Índice
Portada
1. Introducción
|| Regresar al Índice ||
Existen dos
sistemas que permiten el control de muchas células a la vez para que realicen
labores de forma coordinada, el sistema nervioso y el sistema endocrino. Ambas
se encargan de coordinar los esfuerzos de un grupo de células para un objetivo
común, o para responder a estímulos comunes.
1.1 ¿Qué es la función endocrina?
La palabra endocrino significa secreción
interna (Harper, 2016) y viene de las raíces “crinos” que significa secreción y
“endos” que significa interno. En los animales hace referencia a un sistema de
control interno mediado por sustancias químicas a las cuales llamamos hormonas
(Brusca, Brusca, & Haver, 2003; Kardong, 2011). Al igual que sucede con el
sistema nervioso, la función de control químico interno o endocrina parece
asociarse exclusivamente con los animales, sin embargo, el control químico
tisular los antecede y por mucho.
En esta serie de
artículos trabajaremos la función de control químico de los seres vivos desde
una perspectiva más general, buscando analogías u homologías en otros linajes
de seres vivos a parte de los animales, para luego enfocarnos en las glándulas
y hormonas más importantes.
Hay que destacar
que la función de control químico está relacionada con la vida en comunidad de
las células, de forma tal que estas puedan comunicarse entre sí y realizar
trabajos comunitarios que no podría realizar una sola célula individual, es por
esta razón que estudiaremos dicha función de forma externa a los animales.
1.2 Arnold Adolph Berthold
(26 de febrero de
1803, en Soest - 3 de enero de 1861, en Gotinga) fue un científico alemán,
sobre todo fisiólogo y zoólogo. Es más conocido en la ciencia moderna por sus
experimentos pioneros en el campo de la endocrinología. Publicó trabajos sobre
herpetología, ornitología, entomología y química.
Berthold era el
segundo más joven de seis hermanos. Su padre era carpintero y su familia no era
rica. Fue al gimnasio local (equivalente a una escuela primaria) donde estudió
los clásicos, pero estaba más interesado en la historia natural. Siguió el
ejemplo de su hermano mayor para estudiar medicina en la Universidad de Gotinga
en agosto de 1819. Su tesis estuvo bajo la dirección de Johann Friedrich
Blumenbach (1752-1840) y se graduó el 10 de septiembre de 1823.
Permaneció en
Göttingen durante un año antes de hacer una gira por otras universidades y
clínicas, que incluyó conocer a Johann Lukas Schönlein. En 1825, Berthold
decidió ejercer la medicina en Berlín y comenzó a experimentar los efectos del
gas de carbón y el mercurio en el cuerpo. Inquieto, continuó de gira por
Alemania y Franc, asistiendo a las conferencias de otras luminarias
contemporáneas como Georges Cuvier, Étienne Geoffroy Saint-Hilaire y André
Marie Constant Duméril. Renunció a la idea de la práctica médica privada y
escribió un artículo sobre la glándula tiroides del loro. Regresó a su alma
mater como privatdozent en medicina y
comenzó a enseñar fisiología; pasó el resto de su carrera allí. Fue nombrado
profesor extraordinario en 1835 y profesor titular en 1836. En 1840, fue
nombrado director zoológico del museo.
Publicó sobre los temas de la duración del embarazo, crecimiento del
cabello, miopía y hermafroditismo. En 1829, publicó Lehrbuch der Physiologie des Menschen und der Thiere (Libro de
texto sobre fisiología de humanos y animales) que se reimprimió varias veces.
Colaboró con Robert Bunsen en 1834 para desarrollar el uso de óxido de hierro
hidratado como antídoto para el envenenamiento por arsénico. Berthold y K.J.M.
Langenbeck [de] asumió, esencialmente, el liderazgo de la enseñanza de anatomía
y fisiología sobre el anciano Blumenbach. En 1840, Blumenbach murió y su papel
fue asumido por Rudolf Wagner (Berthold escribió una sección de 20 páginas
sobre el tema de la fisiología sexual en un diccionario de fisiología que editó
Wagner). Berthold enseñó y animó al joven Carl Bergmann (anatomista), quien se
hizo conocido por sus experimentos sobre termorregulación y quien acuñó los
términos poiquilotermo y homeotermo.
2. Generalidades de la función endocrina
2.1 Las hormonas
Un pecado que tendemos a cometer al separar tanto la instrucción de los sistemas de órganos en el nivel de secundaria, es la de pasar por alto la naturaleza integral de los diferentes procesos y sistemas de órganos para funcionar de forma orquestada en un individuo que debe adaptarse a su medio ambiente. Dos sistemas de órganos en los animales son difíciles de entender aislados de sus efectos en otros sistemas, y son los sistemas de control, nervioso y endocrino.
Figura 2.1. Tejidos
glandulares. Todo tejido glandular está formado por una invaginación del
epitelio el cual forma un conducto en cuyo fondo se desarrolla el tejido
especializado en la producción de sustancias químicas especiales. Dependiendo
del tipo de glándula, el tejido del fondo puede experimentar diversos cambios
de forma, pero más importante, especialización en las sustancias que produce.
El sistema
endocrino ejerce su función de control por medio de la comunicación entre
células, tejidos y órganos por medio de mensajes químicos. Una categoría especial de coordinadores químicos
son las hormonas, y este término hace referencia a cualquier químico producido
y segregado por un órgano o tejido al fluido general interno del organismo. Sin
embargo, es conveniente examinar cierta terminología para tener una mayor
claridad del asunto.
2.2 Las glándulas
Las glándulas son
sitios de fabricación especializada de mensajeros químicos y otras sustancias
importantes en procesos fisiológicos. También se las puede distinguir en tejido
glandular y órgano glandular.
2.3 Tejido
glandular
Un tejido glandular
es generalmente un epitelio que forma un pliegue interno en el tapiz epitelial,
este pliegue permite la acumulación y emisión de la sustancia química que
produce. Los tejidos glandulares se ubican en órganos que no necesariamente
denominamos glándulas, como el estómago, y dicho tejido no es endocrino, es
decir, sus productos no están relacionados con un control químico. Los tejidos
glandulares también son glándulas exocrinas.
2.4 Órgano
glandular
Los órganos glandulares son los que si reciben el epitome de glándulas, y su función basal es la de producir mensajeros químicos, dichos órganos están formados por epitelio glandular fuertemente apretujado y su única labor es segregar los mensajeros químicos. Por lo general los órganos glandulares son endócrinos, pero existen excepciones.
Figura 2.2. Endocrino vs exocrino. Las dos funciones secreción más conocidas son la exocrina “secreción hacia afuera” y la endocrina “secreción hacia la sangre”.
Figura 2.3. Otras funciones de secreción. La secreción hormonal no solo implica segregar sustancias (B merocrino), muchas glándulas segregan células completas (A holocrino), fragmentos grandes de células o vesículas (C apocrino).
Figura 2.4. Autocrino. Las
células autocrinas se estimulan a sí mismas, por una ruta externa a la célula.
3. Función exocrina
|| Regresar al Índice ||
En una glándula
exocrina siempre hay un ducto que conduce al exterior del organismo, ya sea su
superficie o su conducto gastrointestinal, recuerde que el lumen
gastrointestinal se considera externo a los tejidos aun cuando se encuentre en
el interior del animal. Las glándulas exocrinas pueden clasificarse en:
3.1 Glándulas
apocrinas
Estas pierden
parte de las células glandulares durante la secreción, como las glándulas
mamarias, sudoríparas, púbicas, labiales y de los pezones.
3.2 Glándulas
holocrinas
La célula se
autodestruye para poder segregar la sustancia que fabrica, por ejemplo, las
glándulas sebáceas.
3.3 Glándulas
merocrinas
Las sustancias
son emitidas al medio externo por exocitosis, algo muy común que también ocurre
en la función endocrina.
Dependiendo de la
sustancia base generada, las glándulas exocrinas pueden ser clasificadas como
3.4 Glándulas
cerosas
Producen
sustancias con consistencia acuosa como el sudor.
3.5 Glándulas
mucosas
Producen
sustancias viscosas ricas en carbohidratos como las del epitelio
gastrointestinal.
3.6 Glándulas
sebáceas
Producen
sustancias lipídicas, es decir ricas en grasas.
De todas las
glándulas exocrinas, existen unas que, si están relacionadas con el control, y
son las productoras de feromonas. Las feromonas permiten la comunicación entre
diferentes individuos, pero a diferencia de las hormonas estas se transmiten
por el aire o el agua al exterior del organismo. Las feromonas son producidas
por glándulas exocrinas obligatoriamente, de lo contrario la sustancia
mensajera no podría salir del cuerpo.
4. Funciones autocrinas, paracrinas y otras
|| Regresar al Índice ||
Las funciones
crinales o de secreción no son necesariamente internas, y a un de las internas
“endocrinas” existe una serie de matices que es conveniente tener en cuenta.
4.1 Función autocrina
Figura 4.1. Intracrino.
Otra forma de estimulación autocrina es la intracrina, en este caso la célula
se estimula a si misma por una señal que viaja en su interior.
En la función
autocrina la sustancia emitida se une a receptores de la célula que los
produce, es como darse una bofetada a uno mismo para dejar claro un mensaje a
uno mismo. Las sustancias autocrinas
también pueden ser percibidas por células del mismo tipo o que posean el mismo
receptor siempre y cuando la sustancia pueda difundirse al fluido interno, ya
sea la matriz extracelular o la sangre, por esta razón las sustancias
mensajeras autocrinas también reciben el nombre de hormonas, sin embargo, si el
tejido involucrado es el nervioso también pueden ser llamadas
neurotransmisores.
4.2 Función intracrina
La función
intracrina también indica una secreción interna, pero en este caso al interior
de una única célula, y hace referencia a los mecanismos que permiten la
transmisión de señales intracelulares para mantener los equilibrios, como por
ejemplo la transmisión de una señal externa hacia el núcleo para que este
responda fabricando sustancias acordes al estímulo. Debido a que estos
mensajeros químicos actúan por difusión en el medio interno de la célula
también se las llama hormonas, aunque lo más común es denominarlas como parte
del sistema de transducción o transferencia de la información celular.
4.3 Función paracrina
Relacionada con
la función autocrina, son mensajeros químicos que envían señales a células muy
cercanas, y los neurotransmisores caen perfectamente en esta definición. Por lo
general solo se los llama neurotransmisores si la sustancia involucrada es
producida y recibida por neuronas, de lo contrario se la llama hormona, pero
hay situaciones en que esta diferenciación es artificial.
4.4 Función endocrina
Estrictamente
hablando, la función endocrina hace referencia a un efecto del mensajero
químico a largas distancias, gracias a su transporte a través del medio interno
que fluye por todas las partes del cuerpo, en ese sentido la hormona verdadera
debe salir de la matriz extracelular y llegar a la hemolinfa o a la sangre,
para ser distribuida a todo el cuerpo.
5. Clasificación de las hormonas
|| Regresar al Índice ||
Existen
muchísimos criterios para clasificar a las hormonas, sin embargo, una categoría
conveniente se ha sido la estructura química, debido a que, en muchos casos,
las hormonas con estructuras similares son producidas por mecanismos semejantes,
además, órganos que producen hormonas estructuralmente semejantes también
poseen un origen embriológico y evolutivo “evo-devo” común. Existen tres clases
básicas de hormonas: (1) derivadas de aminoácido, (2) derivadas de péptido y
(3) derivadas de lípidos (Rhoades &
Bell, 2013).
5.1 Derivadas e aminoácido
Las hormonas
derivadas de aminoácidos son las más simples, y se fabrican modificando uno o
dos aminoácidos. Los aminoácidos empleados generalmente son comunes como la
tirosina, de la cual se puede obtener norepinefrina y tiroxina. Cada una de
estas hormonas es producida por una secuencia de reacciones controladas
enzimáticamente. Muchos factores ambientales y farmacológicos pueden
influenciar la síntesis de estas hormonas (Rhoades &
Bell, 2013). Generalmente las hormonas derivadas de
aminoácidos “incluyendo las derivadas de péptidos” son hidrosolubles y se
acoplan a receptores transmembranales.
5.2 Derivadas de peptidos
Las hormonas
derivadas de péptidos pueden ser tan ligeras como tres aminoácidos o tan
pesadas como una estructura cuaternaria proteínica. Un ejemplo de una proteína
de tres aminoácidos es la hormona de liberación de tirotropina y un ejemplo de
una hormona pesada es la gonadotropina coriónica humana (Rhoades &
Bell, 2013).
Debido a que
estas proteínas derivan su función de las proteínas, o visto de otro modo, se
las puede concebir como proteínas hormonales, su función es diversa ya que esta
depende de la secuencia. Al mismo tiempo la secuencia de aminoácidos permite
agrupar a estas hormonas en familias evolutivas y taxonómicas. Otro factor que
fundamenta la afirmación evolutiva es que los receptores específicos también
comparten una secuencia homóloga común, lo cual implica el fenómeno de
coevolución molecular de efector-receptor (Rhoades &
Bell, 2013).
5.3 Derivadas de lípidos
Las más
importantes son aquellas derivadas del colesterol, con lo cual se denominan en
su conjunto como hormonas esteroides o esteroidales. Ejemplos incluyen la
aldosterona, el cortisol, la testosterona, el estrógeno, la progesterona y el
estradiol. Estas primeras derivaciones se caracterizan por mantener el anillo
esteroidal intacto. Otros derivados reciben mayores modificaciones como la
vitamina D y sus metabolitos (Rhoades &
Bell, 2013).
5.4 Fabricación hormonal
Las hormonas
derivadas de los aminoácidos y esto también incluye a los péptidos largos, se
producen en el retículo endoplasmático en forma de cadenas repetitivas muy
largas llamadas preprohormonas, allí mismo son clivadas para formar las cadenas
individuales de las prohormonas, que son transportadas por medio de transporte
vesicular al aparato de Golgi para su modificación. En ocasiones una sola
prehormona puede dar lugar a diferentes hormonas, gracias a mecanismos de
señalización interna hacia el aparato de Golgi, y a puntos en la secuencia del
péptido que le permite ser clivado de formas diferenciales, algo semejante al
esplicing alternativo, pero ya en un péptido (Rhoades &
Bell, 2013).
La maduración alternativa de la prehormona también obedece al tejido en el que se produce, de forma tal que las enzimas del aparato de Golgi ubicadas en un órgano son distintas a las de otro órgano, lo cual permite generar diferentes hormonas a partir de un solo gen hormonal. A medida que la prehormona va siendo clivada en la hormona, ya se activa o inactiva, y simultáneamente esta se va transfiriendo a vesículas de transporte.
Figura 5.1. Transporte
vesicular. En la imagen anterior podemos ver varios procesos, nos enfocaremos
en la fabricación de hormonas, que radica en la comunicación entre el retículo
endoplasmático rugoso (1) por medio de vesículas de transición (2) que
transportan las pre-hormonas al aparato de Golgi, donde son modificadas a sus
formas activas o activables (4), una vez modificadas estas hormonas son
exportadas al exterior de la célula (5).
La exocitosis no
solo sirve para eliminar desechos, en caso de que la vesícula se origine desde
el aparato de Golgi su contenido son materiales químicos de importancia, como
por ejemplo las hormonas. El punto es que a nivel celular los procesos
fisiológicos se reciclan para realizar diferentes funciones como la excreción o
la comunicación.
5.5 Transporte hormonal
Las hormonas con
base en péptidos se disuelven fácilmente en el plasma o fluido interno del
organismo, pero las hormonas derivadas de los lípidos serian excluidas del
flujo y acumuladas en las paredes de los vasos sanguíneos o del hemoceloma.
Para evitar esto, el fluido lleva proteínas solubles afines a las hormonas
liposolubles, las hormonas liposolubles se acoplan a estas proteínas por
equilibrio químico, haciendo que exista una cantidad unida al transportador y
otra cantidad libre en el plasma o hemolinfa (Rhoades &
Bell, 2013).
6. Concentración hormonal
|| Regresar al Índice ||
La actividad
hormonal está determinada por varios fenómenos interrelacionados: la cantidad
de la hormona libre activa, la cantidad de la hormona transportada por otras
moléculas, la cantidad de la hormona en su forma inactiva, la velocidad de
degradación a formas inactivas en su excreción; aunque todas ellas afectan un
solo factor, la concentración de la hormona libre cerca al tejido donde actúa,
a mayor concentración más será el efecto fisiológico, por lo que dicha cantidad
debe mantenerse bajo un control muy preciso (Rhoades &
Bell, 2013).. Como norma General, la glándula o
tejido de origen secreta hormonas en sus formas activas, sin embargo existen
algunas excepciones notables (Rhoades &
Bell, 2013).
6.1 Transformación periférica
Una de las
transformaciones hormonalesmejor conocidas es la conversión de testosterona a
la dihidrotestosterona, así como la conversión de tiroxina a triyodotiroxina.
En este sentido, las transformaciones implican un cambio conformacional de la
estructura de la hormona una vez que esta se aproximaba al tejido dónde va
realizar sus efectos.
6.2 Degradación hormonal y excreción
Como cualquier
sistema de regulación y control, la señal hormonal debe disiparse o desaparecer
una vez que se ha realizado el estímulo apropiado, de lo contrario el tejido
receptor sería sobreestimulado, lo cual acarrearía problemas de índole
fisiológico como la destrucción del tejido mismo o la disminución de la
cantidad de receptores. Para el caso de las hormonas, el principal mecanismo de
control parece ser la alteración de la tasa de fabricación y secreción de la
hormona respectiva.
El control de la
cantidad producida se realiza por medio del mecanismo de retroalimentación o
feedback (Rhoades &
Bell, 2013). El tejido efector envía una hormona A,
cuando el tejido receptor hace su estímulo fisiológico produce una hormona B al
órgano efector indicando que ya tiene suficiente de la hormona A y que puede
disminuir la cantidad. Este mecanismo de retroalimentación permite mantener la
homeostasis hormonal y puede ser alterado fácilmente por estados de ánimo,
hábitos alimenticos o ingesta de medicamentos legales o ilegales, sintéticos o
“naturistas”.
Para la mayoría
las hormonas en los mamíferos, el hígado es el sitio más importante del
degradación aunque existen otros importantes en algunas hormonas son relevantes
como los riñones. En consecuencia, enfermedades renales y hepáticas pueden
alterar drásticamente el equilibrio hormonal de un individuo. Algunos
medicamentos también pueden alterar la tasa de degradación de muchas hormonas y
en consecuencia existe una seria posibilidad de anomalías endocrinas generadas
por medicamentos como parte de sus efectos secundarios.
6.3 Concentración mínima
El mecanismo por
el cual las hormonas se realizan sus efectos es mediante el acoplamiento llave
cerradura, en el cual la hormona es una llave que se une a un receptor
específico en la membrana de la célula que actúa como la cerradura. Una sola
hormona que se acopla a un solo receptor no va a generar una respuesta, por lo
general se necesita cierta cantidad de moléculas hormonales acopladas a una
cantidad mínima de receptores para generar la respuesta fisiológica requerida.
Algunas veces la
acumulación de la concentración mínima puede ser rápida, pero en otros casos
puede tomar años, como en el caso de las hormonas sexuales durante la pubertad (Rhoades &
Bell, 2013).
Esa cantidad
mínima depende del equilibrio químico de la hormona en su forma activa en sus
formas inactivas o acoplarse a transportadores. En consecuencia, existen
concentraciones activas e inactivas de una hormona. Según la hormona se
presenta por debajo del límite activo no va haber una respuesta fisiológica.
También existen límites del sobre estimulación hormonal, en la cual la hormona
se presenta en tanta concentración que se estimulan demasiado el receptor es
específicos para ella, lo cual genera el efecto de degradación del receptor.
7. Receptores hormonales
|| Regresar al Índice ||
Las células se comunican entre sí por
muchos mecanismos complejos. Incluso los organismos unicelulares, como las
células de levadura, usan pequeños péptidos llamados feromonas para coordinar
los eventos de apareamiento que eventualmente resultan en células haploides con
nuevos surtidos de genes. El estudio de la comunicación intercelular ha llevado
a la identificación de muchos sistemas complejos de señalización que el cuerpo
utiliza para establecer redes y coordinar funciones. Estos estudios también han
demostrado que estas vías de señalización deben estar estrictamente reguladas
para mantener la homeostasis celular. La desregulación de estas vías de
señalización puede transformar el crecimiento celular normal en proliferación
celular no controlada o cáncer.
Un receptor
hormonal es una molécula que se acopla específicamente a una hormona. Los
receptores hormonales solo una amplia familia de proteínas relacionadas
filogenéticamente y que han coevolucionado (Rhoades &
Bell, 2013). Existen dos tipos básicos de receptores
hormonales, los receptores de superficie y los receptores internos, los cuales
se relacionan a los dos tipos de hormonas más básicos, las hormonas
hidrosolubles y las hormonas liposolubles.
El acoplamiento
hormone a receptor es idéntico al acoplamiento enzimático, en este sentido el
receptor tiene una estructura específica que le ayudas para acoplarse a la
hormona por medio de interacciones moleculares débiles como las fuerzas de
London o de van der Waals, así como la propia forma tridimensional de la
molécula, lo cual hace que la mayoría de los modelos del funcionamiento a
hormonal se dibujen como un acoplamiento de legos.
7.1 Receptores transmembranales y la transducción de la información
Los receptores
tansmembranales son proteínas integrales de la membrana, las cuales tienen tres
dominios como mínimo. El primer dominio se encuentra por fuera de la membrana y
es el dominio de recepción de la hormona, esta es la parte que se encarga de
acoplarse específicamente con la hormona. El segundo dominio es soluble en
grasas y se encuentra atravesando la membrana celular lipídica, este es el
dominio que impide que el receptor se salga de la célula o ingrese a ella al
citoplasma. El tercer dominio es el dominio efector, este dominio se encarga de
generar mensajeros secundarios al interior del citoplasma, lo cual provoca el
transporte de la señal a otras proteínas, ya sean estas proteínas de la
membrana, proteínas de otros organelo celulares o el transporte de la señal
directamente hacia el núcleo donde se genera la alteración de la lectura del
material genético.
Figura 7.1.
Planos de transducción de señales comunes a los sistemas de segundo
mensajero. Una proteína o hormona peptídica se une a un
receptor de membrana plasmática, que estimula o inhibe una enzima efectora
unida a la membrana a través de una proteína G. El efector cataliza la
producción de muchas moléculas mensajeras secundarias dentro de la célula a
partir de un precursor fosforilado (por ejemplo, la conversión de ATP a AMP
cíclico). Los segundos mensajeros, a su vez, activan las proteínas quinasas
(objetivos) o causan otros cambios intracelulares que finalmente conducen a la
respuesta celular.
La transducción de
señales se refiere a los mecanismos por los cuales los primeros mensajeros de
las células transmisoras pueden convertir su información en un segundo
mensajero dentro de las células receptoras. Los
sistemas de señalización consisten en receptores que residen en la membrana
plasmática o dentro de las células y se activan mediante una variedad de
señales extracelulares o primeros mensajeros, incluidos péptidos, hormonas
proteicas y factores de crecimiento, esteroides, iones, productos metabólicos,
gases y diversos productos químicos o agentes físicos (p. ej., luz). Los
sistemas de señalización también incluyen transductores y efectores, que
participan en la conversión de la señal en una respuesta fisiológica. La vía
puede incluir mensajeros intracelulares adicionales, llamados segundos
mensajeros. Ejemplos de segundos mensajeros son los nucleótidos cíclicos como
el monofosfato de adenosina cíclico (cAMP) y cGMP, lípidos como el inositol
1,4,5-trifosfato (IP3) y el diacilglicerol (DAG), iones como el calcio y gases
como el NO y el monóxido de carbono (CO). Un esquema general para una cascada
de señales es el siguiente: la señalización se inicia mediante la unión de un
primer mensajero a su sitio de unión a ligando apropiado en el dominio de la
superficie externa de su receptor
de membrana relevante.
Esto da como resultado la activación del receptor. Al estar acoplado con su ligando, el receptor se activa, generando una cascada de reacciones químicas al interior de la célula que amplifican la señal y generan respuestas específicas. El resultado de la cascada de transducción de señales es una respuesta fisiológica, como secreción, movimiento, crecimiento, división o muerte. Es importante recordar que estas respuestas fisiológicas son el resultado colectivo de una multitud de mensajeros de señalización que transmiten señales a las células en varios tejidos.
7.2 Receptores
acoplados a proteínas G
Muchos receptores
tienen como dominio efector a una proteína G. Uno de los temas más comunes
cuando se estudian los mecanismos de transferencia y percepción de señales
desde el exterior de una célula es el hecho de que mucho de la maquinaria
molecular parece reciclarse para distintas funciones.
Uno de esos mecanismos moleculares son las proteínas G, las cuales están compuestas por una serie de dominios transmembranales. Uno de los dominios es externo, y es un receptor específico para el tipo de señal que va a activar a la proteína G. El otro dominio importante se encuentra al interior de la célula y es un efector. Cuando el receptor es activado por una señal física o la unión a un agente químico específico, la proteína altera su forma y hace que el efector al interior de la célula se active, iniciando una reacción en cascada que puede generar otras reacciones al exterior de la célula, o por el contrario puede transducir una señal al genoma donde este será activado o desactivado epigenéticamente.
Figura 7.2. Receptores
transmembrana. Los receptores endocrinos son semejantes a los nerviosos, y en
general se los divide como: (a) acoplados a canales iónicos; (b) acoplados a
proteínas G; (c) con capacidad enzimática propia; (d) acoplados a enzimas.
Los receptores acoplados a proteínas G,
GPCR, son la familia más grande de receptores de superficie celular, con más de
1,000 miembros. Estos receptores regulan indirectamente sus objetivos
efectores, que pueden ser canales iónicos o enzimas efectoras unidas a la
membrana plasmática, a través de la actividad intermedia de un complejo de
proteínas adaptadoras unidas a la membrana llamado trifosfato de guanosina
trimérico (GTP) o proteína reguladora de unión trímera (Figura 7.3).
Los GPCR median las respuestas celulares a numerosos tipos de moléculas de
señalización del primer mensajero, incluidas proteínas, péptidos pequeños,
aminoácidos y derivados de ácidos grasos. Muchos ligandos de primer mensajero
pueden activar varios GPCR diferentes. Por ejemplo, la serotonina puede activar
al menos 15 GPCR diferentes.
Figura 7.3. Receptores acoplados a proteínas G. La
activación de un receptor acoplado a proteínas G y la producción de monofosfato
de adenosina cíclico (cAMP). Cuando se unen al guanosina difosfato (GDP), las
proteínas G están en un estado inactivo y no están asociadas con un receptor.
La unión de una hormona al receptor da como resultado la asociación con la
proteína G trimérica inactiva, unida al PIB. La interacción de la proteína G
trimérica unida a GDP con el receptor activado da como resultado la activación
de la proteína G mediante el intercambio de GDP por trifosfato de guanosina
(GTP) por la subunidad α. Las
subunidades α y βγ de la proteína G unida a GTP activada se
disocian. La subunidad α
activada, unida a GTP de la proteína G trimérica puede interactuar y activar la
proteína efectora de membrana adenilil ciclasa para catalizar la conversión de
adenosina trifosfato (ATP) en AMPc. La actividad intrínseca de la GTPasa en la
subunidad α de la proteína G
hidroliza la GTP unida al PIB. La subunidad α unida a GDP se vuelve a asociar con la subunidad βγ para formar un complejo de proteína G
trimérico inactivo, unido a membrana. En resumen, cuando la proteína G se
activa por la asociación de su receptor externo, se asocia a un complejo
interno que se corta, y una de las partes activa a un receptor interno que
realiza una racción química, cuyo producto a su vez es un mensajero químico
intracelular, el AMP cíclico. (YouTube)(YouTube).
Los GPCR son moléculas estructural y
funcionalmente similares. Tienen un dominio extracelular de unión a ligando en
un extremo de la molécula, separado por una región de siete bucles que
atraviesan la membrana hasta llegar al dominio regulador citosólico en el otro
extremo al interior de la célula. La unión de ligando u hormona al dominio
extracelular da como resultado un cambio conformacional en el receptor que se
transmite al dominio regulador citosólico. Este cambio conformacional permite
una asociación del receptor activado unido al ligando con una proteína G
trimérica asociada con la filtración interna de la membrana plasmática. La
interacción entre el receptor activado por ligando y la proteína G, a su vez,
activa la proteína G, que se disocia del receptor y transmite la señal a su
enzima efectora (por ejemplo, adenilil ciclasa [AC]) o canal de iones.
La mejor analogía es el proceso llave cerradura y encendido, la cerradura es el receptor, la cual está asociada a un mecanismo que transmite la señal, que sería la proteína G, hasta el fusible de encendido, que sería el AMPc, cuando la llave específica se acopla a la cerradura, que sería la hormona o señal física, se produce un cambio en la forma de la cerradura y transmite la señal hasta lograr un efecto, encender un motor.
7.3 Receptores
acoplados a canales iónicos
Los canales iónicos, que se encuentran en
todas las células, son proteínas transmembrana que cruzan la membrana
plasmática y están involucradas en la regulación del paso de iones específicos
dentro y fuera de las células. Aunque se los dibuja como canales literales, en
realidad la mayoría funciona por cambios de estructura mecánica, como si fueran
puertas giratorias o ascensores. Los canales iónicos pueden abrirse o cerrarse
cambiando el potencial de membrana o uniendo ligandos, como neurotransmisores u
hormonas, a los receptores de membrana. En algunos casos, el receptor y el
canal iónico son una y la misma molécula. Por ejemplo, en la unión
neuromuscular, el neurotransmisor acetilcolina se une a un receptor colinérgico
nicotínico de membrana muscular que también es un canal iónico, esto se debe a
que muchas proteínas son tan grandes, que tienen varias regiones funcionales
diferentes, y una región es la llave de encendido de las demás.
En otros casos, el receptor y un canal iónico están unidos a través de una proteína G, segundos mensajeros y otras moléculas efectoras dentro de la célula, como en el receptor colinérgico muscarínico en las células inervadas por fibras nerviosas posganglionares parasimpáticas. Otra posibilidad es que el canal iónico sea activado directamente por un nucleótido cíclico, como cGMP o cAMP, producido como consecuencia de la activación del receptor. Este modo de control del canal iónico se encuentra predominantemente en los tejidos sensoriales para la vista, el olfato y la audición, así como en otros, como el músculo liso que rodea los vasos sanguíneos. La apertura o cierre de canales iónicos juega un papel clave en la señalización entre células excitables eléctricamente, como nervios y músculos.
Figura 7.4.
Efectores de tirosina quinasa. El dominio de
tirosina quinasa están unidos a la parte intramembranal de un receptor, cuando
el receptor se acopla a su ligando externamente, el dominio tirosina quinasa se
activa, generando una señal interna.
7.4 Receptores intramembranales
Los receptores
intramembranales se encuentran al interior de la membrana celular, dichos
receptores pueden estar flotando en el citoplasma celular o estar acoplados a
las membranas internas de los organelos. Las hormonas específicas para estos
receptores son liposolubles, y en consecuencia son capaces de atravesar la
membrana celular por transporte pasivo. Las más importantes hormonas de este
tipo, son las esteroidales como la testosterona y los estrógenos (Rhoades &
Bell, 2013).
7.5 Transducción de la señal
A menos que
estemos tratando con un canal iónico, muchas de las hormonas para acoplarse a
su receptor generan una reacción en cascada. Dicha reacción finaliza con la
producción de proteínas conocidas como factores de transcripción. Los factores
de transcripción se acoplan específicamente a regiones del ADN, estimulando o
reprimiendo la lectura de los genes y por lo tanto afectando la producción de
proteínas, enzimas, receptores y en general cualquier molécula fabricada a
partir de la información genética.
La transferencia
la señal hormonal también está involucrada con el efecto de destrucción del
receptor por sobreexposición hormonal. Cuando se acoplan más receptores de los
necesarios, ya sea por una producción excesiva de la hormona, por errores en su
degradación o excreción, o por la ingesta externa en forma de medicamentos, el
sistema de transferencia de la información activa genes suicidas o que bloquean
la producción de los receptores (Rhoades &
Bell, 2013).
Esto trae como
consecuencia que el tejido afectado se hace menos sensible a la concentración
hormonal, por lo que la cantidad fisiológica de la hormona ya no genera el
mismo efecto. Esta es la base de lo que se conoce como síndrome de abstinencia,
la cual es muy importante en el sistema nervioso y las adicciones a sustancias
negro trópicas, pero que también puede afectar al sistema endocrino como en la
adicción a la testosterona.
7.6 Receptores de membrana y balsas de lípidos
Como se mencionó anteriormente, las
moléculas que produce una célula para actuar sobre sí misma (señalización
autocrina) u otras células (señalización paracrina, neural o endocrina) son
ligandos o primeros mensajeros. Muchos de estos ligandos se unen directamente a
las proteínas receptoras que residen dentro y se extienden tanto fuera como
dentro de la membrana plasmática. Otros ligandos cruzan la membrana plasmática
e interactúan con los receptores celulares que residen en el citoplasma o el
núcleo. Por ejemplo, los receptores celulares se dividen en dos tipos
generales: receptores de superficie celular y receptores intracelulares. Se han
identificado clases generales de árbol de receptores de superficie celular:
receptores acoplados a proteínas G (GPCR), receptores unidos a canales iónicos
y receptores unidos a enzimas. Algunos, pero no todos, de estos receptores de
la superficie celular pueden encontrarse en estructuras organizadas que forman
"microdominios" dentro de la membrana plasmática.
Estos microdominios especializados se
conocen como balsas de lípidos y son distintos del resto de la membrana
plasmática, ya que están altamente enriquecidos en colesterol y esfingolípidos
como la esfingomielina y tienen niveles más bajos de fosfatidilcolina que la
bicapa circundante. Las balsas de lípidos pueden actuar para compartimentar y
organizar el ensamblaje de complejos de señalización. Su fluidez reducida y su
empaquetamiento apretado les permite "flotar" libremente en la bicapa
de membrana. Los ejemplos de receptores de membrana que pueden requerir balsas
de lípidos para la transducción de señales efectiva incluyen el receptor de
EGF, el receptor de insulina, el receptor de antígeno de células B y el
receptor de antígeno de células T. Además de los receptores de membrana, varios
canales
7.7 Efectores
de tirosina quinasa
Muchas hormonas y factores de crecimiento
(mitógenos) señalan sus células objetivo al unirse a una clase de receptores
que tienen actividad de tirosina quinasa y dan como resultado la fosforilación
de residuos de tirosina en el receptor y otras proteínas objetivo. Muchos de
los receptores de esta clase de receptores de membrana plasmática tienen un
dominio intrínseco de tirosina quinasa que forma parte de la región
citoplasmática del receptor. Otro grupo de receptores relacionados carece de
una tirosina quinasa intrínseca pero, cuando se activa, se asocia con una
tirosina quinasa citoplasmática. Ambas familias de receptores de tirosina
quinasa utilizan vías de transducción de señal similares, y se discutirán
juntas.
