la sangre.

Actividad. Analizando experimentos en torno al rol de hormonas específicas3

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En el gráfico de la figura a se muestran los niveles sanguíneos de glucosa (glicemia) de un animal, antes y después de ser retirado el páncreas.

En el gráfico de la figura b se muestran los niveles de glucosa e insulina en la sangre de un animal, luego de administrar una solución concentrada de glucosa.a) Describe e interpreta el resultado de ambos gráficos, utilizando el esquema de regulación de la glucosa (figura 12).b) Propone un experimento para analizar el rol de otra hormona.

Figura 14a. Gráfico con los niveles de glicemia de un animal antes y después de la extracción del páncreas.

Figura 14b. Gráfico con los niveles de glicemia e insulinemia de un animal, tras ingestión de 50 g de glucosa

Muchos procesos en la naturaleza dependen de hormonas

Muchos procesos fisiológicos en animales y plantas tales como el desarrollo de larvas, el mimetismo 2 y el desarrollo de plantas son regulados por hormonas. Cabe mencionar que algunos biólogos no consideran hormonas a las ferhormonas, involucradas en la comunicación entre individuos de la misma especie, ya que se producen en glándulas exocrinas (que poseen conductos) y no regulan el metabolismo al interior del organismo. En la actualidad las hormonas purificadas de tejidos biológicos o producidas en empresas biotecnológicas tienen un uso comercial importante, Por ejemplo la utilización de auxinas para evitar la caída prematura de frutos tales como manzana o el uso de insulina obtenida por ingenierÌa genética para el tratamiento de la diabetes-insulino-dependiente.

La función reproductiva masculina está regulada por el hipotálamo, la hipófisis y los testículos

Cuando un niño tiene cerca de 10 años de edad, el hipotálamo comienza a secretar hormona liberadora de gonadotropina o GnRH3, que estimula el lóbulo anterior de la hipófisis para que secrete las hormonas gonadotrópicas hormona foliculoestimulante (FSH) y hormona luteinizante (LH)4. La LH estimula las células intersticiales o de Leydig, que se localizan entre los túbulos seminíferos, para secretar la hormona esteroide testosterona, principal andrógeno u hormona sexual masculina.

AI parecer, FSH, LH y testosterona estimulan tanto la secreción de testosterona como la espermatogénesis. Sin embargo, algunos estudios plantean la posibilidad de que, luego de la pubertad, LH y testosterona son capaces de mantener un nivel adecuado de espermatogénesis. Se piensa que la FSH ejerce un efecto indirecto sobre ésta, mediante una proteína mediadora, la ABP, que mejora la capacidad del testículo para concentrar la testosterona.

Las concentraciones de hormonas reproductivas son reguladas por mecanismos de realimentación negativa. La testosterona actúa tanto en el hipotálamo como en la hipófisis para inhibir la secreción de FSH y LH. En el primero, también reduce la secreción de GnRH. Inhibe el lóbulo anterior de la hipófisis al bloquear las acciones normales de la GnRH sobre la síntesis y liberación de FSH y LH.

En otro ciclo de realimentación negativa interviene la hormona peptídica inhibina, secretada por las células de Sertoli. Esta hormona es transportada por la sangre a la hipófisis, donde inhibe la secreción de FSH. Todos estos mecanismos, pueden revisarse en la figura 19.

Como antes se estudió, además de estimular la espermatogénesis, la testosterona influye casi en cada tejido del cuerpo. Actúa de manera directa en músculos y huesos. Causa el estirón del crecimiento en el varón adolescente, que ocurre hacia los 13 años de edad. Estimula el crecimiento de los órganos

2 Adaptación que consiste en parecerse a otro organismo, con el fin de ocultarse o amedrentar3 del inglés: gonadotropin-releasing hormone4 ambos nombres conservan su referencia a estructuras femeninas, pues fueron estudiadas primero en mujeres

Figura 19. Regulación hormonal de la función reproductora masculina. Los signos (+) significan “estimulación” y los signos (-) “inhibición”, es decir, todo lo contrario.

