Control endocrinoSemana 4, Capítulo 35

35.1 Introducción al sistema endocrino de los vertebrados

Las células se comunican de varias formas. La más simple es a través de la uniones Gap que conectan células vecinas.

Los neurotransmisores que se producen en la sinapsis son otro tipo de comunicación química.

Comunicación entre células

Las prostaglandinas son secretadas por células heridas para activar los receptores de dolor y para aumentar el flujo de sangre al lugar dañado.

Las hormonas llegan más lejos porque se distribuyen a través del sistema circulatorio. Las células que contienen los receptores para la hormona se llaman células o tejido blanco (target).

Las feromonas que vimos en el capítulo anterior son otro tipo de comunicación química, pero entre individuos de una especie.

El sistema endocrino

El sistema endocrino está compuesto por el conjunto de tejidos que secretan hormonas. Muchas de las hormonas son producidas por glándulas.

El sistema nervioso y el sistema hormonal a menudo se complementan, afectando los mismos tejidos. Ambos afectan muchas de las funciones del cuerpo, incluyendo nuestro estado de ánimo. Ambos se originan a partir del ectodermo.

La glándula tiroide, un ejemplo de una glándula endocrina.

Las glándulas exocrinas

Las glándulas exocrinas no son parte del sistema hormonal. Estas glándulas secretan sus productos a través de conductos y no tienen una función de comunicación. Ejemplos: glándulas salivales, glándulas sudoríparas, glándulas mamarias.

Nuestro sistema endocrino

35.2 Naturaleza de la acción hormonal

La comunicación hormonal tiene tres pasos principales. Primero es necesario que las células blanco tengan los receptores para la homona. Una vez recibida, la señal de la hormona se traduce dentro de la célula. Finalmente, la célula lleva a cabo la respuesta a la hormona.

Recepción Traducción Respuesta

Categorías y ejemplos de hormonas

Las hormonas se dividen químicamente en dos grupos principales: las esteroides (derivadas de colesterol) y las proteínas o derivadas de proteínas (aminas y péptidos).

Acción de las hormonas esteroides

Las hormonas esteroides son solubles en la membrana celular y entran con relativa facilidad a la célula. La mayoría forma un complejo hormona-receptor que se une a un promotor en el núcleo y altera la expresión de genes específicos.

Acción de las hormonas protéicas

Este grupo de hormonas se une a un receptor en la membrana celular. El complejo hormona-receptor activa una enzima que convierte ATP a cAMP. Por su parte, cAMP activa una serie de reacciones químicas que culminan con la respuesta final de la célula.

Cambios en los receptores Las mutaciones pueden alterar la

estructura de los receptores, haciendo que se altere o que no suceda la respuesta a la hormona. Un tipo de diabetes se debe a que los receptores de la insulina no responden adecuadamente.

En el síndrome de insensibilidad a adrogénos, los receptores de la testosterona no funcionaron durante el desarrollo y el embrión, aunque es XY, se desarrolla como hembra.

Caster Semenya es campeona mundial de atletismo. Su cuerpo es femenino pero genéticamente es varón. ¿Debe competir con las mujeres o con los hombres?

35.3 El hipotálamo y la glándula pituitaria

El hipotálamo y la glándula pituitaria componen el centro de comando del sistema hormonal.

Relación del hipotálamo con la pituitaria

El hipotálamo es el centro de comando para las funciones que mantienen la estabilidad del medio ambiente interno (homeostasia). Tiene una interacción muy estrecha con la glándula pitiutaria.

El hipotálamo tiene neuronas que producen hormonas. Estas neurohormonas bajan por los axones al lóbulo posterior de la pituitaria y allí se liberan a la sangre.

El lóbulo anterior de la pituitaria produce sus propias hormonas, pero la secreción de las mismas es controlada por neurohormonas liberadoras o inhibidoras secretadas por el hipotálamo.

Interacción del hipotálamo con el lóbulo posterior de la pituitaria

El diagrama usa como ejemplo la hormona antidiurética (ADH) y la oxitocina. La primera promueve la absorción de agua en los riñones. La segunda promueve la contracción de músculo liso durante el parto y durante la expulsión de leche materna cuando el bebé lacta.

Interacción del hipotálamo con el lóbulo anterior de la pituitaria

El lóbulo anterior de la pituitaria produce varias hormonas muy importantes. Sin embargo, la secreción de sus hormonas es controlada por neurohormonas del hipotálamo.

Observa la conexión entre los sistemas nervioso y hormonal.

Hormonas de la pituitaria, sus blancos y sus funciones

Control de la secreción hormonal

La secreción hormonal se controla por retroalimentación (feedback).

En la retroalimentación positiva, la respuesta a la hormona aumenta la secreción hormonal.

En la retroalimentación negativa, la respuesta a la hormona reduce la secreción hormonal.

35.4 La hormona de crecimiento La hormona de crecimiento (GH) o somatotropina es

secretada por la pitiutaria anterior. Las células blanco responden creciendo. Durante este periodo aumenta la producción de cartílago, hueso y masa muscular.