Estructuralmente, los receptores de
tirosina quinasa consisten en una región de unión a hormonas que está expuesta
al espacio extracelular, una región transmembrana y un dominio de cola
citoplasmático. Los ejemplos de agonistas (moléculas que se unen y activan
receptores o ligandos) para estos receptores incluyen hormonas (p. Ej.,
Insulina) o factores de crecimiento (p. Ej., Factores de crecimiento
epidérmicos, fbroblastos y derivados de plaquetas). Las cascadas de
señalización generadas por la activación de los receptores de tirosina quinasa
pueden dar como resultado la amplificación de la transcripción genética y la
transcripción de novo de genes involucrados en el crecimiento, la diferenciación celular
y movimientos como el rastreo o los cambios de forma.
Receptores de hormonas esteroides y epigenética
Los receptores hormonales residen en la
superficie celular o dentro de la célula. Hay dos tipos generales de hormonas
que activan estos receptores: las hormonas peptídicas y las hormonas
esteroides. Los receptores de hormonas peptídicas son generalmente proteínas de
membrana plasmática que pertenecen a la familia de GPCR y afectan su
señalización mediante la generación de segundos mensajeros como cAMP e IP3 y
mediante la liberación de calcio desde sus compartimentos de almacenamiento. La
señalización GPCR ya se ha descrito y no se discutirá más aquí.
El segundo grupo principal de hormonas, las hormonas esteroides, se une a las proteínas receptoras solubles ubicadas en el citosol o al núcleo (tipo I) o a los receptores ya unidos a los elementos de respuesta genética (promotor) de los genes objetivo (tipo II). ¿Por qué las hormonas esteroides no se unen a receptores externos?, pues porque estas atraviesan libremente la membrana celular al ser de naturaleza grasa. Los ejemplos de receptores de hormonas esteroides citoplasmáticos o nucleares de tipo I incluyen los receptores de hormonas sexuales (andrógenos, estrógenos y progesterona), receptores de glucocorticoides (cortisol) y receptores de mineralocorticoides (aldosterona). Los ejemplos de receptores de hormonas esteroides unidas al ADN de tipo II incluyen vitamina A, vitamina D, retinoides y receptores de hormona tiroidea.
Figura 7.5.
El mecanismo general de acción de las hormonas esteroides. Las
hormonas esteroides (S) son solubles en lípidos y pasan a través de la membrana
plasmática, donde se unen a un receptor afín en el citoplasma. El complejo
hormona esteroide-receptor luego se mueve al núcleo y se une a un HRE en la
región reguladora del promotor de genes específicos sensibles a las hormonas.
La unión del complejo hormona esteroidea-receptor al elemento de respuesta
inicia la transcripción del gen para formar ARN mensajero (ARNm). El ARNm se
mueve al citoplasma, donde se traduce en una proteína que participa en una
respuesta celular. Se cree que las hormonas tiroideas actúan por un mecanismo
similar, aunque sus receptores ya están unidos a un HRE, reprimiendo la
expresión génica. El complejo receptor de hormona tiroidea se forma
directamente en el núcleo y da como resultado la activación de la transcripción
del gen sensible a la hormona tiroidea.
En general, los receptores de hormonas
esteroides tienen cuatro dominios reconocidos, que incluyen dominios variables,
de unión al ADN, de bisagra y de unión a hormonas y dimerización. El dominio
variable N-terminal es una región con poca similitud entre estos receptores. Un
dominio de unión al ADN ubicado en el centro consta de dos motivos globulares
donde el zinc se coordina con los residuos de cisteína (dedo de zinc). Este es
el dominio que controla el gen objetivo que se activará y también puede tener
sitios para la fosforilación de las proteínas quinasas que participan en la
modificación de la actividad transcripcional del receptor. Entre los dominios
centrales de unión al ADN y de unión a la hormona C-terminal se encuentra un
dominio bisagra, que controla el movimiento del receptor al núcleo.
El dominio de dimerización y unión a la
hormona carboxilo terminal une la hormona y luego permite que el receptor se
dimerice, un paso necesario para la unión al ADN. Cuando las hormonas
esteroides se unen a su receptor, el complejo hormona-receptor se mueve al
núcleo, donde se une a una secuencia de
ADN específica en la región reguladora del gen (promotor) de un gen sensible a
las hormonas. La secuencia de ADN dirigida en el promotor se
denomina elemento de respuesta hormonal (HRE). La unión del complejo
hormona-receptor al HRE puede activar o reprimir la transcripción de genes, y
por ende la función de un grupo de células. Aunque la mayoría de los efectos
implican una mayor producción de proteínas específicas, también puede
producirse una producción reprimida de ciertas proteínas por las hormonas
esteroides. El resultado de la estimulación por las hormonas esteroides es un
cambio en la lectura o transcripción del genoma.
Estas proteínas y / o enzimas recién
sintetizadas afectarán el metabolismo celular con respuestas atribuibles a esa
hormona esteroidea particular. La unión del complejo hormona-receptor activado
a la cromatina da como resultado alteraciones en la actividad de la ARN
polimerasa que conducen a una transcripción aumentada o disminuida de porciones
específicas del genoma. Como resultado, se produce ARNm, que conduce a la
producción de nuevas proteínas celulares o cambios en las tasas de síntesis de
proteínas preexistentes. También se sabe que los receptores de hormonas
esteroides sufren reacciones de fosforilación / desfosforilación. El efecto de
esta modificación covalente es también un área de investigación activa. El
modelo de acción de la hormona esteroide que se muestra en la Figura 1.13 es
generalmente aplicable a todas las hormonas esteroides.
A diferencia de las hormonas esteroides,
las hormonas tiroideas y el ácido retinoico se unen a receptores que ya están
asociados con los elementos de respuesta al ADN de los genes objetivo. Los
ejemplos de estas hormonas receptoras de tipo II incluyen las hormonas
tiroideas, los retinoides, la vitamina A y la vitamina D. Los receptores
desocupados están inactivos hasta que la hormona se une y sirven como
represores en ausencia de hormonas.
Este tipo de control genético no solo
afecta al individuo inmediato, se ha demostrado que estos mecanismos pueden
encender o apagar genes en generaciones sucesivas de la línea de células
germinales en respuesta a factores ambientales, lo que se conoce en general
como mecanismos epigenéticos.
8. La homeostasis y la señalización hormonal
|| Regresar al Índice ||
La fisiología es el estudio de procesos y
funciones en organismos vivos, abarca muchas disciplinas, con fuertes raíces en
el campo de la física, la química y las matemáticas. Los
fisiólogos suponen que las mismas leyes químicas y físicas que se aplican al
mundo inanimado rigen los procesos en el cuerpo vivo, intentando
describir funciones en términos químicos, físicos y biológicos. Por ejemplo, la
distribución de iones a través de las membranas celulares se describe en
términos termodinámicos, la contracción muscular se analiza en términos de
fuerzas y velocidades, y la regulación en el cuerpo se describe en términos de
la teoría de sistemas de control. Debido a que las funciones de un sistema vivo
son llevadas a cabo por sus estructuras componentes, una comprensión de su
estructura desde su anatomía general hasta el nivel molecular es relevante para
la comprensión de la fisiología.
Figura 8.1. Un océano
propio. Las células vivas de nuestro cuerpo, rodeadas por un entorno interno
(líquido extracelular), se comunican con el mundo externo a través de este medio.
Los intercambios de materia y energía entre el cuerpo y el entorno externo
(indicado por flechas) se producen a través del tracto gastrointestinal, los
riñones, los pulmones y la piel (incluidos los órganos sensoriales
especializados).
El alcance de la fisiología abarca desde
las actividades o funciones de las moléculas y células individuales hasta la
interacción de nuestros cuerpos con el mundo externo. En los últimos años,
hemos visto muchos avances en nuestra comprensión de los procesos fisiológicos a
nivel molecular y celular. En organismos superiores, los cambios en la función
celular ocurren en el contexto de todo el organismo, y diferentes tejidos y
órganos pueden afectarse entre sí. La actividad independiente de un organismo
requiere la coordinación de la función en todos los niveles, desde el molecular y el
celular hasta el individuo completo. Una parte importante de la fisiología es
comprender cómo se controlan las diferentes poblaciones de células que forman
los tejidos, cómo interactúan y cómo se adaptan a las condiciones cambiantes.
Para que una persona se mantenga saludable, las condiciones fisiológicas en el
cuerpo deben ser óptimas y estar estrechamente reguladas. La regulación
requiere una comunicación eficiente entre células
y tejidos.
Nuestros cuerpos están hechos de
materiales increíblemente complejos y delicados, y estamos constantemente
sujetos a todo tipo de perturbaciones, sin embargo, seguimos adelante durante
toda la vida. Está claro que las condiciones y los procesos en el cuerpo deben
controlarse y regularse estrechamente, es decir, mantenerse dentro de los
valores apropiados. A continuación, consideramos, en términos generales, la
regulación fisiológica en el cuerpo.
Los ingenieros han reconocido por mucho
tiempo que se pueden lograr condiciones estables mediante sistemas de control
de retroalimentación negativa. La retroalimentación es un flujo de información
a lo largo de un circuito cerrado. Los componentes de un sistema de control de
retroalimentación negativa simple incluyen una variable regulada, un sensor (o
detector), un controlador (o comparador) y un efector. Cada componente controla
el siguiente componente. Varias perturbaciones pueden surgir dentro o fuera del
sistema y causar cambios no deseados en la variable regulada. Con la
retroalimentación negativa, se detecta una variable regulada, la información se
retroalimenta al controlador y el efector actúa para oponerse al cambio (de ahí
el término negativo).
Un ejemplo familiar de un sistema de
control de retroalimentación negativa es el control termostático de la
temperatura ambiente. La temperatura ambiente (variable regulada) está sujeta a
perturbaciones. Por ejemplo, en un día frío, la temperatura ambiente cae. Un
termómetro (sensor) en el termostato (controlador) detecta la temperatura
ambiente. El termostato está configurado para una determinada temperatura
(punto de ajuste). El controlador compara la temperatura real (señal de
retroalimentación) con la temperatura del punto de ajuste, y se genera una
señal de error si la temperatura ambiente cae por debajo de la temperatura establecida.
La señal de error activa el horno (efector). El cambio resultante en la
temperatura ambiente es monitoreado, y cuando la temperatura sube lo
suficiente, el horno se apaga. Tal sistema de retroalimentación negativa
permite cierta fluctuación en la temperatura ambiente, pero los componentes
actúan juntos para mantener la temperatura establecida. La comunicación
efectiva entre el sensor y el efector es importante para mantener estas
oscilaciones al mínimo.
Existen sistemas similares de retroalimentación
negativa para mantener la homeostasis en el cuerpo. Por ejemplo, el
mantenimiento del agua y las sales en el cuerpo se conoce como osmorregulación
o equilibrio de líquidos. Durante el ejercicio, el equilibrio de líquidos puede
verse alterado como resultado de la pérdida de agua por la sudoración. La
pérdida de agua produce un aumento de la concentración de sales en la sangre y
los líquidos tisulares, que las células del cerebro perciben como una
retroalimentación negativa. El cerebro responde diciéndole a los riñones que
reduzcan la secreción de agua y también aumentando la sensación de sed. En
conjunto, la reducción de la pérdida de agua en los riñones y el aumento de la
ingesta de agua devuelven los fluidos sanguíneos y tisulares a la concentración
osmótica correcta. Este sistema de retroalimentación negativa permite
fluctuaciones menores en las concentraciones de agua y sal en el cuerpo, pero
actúa rápidamente para compensar las perturbaciones y restaurar las condiciones
osmóticas fisiológicamente aceptables.
8.1 El medio interno
El entorno interno estable es esencial
para la función celular normal. El fisiólogo francés del siglo XIX Claude
Bernard fue el primero en formular el concepto del ambiente interno (milieu intérieur). Señaló que un
ambiente externo rodea a los organismos multicelulares (aire o agua) y un
ambiente interno líquido (fluido extracelular) rodea las células que forman el
organismo. Estas células no están expuestas directamente al mundo externo, sino
que interactúan con él a través de su entorno circundante, que es continuamente
renovado por la sangre circulante.
Para una función óptima de células,
tejidos y órganos en animales, se deben mantener varias facetas del entorno
interno dentro de límites estrechos. Estos incluyen, entre otros,
👉 tensiones de oxígeno y dióxido de
carbono;
👉 concentraciones de glucosa y otros
metabolitos;
👉 presión osmótica;
👉 concentraciones de iones de
hidrógeno, potasio, calcio y magnesio; y
👉 temperatura.
Las desviaciones de las condiciones
óptimas pueden provocar disfunción, enfermedad o muerte. Bernard declaró:
"La estabilidad del ambiente interno es la condición principal para una
existencia libre e independiente". Reconoció que la independencia de un
animal de las condiciones externas cambiantes está relacionada con su capacidad
para mantener un ambiente interno relativamente constante. Un buen ejemplo es
la capacidad de los animales de sangre caliente de vivir en climas diferentes.
En un amplio rango de temperaturas externas, la temperatura central en los
mamíferos se mantiene constante tanto por mecanismos fisiológicos como
conductuales. Esta estabilidad ofrece una gran flexibilidad y tiene un evidente
valor de supervivencia.
8.2 La homeostasis
La homeostasis es el mantenimiento de
estados estacionarios en el cuerpo mediante mecanismos fisiológicos
coordinados. La clave para mantener la estabilidad del entorno interno del
cuerpo es la coordinación magistral de los mecanismos reguladores importantes
en el cuerpo. El reconocido fisiólogo Walter B. Cannon capturó el espíritu de
la capacidad del cuerpo para la autorregulación al definir el término
homeostasis como el mantenimiento de estados estables en el cuerpo mediante
mecanismos fisiológicos coordinados.
Comprender el concepto de homeostasis es
importante para comprender y analizar las condiciones normales y patológicas en
el cuerpo. Para funcionar de manera óptima en una variedad de condiciones, el
cuerpo debe detectar desviaciones de lo normal y luego ser capaz de activar
mecanismos para restaurar las condiciones fisiológicas a la normalidad. Las
desviaciones de las condiciones normales pueden variar entre demasiado alto y
demasiado bajo, por lo que existen mecanismos para oponerse a los cambios en
cualquier dirección. Por ejemplo, si la
concentración de glucosa en sangre es demasiado baja, la hormona glucagón se libera
de las células alfa del páncreas y la epinefrina se libera de la médula
suprarrenal para aumentarla. Si la concentración de glucosa en sangre es
demasiado alta, las células beta del páncreas liberan insulina para disminuirla
al mejorar la captación, el almacenamiento y el metabolismo celular de la
glucosa. Las respuestas conductuales también contribuyen al
mantenimiento de la homeostasis. Por ejemplo, una concentración baja de glucosa
en la sangre estimula los centros de alimentación en el cerebro, impulsando al
animal a buscar comida.
La regulación homeostática de una variable
fisiológica a menudo implica varios mecanismos cooperantes activados al mismo
tiempo o en sucesión. Cuanto más importante es una variable, más numerosos y
complicados son los mecanismos que operan para mantenerla en el valor deseado.
Cuando el cuerpo no puede restaurar las variables fisiológicas, puede
producirse la enfermedad o la muerte. La capacidad de mantener los mecanismos
homeostáticos varía a lo largo de la vida de una persona, con algunos
mecanismos homeostáticos que no se desarrollan completamente al nacer y otros
que disminuyen con la edad. Por ejemplo, un recién nacido no puede concentrar
la orina tan bien como un adulto y, por lo tanto, es menos capaz de tolerar la privación
de agua. Los adultos mayores son menos capaces de tolerar el estrés, como el
ejercicio o el clima cambiante, que los adultos más jóvenes.
8.3 Homeostasis intracelular
El término homeostasis se refiere
tradicionalmente al fluido extracelular que baña nuestros tejidos, pero también
se puede aplicar a afecciones dentro de las células. De hecho, el objetivo
final de mantener un ambiente interno constante es promover la homeostasis
intracelular, y hacia este fin, las condiciones en el citosol de las células están
estrechamente reguladas. La multitud de reacciones bioquímicas características
de una célula debe estar estrictamente regulada para proporcionar energía
metabólica y tasas adecuadas de síntesis y descomposición de los componentes
celulares. Las reacciones metabólicas dentro de las células son catalizadas por
enzimas y, por lo tanto, están sujetas a varios factores que regulan o influyen
en la actividad enzimática:
👉 el producto final de las
reacciones puede inhibir la actividad catalítica de las enzimas, un proceso
llamado inhibición del producto final, relacionado con el equilibrio químico y
el principio de Le-Chatelier. La inhibición del producto final es un ejemplo de
control de retroalimentación negativa.
👉 las proteínas reguladoras
intracelulares como la proteína de unión al calcio calmodulina pueden asociarse
con enzimas para controlar su actividad.
👉 las enzimas pueden controlarse
mediante la modificación covalente, como la fosforilación o la
desfosforilación.
👉 las enzimas receptoras pueden
controlarse por secuestración en vesículas y degradación, mecanismo involucrado
en la enfermedad del control fisiológico conocida como la
adicción.
👉 el entorno iónico dentro de las
células, incluida la concentración de iones de hidrógeno ([H+]), la
fuerza iónica y la concentración de iones de calcio, influye en la estructura y
actividad de las enzimas.
Figura 8.2. El eje
Hipotálamo-Pituitaria-Tiroides. El hipotálamo no solo produce hormonas, también
es un detector de hormonas como la tiroxina, que compara la concentración de la
hormona por medio de la unión con receptores en su membrana, si muchos
receptores se acoplan a la tiroxina, este detiene la producción de la hormona
hipotalámica y su efecto cascada disminuye la cantidad de tiroxina en la tiroides.
La concentración de iones de hidrógeno [H+] o pH “o simplemente nivel de acidez” afecta la carga eléctrica de los aminoácidos que comprenden una proteína, y esto contribuye a su configuración estructural y propiedades de unión, que en últimas controlan su función, total o parcialmente. Como una medida de acidez o alcalinidad, el pH afecta las reacciones químicas en las células y la organización de las proteínas estructurales. Las células pueden regular su pH a través de mecanismos que generan o que destierran iones de hidrógeno intracelulares.
La estructura y la actividad de las
proteínas celulares también se ven afectadas por la concentración de sal o la
fuerza iónica. La fuerza iónica citosólica depende del número total y la carga
de iones por unidad de volumen de agua dentro de las células. Las células
pueden regular su fuerza iónica manteniendo la mezcla adecuada de iones y
moléculas agrupadas (por ejemplo, osmolitos orgánicos como el sorbitol). Muchas
células usan calcio como señal intracelular o "mensajera" para la
activación enzimática y, por lo tanto, deben poseer mecanismos para regular el
citosólico [Ca2+].
Actividades fundamentales como la contracción muscular; la secreción de
neurotransmisores, hormonas y enzimas digestivas; y la apertura o cierre de los
canales iónicos están mediados por cambios transitorios la concentración de [Ca2+] citosólico. El [Ca2+] citosólico en las células en reposo es bajo, aproximadamente 1 x 10-7 M, y muy por debajo
de la concentración de [Ca2+] en el líquido extracelular (aproximadamente 2.5 x 10-3 M).
El [Ca2+] citosólico está regulado por la unión del calcio a las proteínas
intracelulares, el transporte está regulado por las bombas de calcio
dependientes de trifosfato de adenosina (ATP) en las mitocondrias y otros
orgánulos (p. Ej., Retículo sarcoplásmico en el músculo), y la extrusión de
calcio está regulada a través de intercambiadores de [Na+/Ca2+]
de membrana celular y bombas de calcio. Las toxinas o la producción disminuida
de ATP pueden conducir a una concentración citosólica de [Ca2+] anormalmente elevada.
El [Ca2+]
citosólico anormal puede conducir a la hiperactivación de las vías enzimáticas
dependientes de calcio, y los niveles citosólicos altos [Ca2+] pueden abrumar los
mecanismos reguladores del calcio, lo que lleva a la muerte celular.
8.4 Control de avance
El control de avance generalmente actúa en
combinación con sistemas de retroalimentación negativa. Un ejemplo es tomar un
lápiz. Los movimientos del brazo, la mano y los dedos están dirigidos por la
corteza cerebral (controlador de avance); los movimientos son suaves y las
fuerzas son apropiadas solo en parte debido a la retroalimentación de la
información visual y la información sensorial de los receptores en las
articulaciones y los músculos. Otro ejemplo de esta combinación ocurre durante
el ejercicio. Los ajustes respiratorios y cardiovasculares coinciden
estrechamente con la actividad muscular, de modo que las tensiones de oxígeno
en la sangre arterial y dióxido de carbono (la presión parcial de un gas en un
líquido) apenas cambian durante todo el ejercicio. Una explicación para este
comportamiento notable es que el ejercicio produce simultáneamente una señal de
alimentación hacia delante generada centralmente para los músculos activos y
los sistemas respiratorio y cardiovascular; El control de avance, junto con la
información de retroalimentación generada como consecuencia del aumento del
movimiento y la actividad muscular, ajusta el corazón, los vasos sanguíneos y
los músculos respiratorios. Además, la función del sistema de control puede
adaptarse durante un período de tiempo. La experiencia y el aprendizaje pasados
pueden cambiar la producción del sistema de control para que se comporte de
manera más eficiente o apropiada.
Aunque los mecanismos de control
homeostáticos generalmente actúan para el bien del cuerpo, a veces son
engañosos, inapropiados o excesivos. Muchas enfermedades, como el cáncer, la
diabetes, la adicción y la hipertensión, se desarrollan debido a defectos en
estos mecanismos de control. Alternativamente, los mecanismos homeostáticos
dañados también pueden provocar enfermedades autoinmunes, en las que el sistema
inmunitario ataca el propio tejido del cuerpo. La formación de una cicatriz es
un ejemplo de un mecanismo homeostático importante para la curación de heridas,
pero en muchas enfermedades crónicas, como la fibrosis pulmonar, la cirrosis
hepática y la enfermedad renal intersticial, la formación de cicatrices sale
mal y se vuelve excesiva.
8.5 Regulación positiva
La retroalimentación positiva promueve un
cambio en una dirección. Con la retroalimentación positiva, se detecta una
variable y se toman medidas para reforzar un cambio de la variable. El término
positivo se refiere a que la respuesta está en la misma dirección, lo que lleva
a un efecto acumulativo o amplificado. La retroalimentación positiva no conduce
a la estabilidad o la regulación, sino a lo contrario: un cambio progresivo en
una dirección. Un ejemplo de retroalimentación positiva en un proceso
fisiológico es la sensación de necesidad de orinar. A medida que se llena la
vejiga, se estimulan los mecanosensores de la vejiga y el músculo liso de la
pared de la vejiga comienza a contraerse. A medida que la vejiga continúa
llenándose y distendiéndose, las contracciones aumentan y la necesidad de orinar
se vuelve más urgente. En este ejemplo, responder a la necesidad de orinar
resulta en una sensación de alivio inmediato al vaciar la vejiga, y esto es una
retroalimentación positiva.
Otro ejemplo de retroalimentación positiva
ocurre durante la fase folicular del ciclo menstrual. El estrógeno de la
hormona sexual femenina estimula la liberación de la hormona luteinizante, que
a su vez provoca una mayor síntesis de estrógenos por parte de los ovarios.
Esta retroalimentación positiva culmina en la ovulación.
Un tercer ejemplo es la liberación de
calcio inducida por calcio en las células musculares cardíacas que ocurre con
cada latido cardíaco. La despolarización de la membrana plasmática del músculo
cardíaco conduce a un pequeño flujo de calcio a través de los canales de calcio
de la membrana. Esto conduce a una liberación explosiva de calcio desde los
orgánulos intracelulares, un aumento rápido en el nivel de calcio citosólico y
la activación de la maquinaria contráctil.
La retroalimentación positiva, si no se
controla, puede conducir a un círculo vicioso y situaciones peligrosas. Por
ejemplo, un corazón puede estar tan debilitado por una enfermedad que no puede
proporcionar un flujo sanguíneo adecuado al tejido muscular del corazón. Esto
conduce a una mayor reducción de la capacidad de bombeo cardíaco, incluso menos
flujo sanguíneo coronario, y un mayor deterioro de la función cardíaca. La
tarea del médico a veces es interrumpir los ciclos de retroalimentación
positiva cíclica perjudiciales.
Figura 8.3. Frecuencia
porcentual en masa del cuerpo humano. Los fluidos corporales, que comprenden
aproximadamente el 60% del peso corporal total, se pueden dividir en dos
compartimentos principales: el compartimento intracelular y el compartimento
extracelular. El compartimento intracelular, que representa aproximadamente el
40% del peso del cuerpo, es principalmente una solución de potasio, otros iones
y proteínas. El compartimento extracelular, que representa aproximadamente el
20% del peso corporal, que comprende los fluidos intersticiales, el plasma y
otros fluidos, como el moco y los jugos digestivos, está compuesto
principalmente de NaCl y NaHCO3.
8.6 El
equilibrio
La fisiología a menudo implica el estudio
de intercambios de materia o energía entre diferentes espacios o compartimentos
definidos, separados por algún tipo de estructura limitante o membrana.
Simplísticamente, todo el cuerpo se puede dividir en dos compartimentos
principales: líquido intracelular y líquido extracelular, que están separados
por las membranas plasmáticas celulares. El componente fluido del cuerpo
comprende aproximadamente el 60% del peso corporal total. El compartimento de
líquido intracelular comprende aproximadamente dos tercios del agua del cuerpo
y está compuesto principalmente de potasio y otros iones, así como proteínas.
El compartimento de líquido extracelular es el tercio restante del agua del
cuerpo (aproximadamente el 20% de su peso), consiste en todos los líquidos
corporales fuera de las células e incluye el líquido intersticial que baña las
células, la linfa, el plasma sanguíneo y los líquidos especializados. como el
líquido cefalorraquídeo. Es principalmente una solución de cloruro de sodio
(NaCl) y carbonato de sodio (NaHCO3) que se puede dividir en tres subcompartimentos: el líquido
intersticial (linfa y plasma); plasma que circula como componente extracelular
de la sangre; y líquido transcelular, que es un conjunto de líquidos que están
fuera de los compartimentos normales, como el líquido cefalorraquídeo, los
líquidos digestivos y la mucosidad.
Cuando dos compartimentos están en
equilibrio, las fuerzas opuestas están equilibradas, y no hay transferencia
neta de una sustancia o energía particular de un compartimento al otro. El
equilibrio se produce si se ha permitido un tiempo suficiente para el
intercambio y si ninguna fuerza impulsora física o química favorecería el
movimiento neto en una dirección u otra. Por ejemplo, en el pulmón, el oxígeno
en los espacios alveolares se disipa en la sangre capilar pulmonar hasta que se
alcanza la misma tensión de oxígeno en ambos compartimientos. El equilibrio
osmótico entre las células y el fluido extracelular normalmente está presente
en el cuerpo debido a la alta permeabilidad al agua de la mayoría de las membranas
celulares. Una condición de equilibrio, si no se altera, permanece estable. No
se requiere gasto de energía para mantener un estado de equilibrio.
El equilibrio y el estado estacionario a
veces se confunden entre sí. Un estado estacionario es simplemente una
condición que no cambia con el tiempo. Indica que la cantidad o concentración
de una sustancia en un compartimento es constante. En un estado estable, no hay
ganancia o pérdida neta de una sustancia en un compartimento. Tanto el estado
estable como el equilibrio sugieren condiciones estables, pero un estado
estable no necesariamente indica una condición de equilibrio, y puede ser
necesario un gasto de energía para mantener un estado estable. Por ejemplo, en
la mayoría de las células del cuerpo, hay un estado estable para los iones Na+; Las cantidades de Na+ que entran y salen de
las celulas por unidad de tiempo son iguales. Pero las concentraciones de iones
8.7 Coordinación entre sistemas
(YouTube) Las funciones
corporales se pueden analizar en términos de varios sistemas, como los sistemas
nervioso, muscular, cardiovascular, respiratorio, renal, gastrointestinal y
endocrino. Sin embargo, estas divisiones son bastante arbitrarias, y todos los
sistemas interactúan y dependen unos de otros. Por ejemplo, caminar implica la
actividad de muchos sistemas además de los sistemas muscular y esquelético. El
sistema nervioso coordina los movimientos de las extremidades y el cuerpo,
estimula la contracción de los músculos y detecta la tensión muscular y la
posición de las extremidades. El sistema cardiovascular suministra sangre a los
músculos, proporcionando nutrición y la eliminación de desechos metabólicos y
calor. El sistema respiratorio suministra oxígeno y elimina el dióxido de
carbono. El sistema renal mantiene una composición sanguínea óptima. El sistema
gastrointestinal suministra metabolitos que producen energía. El sistema
endocrino ayuda a ajustar el flujo sanguíneo y el suministro de varios
sustratos metabólicos a los músculos activos. La actividad corporal coordinada
exige la integración de muchos sistemas.
Investigaciones recientes demuestran que
muchas enfermedades pueden explicarse sobre la base de una función anormal a
nivel molecular. Estas investigaciones han llevado a avances increíbles en
nuestro conocimiento de las funciones celulares normales y anormales. Sin
embargo, las enfermedades ocurren dentro del contexto de un organismo completo
y es importante comprender cómo todas las células, tejidos, órganos y sistemas
de órganos responden a una alteración (proceso de la enfermedad) e interactúan.
El decir: "El todo es más que la suma de sus partes",
ciertamente se aplica a lo que sucede en los organismos vivos. La ciencia de la
fisiología tiene el desafío único de tratar de dar sentido a las complejas
interacciones que ocurren en el cuerpo. Comprender los procesos y funciones del
cuerpo es claramente fundamental tanto para la investigación biomédica como
para la medicina.
9. Modos de comunicación y señalización celular
|| Regresar al Índice ||
El cuerpo humano tiene varios medios para transmitir información entre las células. Estos mecanismos incluyen la comunicación directa entre las células adyacentes a través de uniones vacías, señalización autocrina y paracrina, y la liberación de neurotransmisores y hormonas (sustancias químicas con funciones reguladoras) producidas por las células endocrinas y nerviosas (Figura 9.1).
Figura 9.1. Modos de señalización celular. Las
células pueden comunicarse entre sí directamente a través de uniones huecas o
mensajeros químicos. Con la señalización
autocrina y paracrina, un mensajero
químico difunde a corta distancia a través del líquido extracelular y se une a
un receptor en la misma célula o en una célula cercana. La señalización nerviosa implica la transmisión rápida de potenciales
de acción, a menudo a largas distancias, y la liberación de un neurotransmisor
en una sinapsis. La señalización
endocrina implica la liberación de una hormona en el torrente sanguíneo y
la unión de la hormona a receptores específicos de células diana. La señalización neuroendocrina implica la
liberación de una hormona de una célula nerviosa y el transporte de la hormona
por la sangre a una célula objetivo distante.
9.1 Uniones de brecha
La membrana plasmática de las células que
están formadas por la proteína conexina (Figura 9.2).
Seis conexinas se ensamblan en la membrana plasmática de una célula para formar
un medio canal (hemicanal), llamado conexón. Dos conexiones alineadas entre dos
células vecinas se unen de extremo a extremo para formar un canal intercelular
entre las membranas plasmáticas de las células adyacentes. Las uniones huecas
permiten el flujo de iones (por lo tanto, corriente eléctrica) y pequeñas
moléculas entre el citosol de las células vecinas. Las uniones de brechas son
críticas para la función de muchos tejidos y permiten la transmisión rápida de
señales eléctricas entre las células vecinas del corazón, las células del
músculo liso y algunas células nerviosas. También pueden acoplar funcionalmente
células epiteliales adyacentes. Se cree que las uniones de brecha juegan un
papel en el control del crecimiento y la diferenciación celular, al permitir
que las células adyacentes compartan un entorno intracelular común. A menudo,
cuando una célula se lesiona, se cierran las uniones, separando una célula
dañada de sus vecinos. Este proceso de aislamiento puede ser el resultado de un
aumento de calcio o una disminución del pH en el citosol de la célula dañada.
9.2 Comunicación paracrina
Consiste en enviar señales a cortas distancias, pero sin que existan
canales, es decir, las células no se tocan, y la señal enviada debe viajar por difusión simple en el fluido intercelular hasta las
células vecinas. Este medio de comunicación no depende de un sistema vascular.
Los factores de señalización paracrina afectan solo al entorno inmediato y se
unen con alta especificidad a los receptores celulares en la
membrana plasmática de la célula receptora.
Figura 9.2. Uniones de brecha. El
canal conecta el citosol de las células adyacentes. Seis moléculas de la
proteína conexina forman un canal mediador llamado conexión. Los iones y las
moléculas pequeñas como los nucleótidos pueden fluir a través del poro formado
por la unión de los conexones de las células adyacentes.
También se destruyen rápidamente por las
enzimas extracelulares o se unen a la matriz extracelular, evitando así su
difusión generalizada. El óxido nítrico (NO), originalmente llamado factor
relajante derivado del endotelio (EDRF), es un ejemplo de una molécula de
señalización paracrina porque tiene una vida media intrínsecamente corta y, por
lo tanto, puede afectar a las células ubicadas directamente al lado de la
célula productora de NO. Aunque la mayoría de las células pueden producir NO,
este tiene un papel importante en la mediación del tono del músculo liso
vascular, facilitando las actividades de neurotransmisión del sistema nervioso
central (SNC) y modulando las respuestas inmunes.
Por el contrario, durante la señalización autocrina, la célula libera un mensajero
químico en el fluido extracelular que se une a un receptor en la superficie de
la célula que lo. Los eicosanoides (por ejemplo, las prostaglandinas) son
ejemplos de moléculas de señalización que pueden actuar de manera autocrina.
Estas moléculas actúan como hormonas locales para influir en una variedad de
procesos fisiológicos, como la contracción del músculo liso uterino durante el
embarazo.
9.3 Comuniación neurocrina
El sistema nervioso central SNC incluye el
cerebro y la médula espinal, que une el SNC con el sistema nervioso periférico
(SNP), que está compuesto por nervios o haces de neuronas. Juntos, el SNC y el
SNP integran y coordinan una gran cantidad de procesos sensoriales y respuestas
motoras. Las funciones básicas del sistema nervioso son adquirir información
sensorial del entorno interno y externo, integrar la información y luego
activar una respuesta a los estímulos. La entrada sensorial al sistema nervioso
puede ocurrir en muchas formas, como el sabor, el sonido, el pH de la sangre,
las hormonas, el equilibrio u orientación, la presión o la temperatura, y estas
entradas se convierten en señales que se envían al cerebro o la médula espinal.
En los centros sensoriales del cerebro y la médula espinal, las señales de
entrada se integran rápidamente y luego se genera una respuesta.
