Principios de acción Hormonal UCN

Dra. Floria Pancetti - 2013
UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL NORTE
FACULTAD DE MEDICINA
PRINCIPIOS DE
ACCIÓN HORMONAL
Dra. Floria Pancetti
FISIOLOGÍA

Arnold A Berthold
(1803-1861)
• En uno de los primeros experimentos
endocrinos registrados, el profesor
Arnold A. Berthold en 1849 hizo una
serie de pruebas en gallos mientras
que él era guardia del parque
zoológico local.

Castración y reemplazo
• Berthold encontró que la cresta del gallo es una
estructura andrógeno-dependiente. Después de la
castración, la cresta se atrofia, el comportamiento
agresivo desaparece, junto con el interés en las
gallinas.
• Berthold también encontró que estos cambios
inducidos por la castración se podrían invertir
mediante la administración de un extracto testicular
crudo (o prevenido por el trasplante de los testículos).

Claude Bernard
(1813-1878)
Claude Bernard indicó que el
sistema endocrino regula el
entorno interno de un animal.
Las “secreciones internas” eran
liberadas por una porción del
cuerpo, y viajaba vía la
circulación sanguínea a las
células blanco distantes. Circa
1854

Bernard quería demostrar que
la medicina, para progresar, se
debe fundar en la fisiología
experimental.

El sistema endocrino
mantiene la homeostasis
El concepto que las hormonas actuaban en las células
blanco distantes para mantener la estabilidad del
entorno interno fue un avance importante en la
comprensión fisiológica.
La secreción de la hormona era evocada por un cambio
en el entorno y la acción resultante en la célula
blanco restauraba el entorno al normal. El regreso al
status quo da lugar al mantenimiento de la
homeostasis (Cannon)

Charles Edouard Brown-Séquard
(1817-1894)
• Brown-Sequard concitó el interés científico
en el contenido químico de los testículos
con su famosa auto-experimentación. El 1
de junio de 1889, ante la Sociète de
Biologic en París, Brown-Sequard informó
que había incrementado su fuerza física,
sus habilidades mentales y su apetito
autoinyectándose un extracto obtenido de
testículos de perros y cobayos.
• Esto incitó a investigadores de todo el
mundo a entrar en el campo de la
organoterapia.

Ernest Henry Starling
(1866-1927)
• Además de la ley de Starling, descubrió la
importancia de las proteínas séricas.
• En 1902 demostró junto a Bayliss que la
secretina estimula la secreción pancreática.
• En 1924 junto a E. B. Vernay demostró la
reabsorción de agua por los túbulos del
riñón.
• El fue el primero en usar el término
hormona

HORMONAS
❑ Las hormonas son mensajeros químicos producidos por las
glándulas endocrinas
❑ Ellas coordinan la fisiología y el comportamiento de un individuo
mediante la regulación, integración y control de múltiples funciones
corporales
❑ Una vez liberadas, viajan a través de la sangre y actúan sobre
sus órganos diana
❑ Una hormona en particular sólo es capaz de influenciar células
que tienen receptores específicos para esa hormona
❑ Las hormonas tienen una alta afinidad por sus receptores
requiriéndose pequeñas cantidades de ellas para desencadenar
efectos potentes.

Dra. Floria Pancetti – 2013
Funciones de las hormonas y su regulación
Las hormonas comunican sus efectos a través de:
❖ Su interacción con receptores
❖ Sus patrones de secreción
❖ Su concentración en la circulación

Señalización química: clasificación según la distancia
recorrida por la molécula señal hasta su célula diana

ACCIÓN HORMONAL
❑ Las hormonas pueden desencadenar efectos a corto y largo plazo
❑ Los efectos a largo plazo involucran síntesis de nuevas proteínas
que pueden activar o desactivar otros genes
❑ Las hormonas afectan la tasa de funcionamiento celular (acelerándola
o disminuyéndola) y el tamaño celular (p.e. los esteroides anabólicos
incrementan la masa muscular)
❑ Aunque la concentración total de hormona es importante, de igual
importancia es la receptividad de las células a la hormona
❑ Una alta concentración de hormona tendrá poco efecto si las células
carecen de receptividad. Un buen ejemplo de esto es el síndrome de
insensibilidad androgénica (o feminización testicular).