El crecimiento rápido de durante la adolescencia se debe al aumento en la secreción de GH.

Mucha o poca hormona de crecimiento La producción alta de somatotropina durante la

niñez produce personas inusualmente altas, lo contrario produce personas inusualmente bajas.

Los enanos ilustrados abajo sufren una condición genética diferente, llamada acondroplasia.

Acromelagia

La producción excesiva de somatotropina debido a un tumor beningo en la pituitaria produce gigantes con engrosamiento excesivo de los huesos. Esta condición se llama acromelagia.

Felipe Birriel (1916-1994), el Gigante de Carolina

Vídeo de 1963: http://www.youtube.com/watch?v=QWekXwwXtUM

35.5 Fuentes y efectos de otras hormonas

La tabla que sigue a continuación enumera hormonas que se discuten en otras secciones del capítulo.

La comunicación química es bien común en el cuerpo de los vertebrados. Aun tejidos no glandulares, como el intestino, los riñones y el corazón, tienen células que producen hormonas para comunicarse con otras partes del cuerpo.

Muchas células tienen receptores para distintas hormonas y el efecto de una hormona puede ampliar o reducir el efecto de otra. Los músculos esqueléticos tienen receptores para glucagon, insulina, cortisol, epinefrina, estrógeno, testosterona, hormona de crecimento, somatoestatina y hormonas de la tiroides.

Origen y acción de algunas hormonas delos vertebrados

35.6 La tiroides y las paratiroides

La tiroides y las paratiroides está pegadas a la traquea, justo debajo de la “manzana de Adán”.

La tiroides

La tiroides secreta dos hormonas que contienen yodo (tiroxina, triyodotironina) y la hormona calcitonina. La dos primeras aceleran el metabolismo y la tercera promueve el depósito de calcio en los huesos.

El nivel de estas hormonas se regula por retroalimentación negativa.

Bocio

La poca secreción de las hormonas de la tiroides (hipotiroidismo) debido a la falta de yodo en la dieta causa bocio. En respuesta a la insuficiencia de yodo, la tiroides crece tratando de mantener la producción de hormomas y aumenta exageradamente en tamaño.

La adición de yodo a la sal ha eliminado el bocio en los países desarrollados.

Enfermedad de Graves

La enfermedad de Graves es causada por una enfermedad autoinmune que aumenta la producción de las hormonas de la tiroides(hipertiroidismo). Las personas afectadas sufren bocio y otros síntomas, incluyendo ojos brotados (exoftalmia).

Las paratiroides Estas glándulas

producen hormona paratiroides o paratormona (PTH) en respuesta a niveles bajos de calcio en la sangre. La PTH estimula el riñón para que absorba calcio de la orina y estimula la conversión de vitamina D a calcitriol, una hormona esteroide que promueve la absorción del calcio en el intestino.

Raquitismo causado por insuficiencia de vitamina D. La PTH estimula a los huesos a liberar calcio para aumentar su concentración en la sangre. Los huesos de las piernas se debilitan y se deforman.

35.7 Reacuajos deformes

La tiroxina regula la metamorfosis de los renacuajos para que se conviertan en ranitas o sapitos. La contaminación del agua con ciertos compuestos produce renacuajos deformes y/o evita la metamorfosis.

Los percloratos usados en la producción de explosivos, propulsores y baterías interfieren con el metablismo del yodo y la producción de las hormonas de la tiroides.

35.8 Hormonas pancreáticas

El páncreas contiene glándulas exocrinas que producen enzimas digestivas y glándulas endocrinas que producen las hormonas insulina y glucagon.

Tejido exocrino

Tejido endocrino (isla de Langerhan): se compone de células alfa que producen glucagon y células beta que producen insulina.

Acción de la insulina

La concentración de glucosa en la sangre aumenta después de una comida. Las células beta detectan el aumento y producen insulina. El hígado, los músculos y el tejido graso remueven el exceso de glucosa de la sangre. El hígado y los músculos la almacenan como glucógeno y el tejido graso la convierte en grasa.

Acción del glucagon

Cuando la concentración de glucosa en la sangre baja, las células alfa producen glucagon. El hígado responde convirtiendo glucógeno a glucosa para mantener el nivel normal de glucosa en la sangre.

Las concentraciones de insulina y glucagon se regulan por retroalimentación negativa.

35.9 Cambios en la concentración de glucosa

Las hormonas del páncreas mantienen una concentración de unos 720 mg de glucosa por litro de sangre. Cuando la concentración se desvía significativamente surgen problemas en varias partes del cuerpo. Las neuronas son muy sensitivas a estos cambios.

Variación en la concentraciónde glucosa durante el día. Observa los cambios luego de las comidas y la estabilidad durante la noche.

Tipos de diabetes

• La concentración anormalmente alta de glucosa en la sangre se conoce como diabetes. Hay dos tipos:

• Tipo 1 (diabetes juvenil): se desarrolla en la niñez cuando glóbulos blancos del sistema de defensa atacan las células que producen insulina. Este tipo de diabetes se trata con inyecciones diarias de insulina. Corresponde al 5-10% de los casos.