La respuesta generalmente es una salida
motora y es una señal que se transmite a los órganos y tejidos, donde se
convierte en una acción como un cambio en la frecuencia cardíaca, sensación de
sed, liberación de hormonas o un movimiento físico. El sistema nervioso también
está organizado para actividades discretas; tiene una enorme cantidad de
"líneas privadas" para enviar mensajes de un lugar distinto a otro.
La conducción de la información a lo largo de los nervios se produce a través
de señales eléctricas, llamadas potenciales
de acción, y la transmisión de la señal entre los nervios o entre los
nervios y las estructuras efectoras no neuronales se lleva a cabo en una sinapsis. La transmisión sináptica casi
siempre está mediada por la liberación de químicos específicos o
neurotransmisores desde los terminales nerviosos.
Las células inervadas tienen moléculas
proteicas especializadas (receptores) en sus membranas celulares que se unen
selectivamente a los neurotransmisores. Se producen graves consecuencias cuando
la transmisión nerviosa está deteriorada o es defectuosa. Por ejemplo, en la
enfermedad de Parkinson, hay una deficiencia en el neurotransmisor dopamina, causada
por una pérdida progresiva de neuronas secretoras de dopamina, lo que resulta
tanto en el deterioro cognitivo (por ejemplo, tiempos de reacción lentos) como
en el comportamiento (por ejemplo, temblores).
La adicción es otro ejemplo de la
alteración en los receptores específicos en tejidos efectores, que pueden ser
en el cerebro, que desemboca en adicciones a sustancias y a alteraciones
notables de comportamiento, como en otros órganos, siendo el ejemplo más
notable en la diabetes, donde se van eliminando los receptores que activan los
canales de absorción del azúcar glucosa.
9.4 Comunicación endocrina
El sistema endocrino produce hormonas en
respuesta a una variedad de estímulos, y estas hormonas son fundamentales para
establecer y mantener la homeostasis en el cuerpo. A diferencia de los efectos
rápidos y dirigidos que resultan de la estimulación neuronal, las respuestas a
las hormonas son mucho más lentas (segundos a horas) y los efectos a menudo
duran más. Las hormonas son segregadas por las glándulas y los tejidos
endocrinos y son transmitidas a todas las partes del cuerpo por el torrente
sanguíneo. Una célula en particular
solo puede responder a una hormona si posee el receptor apropiado para la
hormona. Los efectos hormonales también pueden enfocarse. Por
ejemplo, la arginina vasopresina aumenta específicamente la permeabilidad al
agua de las células del conducto colector renal pero no altera la permeabilidad
al agua de otras células. Los efectos hormonales también pueden ser difusos, ya
que influyen en prácticamente todas las células del cuerpo. Por ejemplo, la
tiroxina tiene un efecto estimulante general en el metabolismo, pues la mayoría
de las células poseen receptores para la tiroxina. Las hormonas juegan un papel
crítico en el control de funciones corporales como el crecimiento, el
metabolismo y la reproducción.
Las células que no son células endocrinas
tradicionales producen una categoría especial de mensajeros químicos llamados
factores de crecimiento tisular. Estos factores de crecimiento son moléculas de
proteínas que influyen en la división celular, la diferenciación y la
supervivencia celular. Pueden ejercer efectos de forma autocrina, paracrina o
endocrina. Se han identificado muchos factores de crecimiento, y probablemente
se reconocerán muchos más en los próximos años. El factor de crecimiento
nervioso mejora el desarrollo de las células nerviosas y estimula el
crecimiento de los axones. El factor de crecimiento epidérmico (EGF) estimula
el crecimiento de células epiteliales en la piel y otros órganos. El factor de
crecimiento derivado de plaquetas estimula la proliferación del músculo liso
vascular y las células endoteliales. Los factores de crecimiento similares a la
insulina estimulan la proliferación de una amplia variedad de células y median
muchos de los efectos de la hormona del crecimiento. Los factores de
crecimiento parecen ser importantes en el desarrollo de organismos
multicelulares y en la regeneración y reparación de tejidos dañados.
9.5 Sobrelapamiento endocrino y nervioso
La distinción entre los sistemas de
control nervioso y endocrino no siempre es clara. Esto se debe a que el sistema
nervioso ejerce control sobre la función de las glándulas endocrinas, la
mayoría de las glándulas endocrinas, si no todas, están inervadas por el SNP, y
estos nervios pueden controlar directamente la función endocrina de las
glándulas. Además, la inervación de los tejidos endocrinos también puede
regular el flujo sanguíneo dentro de la glándula, lo que puede afectar la
distribución y, por lo tanto, la función de las hormonas. Por otro lado, las
hormonas pueden afectar el SNC para alterar el comportamiento y el estado de
ánimo.
A esta relación altamente integrada se
agrega la presencia de células nerviosas especializadas, llamadas células
neuroendocrinas o neurosecretoras, que convierten directamente una señal neural
en una señal hormonal. Por lo tanto, estas células convierten directamente la
energía eléctrica en energía química, y la activación de una célula
neurosecretora produce secreción hormonal. Ejemplos son las neuronas
hipotalámicas, que liberan factores liberadores que controlan la secreción de
la glándula pituitaria anterior, y las neuronas hipotalámicas, que segregan
arginina, vasopresina y oxitocina en la circulación. Además, muchos neurotransmisores
probados o potenciales que se encuentran en las terminales nerviosas también
son hormonas bien conocidas, que incluyen arginina, vasopresina,
colecistoquinina, encefalinas, noradrenalina, secretina y péptido intestinal
vasoactivo. Por lo tanto, a veces es difícil clasificar una molécula particular
como hormona o neurotransmisor.
10. Evolución y control hormonal
|| Regresar al Índice ||
Puede considerarse que la evolución biológica exitosa, en gran parte, fue el resultado de la comunicación química que usa mensajeros como señales de alimentos y toxinas; Estos pueden considerarse como los principales conductos de información en la biosfera. La aparición de organismos multicelulares, como los vertebrados, requiere la diferenciación y especialización de múltiples sistemas de señalización química organizados en una red para transportar la señal difusible de una célula a otra (Figura 10.1) entre o dentro de varios compartimentos.
Figura 10.1.
Interacciones entre sistemas de señalización química y sus respectivos
entornos. Los bioreguladores que viajan a través de ambientes
internos (flujo sanguíneo, hemolinfa) o externos (agua, aire) se denominan
hormonas (o neurotransmisores, etc.) y feromonas, respectivamente. En algunos
casos, un biorregulador actúa simultáneamente como hormona y feromona como
ocurre en la interacción entre el huésped y el parásito.
La existencia de un sistema endocrino como
tal exige conceptualmente la multicelularidad, pero las acciones de los
biorreguladores no se limitan al concepto clásico de las hormonas como señales
endocrinas. De hecho, muchos biorreguladores como las feromonas, las sustancias
paracrinas y los factores de crecimiento no se originan a partir de estructuras
glandulares o nerviosas definidas y se envían a sus sitios de acción de muchas
maneras. La comunicación química es central en la historia evolutiva; Muchos
tipos de moléculas de información, incluyendo biorreguladores, receptores,
transductores, efectores y segundos mensajeros, están casi universalmente
presentes. Es probable que los organismos unicelulares y multicelulares
compartan mecanismos biosintéticos y funcionales en términos de su comunicación
química.
El uso de perspectivas filogenéticas para
reconstruir la historia evolutiva se ha vuelto cada vez más importante y
proporciona soluciones a preguntas básicas en el área de las comunicaciones
químicas. Los biorreguladores, las células secretoras y los tejidos diana no
han dejado ningún registro paleontológico, pero la evolución de la comunicación
química se puede extrapolar a partir de análisis comparativos de organismos
existentes. Además, el registro de vida es, por supuesto, mucho más rico y
extenso que el fósil, porque las células hoy retienen información importante
sobre su pasado en términos de secuencias de aminoácidos de sus proteínas y en
la composición de ácidos nucleicos (ARN, ADN). Una clave para este tipo de
reconstrucción nos la da Cristhian de Duve en su obra Polvo Vital, cuando
construyes una autopista, normalmente no puedes hacerlo en una ruta arbitraria,
lo más fácil es seguir la ruta preestablecida por caminos antiguos. En otras
palabras, muchas rutas de control se mantienen en diferentes organismos debido
a que son heredadas de ancestros comunes y no pueden ser cambiadas fácilmente,
a lo sumo alteradas levemente con desviaciones pequeñas.
10.1 Comunicación intraespecífica
La ubicuidad de los biorreguladores en
toda la biosfera sugiere que estos compuestos son anteriores a los roles
verdaderamente hormonales, y la comunicación química tuvo lugar entre los
organismos unicelulares antes de la aparición de Metazoa. Se pueden reconocer dos sistemas
secretores primarios dependiendo de las rutas que toman después de la
liberación. Un tipo implica la síntesis y liberación de materiales que tienen
acciones dentro del propio organismo (sistema endocrino contemporáneo). El
segundo tipo de secreción incluye sistemas feromonales en los que la secreción
abandona el organismo, ya sea en forma líquida o gaseosa, para afectar la
función de un segundo organismo (sistema exocrino primordial).
La variedad y ubicuidad de las moléculas
de feromonas (nucleótidos cíclicos, aminoácidos, péptidos pequeños, proteínas
grandes, alcanos, cetonas, terpenoides, esteroides) hace que sea probable que
tales sustancias en organismos unicelulares evolucionen en las hormonas de
organismos multicelulares. El primer ejemplo filogenético de comunicación
intraespecífica a nivel de organización celular es el proceso de agregación de
organismos unicelulares de la misma especie en los que existe una migración
dirigida hacia una región de mayor concentración de feromona (señal paracrina).
Además, algunas feromonas se producen en la misma célula en la que ejercen sus
efectos, denominada señal autocrina; Este tipo de autoestimulación se observa
en el protozoo Euplotes raikovi
(Stoka, 1999). Hay dos tipos de interacciones feromona-receptor en esta
especie:
👉 receptores de feromona autocrina
(división celular) y
👉 receptores de feromona paracrina
(comportamiento de apareamiento).
En el primer tipo de interacción, las
feromonas causan proliferación mitogénica de las mismas células de las que
fueron secretadas. En el segundo tipo de interacción, estas células interrumpen
su ciclo vegetativo y se desencadenan hacia el comportamiento de apareamiento
cuando las feromonas no coespecíficas actúan sobre los receptores de feromona
paracrina. Existen amplios paradigmas para la evolución de la comunicación
química involucrada en estas respuestas biológicas:
👉 la misma molécula mensajera puede
desarrollar más de una función fisiológica;
👉 las funciones autocrina y
paracrina aparecieron antes del origen de la función endocrina;
👉 la interacción recíproca entre
miembros de la misma especie comenzó en un ambiente asocial (sin colonias y sin
interacciones cooperativas) que precedió el desarrollo de organismos
multicelulares.
La comunicación química abarca desde los
procariotas que responden a una amplia variedad de señales químicas ambientales
hasta los complejos procesos reguladores endocrinos en organismos
multicelulares. Ciertamente, la ubicuidad de las moléculas mensajeras de
vertebrados es un producto de eventos naturales de selección-adaptación. Sin
embargo, es importante distinguir entre las características seleccionadas para
una función (proceso de adaptación) de aquellas seleccionadas originalmente
para una función pero que posteriormente se emplearon por casualidad en un
contexto diferente que da como resultado un efecto diferente, aunque
molecularmente, el sistema receptor ligando funciona de manera conservada
(proceso de exaptación o reclutamiento paralelo de genes).
10.2 La metamorfosis
Un ejemplo particularmente bueno de esto
se observa en las metamorfosis de invertebrados y vertebrados, procesos
biológicos espectaculares regulados por una variedad de hormonas. En este
proceso, la hormona juvenil sesquiterpenoide (Insecta) y la prolactina (anfibios) actúan como agentes juveniles,
aunque también participan en las funciones reproductivas. Los insectos y
anfibios ancestrales eran esencialmente acuáticos, la metamorfosis era un
proceso de adaptación para permitir estilos de vida acuáticos y terrestres.
La metamorfosis de los insectos está
relacionada con la maduración sexual y la función primordial de la hormona
juvenil probablemente fue la de regular el ciclo reproductivo de los
antepasados ametabólicos (Apterygota)
de los insectos alados. Los insectos contemporáneos más primitivos, Apterygota, prácticamente no
muestran metamorfosis y la hormona juvenil actúa solo en los tejidos
reproductivos. En contraste, la prolactina puede verse como una hormona
osmorreguladora en los peces. Por lo tanto, los efectos morfogenéticos y
reguladores de la hormona juvenil y los atributos fisiológicos posteriores de
la prolactina (secreción de leche en mamíferos, producción de leche de buche en
aves, comportamiento de impulsión de agua en anfibios) se desarrollan
secundariamente, cuando la hormona juvenil y la prolactina fueron utilizados
por otros tejidos o especies
La adquisición de nuevas funciones
ventajosas por un biorregulador determinado podría ser un proceso oportunista
en el que nuevas estructuras (receptores, transductores, efectores) y nuevos
dominios de un viejo biorregulador desarrollaron nuevas funciones fisiológicas
en otros tejidos y / o especies, cambiando únicamente el dominio receptor. Este
tipo de oportunismo evolutivo caracteriza la filogenia de la comunicación
química (proceso de exaptación).
10.3 Comunicación interespecífica
Figura 10.2. Leche de buche. La
leche de buche es una secreción del revestimiento del buche de las aves
progenitoras que se regurgita a las aves jóvenes. Se encuentra entre todas las
palomas donde se conoce como leche de paloma. Un análogo a la leche de buche
también es segregado por el esófago de los flamencos y el pingüino emperador
macho.
El oportunismo evolutivo se ve comúnmente
en las interacciones entre huéspedes y parásitos. El examen de estas relaciones
revela que, en algunos casos, existen efectos sobre la regulación hormonal del
desarrollo. Varios estudios describieron los receptores celulares de las
hormonas del huésped en parásitos que pueden responder de manera diferente con
respecto a sus anfitriones (efectos heterotróficos). Con respecto al efecto de
las hormonas del huésped en parásitos hay evidencia de la hipótesis de que
algunos biorreguladores originalmente sirvieron como molécula de defensa:
👉 las hormonas esteroides de tipo
vertebrado están presentes en los insectos y los derivados de esteroides se
producen en coelenteratos, y actúan como mediadores de defensa hacia otras
especies;
👉 los esteroles y esteroides tienen
efectos antimicrobianos;
👉 las hormonas del huésped pueden
inhibir el crecimiento de parásitos;
👉 varios fitocompuestos interrumpen
el desarrollo de insectos.
También se pueden observar ejemplos de
etapas de transición en la evolución de las funciones defensivas y hormonales:
👉 una neurotoxina es una feromona
atrayente masculina en vertebrados;
👉 las enterotoxinas inducen
esteroidogénesis en células adrenocorticales;
👉 la cadena â de la toxina del
cólera y las hormonas glicoproteicas vertebradas (hormona estimulante de la
tiroides, hormona luteinizante, hormona folículo estimulante) comparten
similitudes;
👉 el hallazgo de sistemas de
señalización química en plantas que juegan un doble papel como reguladores del
crecimiento y como mecanismo de defensa contra los patógenos (Chang et al.
1993, Chen et al. 1993).
Los efectos heterotróficos también pueden
verse como
👉 una estrategia adaptativa de
parásitos que hace que sea ventajoso coordinar sus funciones fisiológicas con
la etapa fisiológica de su huésped. Por ejemplo, la 20-OH-ecdisona actúa como
una hormona de ecdisis en los insectos, pero también puede estimular el
crecimiento y la diferenciación sexual en el parásito protozoario Trichonympha sp;
👉 un mecanismo para que las hormonas
preexistentes evolucionen en otros tejidos o especies objetivo (proceso de
exaptación). En los organismos unicelulares, los biorreguladores de tipo
vertebrado afectan su crecimiento, mientras que en los organismos
multicelulares están involucrados en la actividad sexual y la metamorfosis.
Es probable que los receptores
desencadenaran originalmente una respuesta fisiológica después de interactuar
con un biorregulador específico, pero los cambios posteriores (por ejemplo, el
acoplamiento con diferentes transductores y efectores) permitieron el
desarrollo de respuestas fisiológicas adicionales. Esta adquisición adaptativa,
con un viejo biorregulador que desempeña una nueva función, es quizás la consecuencia
más importante de las etapas de cambio de transición.
De todas estas reacciones cruzadas entre
especies, la más importante en la sociedad humana es sin duda, el efecto de
bioreguladores vegetales y fúngicos en procesos fisiológicos del cerebro humano,
los cuales conllevan a estados alterados de conciencia y a la adicción
fisiológica y afectiva a un compuesto químico determinado. En su contexto estas
sustancias evolucionaron como venenos que afectan a los herbívoros vegetales,
para dañarlos directamente o hacerlos más vulnerables a sus propios
depredadores.
10.4 Relación fundamental entre todos los
bioreguladores
La similitud inherente de los mecanismos
involucrados en las interacciones biorregulador-receptor revela que los
sistemas glandular y nervioso (sistemas endocrinos) pueden tener un origen
común de un sistema feromonal (sistema exocrino primordial) de organismos
unicelulares.
Esta hipótesis puede explicar muchos
fenómenos:
👉 hormonas de tipo vertebrado que
actúan en organismos unicelulares como feromonas que causan efectos
reguladores;
👉 la presencia de biorreguladores de
tipo vertebrado (gastrina, somatostatina, prolactina) en fluidos exocrinos
clásicos como la saliva, el jugo gástrico y otras secreciones humorales
👉 la ubicuidad de la insulina en
tejidos extrapancreáticos de mamíferos (cerebro, hígado, linfocitos cultivados)
y fibroblastos), insectos, anélidos y organismos unicelulares;
👉 la superposición de
biorreguladores cerebrales e intestinales en mamíferos e insectos;
👉 la biosíntesis de hormonas gastrointestinales
en células neurales, endocrinas y paracrinas;
👉 hormonas esteroides gonadales que
actúan como agentes defensivos;
👉 la presencia de unión específica
de insulina al alga unicelular Acetabularia
mediterranea;
👉 la distribución ubicua de la
hormona liberadora de tirotropina en el reino animal y vegetal.
Se ha sugerido que los mecanismos de
secreción endocrina (glandular, nervioso) tienen un origen común y son
productos de procesos filogenéticos y evolutivos desde organismos unicelulares
(biorreguladores exocrinos primordiales) hasta organismos multicelulares
(biorreguladores exocrinos y endocrinos contemporáneos). Por otro lado, las
actividades de unión al receptor parecen haber surgido como resultado de
modificaciones en la estructura de las enzimas. Dentro de esta hipótesis, es
posible una evolución divergente ya que la actividad de unión a la enzima no
siempre tiene que evolucionar conjuntamente con su actividad catalítica
intrínseca. Tal mecanismo evolutivo permite la creación de receptores sin el desarrollo
de sitios de unión adicionales. Esto se ve claramente en los receptores
acoplados a proteínas G, mientras que el receptor puede variar mucho y
activarse con estímulos tan diferentes entre sí, como es la química de la
física, la proteína G en sí misma, es una entidad conservada evolutivamente.
No es sorprendente que la evolución del
receptor, como con otras características evolutivas, requiera millones de años
durante los cuales predominaron algunas etapas de transición (por ejemplo,
receptores hormonales con actividad catalítica variable entre poblaciones
aisladas). Por lo tanto, las enzimas son la clave para comprender el origen y
la evolución de las actividades de unión al receptor. Obviamente se plantean
algunas preguntas básicas: ¿qué tan similares son las regiones de unión de
receptores y enzimas para un biorregulador particular? ¿Es el origen de las
actividades de unión a receptores y enzimas, para un biorregulador particular,
un producto de procesos evolutivos convergentes o divergentes?
Aunque la evidencia es escasa, es posible
que mediante procesos de selección mutacionales y naturales, una unidad de
biorregulador-receptor surgió a través de una evolución divergente inicial
seguida de un proceso convergente. La evolución convergente y divergente se ha
observado en algunas fosforilasas eucariotas. El desarrollo evolutivo de los
sistemas de comunicación química refleja la evolución paralela de todas las
moléculas de información (biorreguladores, receptores, transductores, enzimas,
segundos mensajeros, cascadas de segundo mensajero, etc.), que a veces son
procesos coordinados y esenciales (adaptación) y a veces son oportunistas y
eventos aleatorios (exaptación) ¿Qué es lo que diferencia un proceso obligado
de uno oportunista? La respuesta es la posibilidad de que un grupo de genes
pueda duplicarse o expresarse de manera diferencial en tejidos o en una misma
célula, si un mismo circuito de recepción-acción se duplica, el original
conservará la función base obligada, y la copia podrá experimentar variación en
su dominio receptor. Este mecanismo, aunque simple, explica por qué los
receptores son al mismo tiempo muy diversos, pero sus mecanismos de acción son
virtualmente numerables con los dedos de una mano: proteínas G, canales
iónicos, efectores de tirosina, o proteínas epigenéticas para hormonas
esteroides.
11. Función endocrina en bacterias
|| Regresar al Índice ||
Aunque
introducimos la función endocrina con respecto a los animales, y en general a
los seres vivos multicelulares, los seres vivos unicelulares así como los hongos
necesitan que sus células se comuniquen entre sí. En este sentido, el término
de unicelularidad es engañoso debido a que los seres vivos unicelulares también
se comunican entre sí químicamente. Aunque la secreción de sustancias pueda
clasificarse como exocrina, el principio básico de un mensajero químico que se
acopla a un receptor específico, la ejecución de una señal cuando la
concentración mínima de esta se alcanza, y la emisión de mensajeros como
respuesta sigue siendo el mismo que vimos en el apartado anterior.
La función
endocrina de las bacterias está relacionada con la formación de biopelículas y
el sistema de sensibilidad de densidad poblacional.
11.1 Sistema de detección de densidad poblacional
Figura 11.1. Detectando la aglomeración. Las
bacterias capaces de emplear el sistema de densidad poblacional, producen
basalmente una cantidad mínima de una señal química denominada autoinductor o
feromona de aglomeración. Estos mensajeros químicos tienen un efecto exocrino y
autocrino. Como el mensajero tiene un efecto autocrino, si su cantidad aumenta
en el medio donde habita la bacteria, esta se estimula. Si todas bacterias
producen la cantidad basal la concentración externa aumenta exponencialmente al
tamaño de la colonia e inversamente al espacio libre entre células y en
consecuencia el estímulo aumenta en cada bacteria para producir mayor cantidad
del mensajero químico, esto es un ejemplo de control positivo. Una vez que las
células saben que están aglomeradas activan genes de respuesta al estrés.
También conocido
como el sistema de sensibilidad de quórum, se emplea para coordinar ciertos
comportamientos como: la formación de biopelículas, la transformación de una
forma comensalista a otra virulenta, o la activación de sistemas de resistencia
a antibióticos.
El sistema de
sensibilidad densidad poblacional puede ocurrir al interior de individuos de
una sola especie, o en individuos de diversas especies de bacterias. Como
cualquier sistema de control biológico, el sistema de sensibilidad de densidad
poblacional se basa en la producción de señales químicas que se acopla a
receptores específicos de las membranas de las bacterias.
Cuando la
población es pequeña, el mensajero químico es diluido rápidamente y no es capaz
de inducir una respuesta fisiológica efectiva, tal como ocurre con las
hormonas. Sin embargo, cuando la población aumenta a un límite crítico, el
mensajero químico se acumula, generando un cambio en el comportamiento de la
población completa aun cuando estemos hablando de especies unicelulares. A esto
se lo conoce como el sistema de refuerzo positivo, en el cual la mayor cantidad
de población se dé un efecto mayor.
11.2 Biopelículas
Los mensajeros químicos de las bacterias pueden ser considerados como hormonas y como parte de un verdadero sistema endocrino si se considera el efecto de las biopelículas. En una pío película las bacterias se encuentran aisladas del medio externo por medio de la secreción de una sustancia viscosa y pegajosa que se denomina por Homologías o analogía como matriz extracelular.
Figura 11.2. Biopelículas y coordinación. La
matriz extracelular funciona como el fluido interno al interior del cual los
mensajeros químicos son segregados para coordinar a las células embebidas,
cumpliendo con la definición de la función endocrina. Las bacterias que generan
biopelículas generalmente también poseen sistemas de sensibilidad de densidad
poblacional, por lo que segregan químicos mensajeros que coordinan sus
esfuerzos para colonizar un ambiente, e incluso especializar sus funciones en
la etapa de maduración de la colonia.
12. Hormonas de los Hongos
|| Regresar al Índice ||
De cierta forma
todo lo que hemos visto hasta este momento aplica también para los hongos,
ellos también son capaces de formar biopelículas y poseen mecanismos de
sensibilidad de densidad poblacional, por lo que solo hablaremos de algunos de
los mensajeros químicos más importantes en este reino.
12.1 Péptidos y feromonas
Los hongos
también producen mensajeros químicos basados en péptidos, en este caso
generalmente son empleados como feromonas, las cuales son empleadas como parte
del ciclo sexual del hongo. Las feromonas son segregadas con el objeto de crear
un gradiente de concentración, de forma tal que exista mayor concentración
cerca del hongo que segrega la feromona. Esto le permite a otro grupo del sexo
opuesto determinar la dirección del banco emisor para poder realizar los
contactos sexuales (Cottier &
Mühlschlegel, 2011; Kües & Navarro-González, 2009).
Por norma
General, las feromonas de los hongos se acoplan a proteínas G acopladas a
receptor es tansmembranales de siete dominios externos, del tipo de receptor
casi que universal en los seres vivos. Aduanalmente algunas feromonas son
solubles en el aire y pueden transportarse aeróbicamente a través de las
cavernas del suelo, lo cual acelera su tasa de difusión y la velocidad con la
que el mensaje se transfiere (Cottier &
Mühlschlegel, 2011; Kües & Navarro-González, 2009).
12.2 Alcoholes y el sistema de sensibilidad de
quórum
El sistema de
sensibilidad de densidad poblacional de los hongos se basa generalmente en la
síntesis de alcohol es complejos como el fernasol, y el tirosol, los cuales
pueden ser considerados como un metabolito secundario y tienen muy poco que ver
con el alcohol es segregado al medio externo por la fermentación. Estos
alcoholes controlan los ámbitos celulares de los hongos impidiendo o
estimulando el caso de un modo de vida de levadura a un modo de vida de micelio
(Cottier &
Mühlschlegel, 2011; Kües & Navarro-González, 2009).
12.3 12.4 Interacciones
endocrinas con las plantas
La comunicación planta-hongo se basa en un
rico lenguaje químico. Para manipular los mecanismos de defensa de las plantas,
los hongos producen y secretan varias clases de biomoléculas, cuyo modo de
acción se desconoce en gran medida. Al percibir los hongos, las plantas
producen fitohormonas y una batería de metabolitos secundarios que sirven como
mecanismo de defensa contra invasores o para promover asociaciones mutualistas.
Estas señales químicas mutualistas pueden ser cooptadas por hongos patógenos
para su propio beneficio. Entre las moléculas vegetales que regulan la
interacción planta-hongo, las fitohormonas juegan un papel crítico ya que
modulan varios aspectos del desarrollo de la planta, las defensas y las
respuestas al estrés. Curiosamente, los hongos también pueden producir
fitohormonas, aunque el papel real de las fitohormonas producidas por hongos en
las interacciones planta-hongo es poco conocido (Fonseca, Radhakrishnan, Prasad,
& Chini, 2018; Torres Vera, 2017).
13. Hormonas de las Plantas
|| Regresar al Índice ||
Como hemos visto
hasta el momento, aparentemente todos los seres vivos poseen un sistema de
comunicación químico, y las plantas no son ninguna excepción, más aún debido a
que son seres vivos multicelulares y sus tejidos deben comunicarse para estar
organizados. Las plantas producen señales químicas que generalmente ocurre en
concentraciones extremadamente baja y se las conoce como hormonas vegetales (Arshad &
Frankenberger Jr, 1991; Bari & Jones, 2009; Brenner & Cheikh, 1995;
Davies, 2010; Kende & Zeevaart, 1997).
13.1 Hormonas vegetales
Las hormonas
vegetales funcionan igual que cualquier mensajero químico, y se mueven a través
de los tejidos de las plantas ya sea por difusión a través de los tejidos de
forma paracrina o a través del sistema de transporte de sustancias floema y
xilema. Las hormonas vegetales determinan la formación de las plantas, los
tallos, las hojas, así como su coloración, maduración y marchitamiento.
A diferencia de
los animales, las plantas no poseen un órgano especializado en la producción de
sus hormonas, es decir no poseen glándulas. Por tal razón cada célula es capaz
de producir sus propias hormonas. Las hormonas vegetales le dan forma a la
planta afectando el crecimiento de la semilla, la sincronización de
florecimiento, el sexo de la flor y el envejecimiento de hojas y frutos. Las
hormonas vegetales son vitales para el crecimiento de las plantas, y sin ellas
las plantas no serían más que una masa de células indiferenciadas. A pesar de
lo anterior, la existencia o reconocimiento de las hormonas vegetales no fue
realizado sino hasta 1948.
13.2 Comunicación con otros seres vivos
Al igual que
sucede con las bacterias los hongos y otros protistas, las hormonas vegetales
no sólo se emplean para la comunicación de las células de el mismo individuo.
La planta puede producir feromonas y otros mensajeros químicos que le permiten
interactuar con otras especies, el objetivo de estos mensajeros químicos es
atraer a los seres vivos beneficiosos como los hongos que generan micorrizas y
alejar los parásitos como bacterias, hongos, otras plantas, y depredadores invertebrados
y vertebrados, o hacerlos más vulnerables a sus propios depredadores alterando
su comportamiento.
13.3 Tipos de hormonas vegetales
Existen cinco
tipos de hormonas vegetales de importancia:
👉 Ácido abscísico: Es una de los reguladores del crecimiento más importante de las plantas. Se
encuentra principalmente en las frutas que han caido recientemente (Feurtado et al.,
2004). Funciona como un inductor de estasis por
estrés, lo que implica que sus concentraciones aumentan en el momento en que la
planta detecta cambios ambientales que no son beneficiosos para su crecimiento
o reproducción. Una vez detectan dicho estímulo, el ácido abscisico es
producido en los tejidos del crecimiento o meristema, reduciendo la velocidad
metabólica y sometiendo al tejido aun estando de descanso, a la espera de que
las condiciones ambientales mejoren.
👉 Auxinas: Son inductores el crecimiento celular, la producción de brotes y el inicio
del crecimiento de las raíces. También
influyen en la producción de otras hormonas y en conjunto con las citoquininas
regulan en el crecimiento de los tallos, las raíces y los frutos, así como la
transformación de los brotes de hojas a flores (Yan, Tsuichihara,
Etoh, & Iwai, 2007). Las auxinas fueron la primera clase de
reguladores del crecimiento descubiertos, y afectan la elongación celular
mediante la alteración de la elasticidad de la pared celular. Sin embargo, las
auxinas son tóxicas en grandes concentraciones para las plantas, y
aparentemente las dicotiledóneas son más sensibles. Por esta razón, compuestos
sintéticos que se asemejan estructuralmente a las auxinas han sido
desarrollados como herbicidas.
👉 Citoquininas: Solo grupo de químicos que influencia la división celular y la formación de
nuevos brotes. Adicionalmente también ayudan a retrasar el envejecimiento en
los tejidos. Por lo General sus efectos son más drásticos cuando se mezclan con
las auxinas (Sipes &
Einset, 1983).
👉 Etileno/eteno: Es un gas que se forma mediante el rompimiento de la metionina, que se
encuentran todas las células. El etileno tiene una solubilidad muy limitada en
el agua. Adicionalmente tiende a pasar rápidamente a la fase gaseosa y por lo
tanto a escaparse de los tejidos vegetales. La efectividad del etileno como
hormona depende la cantidad de su producción contra la cantidad que se escapa
al aire (Wang et al., 2007). El efecto del etileno se da
principalmente en los tallos en crecimiento, pidiendo la formación de hojas,
pero estimulando el crecimiento del tallo haciéndolo más grueso y más fuerte.
Se produce principalmente en los tallos muy jóvenes, que se encuentran bajo
tierra y que requieren crecer sin producir hojas mientras se encuentran debajo
del suelo. El etileno también regula la putrefacción de los frutos así como la
maduración de la semillas (Wang et al., 2007).
👉 Giberelinas: Inician la movilización de los materiales de reserva en las semillas durante la germinación permitiendo la elongación de los tallos, ya sea del gametofito con el esporofito (Grennan, 2006).
13.4 Uso médico
Al igual que
sucede con los neurotransmisores, las plantas también son capaces de producir
sustancias que imitan las hormonas naturales en los animales, específicamente
en el ser humano. Algunas hormonas vegetales relacionadas con el estrés a
estímulos ambientales negativos son capaces de inhibir el crecimiento de algunos
tipos de cáncer en el ser humano (Fingrut &
Flescher, 2002). Pero sin duda, las sustancias más
empleadas son aquellas que generan estados alterados de conciencia, la
purificación de estos agentes activos ha conllevado a graves problemas
sociales, debido a que son tremendamente adictivas como la cocaína, o la nicotina.
14. Hormonas de los invertebrados
|| Regresar al Índice ||
A diferencia de
otros sistemas de órganos, el sistema endocrino es el que recibe el menor
atención por parte de los libros de texto especializados en invertebrados, de
hecho al realizar la búsqueda bibliográfica me di cuenta de quizá el sistema no
aparece en las descripciones del plan corporal en el texto de (Brusca, Brusca,
& Haver, 2003), que es prácticamente la biblia de los
invertebrados, por lo que tuve que armar el tema a retazos y no con la
profundidad que me hubiera gustado.
14.1 Sistema endocrino en las esponjas
Las esponjas,
debido a su modo de vida sésil no requieren un sistema endocrino complejo, por
lo que su funcionamiento recuerda bastante al sistema endocrino de los
vegetales en el cual las hormonas que regulan los procesos de crecimiento,
nutrición y ciclo sexual son segregadas por varios tipos celulares, pero con la
diferencia de que no existe un órgano especializado en su producción, en otras
palabras, no hay glándulas.
14.2 Sistema endocrino en los Cnidarios
Las células
endocrinas se encuentran dispersas y no se diferencian realmente, en realidad
son células del epitelio y endotelio, así como de la red nerviosa las que se
encargan de segregar las hormonas. Los cnidarios presentan todos los tipos de
mensajeros químicos como los neurotransmisores, las neurohormonas y las
hormonas no neuronales que se encuentra normalmente en los vertebrados o los artrópodos (Hartenstein, 2006).