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reproductivos, y por tanto se encarga de los caracteres sexuales primarios masculinos; se encarga, asimismo, de los caracteres sexuales secundarios del varón, que se desarrollan en la pubertad.

¿Qué ocurre cuando la testosterona es insuficiente o está ausente? Su deficiencia provoca esterilidad. Si se extirpan los testículos (castración) a un niño antes de la pubertad, se le priva de testosterona y se convierte en un eunuco. Sus órganos sexuales conservan las características infantiles, y no desarrolla caracteres sexuales secundarios. Si la castración se realiza después de la pubertad, un aumento de la secreción de hormonas masculinas por las glándulas suprarrenales ayuda a mantener la masculinidad.

La función reproductiva femenina está regulada por el hipotálamo, la hipófisis y los ovarios

Como en los hombres, el control de la reproducción en la mujer es muy complejo, y en él intervienen muchas hormonas y otras moléculas señal. Como la testosterona en el varón, en la mujer los estrógenos son los encargados del crecimiento de los órganos sexuales durante la pubertad, del crecimiento corporal y del desarrollo de los caracteres sexuales secundarios. Asimismo, los estrógenos mantienen un estrecho “diálogo” con la GnRH, FSH y LH de forma de regular la función reproductiva.

A modo de ejercicio que permita una comprensión paulatina de este proceso, te proponemos el siguiente ejercicio basado en situaciones experimentales realizadas en ratas impúberes (que aún no alcanzan la pubertad) y adultas.

Actividad 21. Deduciendo la función de las hormonas femeninas

a) Analiza el siguiente cuadro, anota las conclusiones de cada experimento y completa el esquema, relacionando las glándulas con las hormonas y efectos mencionados.

El ciclo menstrual se basa en la regulación hormonal del aparato reproductor femenino

Al llegar la pubertad, la hipófisis anterior secreta FSH y LH, que inducen a que los ovarios entren en actividad. La interacción de ellas con estrógeno y progesterona, regulan el ciclo menstrual, que corresponden a la serie mensual de eventos que prepara a la mujer para un posible embarazo. Habitualmente el ciclo menstrual dura 28 días y comienza con el primer día de la menstruación. La menstruación corresponde a la descarga de sangre y tejidos del endometrio que se elimina vía vaginal.

Iniciaremos nuestro análisis del ciclo menstrual con el estudio de la liberación espontánea de GnRH por las células del hipotálamo. Esta secreción es continua, a menos que otras hormonas (siendo la más importante la progesterona) la supriman. Sigamos ahora las descripciones relacionándolas con los números de la figura 21.

1) La GnRH estimula a la hipófisis anterior para que libere FSH y LH.2) Tanto la FSH como la LH circulan en la sangre e inician el desarrollo de varios

folículos dentro de los ovarios; las células de estos folículos en desarrollo secretan estrógeno. Por las influencias combinadas de FSH, LH y estrógeno, los folículos crecen durante las dos semanas siguientes. Simultáneamente, el ovocito primario dentro de cada folículo aumenta de tamaño, almacenando tanto alimento como sustancias reguladoras que el óvulo fecundado necesitará durante las primeras etapas de su desarrollo. Sólo uno o, muy de vez en cuando, dos folículos completan su desarrollo cada mes.

3) AI crecer y madurar el folículo, secreta cantidades cada vez mayores de estrógeno. Este estrógeno tiene tres efectos. Primero, promueve el desarrollo del folículo y del ovocito primario que contiene (segundo cuadro). Segundo, estimula el crecimiento del endometrio del útero (cuadro inferior).