• Tipo 2 (diabetes mellitus): se desarrolla por lo general después de los 40 años. El páncreas produce insulina pero los receptores no responden a la hormona. Se trata inicialmente con medicamentos y cambios en la dieta. Corresponde al 90-95% de los casos.

Complicaciones de la diabetes

• La diabetes sin tratarse causa muchos problemas. Más del 60% de las amputaciones de piernas suceden en diabéticos con problemas de circulación.

• Las vidas sedentarias, las dietas ricas en grasa y la obesidad predisponen al desarrollo de la diabetes.

Candidatos a diabéticos

Hipoglicemia

Sucede cuando la concentración de glucosa baja suficiente para trastocar las funciones normales del cuerpo.

Es causada mayormente por la hipersecreción de insulina o por una sobredosis de insulina inyectada.

Produce mareos, desmayos, cambios de ánimo (mood), confusión mental y hasta un choque hipoglicémico mortal.

35.10 Las glándulas adrenales

Estas glándulas están sobre los riñones y tienen dos partes: la corteza adrenal por fuera y la médula adrenal en el interior. Ambas partes se controlan de forma diferente y secretan hormonas distintas.

La corteza adrenal La corteza adrenal

produce hormonas esteroides:• cantidades pequeñas

de las hormonas sexuales.

• aldosterona- controla la reabsorción de sodio y agua en los riñones.

• Cortisol- afecta el metabolismo, la respuesta al estrés y nuestro sistema de defensa.

Control de la corteza adrenal

Este diagrama describe el sistema de retroalimentación que controla la producción de cortisol.

Observa que todas las acciones del cortisol preparan al cuerpo para aumentar su metabolismo.

La médula adrenal

La médula adrenal contiene neuronas del sistema simpático que secretan los neurotransmisores epinefrina (adrenalina) y norepinefrina (noradrenalina) a la sangre.

Ambas hormonas preparan el cuerpo para enfrentar situaciones de emoción o peligro, reforzando el efecto del sistema simpático ante estas mismas situaciones.

35.11 Los niveles de cortisol

Cortisol tiene diversas funciones:• Aumenta la conversión de glucógeno a glucosa.• Reduce la entrada de glucosa a otras células.• Hace que las células adiposas degraden grasas y

que los músculos degraden proteínas.• Suprime las respuestas del sistema inmunológico.• Suprime las respuestas inflamatorias.

El estrés crónico causado por niveles altos de cortisol afecta negativamente el crecimento, la curación de heridas, el comportamiento sexual y la memoria. También aumenta la presión sanguínea y el nivel de glucosa en la sangre.

Niveles bajos de cortisol

El hipocortisolismo o enfermedad de Addison se debe a daño causado a las glándulas adrenales por la tuberculosis y otras enfermedades. La presión de la sangre y la concentración de glucosa bajan. La persona sufre de fatiga, debilidad, depresión, pérdida de peso y oscurecimiento de la piel.

Manchas causadas por la enfermedad de Addison

Las gónadas producen los gametos (espermatozoides y óvulos) y las hormonas sexuales.• Los testículos producen testosterona.• Los ovarios producen estrógeno y progesterona.

35.12 Otras glándulas endocrinas- las gónadas

El aumento en la producción de las hormonas sexuales durante la adolescencia causa (en ambos sexos) la maduración de las gónadas, el desarrollo de las características sexuales secundarias y el instinto reproductivo.

Hormonas sexuales

Control de la secreción de las hormonas sexuales

El hipotálamo y el lóbulo anterior de la pitiutaria controlan la secreción de ambas hormonas sexuales mediante un circuito de retroalimentación.

La glándula pineal

La glándula pineal secreta la hormona melatonina. Esta hormona forma parte de nuestro reloj biológico. Su secreción disminuye al comienzo de la pubertad, se sospecha que puede ser la señal para comenzar la maduración del sistema reproductivo.

El timo

El timo secreta timosinas. Estas hormonas promueven la maduración de las células T, un tipo de glóbulo blanco que combate infecciones.

35.13 Hormonas de invertebrados

El control hormonal sucede también en los invertebrados. La hormona ecdisona, por ejemplo, controla la muda de la cutícula en los insectos.

El cuerpo de los artrópodos (cangrejos, camarones, arañas, insectos) está cubierto por un exoesqueleto rígido que el animal muda para poder crecer. Cuando sale del esqueleto viejo, el animal se estira hasta que endurece el esqueleto nuevo. Cigarra mudando el

exoesqueleto.

Control hormonal de la muda en los crustáceos

Exoesqueleto viejo

Exoesqueleto nuevo

Biodiversidad- Alsophis portoricensis

La culebra corredora, llamada así por la rapidez con que se desplaza por el suelo, es autóctona o única de Puerto Rico. Abunda en solares baldíos. Se alimenta de lagartijos, coquíes y “salamandras”. En la foto presenta su postura de defensa cuando es acorralada.