14.3 Sistema endocrino en los platelmintos y
nemátodos
El sistema da
endocrino de los platelmintos encuentra fusionado a su sistema nervioso, por lo
tanto, estamos hablando de un sistema de neurocrino, en el cual los
neurotransmisores también tiene una función hormonal. Para más información al
respecto hay que leer sobre sistema nervioso de los platelmintos. Sin embargo
al igual que muchos gusanos, los platelmintos también poseen la pituitaria que
ayuda a la regulación hormonal (Hartenstein, 2006).
14.4 Sistema endocrino de los anélidos y
moluscos
El sistema
endocrino es prácticamente indiferenciable del sistema nervioso, muchas
hormonas son producidas por el propio sistema nervioso, así como por células
del epitelio y el endotelio. Sin embargo, también se observa una creciente en
especialización, especialmente en algunos núcleos del cerebro que pueden ser
descritas como glándulas endocrinas.
Los núcleos
cerebrales endocrinos han sido identificados en todos los linajes de anélidos
tanto en sus formas de larvas como adultas. Estos núcleos se encargan
principalmente de circuito un regulador de las hormonas del desarrollo sexual,
tal como sucede en los vertebrados es el cerebro quien iniciará la secreción de
las hormonas liberadora de gonadotropinas, las gonadotropinas luego viajan
hacia las gónadas liberando las hormonas sexuales como la testosterona.
Finalmente las hormonas sexuales regresan al cerebro para indicarle a los
núcleos que se ha iniciado su producción, y estableciendo el típico sistema de
retroalimentación de mensajeros químicos hormonales (Hartenstein, 2006).
Adicionalmente,
los moluscos también presentan un páncreas con las funciones exocrinas de apoyo
al sistema digestivo, y la función endocrina que regulan nutrientes en la
hemolinfa.
14.5 Sistema endocrino de los artrópodos
La organización
del sistema endocrino que los artrópodos es similar a la de los vertebrados y
otros invertebrados. Tal como sucede en los moluscos y en los vertebrados, el
cerebro genera una serie de núcleos que pueden ser considerados como el eje
hipotálamo-pituitaria, que se encarga de regular funciones diversas así como el
desarrollo sexual (Hartenstein, 2006).
Sin embargo los
artrópodos también presentan una serie de glándulas verdaderas como: el cuerpo
circadiano en el cerebro, las glándulas protorácicas cerca del cuello, el
cuerpo alato en la nuca, las células neurosecretoras en el cerebro y las
gónadas (Hartenstein, 2006).
15. Sistema endocrino y evolución en vertebrados
15.1 Los amniotas tienden a fusionar sus glándulas
La evolución del sistema endocrino incluye
cambios filogenéticos en hormonas, órganos endocrinos y tejidos diana. Como se
mencionó en la primera parte de este capítulo, la estructura de los órganos
endocrinos es bastante variada. En anamniotes, algunos órganos endocrinos
tienden a distribuirse en parches y dispersarse en comparación con una
disposición más compacta en amniotes. Por ejemplo, en las anamniotas, los
componentes de la glándula suprarrenal aparecen como glándulas separadas, cada
una de las cuales contiene tejido adrenocortical o cromafín.
En los amniotes, estos componentes forman
la corteza y la médula de una glándula suprarrenal compuesta, respectivamente.
La incorporación de células parafoliculares en la tiroides es otro ejemplo de
una fusión evolutiva de lo que en las anamniotas son glándulas separadas. La
ubicación de los islotes pancreáticos dentro del páncreas es otro ejemplo más de
un órgano compuesto en el que se combinan tejidos endocrinos y exocrinos. Poco
se sabe sobre el significado funcional de estas fusiones. La combinación de
diferentes glándulas les da una influencia inmediata entre sí, y esto parece
hacer que la coordinación de actividades sea más conveniente, es decir, que se
regulen de manera autocrina y paracrina con menos costo de tiempo. Sin embargo,
aún no está claro qué ventajas adaptativas podrían haber favorecido la
aparición filogenética de glándulas separadas.
15.2 Nuevos receptores para viejas hormonas
Los cambios adaptativos en el sistema
endocrino a menudo implican cambios en la capacidad de respuesta de los tejidos
locales a las hormonas existentes en lugar de cambios en las hormonas mismas.
En consecuencia, las similitudes entre las hormonas entre las diferentes clases
no implican necesariamente una función similar. Por ejemplo, la prolactina tiene una amplia variedad de roles en diferentes
clases de vertebrados, incluida la estimulación de la producción de
leche en mamíferos, la inhibición de la metamorfosis y la promoción del
crecimiento en anfibios, el desarrollo de pigmentación dérmica en anfibios y
reptiles, y la modulación del cuidado parental y el equilibrio hídrico en
peces. Incluso dentro de la misma clase, el papel de una hormona puede cambiar.
Por ejemplo, en la mayoría de las aves, la prolactina inicia un comportamiento
que conduce a la incubación. Además, en algunas especies de aves, el
integumento de la parte inferior de la mama desarrolla un parche de cría en
respuesta a niveles elevados de prolactina, una adaptación que no implica una
nueva hormona, sino simplemente un cambio en la capacidad de respuesta del
integumento de la mama a una hormona existente
Otro ejemplo de la evolución de la capacidad
de respuesta de los tejidos a una hormona existente se puede encontrar en
algunas hormonas del tracto digestivo. La colecistoquinina (CCK) estimula la
liberación de enzimas digestivas al menos tan filogenéticamente como los
protocordatos; Sin embargo, más tarde en la filogenia, la vesícula biliar
también se volvió sensible a esta antigua hormona.
Las interacciones entre las hormonas
digestivas y sus tejidos diana han sufrido una secuencia complicada de cambios
evolutivos. En los peces óseos, por ejemplo, dos hormonas son especialmente
importantes para controlar la secreción de ácido de las paredes del estómago.
La bombesina, una hormona transmitida por la sangre, es secretada por las
células endocrinas que residen en el estómago. Cuando la comida llega al
estómago, hace que estas células secreten bombesina, lo que promueve la
liberación de ácido gástrico. A medida que la comida pasa del estómago al
intestino delgado, las células CCK del intestino son estimuladas para liberar
CCK. Transportado por la sangre al estómago, CCK actúa para inhibir la
liberación de ácido gástrico adicional en el estómago vacío.
En los anfibios, las células CCK se
encuentran en el estómago y en el intestino. Las células que producen bombesina
se encuentran en el estómago, pero en lugar de ingresar al sistema circulatorio
como lo hace en los peces, la bombesina estimula directamente las células CCK
adyacentes o incluso las células gástricas en la pared del estómago. Las
células gástricas responden a CCK o a la estimulación directa de la bombesina
secretando ácido en el estómago. En los mamíferos, en las aves y probablemente
en los reptiles, las células CCK se producen solo en el intestino. En su lugar
en el estómago hay células que producen la hormona gastrina. En la mayoría de
los amniotas, la gastrina en lugar de CCK estimula la liberación de ácido de
las paredes del estómago, y las células del estómago que secretan bombesina
estimulan las células adyacentes que secretan gastrina. En los mamíferos, las
células secretoras de bombesina se convierten en neurosecretores, ya que
contienen axones cortos que se extienden a las células secretoras de gastrina y
las estimulan para producir gastrina.
Varios cambios filogenéticos son evidentes
en esta secuencia. Primero, CCK inhibe la secreción de ácido gástrico en peces,
mientras que en anfibios CCK promueve la liberación de ácido gástrico. En
contraste con estas dos situaciones, la gastrina en los amniotes reemplaza a
CCK como la hormona que activa la liberación de ácido estomacal. En segundo
lugar, las células secretoras de bombesina que liberan su bombesina en la
sangre de los peces se convierten en células neurosecretoras que activan
tejidos diana gástricos locales en mamíferos. La bombesina tiene un amplio
repertorio de efectos además de su acción sobre el estómago, incluidos los
efectos sobre la termorregulación, la actividad hipofisaria y la movilidad del
tracto digestivo. La ventaja de este cambio filogenético en las células de
bombesina de una función endocrina a neurosecretora probablemente esté
relacionada con un suministro de estimulación más localizado y preciso que no
interfiera con los otros efectos endocrinos de la bombesina.
El reemplazo de CCK por gastrina como la
hormona que controla la secreción gástrica probablemente hizo que la digestión
sea más eficiente. La CCK surgió primero como una hormona intestinal importante
en el procesamiento de alimentos. Cuando apareció un estómago distinto, las
células CCK estaban ubicadas tanto en el intestino como en el estómago y podían
ser estimuladas por los alimentos en cualquier sitio. Pero las funciones del
estómago y el intestino en el procesamiento de los alimentos son diferentes,
especialmente en los vertebrados posteriores, en los cuales los dos órganos se
separan funcional y secuencialmente.
Con la restricción de las células CCK al
intestino y la aparición de células de gastrina en el estómago, las fases
gástricas e intestinales de la digestión podrían controlarse por separado. La
CCK de los mamíferos es químicamente similar a la de los peces, por lo que ha
habido poca evolución de la hormona. Sin embargo, ha habido alteraciones
significativas en el control endocrino de la digestión gástrica e intestinal.
Surgió la gastrina y las células secretoras de bombesina cambiaron sus vías de
acción desde el suministro a través de la sangre hasta la estimulación neural
directa.
15.3 Las hormonas pueden alterarse
En algunos casos, la evolución ha
implicado cambios importantes en la estructura hormonal, o las viejas moléculas
han sido cooptadas para nuevos roles hormonales. Por ejemplo, la epinefrina se
modifica a partir de un solo aminoácido (tirosina), que, a su vez, es una
hormona importante. La epinefrina se pone en servicio como un neurotransmisor
que los axones liberan localmente en espacios sinápticos. Extendiendo esto, la
glándula suprarrenal despliega epinefrina como hormona, liberándola en la
sangre para efectos dispersos en tejidos diana distantes. En el sistema
endocrino, los mensajes químicos coordinan actividades internas viajando largas
distancias a través del sistema circulatorio. En el sistema nervioso, los
mensajes químicos recorren distancias cortas a través de los espacios entre las
neuronas y las células que responden. Por lo tanto, el sistema nervioso, como
el sistema endocrino, regula las actividades del cuerpo y su base funcional es
muy parecida: la liberación de mensajes químicos que afectan las respuestas.
En las siguientes secciones nos
enfocaremos más profundamente en la anatomía de las glándulas en el ser humano.
16. El hipotálamo humano
|| Regresar al Índice ||
El hipotálamo es una porción del cerebro que contiene varios núcleos pequeños con una variedad de funciones. Una de las funciones más importantes del hipotálamo es vincular el sistema nervioso al sistema endocrino a través de la glándula pituitaria. El hipotálamo se encuentra debajo del tálamo y es parte del sistema límbico. En la terminología de la neuroanatomía, forma la parte ventral del diencéfalo. Todos los cerebros vertebrados contienen un hipotálamo. En humanos, es del tamaño de una almendra. El hipotálamo es responsable de la regulación de ciertos procesos metabólicos y otras actividades del sistema nervioso autónomo. Sintetiza y secreta ciertas neurohormonas, llamadas hormonas liberadoras u hormonas hipotalámicas, que a su vez estimulan o inhiben la secreción de hormonas de la glándula pituitaria. El hipotálamo controla la temperatura corporal, el hambre, aspectos importantes de los comportamientos de crianza y apego, sed, fatiga, sueño y ritmos circadianos.
Figura 16.1. El hipotálamo en el ser humano. El
hipotálamo es un órgano neuroendocrino, siendo el regulador principal de muchas
otras glándulas.
16.1 Anatomía humana
El hipotálamo es una estructura cerebral
compuesta de núcleos distintos, así como áreas menos anatómicamente distintas.
Se encuentra en todos los sistemas nerviosos de vertebrados. En los mamíferos,
las células neurosecretoras magnocelulares en el núcleo paraventricular y el
núcleo supraóptico del hipotálamo producen hormonas neuroparatiroideas, oxitocina y vasopresina.
Estas hormonas se liberan en la sangre en la pituitaria posterior. Las células
neurosecretoras parvocelulares mucho más pequeñas, las neuronas del núcleo
paraventricular, liberan hormona liberadora de corticotropina y otras hormonas en el sistema portal
hipofisario, donde estas hormonas se difunden a la pituitaria anterior.
16.2 Relaciones
con otros órganos
El hipotálamo está altamente
interconectado con otras partes del sistema nervioso central, en particular el
tronco encefálico y su formación reticular. Como parte del sistema límbico,
tiene conexiones con otras estructuras límbicas, incluida la amígdala y el
tabique, y también está conectado con áreas del sistema nervioso autónomo. El
hipotálamo recibe muchas entradas del tronco encefálico, el más notable del núcleo
del tracto solitario, el locus coeruleus
y la médula ventrolateral. La mayoría de las fibras nerviosas dentro del
hipotálamo se ejecutan de dos maneras.
👉 Las proyecciones a las áreas
caudales del hipotálamo atraviesan el haz del prosencéfalo medial, el tracto
mammillotegmental y el fascículo longitudinal dorsal.
👉 Las proyecciones a las áreas
rostrales al hipotálamo son transportadas por el tracto mammilotalámico, el
fórnix y la estría terminal.
👉 Las proyecciones a las áreas del sistema motor simpático (segmentos espinales laterales del asta T1-L2 / L3) son transportadas por el tracto hipotálamo-espinal y activan la vía motora simpática.
Figura 16.2. Anatomía del hipotálamo. El
hipotálamo posee una anatomía nodular con regiones especializadas, además está
íntimamente conectada con la glándula pituitaria.
16.3 Dimorfismo sexual
Varios núcleos hipotalámicos son
sexualmente dimórficos; es decir, existen claras diferencias tanto en la
estructura como en la función entre hombres y mujeres. Algunas diferencias son
aparentes incluso en la neuroanatomía macroscópica: lo más notable es el núcleo
sexualmente dimórfico dentro del área preóptica, en el que las diferencias son
cambios sutiles en la conectividad y la sensibilidad química de conjuntos
particulares de neuronas. La importancia de estos cambios puede reconocerse por
las diferencias funcionales entre hombres y mujeres. Por ejemplo, los machos de
la mayoría de las especies prefieren el olor y la apariencia de las hembras
sobre los machos, lo que es fundamental para estimular el comportamiento sexual
masculino. Si se lesiona el núcleo dimorfo sexual, esta preferencia por las
hembras sobre los machos disminuye. Además, el patrón de secreción de la
hormona del crecimiento es sexualmente dimórfico; esta es la razón por la cual,
en muchas especies, los machos adultos se distinguen visiblemente de las
hembras.
Otros dimorfismos funcionales llamativos
se encuentran en las respuestas conductuales a los esteroides ováricos del
adulto. Los hombres y las mujeres responden a los esteroides ováricos de
diferentes maneras, en parte porque la expresión de las neuronas sensibles al
estrógeno en el hipotálamo es sexualmente dimórfica; es decir, los receptores
de estrógenos se expresan en diferentes conjuntos de neuronas. El estrógeno y
la progesterona pueden influir en la expresión génica en neuronas particulares
o inducir cambios en el potencial de la membrana celular y la activación de
dominios quinasa, lo que lleva a diversas funciones celulares no
genómicas. Los cerebros masculinos y
femeninos difieren en la distribución de los receptores de estrógenos, y esta
diferencia es una consecuencia irreversible de la exposición neonatal a los
esteroides. Los receptores de estrógeno (y los receptores de progesterona) se
encuentran principalmente en las neuronas del hipotálamo anterior y mediobasal,
en particular:
👉 el área preóptica (donde se
encuentran las neuronas LHRH, que regulan las respuestas a la dopamina y el
comportamiento materno;
👉 el núcleo periventricular donde se
encuentran las neuronas de somatostatina, regulando los niveles de estrés;
👉 el hipotálamo ventromedial que
regula el hambre y la excitación sexual.
16.4 Funciones endocrinas
El hipotálamo tiene una función
neuroendocrina central, más notablemente por su control de la pituitaria
anterior, que a su vez regula varias glándulas y órganos endocrinos. Las
hormonas liberadoras (también llamadas factores liberadores) se producen en los
núcleos hipotalámicos y luego se transportan a lo largo de los axones a la
eminencia media o a la pituitaria posterior, donde se almacenan y liberan según
sea necesario. Es por esta razón que, a pesar de ser un órgano maestro del
sistema endocrino, no es descrito en los capítulos del sistema endocrino en los
libros de texto, dado que su funcionamiento es casi principalmente nervioso, y
su descarga de hormonas se realiza en la pituitaria.
Sin embargo, debido a su vínculo es
importante resaltar que, los estímulos que este órgano recibe, tendrán como
respuesta efectora, la emisión de hormonas maestras, así que nos enfocaremos en
los estímulos que lo afectan, y sus hormonas serán discutidas en la sección en
la que describiremos a la pituitaria / pituitaria.
16.5 Estímulos
El hipotálamo coordina muchos ritmos
circadianos hormonales y conductuales, patrones complejos de salidas
neuroendocrinas, mecanismos homeostáticos complejos y comportamientos
importantes. El hipotálamo debe, por lo tanto, responder a muchas señales
diferentes, algunas de las cuales se generan externamente y otras internamente.
La señalización de la onda delta que surge en el tálamo o en la corteza influye
en la secreción de hormonas liberadoras; La GnRH y la prolactina se estimulan
mientras que la TRH se inhibe. El hipotálamo responde a:
👉 Luz: duración del día y fotoperíodo
para regular los ritmos circadianos del sueño y estacionales de hibernación,
por medio de fotoreceptores unidos a proteínas G.
👉 Estímulos olfativos, incluyendo
feromonas también por receptores unidos a proteínas G.
👉 Esteroides, incluidos los
esteroides gonadales y los corticosteroides, por medio de receptores internos
de control epigenético.
👉 Información transmitida
neuronalmente que surge en particular del corazón, el sistema nervioso entérico
(del tracto gastrointestinal) y el tracto reproductivo.
👉 Entradas autonómicas.
👉 Estímulos transmitidos por la
sangre, que incluyen leptina, grelina, angiotensina, insulina, hormonas
pituitarias, citocinas, concentraciones plasmáticas de glucosa y osmolaridad,
etc.
👉 Estrés por medio de los
corticoides y la adrenalina suprarrenal.
👉 Invasión de microorganismos al
aumentar la temperatura corporal, restableciendo el termostato del cuerpo hacia
arriba.
17. Anatomía comparada del hipotálamo
|| Regresar al Índice ||
Durante la evolución de los vertebrados,
también evolucionaron las características estructurales de la pituitaria y el
hipotálamo que tal vez optimizaron la comunicación entre estos tejidos a medida
que los vertebrados se hicieron más grandes y más complejos en forma; y la
distancia entre el hipotálamo y la pituitaria aumentó significativamente.
Clásicamente, en los vertebrados, generalmente hay 3 modelos para el control
anatómico de la pituitaria: sistema portal a través de la eminencia media
(tetrápodos); inervación directa (teleósteos) y difusión (agnatos) (Sower,
2015).
Figura 17.1. Anatomía del hipotálamo 2. La pituitaria / hipófisis y el hipotálamo son casi un órgano único, por lo que la evolución del uno no puede narrarse sin el otro.
En los mamíferos, las hormonas liberadoras
son secretadas por los botones terminales en la eminencia media y entran en la
red portal vascular a través de los lechos capilares (Figura 17.1).
Las hormonas liberadoras actúan posteriormente sobre el tejido glandular de la
adenopituitaria, o pituitaria anterior, induciendo la síntesis y liberación de
las hormonas pituitarias anteriores. Solo los tetrápodos poseen una conexión
directa de vasos sanguíneos capilares con la pituitaria para transferir
neurohormonas desde el hipotálamo. La importancia adaptativa de dicho sistema
de portal es que hace posible la regulación del sistema nervioso central de
procesos vitales como la reproducción por condiciones ambientales externas (e
internas) del ciclo (Sower, 2015)
17.1 Los peces sin mandíbula o agnatos
Como se informa ampliamente en la
literatura citada en (Sower, 2015), los teleósteos han resuelto este problema
estructural mediante la inervación directa de la parte distal por neuronas
neurosecretoras apropiadas del hipotálamo adyacente. Los agnatos (vertebrados
basales), sin embargo, no tienen comunicación nerviosa o vascular entre el
cerebro y la pituitaria. Esto ha llevado a especular que la regulación nerviosa
del pars distalis de los agnatos es
por difusión de péptidos cerebrales desde la pituitaria adyacente, a través de
la delgada capa de tejido conectivo que separa los tejidos neurales de los
tejidos glandulares. Los estudios anatómicos y experimentales proporcionaron
evidencia para apoyar el concepto de control hipotalámico de la función
pituitaria mediante la difusión de las neurohormonas desde la neuropituitaria a
la parte distal de la pituitaria. En la lamprea, las neuronas similares a GnRH
identificadas por inmunocitoquímica proyectan sus fibras principalmente en la
pituitaria desde la región preóptica. Además, Crim (1981) y King et al (1988) mostraron que las neuronas
GnRH se proyectan en el tercer ventrículo. Estos autores propusieron una ruta
adicional de GnRH a través de la secreción en el tercer ventrículo y el
transporte por tanicitos a la pituitaria (Sower, 2015).
Nozaki et al (1994) concluyeron que, en el sentido evolutivo, se han
desarrollado 3 tipos de regulación de la pituitaria en los vertebrados: el tipo
difusional agnato, el tipo inervativo-nervioso directo teleósteo y el tipo
vascular-sanguíneo observado en todos los demás vertebrados. Según lo declarado
por estos autores, quizás la principal ventaja del tipo de control de eminencia
media vascular-sanguíneo del cerebro es que permitió el desarrollo de glándulas
más grandes y gruesas a medida que los vertebrados se hicieron más grandes y
más complicados en su forma y la distancia entre el hipotálamo y la pituitaria
aumentó significativamente (Sower, 2015).
17.2 Más allá de los tres tipos de control
hipotalámico
Por lo tanto, durante los últimos 30 a 40
años, estos 3 tipos de regulación han sido el dogma en la regulación
hipotalámica de la glándula pituitaria. Golan
Figura 17.2.
Núcleos hipotalámicos en vertebrados. Vista lateral
esquemática del cerebro del pez cebra (A) y del ratón (B) que representa la
anatomía 2D proyectada de múltiples planos sagitales. Las áreas de color
coincidente representan la presunta homología entre áreas hipotalámicas
específicas del pez cebra y el ratón. Arco, núcleo arqueado; CC, crista
cerebellaris; CCe, cuerpo cerebelo; Hv: zona ventral del hipotálamo periventricular;
Hc, zona caudal del hipotálamo periventricular; NPO, área preóptica
neurosecretora; OB, bulbo olfativo; PT, tuberculo posterior; PVN, núcleo
paraventricular; HIJO, núcleo supraóptico; TeO, tectum opticum; VMN, núcleo
ventromedial (Biran et al., 2015).
Mediante el uso de un modelo de pez cebra
transgénico, Golan et al (2015) estudiaron los aspectos funcionales y anatómicos de la
regulación de FSH y LH. Mostraron una estrecha asociación entre las células FSH
y los botones de GnRH, pero solo una quinta parte de las células LH estaba en
contacto directo con los terminales de GnRH. Aunque la mayoría de los
terminales GnRH3 no estaban ubicados junto a los gonadotropos, se observó una
fuerte asociación entre los terminales GnRH3 y los vasos sanguíneos permeables
que ingresan a la pituitaria, lo que sugiere la absorción de péptidos GnRH por
la circulación aferente. Estos hallazgos tienen una amplia implicación en la
regulación de una pituitaria teleostática por el hipotálamo porque presentan
una diferencia significativa entre los modos de regulación de los 2 tipos de
gonadotropos y resaltan la circulación como un componente potencialmente
importante en la regulación de los gonadotropos (Sower, 2015).
17.3 Una visión no-lineal del control hormonal
Es importante destacar que, en vertebrados
no mamíferos el hipotálamo libera típicamente más de una GnRH, sino hasta 3
GnRH en control de la pituitaria. Aunque GnRH3 se considera la principal
hormona hipotalámica de GnRH en el pez cebra, se ha demostrado que GnRH2 también
puede inervar la pituitaria del pez cebra y está involucrado en alguna
regulación de la pituitaria. Por lo tanto, será necesario realizar más estudios
sobre el posible modo de regulación de GnRH2 en el pez cebra. En un vertebrado
basal, el mixino, se ha asumido, junto con las lampreas, que tiene un sistema
regulador de tipo difusional. Sin embargo, información más reciente, revisada
en Nozaki y Sower (2013), sugiere que el mixino puede tener un modelo
difusional de regulación de la pituitaria, así como una "eminencia
premediana". Esto se basa en parte en estudios que muestran un par de
pequeños vasos sanguíneos junto con algunas fibras neuronales de amida
Pro-GlnArg-Phe (PQRF) que terminan en los vasos sanguíneos dentro del
hipotálamo. Nozaki y Sower (2013) sugirieron que el mixino puede representar
una etapa intermedia en las relaciones anatómicas hipotálamo-pituitarias en
vertebrados.
De esta manera, la hipótesis clásica de
corte ortogenesista y lineal del control hormonal da paso a una interpretación
más compleja, en la cual, los vertebrados basales poseen la base para
estructuras diferentes y modos de control diferentes vistos en otros
vertebrados que emergieron más recientemente en el curso de la evolución.
Por lo tanto, es muy probable que también
se pueda encontrar una conexión neurovascular en otros vertebrados no mamíferos
evolucionados posteriormente. Por lo tanto, se necesitarán muchos más estudios
para examinar completamente el alcance de una conexión neurovascular versus
inervación dirigida no solo en esta especie de pez sino también junto con otras
especies de peces. Aunque no se ha demostrado un modo de entrega neurovascular
en otros peces teleósteos, se espera que este tipo de regulación se pueda
encontrar en otros peces con la llegada de modelos transgénicos y técnicas
microscópicas más sofisticadas.
18. La pituitaria o hipófisis humana
|| Regresar al Índice ||
La glándula pituitaria es del tamaño de una arveja y está suspendida de la base del cerebro por un tallo corto. El tallo conecta la glándula pituitaria con el hipotálamo, el área del cerebro que regula las respuestas fisiológicas como la temperatura corporal, el sueño, el equilibrio hídrico y las emociones fundamentales como el impulso sexual. La glándula pituitaria consta de dos lóbulos: el lóbulo anterior y el lóbulo posterior. Estos lóbulos difieren en tamaño y en su relación con el hipotálamo. Los dos lóbulos liberan diferentes hormonas.
Figura 18.1. La pituitaria humana. La adenohipófisis también se
denomina región anterior de la pituitaria y es endocrina, y la neurohipófisis
es la región posterior de la pituitaria y segrega lo que le envía el
hipotálamo.
El lóbulo anterior es el más grande. Una red de capilares se extiende desde la base del hipotálamo a través del tallo de la pituitaria. Los capilares se conectan a las venas que conducen a más capilares en el lóbulo anterior de la glándula pituitaria (Figura 18.2). Esta conexión circulatoria permite que las hormonas del hipotálamo controlen la secreción de hormonas desde el lóbulo anterior de la pituitaria. Las neuronas especializadas en el hipotálamo sintetizan y secretan hormonas que viajan a través del torrente sanguíneo hasta el lóbulo anterior. Estas neuronas especializadas se denominan células neurosecretoras porque generan y transmiten impulsos nerviosos y producen y secretan hormonas. En efecto, estas células funcionan como neuronas y como células endocrinas, proporcionando un buen ejemplo de la estrecha relación entre los sistemas nervioso y endocrino. Una vez que estas hormonas del hipotálamo llegan a la pituitaria anterior, estimulan o inhiben la secreción de hormonas.
Figura 18.2. Anatomía de la pituitaria humana.
Anatomía de la pituitaria o hipófisis humana, en rosa el lóbulo anterior y en
amarillo el lóbulo posterior.
Las sustancias producidas por el
hipotálamo que estimulan la secreción de hormonas por la pituitaria anterior se
denominan hormonas liberadoras. Los que inhiben la secreción de hormonas por la
pituitaria anterior se denominan hormonas inhibidoras. La pituitaria anterior
responde a la liberación e inhibición de hormonas del hipotálamo modificando su
propia síntesis y secreción de seis hormonas. Estas hormonas son la hormona del
crecimiento (GH), la prolactina (PRL), la hormona estimulante de la tiroides
(TSH), la hormona adrenocorticotrópica (ACTH), la hormona folículo estimulante
(FSH) y la hormona luteinizante (LH).
El lóbulo posterior de la pituitaria es
muy pequeño, apenas más grande que la cabeza de un alfiler. Se compone de
tejido neural que libera hormonas. En contraste con la conexión circulatoria
entre el hipotálamo y el lóbulo anterior, la conexión entre el hipotálamo y el
lóbulo posterior es neural. Las células neurosecretoras del hipotálamo se
proyectan directamente en el lóbulo posterior. Estas células neurosecretoras
producen oxitocina (OT) y hormona antidiurética (ADH). OT y ADH se mueven hacia
abajo de los axones a los terminales axonales de estas células, que se
encuentran en la pituitaria posterior. OT y ADH se almacenan en la pituitaria
posterior hasta su liberación en el torrente sanguíneo.
18.1 Lóbulo anterior de la pituitaria
Como se señaló, el lóbulo anterior de la pituitaria produce y secreta seis hormonas principales.
Figura 18.3. Gigantismo pituitario.
Robert Wadlow, un gigante pituitario, nació en 1918 en un tamaño normal, pero
desarrolló un tumor pituitario cuando era niño. El tumor causó una mayor
producción de GH. Robert nunca dejó de crecer hasta su muerte a los 22 años,
cuando ya había alcanzado una altura de casi 2.5 metros.
👉 Hormona del
crecimiento: Comenzamos con la hormona del
crecimiento (GH), cuya función principal es estimular el crecimiento mediante
aumentos en el tamaño celular y las tasas de división celular. Las células
objetivo de GH son bastante diversas. Las células de hueso, músculo y cartílago
son más susceptibles a la GH, pero las células de otros tejidos también se ven
afectadas. La hormona del crecimiento también juega un papel en la conservación
de la glucosa al hacer que las grasas estén más disponibles como fuente de
combustible.
Figura 18.4. Enanismo
pituitario. El enanismo hipofisario es causado por insuficiencia de GH en
la niñez.
Dos hormonas del hipotálamo regulan la
síntesis y liberación de GH. La hormona liberadora de la hormona del
crecimiento (GHRH) estimula la liberación de GH. La hormona inhibidora de la
hormona del crecimiento (GHIH) inhibe la liberación de GH. A través de las
acciones de estas dos hormonas, los niveles de GH en el cuerpo normalmente se
mantienen dentro de un rango apropiado. Sin embargo, los excesos o deficiencias
de la hormona pueden afectar dramáticamente el crecimiento.
Figura 18.5. Gigantismo acromegálico. La
secreción excesiva de GH en la edad adulta, cuando los huesos pueden
engrosarse, pero no alargarse, provoca acromegalia, un engrosamiento gradual de
los huesos de las manos, los pies y la cara. El trastorno no era aparente en
esta mujer a los 9 o 16 años, pero se hizo evidente a los 33 años. Los síntomas
eran aún más evidentes a los 52 años.
Por ejemplo, la producción anormalmente
alta de GH en la infancia, cuando los huesos todavía son capaces de crecer en
longitud, resulta en gigantismo, una condición caracterizada por un rápido
crecimiento y eventual logro de alturas de hasta dos metros y medio (Figura 18.3). El
aumento de la producción de GH en la edad adulta, cuando los huesos pueden
engrosarse pero no alargarse, provoca acromegalia (literalmente,
"extremidades agrandadas"). La acromegalia se caracteriza por el
agrandamiento de la lengua y un engrosamiento gradual de los huesos de las
manos, los pies y la cara (Figura 18.5).
Ambas condiciones están asociadas con una disminución de la esperanza de vida.
Los excesos de GH que causan afecciones
como gigantismo y acromegalia pueden ser causados por un tumor de la
pituitaria anterior. Los tumores se pueden tratar con cirugía, radiación o medicamentos
que reducen la secreción de GH y el tamaño del tumor. La producción
insuficiente de GH en la niñez resulta en enanismo pituitario. Típicamente, los
enanos pituitarios son estériles y alcanzan una altura máxima de
aproximadamente 4 pies (Figura 18.4). La
administración de GH en la infancia puede tratar el enanismo pituitario, pero
no otras formas de enanismo.
En el pasado, el uso de GH para el
tratamiento de afecciones médicas (como el enanismo pituitario) era
extremadamente limitado porque la GH era escasa, dado que la hormona tenía que
extraerse de las glándulas pituitarias de los cadáveres. A partir de fines de
la década de 1970, sin embargo, la GH podría hacerse en el laboratorio. Con esta
mayor disponibilidad, se realizó una investigación sobre sus posibles usos en
el tratamiento del envejecimiento en adultos y la altura por debajo del
promedio en niños.
👉 La prolactina: La prolactina (PRL), otra hormona
secretada por el lóbulo anterior de la glándula pituitaria, estimula las
glándulas mamarias para que produzcan leche. La PRL interfiere con las hormonas
sexuales femeninas, lo que explica por qué la mayoría de las madres no tienen
ciclos menstruales regulares durante la lactancia. Sin embargo, no se debe
confiar en la lactancia como un método anticonceptivo, porque la supresión de
las hormonas femeninas y la ovulación disminuye a medida que las madres
amamantan a sus bebés en crecimiento con menos frecuencia.
El crecimiento de un tumor hipofisario
puede causar una secreción excesiva de PRL, lo que puede causar infertilidad en
las mujeres, junto con la producción de leche cuando no ha tenido lugar el
nacimiento. En los hombres, la PRL parece estar involucrada en la producción de
esperma maduro en los testículos, pero su función precisa aún no está clara.
Sin embargo, la producción de demasiada PRL, como podría ocurrir con un tumor
pituitario, puede causar esterilidad e impotencia en los hombres. Algunas
hormonas del hipotálamo estimulan y otras inhiben la producción y secreción de
PRL.
👉 Otras hormonas de la pituitaria:
Figura 18.6. Anatomía de la pituitaria 2.
Anatomía de la pituitaria humana, señalando las estructuras mencionadas en la
anatomía comparada.
Las hormonas restantes producidas por el
lóbulo anterior de la glándula pituitaria influyen en otras glándulas
endocrinas. Una hormona producida por una glándula u órgano endocrino que
influye en otra glándula endocrina se llama hormona trópica. Dos de estas hormonas
secretadas por el lóbulo anterior de la pituitaria son la hormona estimulante
de la tiroides y la hormona adrenocorticotrópica.
La hormona estimulante de la tiroides
(TSH) actúa sobre la glándula tiroides en el cuello para estimular la síntesis
y liberación de hormonas tiroideas. La hormona adrenocorticotrópica (ACTH),
también llamada corticotropina, controla la síntesis y secreción de hormonas
glucocorticoides desde la porción externa (corteza) de las glándulas
suprarrenales.