4) El tercer efecto es que los niveles altos de estrógeno estimulan tanto al hipotálamo como a la hipófisis y producen un incremento en la producción de LH y FSH, alrededor del 12º día del ciclo. No se sabe bien de qué sirve el pico en la concentración de FSH, pero el pico de LH tiene tres consecuencias

Figura 20. Esquema de regulación de las hormonas femeninas, para completar

Experimento Resultado1) Estimulación eléctrica del hipotálamo en rata adulta normal.

Elevación de las tasas sanguíneas de FSH y de LH. Ovulación.

2) Inyectar FSH y LH a una rata impúber. Desarrollo de ovarios y ciclo ovárico.

3) Extracción de hipófisis en rata impúber.

Los ovarios no se desarrollan y no hay hormonas ováricas en la sangre.

4) Extracción de ovarios en rata adulta.

Disminución de las tasas sanguíneas de estrógenos y progesterona. Aumento de tamaño de la hipófisis y producción de LH y FSH.

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b) Define tres criterios de comparación entre la regulación hipotálamo-hipofisiaria del hombre y la mujer. Elabora un cuadro comparativo a partir de los criterios escogidos

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importantes. Primera, hace que se reanude la meiosis I en el ovocito para formar el ovocito secundario y el primer cuerpo polar.

5) Segunda, el pico de LH hace que el folículo tenga un crecimiento explosivo final que culmina en la ovulación. Tercera, transforma el residuo del folículo en el cuerpo lúteo.

6) El cuerpo lúteo secreta tanto estrógeno como progesterona.7) La combinación de estrógeno y progesterona inhibe al hipotálamo y la hipófisis, los cuales dejan de liberar FSH

y LH y así impiden el desarrollo de más folículos. Simultáneamente, el estrógeno y la progesterona estimulan un crecimiento posterior del revestimiento uterino (cuadro inferior), que llega a alcanzar un espesor de unos 5 milímetros.

8) Si no hay embarazo, el cuerpo lúteo comienza a desintegrarse aproximadamente una semana después de la ovulación. La causa de esta desintegración es el cuerpo lúteo mismo, que secreta la progesterona que a su vez detiene la secreción de LH. Dado que el cuerpo lúteo sólo puede persistir mientras esté siendo estimulado por LH (o por una hormona simi lar liberada por el embrión en desarrollo, como veremos más adelante), prácticamente induce su propia destrucción, en una especie de retroalimentación negativa.

9) Una vez desaparecido el cuerpo lúteo, los niveles de estrógeno y progesterona se desploman. Privado de la estimulación del estrógeno y la progesterona, el endometrio del útero también muere y su sangre y sus tejidos se desprenden. Este desprendimiento constituye el flujo menstrual que se inicia alrededor del 28º día del ciclo. El nivel reducido de progesterona en circulación deja de inhibir al hipotálamo y la hipófisis, de modo que se reanuda la liberación espontánea de GnRH del hipotálamo. Esta liberación estimula a su vez la liberación de FSH y LH (vuelta al paso (1)) e inicia el desarrollo de un nuevo conjunto de folículos para recomenzar el ciclo.

Actividad 22. Calculando períodos fértilesa) Analiza el siguiente esquema y concluye la idea principal

Figura 22. Diferentes tipos de ciclos, según su duración

b) Considerando todo lo aprendido hasta el momento, ¿qué variables deberían tenerse presente para conocer el período fértil de una mujer? Compara tu lista de variables con la de un compañero.

c) El método del calendario es un sistema que sirve para conocer los días fértiles de una mujer. De acuerdo a éste, el período de fertilidad se calcula considerando 5 días antes y 3 días después de la ovulación. Vale decir, un total de 9 días fértiles en cada ciclo menstrual ¿Cuál podría ser el fundamento para este margen?

d) Calcula los días de fertilidad e infertilidad en los siguientes ejemplos, usando un calendario de este año. Lucía tiene ciclos de 25 días y su última regla terminó el día 28 de mayo. Soledad tiene ciclos de 28 días y su última regla comenzó el 17 de mayo. Gloria tiene ciclos de 33 días y justo hoy comenzó su regla.

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