Otras dos hormonas trópicas segregadas por
el lóbulo anterior de la glándula pituitaria influyen en las gónadas (ovarios
en la mujer y testículos en el hombre). La hormona foliculoestimulante (FSH)
promueve el desarrollo de óvulos y la secreción de la hormona estrógeno de los
ovarios en las mujeres. La hormona luteinizante (LH) causa la ovulación, la
liberación de un futuro óvulo por el ovario en las mujeres. La LH también
estimula a los ovarios a secretar estrógenos y progesterona. Estas dos hormonas
preparan el útero para la implantación de un óvulo fertilizado y los senos para
la producción de leche. En los hombres, la FSH promueve la maduración de los
espermatozoides, mientras que la LH estimula las células dentro de los
testículos para producir y secretar la hormona testosterona.
18.2 Lóbulo posterior de la pituitaria
La pituitaria posterior no produce
hormonas propias. Sin embargo, las células neurosecretoras del hipotálamo
producen hormona antidiurética y oxitocina. Estas hormonas viajan por los
axones de las células neurosecretoras hasta los terminales del axón en la
pituitaria posterior, donde se almacenan hasta su liberación al torrente
sanguíneo.
👉 La vasopresina: La función principal de la hormona
antidiurética (ADH) es conservar el agua corporal disminuyendo la producción de
orina. La ADH logra esta tarea al hacer que los riñones eliminen el agua del
líquido destinado a convertirse en orina. El agua luego regresa a la sangre. El
alcohol inhibe temporalmente la secreción de ADH, causando un aumento de la
micción después del consumo de alcohol. El aumento de la producción de orina
provoca deshidratación y el consiguiente dolor de cabeza y boca seca, típico de
muchas resacas. La ADH también se llama vasopresina. Este nombre proviene de su
papel en la constricción de los vasos sanguíneos y el aumento de la presión
arterial, particularmente en tiempos de pérdida severa de sangre.
Una deficiencia de ADH puede resultar del
daño a la pituitaria posterior o al área del hipotálamo responsable de la
fabricación de la hormona. Tal deficiencia resulta en diabetes insípida, una
condición caracterizada por la producción excesiva de orina y la deshidratación
resultante. Los casos leves pueden no requerir tratamiento. Los casos graves
pueden causar una pérdida extrema de líquidos, y puede causar la muerte por
deshidratación. El tratamiento generalmente incluye la administración de ADH
sintética en un aerosol nasal. La diabetes insípida no debe confundirse con la diabetes mellitus (diabetes dulce).
Esta última es una condición en la que se pierden grandes cantidades de glucosa
en la orina como resultado de una deficiencia de insulina. Ambas condiciones,
sin embargo, se caracterizan por una mayor producción de orina.
👉 La oxitocina: La oxitocina (OT) es la segunda
hormona producida en el hipotálamo y liberada por la pituitaria posterior. El
nombre oxitocina (oxi, rápido; tokos, parto) revela una de sus dos funciones
principales: estimular las contracciones uterinas del parto. El control de OT
durante el parto es un ejemplo de un mecanismo de retroalimentación positiva.
La pitocina es una forma sintética de OT a veces administrada para inducir y
acelerar el trabajo de parto.
La segunda función principal de la
oxitocina es estimular la eyección de leche desde las glándulas mamarias. La
eyección de leche ocurre en respuesta al estímulo de succión de un bebé.
Recuerde que la prolactina secretada por la pituitaria anterior estimula a las
glándulas mamarias a producir, pero no a expulsar, leche. Los hombres también
secretan OT, y existe evidencia de que esta hormona facilita el transporte de
esperma en el tracto reproductor masculino.
19. Anatomía comparada de la pituitaria
19.1 Estructura
La glándula pituitaria, o hipófisis, se encuentra en todos los vertebrados. El nombre hipófisis es un término reciente inspirado en su posición debajo del cerebro (hipo significa “debajo” y “fisis se refiere al crecimiento”). El nombre pituitario tiene siglos de antigüedad y se refiere a la visión errónea de que esta glándula produce limo o mucosidad viscosa llamada pituita (flema).
Figura 19.1.
Desarrollo de la pituitaria vertebrada. (a) Sección
sagital de un embrión joven que muestra la formación de la bolsa de Rathke y el
infundíbulo rudimentario. (b – d) Los dos divertículos hacen contacto durante
el desarrollo embrionario, y la bolsa de Rathke se libera de su fuente en el
estomodeo. (e) Anatomía de la glándula pituitaria adulta. Observe cómo se
combinan las dos fuentes embrionarias.
Aunque pequeña, esta glándula tiene
efectos dominantes sobre la mayoría de las actividades del cuerpo. La
pituitaria tiene dos fuentes embrionarias. Una fuente es el infundíbulo, una
excrecencia ventral del diencéfalo del cerebro. La otra es la bolsa de Rathke,
un divertículo del estomodeo, que crece dorsalmente y se asocia con el
infundíbulo (Figura 19.1 a,
b). El infundíbulo retiene su conexión con el cerebro y se convierte en
neurohipófisis. La bolsa de Rathke (placode adenohipofisario) se quita de su
conexión con el estomodeo y se convierte en la adenohipófisis (Figura 19.1 b –
d).
La adenohipófisis y la neurohipófisis a su
vez se diferencian en regiones que reconocemos por sus disposiciones tisulares
(cordones y grumos), propiedades de tinción (acidófilos, basófilos y
cromófobos) o posición anatómica. Tres regiones distintas subdividen la
adenohipófisis: la pars distalis, la pars tuberalis y la pars intermedia (Figura 19.1e).
En todos los vertebrados, la parte distal es la porción principal de la
adenohipófisis y la fuente de una variedad de hormonas. A menudo se diferencia
en lóbulos (cefálicos y caudales) o subregiones (proximales y rostrales). La pars tuberalis se encuentra anterior a la pars distalis. Su función no se entiende
bien, pero se encuentra solo en los tetrápodos. Al menos en los mamíferos,
responde a la melatonina y libera una hormona que a su vez está vinculada al
control fotoperiódico de la secreción de prolactina en un ritmo circadiano. La
parte intermedia contigua a la neurohipófisis, a menudo asociada con una
hendidura (Cleft), un remanente de la luz embrionaria de la bolsa de Rathke.
Tabla 19.1.
Divisiones de la glándula pituitaria según el contexto embrionario de origen,
de destino, y de descripción anatómica clásica.
|
Fuente embrionaria |
Divisiones embrionarias |
Divisiones anatómicas |
|
|
Bolsa de Rathke |
Adenohipófisis |
Pars tuberalis |
Lóbulo anterior |
|
Pars distalis |
|||
|
Pars intermedia |
Lóbulo posterior |
||
|
Infundíbulo |
Neurohipófisis |
Pars nerviosa |
|
|
Tallo infundibular
y eminencia media |
|||
La neurohipófisis consta de hasta dos
subdivisiones: la parte nerviosa y la eminencia mediana anterior. Cada una de
estas regiones tiene su propio suministro vascular. Un sistema de portal corto
entre ellos coloca la adenohipófisis aguas abajo de la eminencia mediana. La pars nervosa tiene un suministro
sanguíneo extenso de la circulación general del cuerpo, que es independiente
del suministro a la adenohipófisis de la hipófisis. Los términos descriptivos
lóbulos anterior y posterior se evitan en este libro porque no son sinónimos de
las divisiones embrionarias de la hipófisis. En cambio, se refieren a
divisiones anatómicas. El término lóbulo posterior en realidad incluye partes
derivadas de ambas fuentes embrionarias (Tabla 19.1).
Los términos preferidos adenohipófisis y neurohipófisis dividen la hipófisis
según su origen embrionario de la bolsa de Rathke y el infundíbulo,
respectivamente.
19.2 Peces sin
mandíbula
El tamaño y la organización de la
pituitaria son bastante variables, incluso entre los vertebrados de la misma
clase. En los mixinos, las fuentes embrionarias de la pituitaria difieren de
las de otros vertebrados. Como en otros vertebrados, la neurohipófisis del
mixino es un saco hueco y alargado que se extiende desde el diencéfalo del
cerebro, pero no existe una eminencia media, pero como se mencionó en la
sección del hipotálamo, pueden existir vasos sanguíneos poco desarrollados. La
adenohipófisis del mixino parece surgir del endodermo y no del ectodermo
estomodeal. Consiste en parches de células incrustadas en una densa capa de
tejido conectivo pero indiferenciadas en regiones. Por lo tanto, la
adenohipófisis del mixino puede no ser homóloga con otras pituitarias vertebradas.
Aunque la eminencia media está ausente en los mixinos y lampreas, en la mayoría de los demás aspectos, su pituitaria se parece mucho a la de otros peces (Figura 19.2). La neurohipófisis de las lampreas se extiende desde la parte ventral del cerebro y contacta con la adenohipófisis. La adenohipófisis surge como una bolsa ectodérmica, pero generalmente conserva su conexión con el órgano olfativo hasta la metamorfosis. Tanto un pars intermedio como un pars distalis están presentes. El pars distalis se subdivide en un rostral y un pars distalis proximal.
Figura 19.2.
Filogenia de la pituitaria vertebrada. Las flechas
delgadas y sólidas dentro de las pituitarias designan la conexión del sistema
de venas portal desde la eminencia media hasta la parte distal. La parte distal
a menudo exhibe regiones anterior y posterior: la parte distal rostral (Rpd) y
la parte distal proximal (Ppd) o la parte distal cefálica (Cep) y la parte
distal caudal (Cau). En mamíferos, la pars
distalis no se subdivide. El lóbulo ventral, una proyección
de la adenohipófisis, es exclusivo de los elasmobranquios “tiburones y afines”.
En algunos vertebrados inferiores, el saccus
vasculosus (SV) está presente y se deriva del hipotálamo del
cerebro.
19.3 Condrictios
En la hipófisis de los condricitios, y los
peces pulmonados, al menos dos regiones se reconocen típicamente en la
adenohipófisis (pars intermedia y pars distalis) y dos regiones en la
neurohipófisis (pars nervosa y
eminencia media). La pituitaria de elasmobranquios presenta características
adicionales. Exclusivo de los elasmobranquios es una proyección hacia adelante
de la parte distal del paréntesis denominada lóbulo ventral, que algunos
endocrinólogos llaman la parte ventral del par. Se desconoce la función del
lóbulo ventral, aunque debido a que secreta algunas de las mismas hormonas, es
probable que solo sea una extensión de la porción distal. El saco vasculo de la
hipófisis del elasmobranquio es una especialización estructural derivada del
hipotálamo y ubicada por encima de la neurohipófisis, pero su función aún se
desconoce. Un sistema portal vascular está presente entre la eminencia media y
la pars distalis. Al igual que en las
lampreas, la parte distal de los elasmobranquios se subdivide en una parte
distal rostral y una parte distal proximal.
19.4 Osteoictios
En los peces óseos que no sean pulmonados,
se reconocen subdivisiones rostrales y proximales dentro del pars distal, el saco vascular está
presente y el lóbulo ventral está ausente. En los teleósteos, también se
reconocen dos regiones primarias, la adenohipófisis y la neurohipófisis, aunque
a diferencia de las de otros peces óseos, carecen de una eminencia mediana. Las
neuronas en el hipotálamo teleósteo llegan directamente a la adenohipófisis
para activar sus células secretoras.
19.5 Tetrápodos
La pars
tuberalis aparece en los primeros
tetrápodos y persiste en la mayoría de los amniotas posteriores. Por lo tanto,
la hipófisis de tetrápodos se caracteriza por una adenohipófisis con tres
subdivisiones (pars intermedia, pars distalis y pars
tuberalis) y una neurohipófisis que retiene dos subdivisiones (pars nervosa y eminencia mediana). En
los anfibios, la adenohipófisis establece un patrón básico de tetrápodos de pars tuberalis, pars distalis (sin regionalización) y pars intermedia; La neurohipófisis se compone de una eminencia
media y pars nervosa.
Las pituitarias reptilianas generalmente se ajustan al patrón de tetrápodos, pero varían notablemente en tamaño y forma. La adenohipófisis de las serpientes es lobulada y puede haber una hendidura en algunos reptiles. Dentro de los reptiles el pars distalis, se reconocen los lóbulos cefálicos y caudales. La pars tuberalis está bien desarrollada en la mayoría de los reptiles, pero reducida en lagartos y ausente en las serpientes. Tanto el cocodrilo como las pituitarias de las aves son similares a los de otros tetrápodos, aunque la pars intermedia está ausente en ambos. La parte distal nuevamente consiste en lóbulos cefálicos y caudales. La eminencia mediana bien desarrollada a veces se divide en regiones anterior y posterior. Varios mamíferos también carecen de una pars intermedia, y en la mayoría de los monotremas y terianos, el patrón básico es evidente: adenohipófisis con pars tuberalis, pars intermedia y pars distalis y una neurohipófisis con pars nervosa y eminencia media.
Figura 19.3.
Suministro vascular y circulación dentro de la glándula pituitaria.
Obsérvese la derivación portal hipofisaria corta entre la eminencia media y la pars distal. Un suministro
capilar separado a la parte nerviosa surge de la circulación general. Las
neuronas neurosecretoras liberan neurohormonas en ambas redes capilares. Las
neurohormonas que ingresan a la eminencia media son transportadas a las células
dentro de la pars distalis. Las
neurohormonas liberadas en la parte nerviosa entran en la circulación general
del cuerpo.
19.6 Funciones
comparadas
Estrictamente hablando, las células dentro
de la neurohipófisis no producen hormonas pituitarias. En cambio, los axones de
las neuronas neurosecretoras del hipotálamo dorsal a él se proyectan en la
neurohipófisis, donde sus secreciones se liberan en los vasos sanguíneos o se
almacenan temporalmente. Además de estos axones, se cree que los pituicitos
dentro de la neurohipófisis son compatibles con las neuronas neurosecretoras,
pero no sintetizan ni secretan hormonas.
A diferencia de las células de la
neurohipófisis, las células de la adenohipófisis sintetizan hormonas
hipofisarias. En los teleósteos, las neuronas neurosecretoras se proyectan
directamente en la adenohipófisis para presidir directamente su actividad. En todos
los demás vertebrados con una eminencia media con vasos sanguíneos conectan
directo con el hipotálamo, que influye indirectamente en su actividad. Las
neuronas neurosecretoras del hipotálamo se proyectan hacia la región de la
eminencia media y allí secretan sus neurohormonas en los capilares. A través de
un pequeño enlace portal vascular, estas neurohormonas se transportan una corta
distancia a través de un plexo capilar y luego se difunden hacia la
adenohipófisis (Figura 19.3).
Estas neurohormonas son hormonas liberadoras u hormonas inhibidoras de la
liberación, dependiendo de si estimulan o inhiben las células de la
adenohipófisis.
A partir de los primeros métodos de
tinción, se identificaron los tipos de células en función de sus reacciones con
los colorantes. Los acidófilos y los basófilos tienen afinidades por los
colorantes ácidos y básicos, respectivamente. Los cromófobos no reaccionan con
los tintes. Aunque estos términos siguen siendo útiles con fines descriptivos,
los nuevos colorantes y mejores técnicas para identificar las hormonas han
demostrado que un tipo de célula puede producir varias hormonas diferentes.
19.7 La neurohipófisis
Se han identificado dos hormonas
sintetizadas por las células neurosecretoras del hipotálamo en la pars nervosa de los mamíferos. Una
hormona es la vasopresina, que actúa sobre el músculo liso en las paredes de
las arteriolas periféricas, haciendo que se contraigan. La resistencia al flujo
sanguíneo aumenta y provoca un aumento de la presión arterial. Si un organismo
sufre una pérdida considerable de sangre, los sensores de presión en la arteria
carótida detectan disminuciones en la presión arterial y estimulan una mayor
secreción de vasopresina a través del control reflejo del hipotálamo.
👉 La vasopresina: La vasopresina también se llama
hormona antidiurética (ADH) porque promueve la conservación del agua dentro de
los riñones. Si un mamífero se deshidrata, las neuronas neurosecretoras del
hipotálamo liberan ADH en la neurohipófisis, donde se recoge en la sangre y se
transporta a los riñones. ADH actúa en las paredes de los conductos colectores
renales, haciéndolos altamente permeables al agua; por lo tanto, el agua fluye
desde los túbulos hacia el líquido intersticial hiperosmótico y crea una orina
concentrada. En ausencia de ADH, las paredes de los conductos colectores
permanecen impermeables al agua. Se reabsorbe menos agua y la orina es
abundante y diluida. Bajo condiciones patológicas en las cuales la enfermedad o
los tumores evitan la liberación suficiente de ADH, se pasan grandes volúmenes
de orina diluida, una condición médica conocida como diabetes insípida. Como
resultado, el individuo experimenta sed constante y bebe grandes cantidades de
agua para compensar.
👉 La oxitocina: La segunda hormona que se encuentra
en la parte nerviosa es la oxitocina. Sus tejidos diana son el miometrio, la
capa de músculo liso del útero y las células mioepiteliales contráctiles de la
glándula mamaria. Al final del embarazo, el nivel de oxitocina en la sangre
aumenta, lo que le da un papel en las contracciones uterinas durante el parto.
Un recién nacido que amamanta inicia un reflejo a través de los nervios
sensoriales que eventualmente estimula las neuronas neurosecretoras del
hipotálamo para liberar oxitocina en su terminal en la parte nerviosa. El
torrente sanguíneo transporta la hormona a la glándula mamaria, donde promueve
las contracciones de las células mioepiteliales en las paredes de las glándulas
exocrinas de la leche. Aproximadamente un minuto después del inicio de la
succión, la leche comienza a fluir desde el pezón o la tetina.
El papel de la oxitocina en las
contracciones uterinas naturales durante el parto condujo a su uso médico para
inducir artificialmente el parto en mujeres. A lo largo de los vertebrados,
promueve las contracciones rítmicas de los oviductos durante la ovoposición o
el nacimiento, y en los machos, estimula la contracción de los conductos
espermáticos. La oxitocina merece nuestra gratitud por sus contracciones
rítmicas del músculo liso de los órganos reproductores en hombres y mujeres,
que son responsables de la sensación del orgasmo.
19.8 La adenohipófisis
Seis hormonas principales han sido
identificadas dentro de la adenohipófisis.
👉 La hormona del
crecimiento: Abreviada como GH puede apuntar al
hígado, que responde secretando un factor de crecimiento similar a la insulina
que media algunos efectos de la GH en el crecimiento y el metabolismo. La GH
también produce efectos en todo el cuerpo, incluida una mayor síntesis de
proteínas, una mayor movilización de ácidos grasos y una menor utilización de
glucosa. En animales jóvenes, los niveles deficientes de la hormona del
crecimiento conducen al enanismo pituitario, y los niveles excesivos conducen
al gigantismo pituitario. La acromegalia es una afección que ocurre en adultos
en la que una proliferación desproporcionada de cartílago resulta de un exceso
de hormona de crecimiento liberada después de la pubertad.
👉 La prolactina: En los mamíferos, la prolactina
(PRL) promueve el desarrollo de las glándulas mamarias y la lactancia durante
el embarazo. En las aves, la prolactina estimula la síntesis de lípidos durante
el engorde premigratorio y apoya el comportamiento de crianza. En algunas especies,
la prolactina estimula la aparición de un parche de cría, una región venosa y
altamente vascularizada de la piel del seno colocada contra los huevos en
incubación para calentarlos. En palomas y aves relacionadas, la prolactina
promueve la secreción de la leche del buche, un fluido nutricional producido en
el nuche y cuya función es análoga a la leche mamífera, alimentar a las crías.
En lagartos, la prolactina afecta la regeneración de la cola, y en los
anfibios, afecta el crecimiento y la metamorfosis. En los teleósteos, la
prolactina es importante en la osmorregulación, especialmente en los peces
migratorios que se mueven del agua salada al agua dulce durante el desove.
👉 La tirotropina: La tirotropina, u hormona
estimulante de la tiroides (TSH), estimula la glándula tiroides para que
sintetice y libere T3 y T4 en la sangre.
👉 Gonadotropinas: La adenohipófisis libera
gonadotropinas, típicamente dos hormonas que afectan las gónadas y los tractos
reproductivos. Las principales gonadotropinas producidas por la adenohipófisis
son la hormona foliculoestimulante y la hormona luteinizante. Los niveles
crecientes de hormona foliculoestimulante (FSH) inducen el desarrollo de
folículos ováricos seleccionados. En los hombres, la FSH inicia y ayuda a
mantener la espermatogénesis, aunque el término puede parecer ilógico para esta
situación. La hormona luteinizante (LH) actúa en las mujeres para finalizar la
maduración de los folículos ováricos. Un aumento en el nivel de LH promueve la
ovulación. Después de la ovulación, promueve la reorganización de las células
del folículo en el cuerpo lúteo. En los hombres, la hormona luteinizante, más
apropiadamente llamada hormona estimulante de células intersticiales (ICSH),
estimula las células intersticiales de los testículos para secretar
testosterona. En general, LH y FSH estimulan la síntesis de andrógenos y
estrógenos tanto en hombres como en mujeres. Ocasionalmente, las hembras
producen niveles de andrógenos más altos que los machos de la misma especie
como en varias especies de hienas; y los machos, como los sementales, producen
estrógenos.
👉 Corticotropina: O la hormona adrenocorticotrópica
(ACTH), estimula la corteza de la glándula suprarrenal para liberar
glucocorticoides.
👉 Hormona estimulante
de melanóforos: Abreviada como (MSH) se encuentra en el pars intermedia. Sus objetivos son los melanóforos, células
pigmentarias de la piel. En pocos minutos, MSH afecta la distribución de
melanina dentro de melanóforos, cambiando la oscuridad de la piel en los
vertebrados capaces de cambiar de color de piel rápidamente. La estimulación
hace que el pigmento melanina se disperse en seudópodos citoplasmáticos fijos
de los melanóforos, lo que oscurece la piel. En ausencia de MSH (o mediante la
inhibición de la melatonina producida en la pineal), los gránulos de pigmento
se acumulan en el centro de la célula. El efecto general es aclarar la piel. En
aves y mamíferos, la pigmentación de la piel resulta de la liberación de
gránulos de melanina en la piel, las plumas y el cabello. La MSH puede actuar para
aumentar la producción de pigmento a largo plazo o de forma estacional.
Hubo un tiempo en que el término
melanocito se usaba para las células pigmentarias en las que la MSH causaba un
aumento de la síntesis de melanina, pero ningún movimiento del pigmento dentro
de la célula. El Melanoforo designó otro tipo de células en el que la melanina
se movía dentro de la célula en respuesta a MSH. Sin embargo, el descubrimiento
de melanocitos en los que se producen síntesis y movimiento arroja dudas sobre
la utilidad de una distinción tan aguda.
20. La tiroides humana
|| Regresar al Índice ||
Las células recubren las paredes de los
folículos y producen tiroglobulina, la sustancia de la que se forman la
tiroxina (T4) y la triyodotironina (T3). Estas dos hormonas muy similares
tienen diferentes números de moléculas de yodo; Como lo indican sus
abreviaturas, la tiroxina tiene cuatro moléculas de yodo y la triyodotironina
tiene tres. La tiroxina generalmente se produce en mayor cantidad que la
triyodotironina, y la mayoría de la tiroxina finalmente se convierte en
triyodotironina. Debido a que estas dos hormonas son muy similares, simplemente
nos referiremos a ellas como hormona tiroidea (TH). Otras células endocrinas en
la tiroides, llamadas células parafoliculares (porque se encuentran cerca de
los folículos), secretan la hormona calcitonina.
20.1 Hormona
tiroidea
Casi todas las células del cuerpo son
células objetivo para TH. Por lo tanto, no es sorprendente que la hormona tenga
efectos amplios. La TH regula la tasa metabólica del cuerpo y la producción de
calor. También mantiene la presión arterial y promueve el desarrollo y
funcionamiento normal de varios sistemas de órganos. La TH afecta el
metabolismo celular al estimular la síntesis de proteínas, la descomposición de
los lípidos y el uso de glucosa para la producción de ATP. La glándula
pituitaria y el hipotálamo controlan la liberación de TH. Los niveles
decrecientes de TH en la sangre provocan que el hipotálamo secrete una hormona
liberadora. La hormona liberadora estimula la hipófisis anterior para secretar
TSH, lo que, a su vez, hace que la tiroides libere más TH.
Figura 20.1. Anormalidades físicas por alteraciones
en la tiroides. (A) Bocio simple; (B) ojos saltones; (C)
cretinismo.
El yodo es necesario para la producción de
TH. Una dieta deficiente en yodo puede producir un bocio simple, es decir, una
glándula tiroides agrandada (Figura 20.1 A).
Cuando la ingesta de yodo es inadecuada, el nivel de TH es bajo, y el bajo
nivel de TH a su vez desencadena la secreción de TSH. La TSH estimula la
glándula tiroides para aumentar la producción de tiroglobulina. La falta de
yodo evita la formación de TH a partir de la tiroglobulina acumulada. En
respuesta a los bajos niveles continuos de TH, la pituitaria continúa liberando
cantidades crecientes de TSH, lo que hace que la tiroides se agrande en un
esfuerzo inútil por filtrar más yodo de la sangre. En el pasado, los bocios
eran bastante comunes, especialmente en partes del medio oeste de los Estados
Unidos (apodado el cinturón de bocio), donde el suelo pobre en yodo y el poco
acceso a los mariscos ricos en yodo condujeron a dietas deficientes en yodo. La
incidencia de bocio en los Estados Unidos disminuyó drásticamente una vez que
se agregó yodo a la mayoría de la sal de mesa a partir de la década de 1920. El
bocio simple puede tratarse con suplementos de yodo o la administración de TH.
La subsecreción de TH durante el
desarrollo fetal o la infancia causa cretinismo, una condición caracterizada
por enanismo y retraso en el desarrollo mental y sexual (Figura 20.1 C).
Si una mujer embarazada produce suficiente TH, muchos de los síntomas del
cretinismo no aparecen hasta después del nacimiento, cuando el bebé deficiente
comienza a depender únicamente de su propia glándula tiroides que funciona mal
para suministrar las hormonas necesarias. Las dosis orales de TH pueden
prevenir el cretinismo, por lo que a la mayoría de los lactantes en los países
industrializados se les realiza un examen de la función tiroidea adecuada poco
después del nacimiento. En los Estados Unidos, tales pruebas revelan que el
desarrollo incompleto de la glándula tiroides ocurre en aproximadamente 1 de
cada 3000 nacimientos. La subsecreción de TH en la edad adulta causa mixedema,
una condición en la cual el líquido se acumula en los tejidos faciales. Otros
síntomas de la subsecreción de TH incluyen disminuciones en el estado de
alerta, la temperatura corporal y la frecuencia cardíaca. La administración
oral de TH puede prevenir y tratar estos síntomas.
La sobresecreción de TH causa la
enfermedad de Graves, un trastorno autoinmune en el cual el sistema inmunitario
de una persona produce proteínas en forma de Y llamadas anticuerpos que en este
caso imitan la acción de la TSH. Los anticuerpos estimulan la glándula
tiroides, haciendo que se agrande y produzca en exceso sus hormonas. Los
síntomas de la enfermedad de Graves incluyen un aumento de la tasa metabólica y
la frecuencia cardíaca, acompañados de sudoración, nerviosismo y pérdida de
peso. Muchos pacientes con enfermedad de Graves también tienen exoftalmos, ojos
sobresalientes causados por la inflamación de los tejidos en las órbitas de
los ojos (Figura 20.1 B).
La enfermedad de Graves se puede tratar con medicamentos que bloquean la
síntesis de hormonas tiroideas. Alternativamente, el tejido tiroideo puede
reducirse mediante cirugía o la administración de yodo radioactivo. Debido a
que la glándula tiroides acumula yodo, la ingestión de yodo radioactivo
(generalmente administrado en cápsulas) destruye selectivamente el tejido
tiroideo.
20.2 La calcitonina humana
La calcitonina (CT) secretada por las
células parafoliculares de la tiroides ayuda a regular la concentración de
calcio en la sangre para garantizar el correcto funcionamiento de las células
musculares y las neuronas. Los iones de calcio se unen a la proteína troponina,
lo que conduce a cambios en otras proteínas musculares y finalmente provoca la
contracción muscular. Además, el calcio provoca la liberación de
neurotransmisores en la hendidura sináptica y, por lo tanto, es fundamental en
la transmisión de mensajes de una neurona a la siguiente. Cuando el nivel de
calcio en la sangre es alto, la CT estimula la absorción de calcio por el hueso
e inhibe la descomposición del hueso, disminuyendo así el nivel de calcio en la
sangre. La TC también reduce el calcio en la sangre al estimular un aumento
inicial en la excreción de calcio en la orina. Cuando el nivel de calcio en la
sangre es bajo, las glándulas paratiroides, que discutiremos a continuación,
les indica que liberen su hormona.
Figura 20.2. Ubicación de la tiroides humana. La glándula tiroides
es una estructura de color rojo oscuro en forma de escudo en la parte frontal
del cuello. (El color proviene de su suministro de sangre excepcional.) Dentro
de la tiroides hay pequeñas cámaras esféricas llamadas folículos.
21. Anatomía comparada de la tiroides humana
|| Regresar al Índice ||
La glándula tiroides produce, almacena y libera dos hormonas tiroideas separadas que regulan la tasa metabólica, la metamorfosis, el crecimiento y la reproducción. Se dice que las hormonas tiroideas son permisivas, lo que significa que "permiten" que los tejidos objetivo respondan mejor a la estimulación por otras hormonas, por el sistema nervioso o posiblemente por estímulos ambientales (como la luz o la temperatura).
Figura 21.1.
Glándula tiroides de mamíferos. La glándula
tiroides está compuesta de numerosos folículos esféricos. Las células
principales en la pared de cada folículo producen hormonas tiroideas y las
secretan a demanda en los capilares. (a) Vista ventral de la laringe y la
tráquea de un perro que muestra glándulas tiroideas y paratiroideas
emparejadas. (b) La sección histológica agrandada de la tiroides ilustra los
folículos y el coloide que llena la luz. (c) Vista en corte de un folículo
tiroideo único que muestra la disposición de las células principales y las
células parafoliculares (células C) que componen la pared folicular. Tenga en
cuenta el suministro de nervios y capilares que abarcan las regiones basales de
estas células.
La tiroides segrega hormonas que contienen
yodo. En 1915, la tiroxina, la primera hormona tiroidea, fue aislada e
identificada. Otro nombre para esta hormona es tetrayodotironina, o T4 para
abreviar (llamado así porque cada molécula contiene cuatro átomos de yodo). Una
segunda hormona tiroidea identificada en 1952 es la triyodotironina, o T3 (tres
átomos de yodo). Inicialmente aislado en mamíferos, se sabe que tanto T3 como
T4 se sintetizan en todos los vertebrados.
21.1 Peces sin mandíbula
En los ciclostomas, estas hormonas se almacenan intracelularmente. En amphioxus y lampreas, el endóstilo es similar en función a una glándula tiroides en que secreta productos ricos en yodo, pero los libera directamente en el tracto digestivo. Durante la metamorfosis de los ammocoetes, el endóstilo se convierte en las células foliculares de la glándula tiroides, que libera sus hormonas en el sistema circulatorio. El endóstilo de los protocordatos, como la glándula tiroides de los vertebrados, recoge yodo, lo que aumenta aún más la idea de que el endóstilo es el predecesor filogenético de la tiroides. Pero el papel que juegan los compuestos yodados en el metabolismo de los protocordatos aún no está claro.
Figura 21.3. Las glándulas tiroides comparada. La forma,
e incluso “unidad” de la tiroides es altamente variable al interior de los
vertebrados.
21.2 Vertebrados
con mandíbula
Sin embargo, en los gnatóstomos, la
tiroides almacena grandes cantidades de hormonas extracelularmente dentro de la
luz de cientos de pequeñas esferas irregulares o folículos. Esta condición es
única en comparación con todas las demás glándulas endocrinas de vertebrados.
Una sola capa de células epiteliales llamadas células principales (células
foliculares) forma las paredes de estos folículos (Figura 21.2 a –
c). Las células principales producen un coloide gelatinoso en el que estas
hormonas se almacenan dentro de los folículos. Las células principales también
liberan hormonas tiroideas bajo demanda (Figura 21.2 b).
En todos los vertebrados, la tiroides surge como una consecuencia del piso de
la faringe. Esta extensión puede ser inicialmente sólida o hueca, pero pronto
se libera de la faringe. En los teleósteos, se fragmenta en masas dispersas de
folículos. En la mayoría de los otros vertebrados, forma una glándula de lóbulo
simple o doble en la garganta encerrada en una cápsula de tejido conectivo (Figura 21.2).
21.3 Funciones comparadas
Cuando se almacena, la proteína
tiroglobulina es secretada por las células principales bajo la influencia de la
hormona pituitaria tirotropina u hormona estimulante de la tiroides (TSH), y se
almacena en el coloide. Específicamente, el aminoácido tirosina se incorpora a
la proteína y se yoda, se usa para formar T4 (se unen dos tirosinas yodadas) y
se une a la estructura de la proteína mediante enlaces peptídicos. Cuando se
movilizan, las células principales se vuelven más altas y forman extensiones
apicales que envuelven la proteína almacenada, permitiendo que estas células
fagociten y luego hidrolicen el coloide en los lisosomas.
Específicamente, la tiroglobulina se
devuelve a las células principales (nuevamente bajo la influencia de TSH),
donde las enzimas hidrolíticas escinden la tiroglobulina para producir T4.
Parte de T4 está parcialmente desyodada a T3 antes de su liberación desde la
glándula, de modo que parte de T3, pero principalmente T4, ingresa a la
circulación. Gran parte de la circulación T4 es degradada o convertida por
enzimas hepáticas en la forma más activa de la hormona, T3.
Las hormonas tiroideas están presentes en
los ciclostomas, donde inhiben la metamorfosis, pero se desconoce su función en
el adulto. Los efectos de las hormonas tiroideas en los tejidos objetivo son
más conocidos en mamíferos y aves.
👉 Implicaciones metabólicas: En los endotermos, las hormonas tiroideas elevan el consumo de oxígeno y la producción de calor por los tejidos. Las inyecciones de hormonas tiroideas pueden aumentar la tasa metabólica basal varias veces. Las hormonas tiroideas afectan la actividad metabólica específicamente a través del aumento de las membranas plasmáticas, especialmente en las mitocondrias, y por el aumento de las actividades moleculares de las proteínas de membrana.
Los ectotermos no tienen una tasa
metabólica "basal", aunque, por supuesto, tienen una temperatura
corporal que depende de las condiciones ambientales y los niveles de actividad.
Las hormonas tiroideas en los ectotermos afectan el metabolismo, y este efecto
es sensible a la temperatura corporal. Un efecto que la tiroides tiene sobre el
metabolismo ectotermo se puede ver en los reptiles cuando su temperatura se
eleva ambientalmente. A bajas temperaturas (20 ° C), los tejidos de lagarto no
responden a las hormonas tiroideas; sin embargo, a temperaturas preferidas (30
° C), los tejidos responden a las hormonas tiroideas.
👉 Crecimiento: En aves y mamíferos, el crecimiento normal depende de los niveles normales de hormonas tiroideas. El hipotiroidismo, la subproducción de estas hormonas, produce retraso en el crecimiento y retraso mental en los bebés humanos, un síndrome conocido como cretinismo. En adultos, el hipotiroidismo produce letargo y una capacidad cognitiva deteriorada. El hipertiroidismo, la sobreproducción de hormonas tiroideas, aumenta la actividad, el nerviosismo, los ojos saltones y la pérdida rápida de peso, una afección médica llamada enfermedad de Graves.
👉 Metamorfosis: El crecimiento de reptiles y peces depende de manera similar de las hormonas tiroideas. Por ejemplo, el agrandamiento de la glándula tiroides ocurre cuando un salmón joven (denominado parr) se transforma en un smolt, su etapa migratoria en la que viaja río abajo hacia el mar. Los anfibios difieren de la mayoría de los vertebrados en que sus hormonas tiroideas detienen el crecimiento de las larvas y promueven la metamorfosis.
👉 Muda: Las hormonas tiroideas afectan la pérdida y el reemplazo posterior del cabello o las plumas cuando los mamíferos y las aves mudan. La tiroxina promueve el desprendimiento de la piel, lo que sugiere un efecto general de las hormonas tiroideas en el tegumento de los vertebrados. Si las hormonas tiroideas son deficientes en aves o mamíferos, se altera el crecimiento del cabello o las plumas, se reduce la deposición de pigmento y la piel tiende a adelgazarse. La piel de peces, anfibios y reptiles también se ve afectada negativamente por las deficiencias de la hormona tiroidea.
👉 Reproducción: En la mayoría de los vertebrados, los niveles elevados de hormonas tiroideas se correlacionan con la maduración de las gónadas y la ovogénesis o espermatogénesis. Una vez más, los anfibios parecen ser una excepción porque sus hormonas tiroideas aparentemente detienen los procesos fisiológicos que promueven la reproducción. La extirpación quirúrgica de las glándulas tiroides anfibias es seguida por un desarrollo acelerado gonadal.
22. La paratiroides humana
|| Regresar al Índice ||
Las glándulas paratiroides son cuatro
masas pequeñas y redondas en la parte posterior de la glándula tiroides (Figura 22.1). Estas glándulas segregan hormona paratiroidea
(PTH), también llamada parathormona. Como se mencionó anteriormente, la CT de
la glándula tiroides reduce el nivel de calcio en la sangre. En contraste, la
PTH aumenta los niveles de calcio en la sangre. Los bajos niveles de calcio en
la sangre estimulan a las glándulas paratiroides a secretar PTH, lo que hace
que aumenten los niveles de calcio en la sangre. La PTH ejerce sus efectos
estimulando
Figura 22.2. Hormonas tiroides y paratiroides
humanas.
👉 células destructoras de huesos
llamadas osteoclastos que liberan calcio del hueso a la sangre,
👉 los riñones para reabsorber más
calcio del filtrado (el líquido dentro de las nefronas de los riñones, algunos
de los cuales se convertirán en orina) y devolverlo a la sangre, y
👉 la velocidad a la que el calcio se
absorbe en la sangre desde el tracto gastrointestinal.
La PTH también inhibe las células
formadoras de hueso llamadas osteoblastos y, por lo tanto, reduce la velocidad
a la que se deposita el calcio en el hueso. El sistema de retroalimentación
mediante el cual CT y PTH regulan juntos los niveles de calcio en la sangre se
resume en la Figura 23.2.
La cirugía en el cuello o la glándula
tiroides puede dañar las glándulas paratiroides. La disminución resultante de
la PTH causa una disminución del calcio en la sangre que a su vez produce
nerviosismo e irritabilidad (el bajo nivel de calcio está asociado con la
hiperexcitabilidad de las membranas de las neuronas) y espasmos musculares
(recuerde que el calcio también es importante en la contracción muscular). En
casos severos, la muerte puede ser el resultado de espasmos de la laringe y
parálisis del sistema respiratorio. La PTH es difícil de purificar, por lo que
las deficiencias generalmente no se tratan mediante la administración de la
hormona. En cambio, el calcio se administra en forma de tabletas o mediante una
mayor ingesta dietética.
Un tumor de la glándula paratiroides puede
causar una secreción excesiva de PTH. La secreción excesiva de PTH extrae el
calcio del tejido óseo, causando un aumento del calcio en la sangre y huesos
debilitados. Los altos niveles de calcio en la sangre pueden provocar cálculos
renales, depósitos de calcio en otros tejidos blandos y una disminución de la
actividad del sistema nervioso.
23. Anatomía comparada de la paratiroides
|| Regresar al Índice ||
El cuerpo ultimobranquial y la glándula paratiroides liberan hormonas con efectos opuestos o antagonistas. El cuerpo ultimobranquial secreta calcitonina (tirocalcitonina), que reduce los niveles de calcio en la sangre. La glándula paratiroidea secreta la hormona paratiroidea (= parathormona), que eleva los niveles de calcio en la sangre. Debido a que sus funciones se centran en el metabolismo del calcio, ambas glándulas se tratan juntas en anatomía comparada.
Figura 23.1.
Contribuciones embrionarias de bolsas faríngeas de vertebrados a la
tiroides (Thy), paratiroides (PT), timo (TM) y cuerpos ultimobranquiales (UB). El
timo reptiliano se desarrolla a partir de las bolsas 2 y 3 en lagartos, las bolsas
3 y 4 en las tortugas y las bolsas 4 y 5 en las serpientes. Los cuerpos
ultimobranquiales en los mamíferos se asientan en la glándula tiroides como las
células parafoliculares (células C). Las bolsas faríngeas están numeradas, la
primera generalmente se reduce en el desarrollo embrionario.
23.1 Cuerpo ultimobranquial
Los primordios embrionarios de las quintas
bolsas faríngeas forman los cuerpos ultimobranquiales (Figura 23.1).
Estos cuerpos son masas celulares separadas, generalmente emparejadas, ubicadas
en la región de la garganta de peces, anfibios, reptiles y aves. Los
ciclostomas no parecen tener cuerpos ultimobranquiales.
En los mamíferos, su distribución es única,
ya que los primordios se incorporan directamente a la tiroides para formar una
pequeña población dispersa de células parafoliculares (células C) dispersas
entre las células principales en las paredes de los folículos tiroideos (Figura 23.1 c).
La cresta neural es la fuente embrionaria
de las células ultimobranquiales. Todavía no está claro si las células de la
cresta neural ingresan al primordio faríngeo antes de que migre a su sitio de
diferenciación o si las células de la cresta neural colonizan el primordio más
tarde durante la diferenciación.
23.2 Glándula
paratiroides comparada
Los bordes ventrales de las bolsas faríngeas embrionarias son la fuente de las glándulas paratiroides. Las bolsas que contribuyen varían según la especie (Figura 23.1). El término paratiroides describe la estrecha asociación de esta glándula con la glándula tiroides en mamíferos, que está incrustada en (por ejemplo, ratón, gato, humano Figura 22.1) o cerca (por ejemplo, cabras, conejos) de la glándula tiroides.
Uno o dos pares pueden estar presentes.
Sin embargo, en anfibios, reptiles y aves, la paratiroides puede ubicarse en la
tiroides o dispersarse a lo largo de las venas principales del cuello. En los
peces, la paratiroides está ausente. Debido a que está ausente en los peces y
al menos en algunas salamandras neoténicas obligatorias (por ejemplo, Necturus) donde persisten las branquias,
se ha sugerido que el papel de la paratiroides es precedido filogenéticamente
por las células en las branquias. En otras palabras, sin degeneración branquial
para reclutar sus células en las paratiroides, no hay glándulas paratiroides,
un ejemplo de cooptación de caracteres evolutivos.
Figura 23.2.
Homeostasis del calcio en los tetrápodos. Las
flechas indican las principales rutas por las cuales se extrae o agrega calcio
al plasma sanguíneo y al líquido extracelular. El calcio de los alimentos se
absorbe en los intestinos. En el riñón ingresa inicialmente al ultrafiltrado
que se forma en la cápsula renal del riñón, pero todos los iones de calcio se
recuperan y regresan a la sangre. El calcio se mueve pasivamente fuera de la
sangre sobresaturada y se cristaliza para formar hueso. La resorción ósea
activa, bajo la estimulación de la hormona paratiroidea, devuelve algo de
calcio a la sangre.
Dentro de la glándula paratiroides, las
células caen en una disposición de cordón y agrupamiento. Las células
principales, el tipo celular más abundante, son probablemente la fuente de
parathormona. En los humanos y algunas otras especies de mamíferos, también
están presentes las células oxifílicas de función desconocida.
El acceso inmediato al calcio es
importante en la mayoría de los vertebrados. Cuando las aves secretan cáscaras
de huevo calcificadas o los ciervos crecen un nuevo estante de astas, grandes
cantidades de calcio deben movilizarse rápidamente y transportarse de un sitio
a otro. El mantenimiento de la resistencia ósea normal depende de los niveles
de calcio. Si los niveles de calcio en la sangre caen demasiado, los músculos
esqueléticos pueden sufrir espasmos incontrolados. Si los niveles en sangre
aumentan demasiado, las células osteogénicas no pueden retener el calcio en la
matriz ósea para mantener la densidad y la resistencia ósea.
La parathormona secretada por la
paratiroides actúa para elevar los niveles de calcio en la sangre al promover
la retención renal de calcio, alentando su absorción a través de las paredes
del tracto digestivo y afectando la deposición ósea. Los procesos competitivos
de deposición y extracción de hueso ocurren simultáneamente y de forma
continua, pero generalmente están dinámicamente equilibrados. La parathormona
inclina el equilibrio hacia la extracción neta del hueso. Como resultado, se
elimina más matriz ósea de la que se deposita; por lo tanto, el calcio se
libera de la matriz y es absorbido por la circulación, lo que hace que aumenten
los niveles de calcio en la sangre. La calcitonina de las células parafoliculares
tiene el efecto contrario. Cambia el equilibrio hacia el depósito neto de
hueso. La calcitonina hace que el calcio se extraiga de la sangre y se use para
construir una nueva matriz ósea, lo que hace que disminuyan los niveles de
calcio en la sangre.
Los detalles del mecanismo que controla
los niveles de calcio en los tetrápodos todavía se debaten, pero generalmente
están involucrados tres órganos: intestinos, riñones y huesos. La interacción
de estos órganos se representa en el diagrama de la Figura 23.2. Los
tejidos blandos, como los músculos, también requieren calcio, pero su efecto
neto sobre los niveles de calcio en la sangre suele ser mínimo. El calcio en los
alimentos es absorbido por los intestinos.
Los riñones pueden recuperar todo el
calcio del filtrado glomerular y devolverlo al líquido extracelular. El control
de los niveles de calcio en los huesos es más complicado. El calcio se
incorpora al hueso en forma cristalina. El nivel de saturación de calcio en el
hueso es más bajo que en la sangre, por lo que el flujo neto de calcio es de
sangre a hueso. La formación de nuevos cristales de hueso es un proceso pasivo.
Aunque los niveles elevados de calcitonina se correlacionan con la caída de los
niveles de calcio en la sangre, los detalles de cómo se logra esto aún no están
claros.
La parathormona promueve la reacción
opuesta, el flujo de salida de calcio hacia la sangre, al promover osteoclastos
que reabsorben los huesos. La eliminación de calcio del hueso es un proceso
activo. No se sabe si las dos hormonas interactúan directa o indirectamente
para inhibir las acciones del otro. Los peces regulan el calcio por diferentes
mecanismos. Por ejemplo, los teleósteos secretan somatolactina de la pars intermedia (pituitaria), que
influye en la homeostasis del calcio. Los teleósteos generalmente tienen hueso
acelular, que por lo tanto no es una buena fuente para movilizar dinámicamente
el calcio, por lo que dependen de escamas (y sacos endolinfáticos del oído)
como depósitos de calcio.
24. Glándulas adrenales humanas
|| Regresar al Índice ||
Las dos glándulas suprarrenales del cuerpo
(ad, sobre; renal, riñón), cada una del tamaño de una almendra, se encuentran
en la parte superior de los riñones (Figura 24.1)
Cada glándula suprarrenal tiene una región externa e interna. La región externa
de la glándula, la corteza suprarrenal, secreta más de 20 hormonas liposolubles
(esteroides) diferentes, generalmente divididas en tres grupos:
gonadocorticoides, mineralocorticoides y glucocorticoides (Figura 24.1). La
región interna, llamada médula suprarrenal, secreta dos hormonas solubles en
agua, la epinefrina (también conocida como adrenalina) y la noradrenalina
(también conocida como noradrenalina).
24.1 Cortex adrenal
La corteza adrenal es la región externa y
también la parte más grande de una glándula adrenal. Se divide en tres zonas
separadas: zona glomerulosa, zona fasciculada y zona reticularis. Cada zona es
responsable de producir hormonas específicas. También es un sitio secundario de
síntesis de andrógenos.
👉 Gonadocorticoides: Los gonadocorticoides son hormonas sexuales masculinas y femeninas conocidas como andrógenos y estrógenos. Tanto en hombres como en mujeres, la corteza suprarrenal secreta andrógenos y estrógenos. Sin embargo, en varones adultos normales, la secreción de andrógenos por los testículos supera con creces la de la corteza suprarrenal.
Figura 24.1. Glándulas adrenales/suprarenales humanas. Es
común que las glándulas adrenales humanas se denominen suprarrenales, dado que
se ubican sobre los riñones.
Por lo tanto, los efectos de los andrógenos suprarrenales en varones adultos son probablemente insignificantes. En las mujeres, los ovarios y la placenta también producen estrógeno, aunque durante la menopausia, los ovarios disminuyen la secreción de estrógeno y finalmente dejan de secretarlo. Los gonadocorticoides de la corteza suprarrenal pueden aliviar los efectos de la disminución del estrógeno ovárico en mujeres menopáusicas.
Figura 24.2. Anatomía de la glándula adrenal humana. La
glándula adrenal se divide en dos regiones, la región cortical “cáscara” y la
región medular “pulpa”, ambas producen diferentes tipos de hormonas.
👉 Mineralcorticoides: Los mineralocorticoides secretados
por la corteza suprarrenal afectan la homeostasis mineral y el equilibrio
hídrico. El mineralocorticoide primario es la aldosterona, una hormona que actúa sobre las células de
los riñones para aumentar la reabsorción de iones de sodio (Na+) en la sangre. Esta
reabsorción evita el agotamiento y aumenta la retención de agua. La aldosterona
también actúa sobre las células renales para promover la excreción de iones de
potasio (K+)
en la orina. La enfermedad de Addison es un trastorno causado por la
subecreción de aldosterona y el cortisol glucocorticoide.
Esta enfermedad parece ser un trastorno
autoinmune en el que el propio sistema inmunitario del cuerpo percibe las
células de la corteza suprarrenal como extrañas y las destruye. La deficiencia
resultante de las hormonas suprarrenales causa pérdida de peso, fatiga,
desequilibrio electrolítico, falta de apetito y poca resistencia al estrés. Un
bronceado peculiar de la piel también se asocia con la enfermedad de Addison.
Recuerde que la glándula pituitaria secreta ACTH, que estimula la corteza de
las glándulas suprarrenales para secretar sus hormonas. Por lo tanto, la
enfermedad de Addison también puede ser causada por la secreción inadecuada de
ACTH por la pituitaria. Independientemente de su causa, la enfermedad de
Addison se puede tratar con tabletas hormonales.
👉 Glucocorticoides: Los glucocorticoides son hormonas
secretadas por la corteza suprarrenal que afectan los niveles de glucosa. Los
glucocorticoides actúan sobre el hígado para promover la conversión de grasas y
proteínas en sustancias intermedias que finalmente se convierten en glucosa.
Los glucocorticoides también actúan sobre el tejido adiposo para provocar la
descomposición de las grasas en ácidos grasos que se liberan en el torrente
sanguíneo, donde están disponibles para su uso por las células del cuerpo. Los
glucocorticoides conservan aún más la glucosa al inhibir su absorción por el
tejido muscular y graso.
Los glucocorticoides también inhiben la
respuesta inflamatoria; Dicha inhibición puede ser beneficiosa cuando el cuerpo
se enfrenta a la hinchazón e irritación intensa asociada con erupciones
cutáneas como la causada por la hiedra venenosa. Una forma en que los
glucocorticoides inhiben la inflamación es disminuyendo el movimiento de los
glóbulos blancos al sitio de la lesión. Otra forma es reduciendo la
probabilidad de que otras células liberen sustancias químicas que promueven la
inflamación. Desafortunadamente, estas actividades de los glucocorticoides
inhiben la cicatrización de heridas. Por lo tanto, las cremas con esteroides
que contienen glucocorticoides sintéticos están destinadas a aplicarse solo a
la superficie de la piel y a usarse solo para erupciones superficiales. Estas
cremas no deben aplicarse sobre heridas abiertas. Algunos ejemplos de
glucocorticoides son cortisol,
corticosterona y cortisona.
Otro aspecto importante es que bloquean la regeneración muscular, haciendo más
lentos los procesos de recuperación entre sesiones de ejercicio.
El síndrome de Cushing es el resultado de
la exposición prolongada a altos niveles de cortisol glucocorticoide. La grasa
corporal se redistribuye y el líquido se acumula en la cara. Los síntomas
adicionales incluyen fatiga, presión arterial alta y niveles elevados de
glucosa. Un tumor en la corteza suprarrenal o en la pituitaria anterior puede
causar la secreción excesiva de cortisol que conduce al síndrome de Cushing.
(Recuerde que la hipófisis anterior secreta ACTH, que estimula la liberación de
hormonas de la corteza suprarrenal). Los tumores se tratan con radiación,
medicamentos o cirugía. El síndrome de Cushing también puede ser el resultado
del tratamiento con hormona glucocorticoide para el asma, el lupus o la
artritis reumatoide. El tratamiento en casos médicamente inducidos del síndrome
de Cushing generalmente implica una reducción gradual de la dosis de
glucocorticoides, idealmente al nivel más bajo necesario para controlar el
trastorno existente sin provocar efectos adversos.
24.2 Médula adrenal
Como se presentó anteriormente, la médula
suprarrenal produce epinefrina y noradrenalina. Estas hormonas son críticas en
la respuesta de lucha o huida, la reacción del sistema nervioso simpático del
cuerpo ante emergencias. Imagina que caminas solo a casa a altas horas de la
noche y un extraño de repente se acerca a ti desde los arbustos. Los impulsos
recibidos por su hipotálamo son enviados por las neuronas a su médula
suprarrenal. Estos impulsos hacen que las células de la médula suprarrenal
aumenten la producción de epinefrina y noradrenalina. En respuesta a estas
hormonas, su frecuencia cardíaca, frecuencia respiratoria y niveles de glucosa
en sangre aumentan. Los vasos sanguíneos asociados con el tracto digestivo se
contraen porque la digestión no es de suma importancia en momentos de estrés
extremo. Los vasos asociados con los músculos esqueléticos y cardíacos se
dilatan, permitiendo que llegue más sangre, glucosa y oxígeno. Estas sustancias
también llegan a su cerebro en mayores cantidades, lo que lleva a un mayor
estado de alerta mental necesario para huir o luchar.
En contraste con la respuesta casi
instantánea del sistema nervioso simpático a una amenaza percibida, la
respuesta hormonal tarda unos 30 segundos en acumularse. Esto se debe a que la
médula suprarrenal debe liberar epinefrina y norepinefrina, viajar en el
torrente sanguíneo a todas las células, unirse a los receptores en sus células
objetivo e iniciar cambios en esas células. Incluso después de que el peligro
haya pasado, sentimos los cambios provocados por estas hormonas durante unos
minutos adicionales. La epinefrina y la noradrenalina aumentan y prolongan la
respuesta del sistema nervioso simpático al estrés. El inicio y la conclusión
más lentos de los efectos de la epinefrina y la noradrenalina resaltan las
diferencias entre los sistemas neuronales y hormonales de comunicación interna.
25. Anatomía comparada de las glándulas adrenales
|| Regresar al Índice ||
La glándula suprarrenal es una glándula
compuesta derivada de dos fuentes filogenéticas separadas. Uno es el tejido
adrenocortical (= tejido interrenal, o cuerpos interrrenales), que produce
hormonas corticosteroides. Los corticosteroides pertenecen a una clase de
compuestos orgánicos llamados esteroides. Hay tres categorías de esteroides:
aquellos involucrados en
👉 reabsorción de agua y transporte
de sodio por el riñón (mineralocorticoides),
👉 metabolismo de carbohidratos
(glucocorticoides) y
👉 reproducción (estrógenos,
andrógenos y progestágenos). En adultos, los estrógenos estimulan el desarrollo
y la vascularización del tracto reproductor femenino; los andrógenos son
agentes masculinizantes que promueven el desarrollo de las características
sexuales secundarias masculinas; y los progestágenos (= progestágenos)
mantienen el embarazo y la pared uterina durante su fase secretora.
La otra fuente filogenética de la glándula suprarrenal es el tejido cromafín, o cuerpos cromafines, que producen catecolaminas. Las catecolaminas son hormonas cromafines como la epinefrina (adrenalina) y la noradrenalina. Los orígenes embrionarios de estos tejidos, como sus orígenes filogenéticos, son distintos. El tejido adrenocortical surge del mesodermo esplácnico en la región adyacente a la cresta urogenital. El tejido de cromafina surge de las células de la cresta neural.
Figura 25.1.
Órganos y tejidos adrenocorticales 1. (a) Condrictios,
tiburones y rayas. (b) Teleostos, peces óseos (c) Anfibios, sus glándulas
suprarrenales están en la superficie ventral de los riñones.
Figura 25.2. Órganos y tejidos adrenocorticales 2. (d) Reptiles. (e,f) aves (g) Mamíferos, que muestran la posición de las glándulas suprarrenales (negro sólido) en relación con los riñones. (h) Glándulas adrenales de mamíferos, en sección transversal. Tenga en cuenta que el tejido adrenocortical forma la corteza (negro) y las células cromafines residen en el núcleo, formando la médula distintiva (blanca) de la glándula suprarrenal. El tejido adrenocortical en negro; el tejido de cromafina en blanco; el riñón en gris. Debido a que las células cromafines pueden estar muy dispersas o incrustadas, no siempre se pueden indicar en la anatomía macroscópica del sistema suprarrenal.
25.1 Peces
En los ciclostomas y teleósteos adultos,
el tejido adrenocortical permanece separado de los cuerpos cromafines. En los
ciclostomas, el tejido adrenocortical se dispersa a lo largo de las venas
cardinales posteriores en las proximidades del pronefros. Las células de
cromafina residen en grupos cercanos, pero no en contacto con el tejido
adrenocortical. En los teleósteos, el tejido adrenocortical se produce dentro
del pronefros en grupos dispersos o en una tira de tejido alrededor de las
venas cardinales posteriores. Las glándulas suprarrenales de los teleósteos
muestran una variación considerable en la anatomía del tejido cromafín.
Generalmente asociadas con el riñón anterior, las células cromafines pueden
estar entremezcladas entre el tejido adrenocortical y también pueden formar
grupos que están completamente separados, o ambos. En los elasmobranquios, el
tejido adrenocortical forma glándulas distintas a lo largo de los bordes de los
riñones, pero el tejido cromafín todavía está separado, y consiste en conjuntos
de grupos de células entre y anteriores a los riñones (Figura 25.1, b).
25.2 Anfibios
En los anfibios, los tejidos
adrenocorticales y cromafines se mezclan o residen adyacentes entre sí y forman
hebras o filas de tejido suprarrenal, que ahora se encuentran sobre o cerca de
los riñones (Figura 25.1, c).
25.3 Amniotas
Los dos tejidos también se mezclan en
reptiles y aves, aunque las glándulas suprarrenales en los amniotes tienden a
ser estructuras distintas ubicadas en o cerca de los riñones (Figura 25.2, d –
f). En los reptiles, por primera vez filogenéticamente, el tejido
adrenocortical recibe su propio suministro de sangre arterial y venosa, y no
depende del sistema portal renal para la distribución de sus productos
secretores. En los mamíferos, por primera vez, los tejidos adrenocorticales y cromafines
forman una corteza (del tejido adrenocortical) y una médula (del tejido
cromafín) para crear la glándula suprarrenal compuesta (Figura 25.2, g,
h).
25.4 Funciones comparadas
👉 Control de agua: En los mamíferos, la corteza
suprarrenal produce corticosteroides. Los estudios histológicos han mostrado
tres zonas dentro de la corteza suprarrenal del adulto. Las células de la
región de la zona glomerulosa más externa son pequeñas y compactas. El riñón
libera la hormona renina, lo que conduce a una serie de eventos que finalmente
estimulan a las células de la zona glomerulosa a liberar mineralocorticoides
(por ejemplo, aldosterona). Los mineralocorticoides afectan la reabsorción de
sodio, incrementándolo en el riñón, produciendo un gradiente de concentración
que favorece la retención de agua, reduciendo así el volumen de orina y
ayudando a restaurar el volumen de líquido en la sangre y los tejidos.
👉 Corticoides y adrenalina: Las células de la región de la
fasciculata de la zona media de la corteza suprarrenal están dispuestas en
filas o cordones con senos sanguíneos entre ellas. La hormona
adrenocorticotrópica (ACTH) liberada por la hipófisis estimula las células de
la zona fasciculada para secretar glucocorticoides, que incluyen cortisol y
principalmente corticosterona. Estos ocurren en la mayoría de los anfibios,
todos los reptiles y aves, y en algunos mamíferos. Las células de la tercera
región cortical más interna, la zona reticular, son pequeñas y compactas. Son
controlados por la pituitaria para secretar andrógenos y glucocorticoides
adicionales.
En muchos mamíferos (por ejemplo,
primates), una extensa zona fetal ocupa la periferia de la corteza suprarrenal
antes del nacimiento. Esta zona es responsable de producir esteroides
circulantes que son precursores químicos de los estrógenos sintetizados en la
placenta. La falla de la zona fetal para funcionar termina la gestación y
resulta en un parto prematuro. Normalmente, la zona fetal de la glándula
suprarrenal deja de funcionar al nacer y luego disminuye drásticamente su
tamaño.
Se han aislado treinta o más
corticosteroides de la corteza de los mamíferos, pero la mayoría de estos no se
secretan. Los no secretados parecen ser intermedios en la síntesis de hormonas
definitivas liberadas en la sangre. En los vertebrados no mamíferos, la
zonificación del tejido interrenal es menos conspicua. Se han encontrado
regiones histológicas distintas en anuros, reptiles y aves, pero pueden ser
estacionales.
En vertebrados que no sean mamíferos, las
hormonas corticales regulan principalmente el transporte de sodio y el
metabolismo. Además del transporte de sodio a través de las paredes de los
túbulos renales, se cree que las hormonas corticales controlan el transporte de
sodio a través de las glándulas rectales en los condrictios, las branquias y el
tracto digestivo en los teleósteos, la piel y la vejiga urinaria en los
anfibios y las glándulas de sal en los reptiles y pájaros.
👉 Inmediato, lucha o escape. Una de las funciones más importantes de la glándula suprarrenal es
coordinar la respuesta de todo el organismo al estrés. Los factores estresantes
ambientales que amenazan la vida, como la aparición repentina de un depredador
o un competidor territorial, desencadenan la actualización fisiológica
inmediata a una preparación de "lucha o huida" mediante la liberación
de catecolaminas suprarrenales y la acción del sistema nervioso simpático.
👉 Ambiente hostil. Pero
distinto de esto es un cambio a un estado de historia de vida de emergencia. A
diferencia de luchar o huir, esta respuesta fisiológica a largo plazo tarda de
minutos a horas en desarrollarse y puede desencadenarse por factores
estresantes ambientales inesperados que no representan necesariamente amenazas
inmediatas para la supervivencia, aunque puede ser útil el estado general de la
vida. Pueden estar involucradas muchas hormonas, pero principalmente los
glucocorticoides suprarrenales (por ejemplo, cortisol, corticosterona) presiden
el establecimiento de estados de historia de vida a largo plazo.
Por
ejemplo, los estresores ambientales que no necesariamente ponen en peligro la
vida (p. Ej., Pérdida de jóvenes por escasez de alimentos, tormentas o
destrucción del hábitat / perder el empleo, tráfico pesado, mala economía)
pueden actuar a través del eje cerebro-hipófisis-suprarrenal para promover la
fisiología / comportamiento de la historia vital de emergencia en donde el
individuo afectado abandona el cuidado parental, migra a climas más favorables
o ubica un nuevo hábitat adecuado, cambia de empleo… . Esto permite que el
individuo se adapte fisiológicamente a los desafíos inmediatos que no son de
supervivencia y esté listo para volver a las actividades normales de la historia
de vida cuando estos factores estresantes pasen.
👉 La importancia del
estrés y la tristeza: El estrés en sí mismo juega un papel natural en el ajuste
fisiológico a las amenazas y traumas ambientales. Moviliza los sistemas
endocrino y nervioso para enfrentar desafíos de supervivencia a corto o largo
plazo, después de lo cual el organismo vuelve a un estado fisiológico más
normal y cómodo. Sin embargo, en humanos y algunos animales cautivos, el estrés
puede ser más intenso o prolongado más allá de su utilidad. Esto puede conducir
a condiciones patológicas que afectan negativamente el sistema inmunitario, el
sistema cardiovascular, el intestino y el metabolismo general, produciendo
enfermedades de estrés. En animales cautivos, el alivio del estrés a menudo
implica mejorar la cría; En los humanos, como aprecian los estudiantes, el
alivio del estrés proviene de terminar el período de exámenes finales.
25.5 El tejido cromafín
La médula, compuesta de tejido cromafín,
forma el núcleo de la glándula suprarrenal de los mamíferos. A diferencia de la
corteza, no se reconocen regiones histológicas distintas en la médula
suprarrenal. Las catecolaminas producidas en esta región preparan al organismo
para enfrentar amenazas o desafíos a corto plazo. El suministro de sangre llega
a la corteza a través de la cápsula del tejido conectivo. La sangre se filtra a
través de los senos paranasales, bañando cordones de tejido cortical y entra en
las venas dentro de la médula. Además, la médula es suministrada por los vasos
sanguíneos de la cápsula que pasan sin ramificarse a través de la corteza, pero
se rompen en una red capilar rica alrededor de los cordones y grupos de células
cromafines en la médula.
Por lo tanto, la médula de los mamíferos
recibe un suministro de sangre dual: uno directamente desde la cápsula y otro
desde los senos corticales. Este segundo suministro vascular a través de los
senos corticales coloca las células dentro de la médula aguas abajo de la
corteza; por lo tanto, las hormonas corticales liberadas en los senos
sanguíneos se transportan primero a la médula y actúan sobre ella antes de
salir de la glándula suprarrenal. Las ventajas de este soporte químico de la
función de la célula de cromafina no están del todo claras.
En los amniotes, el tejido adrenocortical
produce glucocorticoides que controlan el metabolismo de proteínas, lípidos y
carbohidratos. En esta capacidad, el tejido adrenocortical, como el tejido de
cromafina, afecta la actividad metabólica, aunque de diferentes maneras. Por lo
tanto, la estrecha asociación de los tejidos adrenocorticales y cromafines
establecidos por los vasos sanguíneos que sirven a ambos podría ser de alguna
ventaja para sincronizar sus actividades.
26. Páncreas endocrino humano
|| Regresar al Índice ||
En esta sección describiremos las funciones del páncreas como órgano endocrino, para la descripción de sus funciones exocrinas, es decir como una glándula asociada al sistema digestivo, diríjase a la sección, sistema digestivo.
Figura 26.1. Islotes pacreáticos. (a)
El páncreas está compuesto por una glándula exocrina y una glándula endocrina.
(b) Los parches de tejido muy vascularizado llamados islotes pancreáticos
constituyen colectivamente el páncreas endocrino. (c) Sección ampliada de un
islote pancreático, los vasos sanguíneos son los que absorben las hormonas
producidas por las células circundantes.
El páncreas se encuentra en el abdomen, justo detrás del estómago (Figura 26.2); contiene células endocrinas y exocrinas. Las células endocrinas se presentan en pequeños grupos llamados islotes pancreáticos (o islotes de Langerhans). Estos grupos contienen tres tipos de células productoras de hormonas. Un tipo produce la hormona glucagón; un segundo produce la hormona insulina; y un tercero produce la hormona somatostatina. La somatostatina también es secretada por el tracto digestivo, donde inhibe las secreciones del estómago y el intestino delgado, y por el hipotálamo, donde inhibe la secreción de la hormona del crecimiento. La somatostatina secretada por el páncreas puede regular la secreción de glucagón e insulina. Sin embargo, la función precisa de la somatostatina pancreática no se conoce bien, por lo que nos centramos en el glucagón y la insulina.
Figura 26.2. Páncreas humano. Las
células exocrinas del páncreas secretan enzimas digestivas en el conducto
pancreático, que se une con el conducto biliar común antes de ingresar al
intestino delgado. Derecha, sección de tejido pancreático. Las células
endocrinas del páncreas se encuentran en grupos llamados islotes pancreáticos.
Alrededor de los islotes hay células exocrinas.
Entre comidas, a medida que disminuye el
nivel de azúcar en la sangre, el páncreas segrega glucagón. El glucagón aumenta
el nivel de azúcar en la sangre. Lo hace al hacer que las células del hígado
aumenten la conversión de glucógeno (el polisacárido de almacenamiento en
animales) en glucosa (un azúcar simple o monosacárido). El glucagón también
estimula al hígado a formar glucosa a partir del ácido láctico y los aminoácidos.
El hígado libera las moléculas de glucosa resultantes en el torrente sanguíneo,
causando un aumento en el nivel de azúcar en la sangre.
Después de una comida, a medida que el
nivel de azúcar en la sangre aumenta con la absorción de azúcares del tracto
digestivo, el páncreas segrega insulina. A diferencia del glucagón, la insulina
disminuye la glucosa en la sangre; Por lo tanto, la insulina y el glucagón
tienen efectos opuestos o antagonistas. La insulina disminuye la glucosa en
sangre de varias maneras. Primero, la insulina estimula el transporte de
glucosa hacia las células musculares, los glóbulos blancos y las células del
tejido conectivo. En segundo lugar, la insulina inhibe la descomposición del
glucógeno en glucosa. Tercero, la insulina previene la conversión de
aminoácidos y ácidos grasos a glucosa. Como resultado de estas acciones, la
insulina promueve la síntesis de proteínas, el almacenamiento de grasas y el
uso de glucosa para obtener energía.
La diabetes mellitus es un grupo de trastornos
metabólicos caracterizados por un nivel anormalmente alto de glucosa en la
sangre. Los altos niveles de glucosa en la sangre son causados por problemas
con la producción de insulina o la función de la insulina.
27. Anatomía comparada del páncreas endocrino
27.1 Anatomía
El páncreas es una
glándula compuesta que consta de porciones exocrinas y endocrinas (Figura 26.1 a). La porción exocrina
consiste en acinos que secretan enzimas digestivas en los conductos. La porción
endocrina, los islotes pancreáticos (islotes de Langerhans), consiste en masas
de células endocrinas incrustadas dentro del páncreas exocrino (Figura 26.1 b, c). En los ciclostomos
y en la mayoría de los peces teleósteos, las porciones exocrinas y endocrinas del
páncreas son adyacentes, aunque son grupos separados de tejido glandula.
En
los mixinos, los islotes se encuentran en la base del conducto biliar común, y
en las lampreas, están incrustados dentro de la pared mucosa del intestino e
incluso dentro del hígado. En los condrictios y coelacantos (Latimeria), los islotes se encuentran
alrededor de los conductos y dentro del páncreas exocrino. En la mayoría de los
peces óseos, masas aisladas de tejido de islotes pancreáticos conocidos como
cuerpos de Brockmann se encuentran dispersos a lo largo del hígado, la vesícula
biliar, los conductos biliares, los vasos sanguíneos abdominales y la
superficie de los intestinos. En algunas especies de peces óseos, los islotes
se acumulan en el páncreas exocrino, pero en muchos teleósteos, los islotes
separados se agrupan en una sola masa llamada islote principal. En la mayoría
de los tetrápodos, los islotes endocrinos generalmente se distribuyen
uniformemente en pequeños grupos. En muchas aves y en el sapo Bufo, forman lóbulos incrustados dentro
de la porción exocrina del páncreas.
Tanto
los acinos exocrinos como los islotes endocrinos se diferencian dentro del
divertículo pancreático, que crece desde el intestino embrionario y se abre
paso a través del mesénquima circundante. Los trasplantes de células de la
cresta neural marcadas de codorniz en embriones de pollo tempranos revelan que
estas células de la cresta neural trasplantadas dan lugar a ganglios
parasimpáticos en el páncreas del pollo, pero aparentemente las células de la
cresta neural no contribuyen a los islotes pancreáticos.
27.2 Funciones
Con tinciones especiales, se pueden
distinguir hasta cuatro tipos de células dentro de los islotes pancreáticos de
la mayoría de los vertebrados (Tabla
27.1).
Tabla
27.1.
Distribución de los tipos de células del páncreas endocrino entre los grupos de
vertebrados.
|
Tipo de
vertebrado |
Células A |
Células B |
Células D |
Células PP |
|
Sin mandíbula |
|
++++ |
+ |
? |
|
Peces cartilaginosos |
+++ |
++++ |
+ |
+ |
|
Peces óseos |
+++ |
++++ |
+ |
+ |
|
Anfibios |
+++ |
++++ |
+ |
+ |
|
Reptiles Lagartos Cocodrilos |
++++ +++ |
+ +++ |
+ + |
+ ? |
|
Aves |
+++++ |
+++ |
+ |
+ |
|
Mamíferos |
++ |
+++++ |
+ |
+ |
👉 La insulina: La insulina es producida por las
células B de los islotes. La insulina, en cooperación con otras hormonas,
controla el metabolismo general de los carbohidratos, grasas y proteínas. Es
especialmente importante cuando estos productos finales de la digestión son
abundantes, ya que promueve, a menudo indirectamente, su conversión en formas
de almacenamiento.
Una acción de la insulina es inhibir la
descomposición de las grasas, promover la síntesis de grasas y, en
consecuencia, disminuir los niveles sanguíneos de ácidos grasos. La insulina
aumenta el metabolismo intracelular de la glucosa e inhibe la descomposición
del glucógeno en el hígado, pero su función más
importante es unirse a las membranas celulares y promover la entrada de glucosa
en las células, especialmente en las células del músculo esquelético
y cardíaco. Por lo tanto, los niveles sanguíneos de glucosa disminuyen, una
condición conocida como hipoglicemia, a medida que aumentan los niveles
intracelulares de glucosa. Si la producción de insulina es demasiado baja, la
glucosa no puede ingresar a las células, se acumula en la sangre y se excreta
en la orina. Esta condición se denomina diabetes
mellitus, que significa enfermedad de "orina dulce". En eras
anteriores, los médicos usaban sus papilas gustativas para diagnosticar este
trastorno bebiendo la orina de sus pacientes.
Debido a que los niveles de glucosa en la
sangre son altos, la recuperación de glucosa por parte del riñón falla, el
equilibrio osmótico se ve alterado y el riñón tiene menos capacidad para
recuperar agua. En consecuencia, la orina se produce en gran volumen, lo que
lleva al título descriptivo de la Edad Media para la enfermedad, el "mal
meado". Otro resultado de la producción inadecuada de insulina es permitir
una mayor conversión de grasas almacenadas (triglicéridos) y proteínas en
glucosa para reemplazar su pérdida. Como consecuencia, se producen cuerpos
cetónicos (una familia de subproductos del metabolismo de los lípidos) y urea
(metabolismo de las proteínas), ingresan a la sangre y, durante la filtración
renal, estimulan osmóticamente un mayor volumen de producción de orina. En
general, la persona afectada por dicha enfermedad diabética enfrenta
deshidratación, coma, insuficiencia cardíaca (por pérdida de volumen sanguíneo)
y muerte si no se trata.
👉 Glucagón: El glucagón es producido por las
células A de los islotes pancreáticos. Moviliza productos almacenados en
productos químicos más fácilmente utilizables. En consecuencia, sus acciones
principales son opuestas a las de la insulina porque el glucagón produce
niveles elevados de glucosa en sangre, denominados hiperglicemia, a través de
su estimulación en el hígado de la conversión del glucógeno almacenado en
glucosa. El glucagón tiene efectos opuestos sobre el metabolismo de los
lípidos, descomponiendo las grasas con el consiguiente aumento de los niveles
de ácidos grasos en la sangre. El glucagón es una de varias hormonas
hiperglicémicas, aunque es especialmente crítico para la regulación metabólica
en herbívoros y en carnívoros en ayunas. En las aves y lagartos, es más
importante que la insulina para regular el destino de los productos finales de
la digestión.
👉 Somatostatina: La somatostatina es producida por
las células D de los islotes. Inhibe la secreción de insulina y glucagón, pero
se desconoce su importancia fisiológica. El polipéptido pancreático (PP) es
secretado por las células PP en los islotes y generalmente se libera en la
sangre después de una comida rica en proteínas o grasas. Aparentemente, esta
hormona ayuda a controlar actividades gastrointestinales como promover el flujo
de jugo gástrico, especialmente ácido clorhídrico, en el estómago.
28. La glándula pineal
28.1 En los vertebrados en general
La glándula pineal no apareada, o epífisis, es una evaginación dorsal del mesencéfalo. Es parte de un complejo de evaginaciones desde el techo del mesencéfalo que encontramos con más detalle en el capítulo del sistema nervioso cuando examinamos los órganos fotorreceptores. En algunos vertebrados, la glándula pineal afecta la percepción de la fotoradiación. Por ejemplo, en algunos vertebrados fósiles, la glándula pineal se insertó en una abertura en el cráneo óseo, conocido como el agujero pineal, y se cubrió solo con una delgada capa de tegumento. Esto puede haber permitido que la pineal responda a los cambios en el fotoperíodo. En algunos vertebrados vivos, esta glándula todavía se encuentra justo debajo de la piel, pero con mayor frecuencia reside debajo del cráneo óseo. Sin embargo, la presencia de células sensibles a la luz dentro de la glándula pineal de los vertebrados inferiores indica que esta glándula puede estar involucrada en la detección de horarios de luz estacionales o diarios. También se ha demostrado que la pineal regula los ciclos reproductivos en una variedad de vertebrados.
Figura 28.1. Los cráneos de tetrápodos primitivos.
Cráneos fósiles de algunos tetrápodos en la transición pez-anfibio primitivo, donde
se puede ver con claridad el orificio pineal de varias especies.
Los primeros anatomistas griegos
especularon que la glándula pineal regulaba el flujo de pensamientos. La
ausencia de evidencia no disuadió las especulaciones posteriores acerca de que la
pineal era el asiento del alma. El primer indicio experimental de una función
endocrina se produjo en 1927 cuando un extracto preparado a partir de la
glándula pineal molida se colocó en un acuario con renacuajos de rana. La piel
de los renacuajos palideció, lo que sugiere que el extracto afectó a
melanóforos. Más tarde, la hormona responsable de este efecto fue aislada y
llamada melatonina.
Sin embargo, la investigación posterior ha
resultado frustrante. La pineal parece modular las actividades que ya están en
progreso en lugar de iniciar actividades. En los vertebrados inferiores,
claramente afecta a los melanóforos en la piel, pero en las aves y los
mamíferos, este papel es menos importante. Como se mencionó, una investigación
considerable sugiere que la glándula pineal regula los patrones reproductivos
estacionales. En reptiles y aves, la pineal puede ayudar en la organización de
ritmos diarios o circadianos. A medida que la temperatura ambiente se calienta,
la pineal media el inicio del comportamiento de cortejo en las serpientes. En
mamíferos, los experimentos en los que se eliminó la pineal o se administraron
inyecciones de extractos de pineal proporcionan evidencia circunstancial de que
la pineal puede estar involucrada en la liberación de ACTH de la
adenohipófisis, en la secreción de vasopresina aumentada, en la inhibición de
la actividad tiroidea e incluso en la estimulación de componentes del sistema
inmune.
28.2 En el humano
La glándula pineal es una glándula pequeña
en el centro del cerebro. Sus células secretoras producen la hormona
melatonina. Los niveles de melatonina circulante son mayores durante la noche
que durante las horas del día, debido a la información que recibe la glándula
pineal de las vías visuales. Las neuronas de la retina, estimuladas por la luz
que ingresa al ojo, envían impulsos al hipotálamo y finalmente a la glándula
pineal, donde inhiben la secreción de melatonina.
La investigación en las últimas décadas ha sugerido diversos roles para la melatonina. La melatonina puede influir en los ritmos diarios. El sueño y, para algunas personas, los cambios estacionales en el estado de ánimo parecen estar influenciados por la melatonina. La melatonina también puede retrasar el proceso de envejecimiento.
Figura 28.2. La glándula pineal humana. La
posición de la glándula pineal parece extraña en el humano, la razón de esto es
que el cerebro de los mamíferos como el humano es muy diferente al de peces y
anfibios, donde sus glándulas pineales no están tapadas por la neocortoeza, por
lo que pueden ser afectadas más fácilmente por la luz.
Un trastorno asociado con demasiada
melatonina es el trastorno afectivo estacional (SAD). Esta forma de depresión
está asociada con el invierno, cuando la corta duración del día y la
disminución de la exposición a la luz provocan una sobreproducción de
melatonina. Demasiada melatonina causa síntomas como letargo, largos períodos
de sueño, falta de ánimo y ansia de carbohidratos. Los síntomas generalmente
aparecen alrededor de octubre y terminan alrededor de abril en el hemisferio
norte. Las tres cuartas partes de las personas que sufren de TAE son mujeres.
El tratamiento del TAE a menudo incluye la exposición repetida a luz muy
brillante durante aproximadamente una hora cada día. La luz intensa inhibe la
producción de melatonina.
29. Otras glándulas
29.1 El timo
La glándula del timo se encuentra justo
detrás del esternón, en la parte superior del corazón (Figura 29.1). Es
más prominente en bebés y niños que en adultos porque disminuye de tamaño a
medida que envejecemos. Las hormonas que secreta, como la timpopoyetina y la
timosina, promueven la maduración de los glóbulos blancos llamados linfocitos
T. Las células precursoras de la médula ósea viajan a través del torrente
sanguíneo hasta la glándula del timo donde maduran en linfocitos T, también
conocidos como células T, para formar parte de los mecanismos de defensa del
cuerpo.
Figura 29.1. El timo humano. El
timo es más conocido como un órgano inmunitario asociado a los timocitos o
linfocitos T.
29.2 Gónadas
Además de producir gametos, las gónadas
producen hormonas que apoyan las características sexuales secundarias. En
humanos, estos incluyen vello púbico, vello facial masculino, glándulas
mamarias femeninas, preparación de los conductos sexuales para la reproducción
y mantenimiento del deseo sexual. En los hombres, las células intersticiales
(células de Leydig) que se agrupan entre los túbulos seminíferos producen
andrógenos. El andrógeno principal es la testosterona. En las mujeres, los
tejidos endocrinos del ovario incluyen los folículos, el cuerpo lúteo y el
tejido intersticial. Las principales hormonas producidas son estrógenos (por
ejemplo, estradiol) y progestágenos (por ejemplo, progesterona). La
coordinación endocrina de la reproducción se analiza con más detalle más
adelante en para el hombre y la mujer, así como sus roles endocrinos detallados
en el capítulo del sistema reproductivo del ser humano.
29.3 Glándulas secundarioas
Algunas glándulas que juegan un papel central
en otras actividades además de la regulación endocrina también liberan químicos
transportados por el sistema vascular a los tejidos sensibles. Dichas glándulas
se unen de forma secundaria en el sistema endocrino. Por lo general, las
hormonas que liberan ayudan a estas glándulas endocrinas secundarias a regular
sus propias actividades primarias. Dos ejemplos son el tracto digestivo y los
riñones.
👉 El tracto alimentario: El canal alimentario funciona
principalmente, por supuesto, en la digestión. Las paredes del tracto digestivo
producen químicos que estimulan o inhiben los tejidos objetivo en el tracto
gastrointestinal u órganos digestivos relacionados (por ejemplo, hígado,
páncreas). Estas sustancias químicas se secretan directamente, en lugar de
descargarse a través de conductos. Por lo tanto, el tracto digestivo funciona
secundariamente como un órgano endocrino.
Cuando los alimentos ingresan al estómago
de los amniotas, la mucosa gástrica libera la hormona gastrina. La gastrina
ingresa a la sangre y se transporta al estómago, donde estimula la secreción de
jugo gástrico. Cuando el estómago vacía la comida agitada y acidificada en el
duodeno, la mucosa intestinal libera secretina.
La secretina estimula el páncreas para que
libere jugo pancreático altamente alcalino que amortigua el quimo ácido que
llega del estómago. La enterogastrona, también liberada por la mucosa
intestinal, inhibe la secreción gástrica y la movilidad. Las grasas, las
proteínas y los ácidos estimulan la secreción de colecistoquinina (CCK) o
colecistoquinina-pancreozima (CCK-PZ), desde la mucosa intestinal.
Originalmente, se pensaba que la colecistoquinina era dos hormonas (de ahí su
nombre alternativo con guión) porque tiene dos funciones. Estimula la
relajación del esfínter en la base del conducto biliar, la contracción de la
vesícula biliar y la expulsión de la bilis que fluye hacia el duodeno, donde la
bilis actúa sobre las grasas. La colecistoquinina también estimula al páncreas
a secretar jugo pancreático que contiene enzimas digestivas.
Desde el descubrimiento de estas hormonas
gastrointestinales, se han descubierto otras con acciones más restrictivas. Por
ejemplo, la enterocrinina, liberada por la mucosa intestinal, aumenta la
producción de jugo intestinal. Examinamos la función endocrina de los órganos
digestivos con más detalle cuando consideramos la evolución de la regulación
endocrina más adelante en este capítulo.
👉 Riñones: Los riñones excretan desechos
nitrogenados y funcionan en la osmorregulación, pero también actúan como un
órgano endocrino. Cuando la presión sanguínea baja, las células
yuxtaglomerulares envueltas alrededor de las arteriolas renales liberan la
hormona renina. La renina pone en marcha una cascada de cambios que
eventualmente resultan en elevar la presión sanguínea. Cataliza la
transformación del angiotensinógeno en sangre a angiotensina I, que se
convierte en angiotensina II en los pulmones y también en otros órganos. La angiotensina
II es un vasoconstrictor que también aumenta el volumen sanguíneo al estimular
la liberación de aldosterona desde la glándula suprarrenal. La aldosterona hace
que los túbulos distales de los riñones reabsorban más sodio, lo que provoca un
aumento de la reabsorción de agua y un aumento posterior del volumen sanguíneo.
Juntos, la vasoconstricción y el aumento del volumen sanguíneo elevan la
presión sanguínea.
Los niveles reducidos de oxígeno en la
sangre que pasa a través de los riñones estimulan las células allí para
producir eritropoyetina (EOP). La EOP es una hormona que estimula la producción
de glóbulos rojos por los tejidos hemopoyéticos en los mamíferos.
Ocasionalmente, un atleta humano, especialmente uno en un evento deportivo de
resistencia, tomará subrepticia e ilegalmente dosis artificiales de EOP para
aumentar la cantidad de células sanguíneas que transportan oxígeno y, por lo
tanto, mejorar el rendimiento. Tales tramposos son atrapados por la detección
de niveles anormalmente altos de EOP. Pero debido a que la EOP es una hormona
natural, tales pruebas pueden ser controvertidas.
30. Glándulas autocrinas y paracrinas
|| Regresar al Índice ||
Ahora que hemos examinado las glándulas
endocrinas y sus hormonas, consideremos otro grupo de mensajeros químicos: los
que actúan localmente. Una vez secretadas por una célula, estas moléculas de
señalización local actúan cerca del sitio de su liberación, en las células
objetivo adyacentes, en segundos o milisegundos. La comunicación a través de
las moléculas de señalización local ocurre mucho más rápidamente que la
comunicación llevada a cabo por las hormonas, que viajan a sitios distantes
dentro del cuerpo (recuerde que la respuesta de vuelo o lucha puede tomar 30
segundos para iniciar cambios fisiológicos). Los neurotransmisores, son
ejemplos de químicos que transmiten rápidamente mensajes de una célula (una
neurona) a una célula vecina (a menudo otra neurona). Las prostaglandinas, los
factores de crecimiento y el óxido nítrico (NO) son otros ejemplos de moléculas
de señalización locales.
30.1 Prostaglandinas
Las prostaglandinas son moléculas
lipídicas continuamente liberadas por las membranas plasmáticas de la mayoría
de las células. Diferentes tipos de células secretan diferentes
prostaglandinas. Al menos 16 moléculas de prostaglandinas diferentes funcionan
dentro del cuerpo humano. Estas moléculas tienen efectos notablemente diversos,
que influyen en la coagulación de la sangre, la regulación de la temperatura
corporal, el diámetro de las vías aéreas a los pulmones y la respuesta
inflamatoria del cuerpo. Las prostaglandinas también afectan el sistema
reproductivo.
Se cree que los calambres menstruales son
causados por las prostaglandinas liberadas por las células del revestimiento
uterino. Estas prostaglandinas actúan sobre el músculo liso del útero, causando
contracciones musculares y calambres. Los medicamentos antiinflamatorios, como
la aspirina y el ibuprofeno, inhiben la síntesis de prostaglandinas y, por lo
tanto, pueden disminuir la incomodidad de los calambres menstruales. Las
prostaglandinas también se encuentran en el semen. Una vez en el tracto
reproductivo femenino, las prostaglandinas en el semen hacen que los músculos
lisos del útero se contraigan, tal vez ayudando a los espermatozoides a
continuar su viaje.
30.2 Factores de crecimiento
Otras moléculas mensajeras químicas,
llamadas factores de crecimiento, son péptidos o proteínas que, cuando están
presentes en el líquido fuera de las células objetivo, estimulan el
crecimiento, desarrollo y multiplicación de esas células. Por ejemplo, un
factor de crecimiento hace que las células precursoras en la médula ósea
proliferen y se diferencien en glóbulos blancos particulares. Otro factor de
crecimiento hace que las células endoteliales proliferen y se organicen en
tubos que eventualmente forman vasos sanguíneos.
30.3 Monóxido de nitrógeno
El óxido nítrico gaseoso (NO) funciona en
la comunicación celular que conduce a la dilatación de los vasos sanguíneos.
Básicamente, las células endoteliales del revestimiento interno de los vasos
sanguíneos producen y liberan NO, lo que indica que los músculos lisos en la
capa circundante (media) se relajan, permitiendo que el vaso se dilate. El NO
ayuda en el peristaltismo, las ondas rítmicas de contracción y relajación del
músculo liso que empujan los alimentos a lo largo del tracto digestivo. El NO
también funciona como neurotransmisor, transportando mensajes de una neurona a
la siguiente.
31. Fisiología reproductiva-endocrina en vertebrados
31.1 Machos
En los machos, la adenohipófisis o
pituitaria libera FSH y LH, que tienen efectos inmediatos en los testículos,
debido a la acción de la GnRH liberada por el hipotálamo. La FSH desempeña un
papel destacado en el control de la espermatogénesis. La LH actúa sobre las
células intersticiales en los testículos para promover la producción de
andrógenos, especialmente testosterona. Primero, la testosterona regula el
desarrollo y el mantenimiento de las características sexuales secundarias
(incluidas las cornamentas y el plumaje de colores brillantes), el impulso
sexual y las glándulas sexuales accesorias. En segundo lugar, promueve la espermatogénesis.
En tercer lugar, la testosterona tiene un efecto de retroalimentación negativo
en la pituitaria para limitar la producción de LH y, por lo tanto, evita la
sobreproducción de esta hormona gonadotrópica.
31.2 El óvulo y sus estructuras accesorias
En las hembras, los ovocitos dentro del
ovario cordado están recubiertos con células foliculares derivadas del epitelio
ovárico. En la mayoría de los tetrápodos, cada ovario alberga cientos o miles
de ovocitos envueltos en células foliculares. Sin embargo, solo unos pocos
folículos en realidad se maduran para liberar sus óvulos durante la ovulación,
lo que hace posible la fertilización. A medida que avanza la maduración de un
óvulo, prolifera la capa interna única y envolvente de células foliculares,
convirtiéndose en la granulosa engrosada y multicapa. Más adelante en la
maduración, aparecen espacios llenos de líquido dentro de la granulosa y se
unen en el antro, un solo espacio lleno de líquido.
Además, las células del tejido conectivo
dentro del ovario forman una capa externa, llamada teca, alrededor del
folículo. Después de la ovulación, el folículo se convierte en el cuerpo lúteo.
La capa externa sigue siendo una cápsula de tejido conectivo, pero la capa
interna se vuelve endocrina, una fuente de los andrógenos que necesitan las
células de la granulosa para sintetizar estrógenos. Las células de la granulosa
se convierten en células de la luteína de la granulosa, que constituyen la
mayor parte del cuerpo lúteo, y las células tecales persisten como células de la
luteca teca, que forman la cápsula externa del cuerpo lúteo. La regresión
eventual del cuerpo lúteo produce los cuerpos albicanos en etapas progresivas
de degeneración. La regresión de los folículos antes de la ovulación produce
folículos atrésicos o muertos.
31.3 Maduración del óvulo
Los eventos de maduración del folículo se
entienden mejor en mamíferos, especialmente en humanos. Las hormonas promueven
la maduración del folículo y al mismo tiempo preparan el útero para recibir un
óvulo fertilizado mediante el engrosamiento del endometrio. Hay cuatro pasos
principales involucrados.
👉 Los niveles decrecientes de progesterona están acompañados por
niveles crecientes de FSH. A medida que aumentan
los niveles de FSH, los folículos seleccionados comienzan a madurar. Se
desconoce por qué responden algunos y no otros folículos en el ovario. En los
que responden, la capa delgada de células del folículo se divide para producir
una capa de células engrosada. También aparecen espacios llenos de líquido, los
precursores del antro.
👉 A medida que los folículos crecen bajo estimulación continua de
FSH, las células de la granulosa interna secretan mayores cantidades de
estrógeno. En este punto, el estrógeno tiene dos
acciones. Estimula la proliferación del endometrio del útero e indirectamente
promueve la secreción de la hormona luteinizante (LH) a través de sus efectos
sobre el hipotálamo, que secreta la hormona liberadora de gonadotropina (GnRH)
que realmente estimula la liberación de LH.
👉 La liberación de LH causa la ovulación.
Un folículo maduro se rompe y libera su óvulo. Posteriormente, la LH promueve
la consolidación del folículo roto en el cuerpo lúteo.
👉 El cuerpo lúteo asume la función de secretar estrógenos iniciados
por los folículos, aunque ahora la secreción se encuentra en niveles más bajos. Además, el cuerpo lúteo produce progesterona. La progesterona es
una hormona "optimista", que promueve las etapas finales de la
preparación del útero para un óvulo fertilizado. Además, la progesterona inhibe
la secreción de FSH de la pituitaria; por lo tanto, no más folículos maduran en
este momento.
31.4 Muerte del óvulo y estructuras asociadas
En humanos, si el embarazo no ocurre, el
soporte hormonal para el crecimiento del cuerpo lúteo cae después de 10 a 12
días y se deteriora. Cuando esto sucede, se degenera, convirtiéndose en un
parche de tejido cicatricial, el cuerpo albicans.
Con la disminución del cuerpo lúteo, los niveles de estrógeno y progesterona
disminuyen, la secreción de FSH y LH aumenta, y el ciclo comienza nuevamente.
31.5 Embarazo
Si se produce un embarazo, la hormona
gonadotropina coriónica (CG) estimula el crecimiento del cuerpo lúteo. La CG es
producida por la placenta rudimentaria establecida por el embrión implantado en
la pared uterina. La CG funciona para mantener el cuerpo lúteo, que a su vez
produce progesterona para mantener el útero que alberga el embrión implantado y
su placenta rudimentaria. En humanos, el cuerpo lúteo, la placenta y el embrión
en crecimiento se mantienen mutuamente de esta manera recíproca hasta
aproximadamente el segundo mes de embarazo. Posteriormente, el cuerpo lúteo
sufre una involución lenta. Sin embargo, en este punto del embarazo, la
involución del cuerpo lúteo y la consiguiente caída en su producción de
progesterona (y estrógeno) no provocan la menstruación y la pérdida del embrión
implantado porque, por ahora, la placenta misma está produciendo progesterona
(y estrógeno) para mantenerse a sí misma, casi como hacen algunos parásitos
para engañar al cuerpo de un anfitrión.
Figura 31.1. El canguro rojo
(Megaleia rufa).
El ciclo reproductivo del canguro rojo (Megaleia rufa) ilustra cómo los sistemas
endocrino y nervioso coordinan los procesos reproductivos. Como la mayoría de
los marsupiales, el canguro rojo tiene un período de gestación corto. El
canguro hembra puede soportar hasta tres crías en etapas escalonadas de
desarrollo. Su tracto reproductivo está adaptado para acomodar embriones en
diferentes etapas de maduración. La ovulación alterna entre los dos ovarios. El
blastocisto ingresa al canal vaginal central, donde se desarrolla durante su
breve gestación. Los espermatozoides de un apareamiento posterior viajan a lo
largo de los canales vaginales laterales sin encontrar el embrión.
Después del nacimiento, el bebé, ahora
llamado joey, migra a la bolsa y
comienza a mamar de una tetina. A través de los nervios aferentes a la
hipófisis, la succión estimula la liberación de prolactina y provoca una
disminución de la gonadotropina. Como resultado de estos cambios hormonales, el
cuerpo lúteo ovárico se inhibe y su producción de progesterona disminuye. Sin
progesterona, el útero ya no promueve el desarrollo del próximo blastocisto. Su
desarrollo se detiene temporalmente, y el blastocisto entra en la diapausa
embrionaria. Cuando el creciente joey
comienza a hacer incursiones tentativas lejos de la bolsa femenina, la
intensidad de su estímulo de lactancia disminuye, los niveles de hormona
gonadotrópica aumentan, estimulan el cuerpo lúteo y aumentan los niveles de
progesterona. La hembra entra en celo y permite la cópula con machos cercanos.
El blastocisto en diapausa reanuda su desarrollo y completa la gestación. El
recién nacido se mueve hacia la bolsa y se adhiere a una tetina disponible.
Nuevamente, el estímulo de la succión detiene el desarrollo del nuevo
blastocisto y entra en la diapausa embrionaria. Durante la lactancia, la
composición de la leche también cambia. Aumenta el contenido de grasa a medida
que crece el joey.
La muerte o la eliminación prematura de un
joey produce una disminución de la
prolactina y un aumento de la secreción hormonal gonadotrópica por parte de la
hipófisis. En consecuencia, el cuerpo lúteo se reactiva, aumenta la secreción
de progesterona y se reanuda el desarrollo del blastocisto. La hembra entra en
celo y generalmente se aparea. Sin embargo, los eventos ambientales, como los
fotoperiodos cortos, pueden tener un efecto similar al de las crías. Si se
retira un joey joven en otoño, es
posible que el blastocisto no se reanude hasta la primavera.
32. La metamorfosis
|| Regresar al Índice ||
La metamorfosis es un proceso biológico
por el cual un animal se desarrolla físicamente, incluida la transformación del
nacimiento o la eclosión, que implica un cambio conspicuo y relativamente
abrupto en la estructura del cuerpo del animal a través del crecimiento y la
diferenciación celular. Algunos insectos, peces, anfibios, moluscos,
crustáceos, cnidarios, equinodermos y tunicados sufren metamorfosis, que suele
ir acompañada de un cambio en la fuente de nutrición o el comportamiento. Los
animales se pueden dividir en especies que experimentan metamorfosis completa
("holometabolismo"), metamorfosis incompleta
("hemimetabolismo") o sin metamorfosis ("ametabolismo").
El uso científico del término es
técnicamente preciso y no se aplica a los aspectos generales del crecimiento
celular, incluidos los brotes de crecimiento rápido. Generalmente, los
organismos con una etapa de larva sufren metamorfosis, y durante la
metamorfosis el organismo pierde características larvarias. [4] Las referencias
a la "metamorfosis" en los mamíferos son imprecisas y solo
coloquiales, pero las ideas históricamente idealistas de transformación y
morfología, como en la Metamorfosis de las plantas de Goethe, han influido en
el desarrollo de las ideas de evolución.
32.1 En artrópodos
La muda en los artrópodos está
estrictamente programada y controlada con precisión por sus sistemas
hormonales. Los tres grupos principales de hormonas de los artrópodos que
gobiernan la muda son, respectivamente, los ecdisteroides,
los neuropéptidos y los sesquiterpenoides (Cheong, Huang, Bendena, Tobe, &
Hui, 2015)..
Los ecdisteroides,
como la ecdisona en los insectos, se conocen comúnmente como las hormonas de la
muda que controlan el momento de la ecdisis.
Los neuropéptidos,
como la hormona desencadenante de la ecdisis en los insectos y la hormona
inhibidora de la muda en los crustáceos, actúan como reguladores de la síntesis
o liberación de ecdisteroides.
Los sesquiterpenoides
(que comprenden tres unidades de isopreno), como la hormona juvenil (JH), el
farnesoato de metilo (MF) y el ácido farnesoico (FA) juegan un papel importante
en la regulación de la muda y la metamorfosis y se producen en el cuerpo alata
de los insectos y el órgano mandibular de los crustáceos. , respectivamente
En resumen, los artrópodos han
desarrollado una vía singularmente diferente de la vía del mevalonato ancestral
bilateral para la biosíntesis de esquiterpenoides
32.2 En anuros
La metamorfosis en las ranas es un
excelente ejemplo de la coordinación de un proceso fisiológico complejo que
involucra respuestas nerviosas, secretoras y vasculares mediadas por el sistema
endocrino. El renacuajo de la rana se somete a tres etapas de desarrollo. La
primera etapa de premetamorfosis se caracteriza por el crecimiento del tamaño
corporal. En la segunda etapa de prometamorfosis, el cambio más notorio es el
desarrollo de las extremidades posteriores, aunque aún continúa cierto
crecimiento en el tamaño del cuerpo. La tercera etapa es el clímax metamórfico,
momento en el que el renacuajo se transforma en la joven rana. Surgen las
extremidades anteriores, se pierde el pico, se ensancha la boca y se reabsorbe
la cola. Las hormonas, los eventos del desarrollo y el sistema nervioso están
involucrados en cada etapa.
Durante la premetamorfosis, la adenohipófisis/pituitaria produce
altos niveles de prolactina, que estimula el crecimiento, pero inhibe la
metamorfosis. La adenohipófisis también produce pequeñas cantidades de hormona estimulante
de la tiroides (TSH) de forma autónoma, sin ninguna provocación del
hipotálamo. La TSH estimula la tiroides para secretar tiroxina, pero no en
niveles suficientes para iniciar la metamorfosis. Durante esta etapa temprana
de desarrollo, la eminencia media de la pituitaria no responde a la tiroxina y
permanece sin desarrollar. Por lo tanto, durante la premetamorfosis, el
renacuajo crece en tamaño, pero no se producen otros cambios significativos.
Durante la prometamorfosis, la eminencia media se vuelve sensible a
la tiroxina y comienza a desarrollarse, estableciendo un sistema portal modesto
pero completo que permite transportar neurohormonas desde el hipotálamo a la
adenohipófisis. La hormona liberadora de corticotropina (CRH) de neurohormona
estimula la secreción de cantidades crecientes de TSH. Los niveles crecientes
de TSH estimulan la tiroides para producir más tiroxina. Ahora, la metamorfosis
avanza a través de cambios adicionales. La conversión acelerada de tiroxina
(T4) a T3, junto con la aparición de receptores en el tejido objetivo que
responden a la hormona tiroidea, provoca el desarrollo de las extremidades
posteriores. Estos eventos generan un sistema de retroalimentación positiva en
el que los niveles crecientes de tiroxina promueven la eminencia media más
receptiva para desarrollar una conexión portal venosa más extensa para que se
entregue más CRH a la adenohipófisis. La llegada de CRH estimula la secreción
de niveles aún más altos de TSH y, a su vez, más tiroxina.
A medida que estos eventos aumentan, los
niveles de tiroxina continúan aumentando, lo que lleva al clímax metamórfico. Los corticoides suprarrenales
(esteroides) inhiben la metamorfosis temprana, pero a medida que aumentan los
niveles de hormonas tiroideas y se desarrollan receptores en los tejidos objetivo, los corticoides suprarrenales también estimulan la metamorfosis
acelerada en renacuajos más viejos. Los primeros modelos de control endocrino
de la metamorfosis de la rana preveían que los niveles de prolactina disminuyen
a medida que aumentan los niveles de tiroxina, pero esto no parece ser cierto.
Los niveles de prolactina permanecen altos durante el clímax metamórfico, al
menos en las ranas, pero sus efectos inhibitorios sobre la metamorfosis
aparentemente son anulados por los niveles crecientes de tiroxina.
33. Fundamentos del control hormonal
|| Regresar al Índice ||
El crecimiento de las ranas y la
metamorfosis resaltan algunas características básicas del control hormonal.
Primero, las hormonas actúan no solo ejerciendo una influencia positiva en los
tejidos objetivo, sino que también controlan los eventos al inhibir los tejidos
objetivo. En segundo lugar, un tejido diana, como la eminencia media, responde
a las hormonas solo después de que se hayan completado las primeras etapas de
desarrollo. Tercero, el control endocrino se ejerce no solo sobre la base de la
presencia o ausencia de una hormona sino también sobre los cambios en su nivel
y dependiendo de la presencia de receptores a dichas hormonas. Cuarto, el
sistema endocrino también responde a las condiciones ambientales y puede,
dentro de ciertos límites, extender o acortar la metamorfosis. Si se coloca un renacuajo
en un ambiente inusualmente frío o sin suficientes nutrientes, el crecimiento y
la metamorfosis se retrasan.
33.1 Vínculo entre función y estructura
Los sistemas endocrino y nervioso están
funcionalmente unidos a través del hipotálamo dentro del cerebro anterior. Esto
coloca el sistema endocrino bajo la influencia del sistema nervioso central;
así, a través del sistema endocrino, el sistema nervioso extiende
indirectamente su control a los tejidos objetivo.
El puente fisiológico entre los sistemas
nervioso y endocrino está mediado por neuronas neurosecretoras, llamadas así
porque exhiben propiedades de las células nerviosas (transportan impulsos
eléctricos) y las células endocrinas (secretan químicos en los vasos
sanguíneos). Bajo la influencia de los centros cerebrales superiores, las
células neurosecretoras del hipotálamo secretan hormonas en el sistema portal
corto que comienza en la eminencia media. Cuando llegan a la porción distal,
estas hormonas neurosecretoras estimulan o suprimen la secreción de otras
hormonas hipofisarias. Las hormonas secretadas por la pituitaria a su vez
pueden afectar directamente los tejidos objetivo, o pueden estimular otro
órgano endocrino para producir una tercera hormona que luego se transporta a
los tejidos objetivo. Por ejemplo, la neurohormona CRH estimula la liberación
de TSH, que estimula la glándula tiroides para liberar tiroxina, que afecta los
tejidos diana.
33.2 Respuestas del tejido objetivo
Las acciones de una hormona en los tejidos
suelen ser selectivas, y la capacidad de un tejido para responder a una hormona
depende de los receptores celulares que la reconocen específicamente dentro de
ciertos rangos de variación o respuestas cruzadas a factores químicos externos.
Estos receptores pueden estar ubicados en la membrana celular o en el
citoplasma en caso de que la hormona sea liposoluble y atraviese libremente la
membrana. Los tejidos que no responden carecen de receptores celulares. Para
producir un efecto, una hormona debe unirse a los receptores químicos en o sobre
las células que son selectivas para hormonas específicas.
El complejo hormona-receptor ejerce una
influencia al promover reacciones sintéticas o catabólicas. Por ejemplo, los
niveles de andrógenos aumentan en la pubertad en los machos humanos, pero la
respuesta selectiva a estos niveles crecientes depende de la presencia de
receptores en los tejidos objetivo que promueven la diferenciación celular de
las características sexuales secundarias. Los folículos pilosos en las regiones
axilar, púbica, facial y torácica responden con un mayor crecimiento del
cabello. En las hembras humanas, las células y los conductos de las glándulas
mamarias tienen receptores que les permiten responder a los niveles crecientes
de la hormona circulante estradiol, pero las células de las glándulas en otras
partes del cuerpo no lo hacen.
En última instancia, las hormonas influyen
en los tejidos objetivo al alterar las tasas de división celular o al iniciar o
inhibir la síntesis de nuevos productos. Los tipos de células difieren en sus
respuestas a una hormona dada. Por ejemplo, un músculo liso puede responder a
una hormona contrayéndose, mientras que una glándula puede responder a la misma
hormona liberando un producto secretor. Aunque el carácter de las hormonas es
importante en el control endocrino del metabolismo, también lo es el carácter
del propio tejido diana. La LH en hombres y mujeres es químicamente idéntica,
pero inicia diferentes procesos. La LH estimula la ovulación en las mujeres,
mientras que la misma hormona en los hombres promueve el crecimiento de células
intersticiales dentro de los testículos. Estas diferencias funcionales resultan
principalmente de diferencias en los tejidos objetivo, no de diferencias en la
hormona desencadenante.
33.3 El control endocrino y el ambiente
El sistema endocrino regula la fisiología
interna, coordina el desarrollo embrionario, equilibra los niveles de minerales
y nutrientes para satisfacer las demandas, estimula el crecimiento y el
metabolismo y sincroniza las actividades entre partes distantes del organismo.
Sin embargo, el sistema endocrino en sí mismo está influenciado por el entorno
externo. Muchos eventos fisiológicos como la reproducción, la migración y la
hibernación son estacionales. El entorno actúa a través del sistema nervioso para
alterar el sistema endocrino, lo que a su vez provoca cambios fisiológicos y /
o conductuales específicos. Junto con el sistema nervioso, el sistema endocrino
actúa como intermediario entre el medio ambiente y la fisiología interna de un
organismo para coordinar los cambios internos con las condiciones externas.
Para los ectotermos, la temperatura
ambiental es fundamental para la actividad. Las temperaturas frías del otoño
pueden fomentar reducciones en la tasa metabólica y enviar a los reptiles
templados a la hibernación. El calentamiento de las temperaturas de primavera
puede sacarlos de la hibernación. Del mismo modo, los cambios en la duración de
las horas del día afectan el sistema endocrino, aparentemente a través de los
ojos o el órgano pineal. Para muchos tetrápodos, alargar los días puede
promover el inicio de la reproducción. Los días más cortos a menudo resultan en
cambios fisiológicos internos que conducen a la deposición de grasa e
hibernación o migración a climas más cálidos. El entorno social también puede
afectar el sistema endocrino. Por ejemplo, las lagartijas hembra muestran
signos de actividad ovárica acelerada, o degeneración, si están expuestas a un
macho que corteja, pero la degeneración se retrasa si la hembra ve
manifestaciones territoriales de los machos, ya sea mediante la ostentación
sexual visual o mediante feromonas en la orina de la marca territorial. El
sistema endocrino, por lo tanto, vincula los cambios fisiológicos,
especialmente los basados en un ciclo estacional, con los cambios en el
entorno. De esta manera, la fisiología y el comportamiento responden de manera
óptima a las condiciones ambientales.
34. Las hormonas y la sociedad
34.1 Tratamiento hormonal
👉 Algunos tratamientos
comunes: El tratamiento médico que involucra hormonas se llama terapia
hormonal. Dependiendo de la hormona particular prescrita, la terapia puede
incluir inyecciones, píldoras, parches o cremas. Por ejemplo, las personas con diabetes mellitus tipo 1 no pueden
producir la insulina, una hormona pancreática. Por lo tanto, necesitan
inyecciones diarias de insulina para sobrevivir. Para tratar otras afecciones
médicas, se pueden bloquear o eliminar hormonas particulares. La hormona
estrógeno promueve el crecimiento de algunos cánceres de seno. Por lo tanto,
bloquear los efectos del estrógeno o reducir los niveles de estrógeno puede ser
parte de un plan de tratamiento para reducir el riesgo de que regrese el cáncer
de seno. Las drogas, como el tamoxifeno, se pueden usar para bloquear los
efectos del estrógeno. El tamoxifeno, tomado diariamente en forma de píldora,
bloquea temporalmente los receptores de estrógenos en las células de cáncer de
seno. Esta acción evita que el estrógeno se una a las células. En las mujeres
jóvenes, los ovarios son la principal fuente de estrógeno. Por lo tanto, los
niveles de estrógeno pueden reducirse en mujeres jóvenes con cáncer de seno al
extirpar quirúrgicamente los ovarios. Más comúnmente, las drogas u hormonas
sintéticas se utilizan para detener la producción de estrógenos por los ovarios.
👉 Uso cosmético: La producción de la hormona del
crecimiento por la glándula pituitaria anterior disminuye a medida que
envejecemos. Esta disminución ha llevado a algunos adultos sanos a tomar
hormona de crecimiento humano sintética para retrasar el envejecimiento. En los
Estados Unidos, la hormona del crecimiento humano requiere una receta médica.
Sin embargo, se puede comprar en varias formas de fuentes extranjeras o por
Internet. Relativamente pocos estudios han monitoreado adultos sanos que toman hormona
del crecimiento. Los resultados hasta la fecha indican que las inyecciones de
la hormona del crecimiento pueden aumentar la masa muscular y disminuir la
grasa corporal. Sin embargo, el aumento de la masa muscular no aumenta la
fuerza. De hecho, los investigadores descubrieron que el entrenamiento de
fuerza con pesas era más efectivo que la terapia con hormona de crecimiento.
Los efectos secundarios de tomar hormona del crecimiento incluyeron dolor
muscular, nervioso y articular, e hinchazón de las manos y los pies. También se
han informado niveles elevados de glucosa y colesterol en la sangre.
El uso de la hormona de crecimiento
sintética para tratar la estatura baja idiopática (ISS) en niños es bastante
controvertido. La ISS se define formalmente como baja estatura sin una causa
conocida. Se describe informalmente como "corto, pero por lo demás
normal". Los estudios que monitorean a niños con ISS a quienes se les
administró hormona de crecimiento generalmente encuentran que dicha terapia puede
producir una altura adicional de 1,5 a 3 pulgadas de la altura adulta, aunque
los resultados para niños individuales varían considerablemente. Hasta ahora,
los datos sobre pacientes con ISS tratados con hormona de crecimiento indican
que el tratamiento es seguro. Sin embargo, los padres y los pediatras siguen
preocupados por los posibles efectos adversos que pueden ocurrir mucho después
del uso original de un medicamento. Los opositores al uso de la hormona del
crecimiento para tratar la ISS creen que está mal dar una hormona poderosa a
niños sanos por una razón esencialmente cosmética. En lugar de administrar la
hormona del crecimiento a tales niños, los opositores sugieren trabajar para
aumentar la aceptación social de las personas de baja estatura. Los opositores
también señalan que la terapia con hormona del crecimiento es invasiva y
requiere inyecciones diarias durante varios años. Además, la terapia con
hormona de crecimiento para ISS es costosa.
En los Estados Unidos, la hormona del
crecimiento está aprobada para tratar ciertas afecciones médicas, como el desgaste
muscular que ocurre con el VIH / SIDA. En 2003, la Administración de Alimentos
y Medicamentos (FDA) aprobó el uso de la hormona del crecimiento para tratar la
EEI en niños cuyas alturas están muy por debajo del promedio para su edad y
sexo. Los criterios de elegibilidad establecidos por la FDA hicieron posible el
tratamiento con hormona de crecimiento para el 1.2% de los niños más pequeños.
La hormona del crecimiento no está aprobada como tratamiento
antienvejecimiento.
34.2 El estrés
El estrés puede definirse en términos
generales como tensión mental o física. Rara vez pasa un día en que no
experimentemos estrés. Esperar el inicio de un examen, alguna actuación
personal o una entrevista puede ser estresante. Nuestros cuerpos generalmente
pueden lidiar con el estrés diario y mantener la relativa constancia de nuestro
entorno interno. A veces, sin embargo, el estrés es extremo en su intensidad y
duración, y nuestros mecanismos de afrontamiento resultan inadecuados. En esos
momentos, el estrés provoca que el hipotálamo inicie el síndrome de adaptación
general (GAS), una serie de ajustes fisiológicos realizados por nuestros
cuerpos en respuesta al estrés extremo.
El GAS tiene tres fases: alarma,
resistencia y agotamiento. La fase de alarma se conoce popularmente como la
respuesta de lucha o huida. Recuerde que la respuesta de lucha o huida es
iniciada por la epinefrina desde la médula suprarrenal. La respuesta canaliza
inmediatamente grandes cantidades de glucosa y oxígeno a los órganos más
críticos para responder a la crisis.
A veces, los ajustes de la fase de alarma
son suficientes para finalizar o escapar de lo que sea que esté causando el
estrés. En otras ocasiones, el estrés es tan intenso y duradero que el
individuo entra en la fase de resistencia. Los cambios provocados por la fase
de resistencia son más a largo plazo que los de la fase de alarma. Además, en
lugar de ser estimulado por los impulsos nerviosos del hipotálamo, la fase de
resistencia se inicia por la liberación de hormonas del hipotálamo. Las
hormonas liberadas estimulan la hipófisis anterior para secretar hormonas. A su
vez, algunas de estas hormonas recientemente secretadas estimulan a otras
glándulas para que secreten sus hormonas. Los glucocorticoides de la corteza
suprarrenal son las principales hormonas de la fase de resistencia. Dos efectos
principales de los glucocorticoides son movilizar las reservas de proteínas y
grasas del cuerpo y conservar la glucosa para su uso por las células del
sistema nervioso.
La fase de resistencia es sostenida por
las reservas de grasa del cuerpo. Una vez que se agotan las reservas de
lípidos, las proteínas estructurales se descomponen para satisfacer las
demandas de energía. Eventualmente, los órganos no pueden cumplir con las
grandes demandas de la fase de resistencia, y comienzan a fallar. Esta es la
fase de agotamiento. Sin atención inmediata, la muerte puede resultar del
colapso de uno o más sistemas de órganos.
El estrés, especialmente cuando es
prolongado e incontrolable, puede afectar dramáticamente nuestra salud. Aumenta
nuestra susceptibilidad a las infecciones y conduce a trastornos como la
hipertensión, el síndrome del intestino irritable y el asma. Algunos estudios
han demostrado que el estrés pone a las personas en mayor riesgo de desarrollar
enfermedades crónicas. En general, el estrés prolongado parece acortar la vida
de una persona.
Dada la conexión entre el estrés y la
salud, es importante reducir el estrés en nuestras vidas. Los medios comúnmente
utilizados para aliviar los efectos del estrés incluyen ejercicio regular y
técnicas de relajación. Una técnica de relajación especializada es la
biorretroalimentación. Durante una sesión de biorretroalimentación de estrés,
un profesional de la salud conecta a un paciente con una máquina que monitorea
uno o más indicadores fisiológicos de estrés, como la frecuencia cardíaca o la
tensión muscular. El trabajador de la salud luego discute una situación
estresante con el paciente. La máquina emite señales cuando la conversación
hace que el paciente presente síntomas fisiológicos de estrés. Por ejemplo, el
aumento de la tensión en los músculos puede provocar un chasquido de la
máquina. El paciente puede usar el sonido de clic como señal de estrés y luego
practicar la disminución de la tensión muscular que provocó los clics a través
de la respiración profunda y la relajación. Finalmente, los pacientes pueden
reconocer y hacer frente a los signos de estrés sin la ayuda de la máquina.
35. La castración y sus consecuencias
|| Regresar al Índice ||
Los gallos son más suculentos, los
sementales se calman y los hombres posiblemente son mejores cantantes si son
castrados cuando son jóvenes. La castración significa la extracción de las
gónadas, los ovarios o los testículos y, por lo tanto, se aplica tanto a las
mujeres como a los hombres. Pero al menos en los mamíferos, los testículos que
cuelgan externamente, son de fácil acceso para su corte. La eliminación radical
extirpa los gametos, dejando al individuo infértil, pero esto también extrae el
tejido endocrino íntimamente asociado, privando al individuo de algunas de las
hormonas que normalmente controlan la fisiología e implementan el
comportamiento sexual y asociados.
Las consecuencias fisiológicas y
conductuales de la castración dependen de la edad a la que se realiza. En
general, cuanto antes sea la castración, mayores serán las consecuencias
posteriores. Ciertamente, la sexualidad fundamental de los individuos surge de
su carácter genético básico, pero a medida que maduran, la impronta de su
género se extiende a los tejidos somáticos. Las características sexuales
secundarias aparecen junto con los comportamientos apropiados para desplegar
estas características anatómicas pubescentes.
35.1 Los gallos capones
En las aves, el acceso a las gónadas se
obtiene a través del lado lateral del cuerpo. Se hace una hendidura delgada en
la piel, y la gónada se saca de su posición en la pared dorsal de la cavidad
corporal. Los gallos castrados jóvenes son capones. La operación, además de
producir aves con carne más sabrosa, también elimina su comportamiento agresivo
y arrogante y los hace menos molestos alrededor del corral.
35.2 Los sementales domados a las malas
Un semental completamente dotado puede ser
una bestia determinada y obstinada, especialmente alrededor de una hembra en
celo. Los criadores de caballos encuentran esto una molestia, especialmente si
ya han elegido a un macho mucho mejor como reproductor de la granja.
Ocasionalmente, las yeguas segregan progesterona en feromonas para suprimir el
esto, reduciendo los coqueteos y disminuir su atracción por los sementales. Pero
más a menudo el problema se resuelve castrando al semental cuando es un potro
joven, produciendo un caballo castrado. Esto también reduce la beligerancia del
macho alrededor de los sementales elegidos, una gran ayuda para aquellos que
crían y compiten con caballos de pista. Los caballos castrados pueden tener
personalidades más manejables, pero por supuesto son estériles y pierden su
valor económico como sementales después de que terminan sus días de carrera.
Ocasionalmente, un caballo castrado ganará una gran bolsa de dinero o una
carrera prestigiosa, y el propietario, considerando su valor perdido como un
semental, solo puede pensar, "¡Uy!".
35.3 Los cantantes castrati
A lo largo de la historia humana, los
accidentes de guerra o de trabajo, o los castigos intencionales de ladrones o
traidores, han dejado castrados a los hombres. A veces se castraba a los
hombres para producir guardianes del harén, lo que los convertía en lo que se
pensaba que eran hombres que no afectarían la castidad de las princesas. Pero la
castración deliberada de los niños prepúberes se convirtió en una nueva moda a
finales del siglo XVII en Europa. De hecho, a mediados del siglo XVIII, la
práctica era tan frecuente que más de 4.000 niños fueron castrados anualmente
solo en Italia. Lo que impulsó esta práctica fue el descubrimiento de que los
niños castrados a veces desarrollaban voces de canto únicas cuando eran
adultos. La demanda de estas voces creció, primero en coros, luego en ópera.
Estos eunucos cantores eran los "castrati"
(cantante castrado), con voces claramente propias, ni tenor (masculino) ni
soprano (femenino). Muchos pueden haber estado entre los mejores artistas
vocales de la historia humana. Los pocos que desarrollaron estas voces únicas
cantaron ante grandes multitudes de nobles y reyes. Cosecharon generosas
recompensas financieras y disfrutaron de una fama de "estrella de
rock" en toda Europa.
¿De dónde sacaron sus voces los Castrati? Las cuerdas vocales se
componen de dos partes: una porción cartilaginosa firme y una parte membranosa
más flexible. Cuanto más corta y delgada es la parte membranosa, más alta y más
flexible es la voz de canto resultante. Las cuerdas vocales de los niños
pequeños de ambos sexos tienen aproximadamente el mismo tamaño y longitud.
Cuando los niños pasan por la pubertad, se producen muchos cambios fisiológicos
y anatómicos, impulsados por los cambios endocrinos que los acompañan. Para
los niños, los niveles elevados de andrógenos (células intersticiales) en los
testículos estimulan el desarrollo de características sexuales secundarias, que
incluyen el alargamiento y el engrosamiento de las cuerdas vocales, que
profundiza la voz masculina. En las niñas, las cuerdas vocales también se
engrosan y alargan, pero no tanto como en los niños, dejando a las mujeres con
una voz más alta y natural.
Sin embargo, las cuerdas vocales de un
niño castrado se desarrollan de manera muy diferente a las de los niños y niñas
normales. La parte membranosa de las cuerdas vocales no se agranda, quedando
tan corta como las de un niño. A menudo se describía a los castrati como poseedores de voces de otro mundo. Podrían cantar más
alto y más dulce y con mayor agilidad que la mayoría de las sopranos más
agudas. No se sabe exactamente cómo estas características anatómicas produjeron
una voz de canto única. (La sociedad estaba interesada en el sonido, no en la
ciencia). Esto, junto con una intensa formación musical en los conservatorios
de Italia, produjo esas voces altas y "angelicales". Las voces eran
dulces, pero también muy poderosas, debido, en parte, a las costillas más
grandes, la capacidad pulmonar y la resistencia física de los castrati en comparación con la mayoría
de las cantantes más pequeñas, lo cual indica que algunas características
sexuales secundarias como un mayor tamaño en el macho se generan por la
impronta de la testosterona en el útero antes de que sean castrados.
Pero también hubo efectos secundarios de
la emasculación. Los castrati
tendieron a desarrollar un aumento de grasa subcutánea en áreas más típicas de
la forma femenina: caderas, glúteos y senos. El vello púbico se distribuyó en
un patrón femenino (parche) en lugar del patrón masculino (disperso). No
desarrollaron barbas. Lo más distintivo, los brazos y las piernas eran
generalmente bastante largos. En la pubertad, las placas epifisarias
normalmente se osifican, los huesos largos ya no se alargan y el crecimiento se
detiene. Pero en ausencia de andrógenos, los largos huesos de los castrati continuaron alargándose, dando
como resultado la desproporcionadamente alta "apariencia eunucoide" a
menudo ridiculizada en caricaturas que aparecían en la prensa del siglo XVII.
No se sabe por qué los niños fueron
castrados por primera vez. Una opinión sostiene que a las mujeres se les
prohibía cantar en los coros de las iglesias en los estados papales, debido a
la frase de San Pablo "Deja que tus mujeres guarden silencio en las
iglesias". Pero las mujeres cantaban en algunas iglesias, especialmente en
las zonas rurales. La demanda de castrati parece más relacionada con el atractivo de sus voces. A mediados
del siglo XV, se desarrolló una forma muy compleja de capella que exigía voces de nivel soprano extremadamente
competentes y potentes. Los niños prepúberes a menudo fueron entrenados para
cantar esas partes, pero cuando se convirtieron en cantantes expertos,
atravesaron la pubertad y sus voces se corrompieron a tenores o se arruinaban
totalmente. A medida que este estilo musical se desarrolló aún más durante el
siglo siguiente, los castrati comenzaron
a reemplazar a los niños cantantes y llegaron a ser muy buscados por sus voces
especiales y "espirituales" en honor a Dios en las iglesias de
Italia.
Los castrati pronto encontraron mucho
favor y mejores recompensas financieras en el mundo secular. La ópera a fines
del siglo XVII era un entretenimiento nuevo, en expansión y popular. A medida
que aparecían más castrati en las
óperas, la música se escribía para presentar sus voces. Una nueva forma de
ópera, ópera seria, mostró el poder, la flexibilidad y la emoción de la voz de
un castrato. Monteverdi, Scarlatti y Handel escribieron óperas para los castrati. Mozart compuso piezas para castrati en Idomeneo (1781) y La
Clemenza di Tito (1791, el año de su muerte). Hoy en día, hay una escasez
mundial de castrati (gracias a Dios).
Pero estas y muchas óperas barrocas todavía se producen para audiencias
apreciativas. En las producciones actuales, las partes escritas para un castrati a menudo son cantadas por
sopranos y mezzo sopranos, mujeres que requieren un enorme entrenamiento vocal.
Pero sin cantantes castrati, el
público de hoy no está escuchando las mismas óperas que pretendían los
compositores y el público barroco.
Imagina cómo debe haber sido escuchar a
Farinelli (1705–1782, nacido Carlo Broschi), uno de los castrati más famosos. Disfrutaba de un estatus casi mítico.
Aprovechó al máximo su belleza andrógina y su altura para obtener una presencia
escénica dominante. Pero fue su voz lo que lo marcó como posiblemente uno de
los mejores cantantes de todos los tiempos, muy elogiado por su belleza,
pureza, agilidad y poder. Según las fuentes contemporáneas expertas en canto,
su registro de voz abarcó tres octavas y media, y se dijo que podía cantar 250
notas de una sola vez. Los relatos contemporáneos aumentaron elocuentemente sobre
las maravillas de su voz y pueden explicar el grito "eviva il coltello", que surgió del público embelesado después
de una actuación.
A pesar de los números y la popularidad de
los castrati, la castración
intencional fue oficialmente prohibida. La Iglesia Católica castigó, por
excomunión, a cualquiera que castrara deliberadamente a un niño. Pero la fama y
la fortuna eran demasiado tentadoras. Para satisfacer a la Iglesia, cada
castrado tenía su propia historia de cómo se separó de sus gónadas. Una caída de
un caballo me dejó castrado; otro habló de un ataque de un jabalí. A medida que
se usaban explicaciones simples, las historias de tapa se hicieron más
fantasiosas. Un castrato afirmó haber sido atacado por un grupo de gansos que
mordisqueó sus testículos. Los estudiosos de la música estiman que, en el
apogeo del período barroco, el 70% de todos los cantantes de ópera masculinos
eran castrati. Debido a la
prohibición de la Iglesia, los materiales y métodos de castración no están bien
documentados. Aparentemente, se extirparon los testículos o se cortaba el
suministro de sangre. Después de la administración de una droga anestésica
potente, como el opio, el niño era colocado en un baño caliente y la operación
se realizaba.
No todos los chicos castrados llegaron a
ser grandes en el mundo de la ópera. La mayoría nunca desarrolló la gran voz
que aseguraba mucho dinero. Terminaron cantando en coros locales o fueron
contratados como entrenadores de música. Pero los exitosos, como Farinelli,
disfrutaron de una gran riqueza y fama internacional. Y al igual que los héroes
modernos de la música y el deporte, disfrutaron de la atención y estuvieron
rodeados de séquitos y fanáticos siempre presentes, muchos de los cuales
llevaban medallones con fotos de su castrato favorito. Adorado por las mujeres
tanto por sus gloriosas voces como por su aspecto romántico y andrógino, cada
castrato tenía una reputación que mantener no solo en el escenario sino también
en el dormitorio.
Pero, ¿podrían los hombres castrados
realmente estar a la altura de las circunstancias: erección y orgasmo?
Probablemente, pero es difícil decirlo con certeza. La destreza sexual se ve
afectada por la mente y las expectativas sociales, así como por las gónadas. Un
castrati, que se consideraba
altamente deseable socialmente, debe haber estado bajo una presión considerable
para lograr un desempeño satisfactorio. Pero indudablemente diferían entre sí
en sus habilidades sexuales tanto como otros hombres no mutilados, y dependían
mucho de la edad a la que fueron castrados: cuanto más cerca de la pubertad,
más probabilidades tenían de tener éxito en actividades sexuales. Ciertamente
los castrati eran estériles. Sin
esperma, sin fertilización. Pero ese podría haber sido precisamente su
atractivo; las mujeres podían seguir adelante sin temor a quedar embarazadas.
Los castrati
continuaron cantando en las iglesias italianas hasta finales del siglo XIX.
En 1922, el último de los castrati, Alessandro Moreschi, director del Coro
Sixtino, murió. Tenía 64 años. No tenemos una grabación directa de su voz en su
mejor momento. Solo dejó una grabación de una voz envejecida. Quizás las voces
sintetizadas en las computadoras recrearán electrónicamente lo que el público
de la ópera escuchó de manera elocuente y directa durante más de dos siglos.
Mientras tanto, se aconseja a los niños pequeños que tengan cuidado con los
gansos merodeadores o de ir a cazar jabalíes.
Referencias bibliográficas
|| Regresar al Índice ||
Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff,
M., Roberts, K., & Walter, P. (2015). Molecular biology of the cell
(5th ed.). Garland Science.
Arshad, M., &
Frankenberger Jr, W. T. (1991). Microbial production of plant hormones. Plant
and Soil, 133(1), 1–8.
Bari, R., & Jones, J. D.
G. (2009). Role of plant hormones in plant defence responses. Plant
Molecular Biology, 69(4), 473–488.
Belk, C., & Maier, V. B.
(2013). Biology Science for Life with physiology. (Pearson, Ed.) (4th
ed.).
Berta, A., Sumich, J. L.,
& Kovacs, K. M. (2015). Marine mammals: evolutionary biology.
Academic Press.
Brenner, M. L., & Cheikh,
N. (1995). The role of hormones in photosynthate partitioning and seed filling.
In Plant hormones (pp. 649–670). Springer.
Brusca, R., Brusca, G. J.,
& Haver, N. J. (2003). Invertebrates (2nd ed.). Sinauer Associates.
Campbell, M. K., &
Farrell, S. O. (2009). Biochemistry (6th ed.). USA: Thomsom Brooks/Cole.
Cheong, S. P. S., Huang, J.,
Bendena, W. G., Tobe, S. S., & Hui, J. H. L. (2015). Evolution of ecdysis
and metamorphosis in arthropods: the rise of regulation of juvenile hormone. Integrative
and Comparative Biology, 55(5), 878–890.
Cottier, F., &
Mühlschlegel, F. A. (2011). Communication in fungi. International Journal of
Microbiology, 2012.
Cox, M. M., Doudna, J. A.,
& O’Donnell, M. (2012). Molecular biology (1st ed.). Freeman.
Davies, P. J. (2010). The
plant hormones: their nature, occurrence, and functions. In Plant hormones
(pp. 1–15). Springer.
Feurtado, J. A., Ambrose, S.
J., Cutler, A. J., Ross, A. R. S., Abrams, S. R., & Kermode, A. R. (2004).
Dormancy termination of western white pine (Pinus monticola Dougl. Ex D. Don)
seeds is associated with changes in abscisic acid metabolism. Planta, 218(4),
630–639.
Fingrut, O., & Flescher,
E. (2002). Plant stress hormones suppress the proliferation and induce
apoptosis in human cancer cells. Leukemia, 16(4), 608–616.
Fonseca, S., Radhakrishnan,
D., Prasad, K., & Chini, A. (2018). Fungal production and manipulation of
plant hormones. Current Medicinal Chemistry, 25(2), 253–267.
Goodenough, J., & McGuire,
B. (2012). Biology of Humans, Concepts, Applications and Issues (4th
ed.). San Francisco: Pearson, Benjamin Cummings.
Grennan, A. K. (2006).
Gibberellin metabolism enzymes in rice. Plant Physiology, 141(2),
524–526.
Hartenstein, V. (2006). The
neuroendocrine system of invertebrates: a developmental and evolutionary
perspective. Journal of Endocrinology, 190(3), 555–570.
Hoefnagels, M. (2015). Biology:
concepts and investigations (3rd ed.). McGraw-Hill New York.
Kardong, K. V. (2011). Vertebrates,
comparative anatomy, function, evolution (6th ed.). McGraw-Hill New York.
Kardong, K. V. (2014). Vertebrates:
Comparative Anatomy, Function, Evolution (7th ed.). McGraw-Hill Education.
Karp, G. C. (2013). Cell
and Molecular Biology, Concepts and Experiments (7th ed.). USA: Wiley
Online Library.
Kende, H., & Zeevaart, J.
(1997). The Five" Classical" Plant Hormones. The Plant Cell, 9(7),
1197.
Kües, U., &
Navarro-González, M. (2009). Communication of fungi on individual, species,
kingdom, and above kingdom levels. In Physiology and Genetics (pp.
79–106). Springer.
Lovette, I. J., &
Fitzpatrick, J. W. (2016). Handbook of bird biology. John Wiley &
Sons.
Mackean, D. G., & Hayward,
D. (2014). Biology (3rd ed.). IGCSE Cambridge.
Mader, S. S. (2010). Biology
(10th ed.). McGraw-Hill Education.
Mader, S. S., &
Windelspecht, M. (2015). Biology (12th ed.). McGraw-Hill Education.
Mader, S. S., &
Windelspecht, M. (2018). Essentials of biology (5th ed.). McGraw-Hill
Education.
Marieb, E. N., Wilhelm, P. B.,
& Mallatt, J. (2017). Human Anatomy (8th ed.). Pearson.
Mason, K. A., Losos, J. B.,
Singer, S. R., & Raven, P. H. (2014). Biology (7th ed.). McGraw-Hill
New York.
Murray, R. K., Bender, D. A.,
Botham, K. M., Kennelly, P. J., Rodwell, V., & Weil, A. (2012). Harpers
Illustrated Biochemistry (29th ed.). McGraw-Hill Medical.
Pollard, T. D., Earnshaw, W.
C., Lippincott-Schwartz, J., & Johnson, G. T. (2017). Cell Biology
(3rd ed.). Elsevier.
Reece, J. B., Urry, L. A.,
Wasserman, S. A., Cain, M. L., Minorsky, P. V, & Jackson, R. B. (2014). Campbell
Biology (10th ed.). Pearson Higher Ed.
Rhoades, R. A., & Bell, D.
R. (2013). Medical Physiology, Principles for Clinical Medicine (4th
ed.). Baltimore: Lippincott Williams & Wilkins.
Ritchison, G. (2015). Bird
biogeography. RITCHISON, G. Avian Biology: Everything You Wanted to Know
about Birds… and More. Eastern Kentucky University,[Sd]. Disponível Em:<
Http://People. Eku. Edu/Ritchisong/Birdbiogeography1. Htm>. Acesso Em, 9.
Sadava, D., Berenbaum, M.,
& Hillis, D. (2014). Life the Science of Biology (10th ed.). Sinauer
& MacMillian.
Sadler, T. W. (2012). Medical
Embryology. (C. Taylor, Ed.) (12th ed.). Baltimore: Lippincott Williams
& Wilkins.
Shier, D., Butler, J., &
Lewis, R. (2015). Hole’s Human Anatomy & Physiology (14th ed.).
McGraw-Hill Education.
Simon, E. J., Dickey, J. L.,
& Reece, J. B. (2013). Essential biology (Pearson).
Sipes, D. L., & Einset, J.
W. (1983). Cytokinin stimulation of abscission in lemon pistil explants. Journal
of Plant Growth Regulation, 2(1–4), 73–80.
Solomon, E., Martin, C.,
Martin, D. W., & Berg, L. R. (2014). Biology (10th ed.). Cengage
Learning.
Starr, C., Evers, C., &
Starr, L. (2013). Biology: Today and Tomorrow With Physiology (4th ed.).
Brooks/Cole.
Taylor, M. R., Simon, E. J.,
Dickey, J. L., Hogan, K., & Reece, J. B. (2018). Biology, Concepts and
conections (9th ed.). Boston: Pearson education.
Torres Vera, R. (2017). Role
of strigolactones in plant defense: Hormonal cross-talk and implication in
arbuscular mycorrhizal symbiosis.
Vitt, L. J., & Caldwell,
J. P. (2014). Herpetology An Introductory Biology of Amphibians and Reptiles
(4th ed.). Oklahoma: Elsevier Inc.
Wang, Y., Liu, C., Li, K.,
Sun, F., Hu, H., Li, X., … Duan, Y. (2007). Arabidopsis EIN2 modulates stress
response through abscisic acid response pathway. Plant Molecular Biology,
64(6), 633–644.
Weaver, R. F. (2012). Molecular
biology (5th ed.). McGraw-Hill Education.
Yan, J., Tsuichihara, N.,
Etoh, T., & Iwai, S. (2007). Reactive oxygen species and nitric oxide are
involved in ABA inhibition of stomatal opening. Plant, Cell
& Environment, 30(10), 1320–1325.
No hay comentarios:
Publicar un comentario