DIVERSIDAD QUÍMICA DE LAS HORMONAS
Las hormonas se clasifican en 3 grupos en función de su estructura química:
a) Aminas (aminoácidos, tirosina)
· Hormonas tiroideas
· Catecolaminas (adrenalina y noradrenalina)
b) Proteica y peptídica
· Hormonas del páncreas endocrino
· Hormonas hipotalámica-hipofisiaria
c) Esteroides (colesterol)
· Hormonas de la corteza suprarrenal
· Hormonas de las glándulas reproductoras
· Metabolitos activos de la vitamina D

Aminas (aminoácidos, tirosina)
Adrenalina (catecolamina)

Proteica y peptídica
insulina
Almacenada
en gránulos de
secreción

Esteroides (colesterol)
La síntesis ocurre en la mitocondria y
en el retículo endoplásmico
liso. No requiere de expresión de
genes, pero si de la
presencia de enzimas específicas que
convierten el colesterol
en el esteroide correspondiente.
Diagrama simplificado de las principales vías de síntesis
de esteroides a partir de colesterol
Ciclopentano perhidrofenantreno

Síntesis de vitamina D
Esteroides (colesterol)

· Estructura proteica y peptídica y catecolamionas, se almacenan en los
gránulos de secreción. Se liberan por un mecanismo de exocitosis
· Los esteroides y las hormonas tiroideas, no se almacenan en gránulos,
forman compartimentos de la célula y salen de la célula por medio de un
mecanismo de difusión simple hacia la sangre
FORMAS DE ALMACENAMIENTO Y SECRECIÓN DE
HORMONAS EN LAS CÉLULAS

Transporte de hormonas en la circulación
y su vida media
Las hormonas esteroidales y tiroideas viajan en la circulación
unidas a proteínas plasmáticas (globulinas, albúmina).
Las hormonas peptídicas, proteicas y las catecolaminas viajan
libres por la sangre.
Las proteínas de unión se sintetizan en el hígado y alteraciones
en las concentraciones séricas de esas proteínas alteran la
concentración total de hormona sérica, pero tiene poco efecto
en la concentración de la hormona libre.
Hormona biológicamente activa hormona libre

GLÁNDULAS ENDOCRINAS

Clasificación de las hormonas, según su lugar de síntesis y
su función.

Clasificación de las hormonas, según su lugar de síntesis y
su función.
Testosterona Desarrollo de testículos, próstata,
caracteres sexuales secundarios
masculinos
Testículo
s

HORMONA PÉPTIDO/PROTEÍNA ESTEROIDE AMINOACIDO O DERIVADO
DE ACIDO GRASO
Hormonas
hipotalámicas
Hormonas de
la pituitaria anterior
Hormona liberadora de
tirotropina (TRH)
corticotropina (CRH)
Arginina vasopresina (AVP)
gonadotropina (GnRH)
hormona del crecimiento
(GHRH)
Somatostatina
Factor liberador de
prolactina (PRF)
Dopamina
Hormona estimulante de
la tiroides (TSH)
Hormona adenocorticotrópica
(ACTH)
Hormona luteinizante (LH)
Hormona folículo estimulante
(FSH)
Somatotropina/Hormona del
crecimiento (GH)
Prolactina (PRL)
Hormona estimulante de
melanocitos (MSH)
Clasificación de las hormonas, según su naturaleza química

Principales hormonas humanas
DE ACIDO GRASO
Hormonas de la
pituitaria posterior
Hormonas tiroideas
Hormonas pancreáticas
Hormonas reguladoras de
calcio
Oxitocina
Arginina vasopresina
Insulina
Glucagón
Somatostatina
Polipéptido pancreático
Hormona paratiroidea (PTH)
Calcitonina (CT)
Péptido relacionado a la
hormona paratiroidea (PTHrp)
Tiroxina (T4)
Triiodotironina (T3)
1,25-dihidroxi vitamina D
Esteroides adreno-
corticales
Cortisol
Aldosterona
Dehidroepiandrosterona
Hormonas de la
médula adrenal
Adrenalina
Noradrenalina

DE ACIDO GRASO
Oxido nítrico
Hormonas del aparato
reproductor masculino
Inhibina Testosterona
Dihidrotestosterona
Hormonas del aparato
reproductor femenino
Hormonas reguladoras
de sodio y volumen
plasmático
Hormonas
cardiovasculares
Inhibina
Oxitocina
Gonadotrofina
ciriónica humana
(hCG)
Somatotrofina
coriónica humana
Péptido natriurético
atrial (ANP)
Arginina vasopresina
Renina angiotensina
Péptido natriurético
atrial (ANP)
Endotelinas
Eritropoyetina
Bradiquinina
Estradiol
Progesterona
Aldosterona

DE ACIDO GRASO
Hormonas pineales
Factores de crecimiento
o citokinas
Eicosanoides
Melatonina
Serotonina
Prostaglandinas
Tromboxanos
Prostaciclina
Leucotrienos
Lipoxinas
Insulin-like growth factors
(IGFs)
Factor de crecimiento
epidérmico (FGF)
Interleucinas (Ils)
Factor necrótico
tumoral (TNF-α)

Vida media de las hormonas en la circulación
Catecolaminas segundos
Hormonas peptídicas minutos
Hormonas esteroidales
y tiroideas horas

REGULACIÓN DE LA SECRECIÓN
DE HORMONAS
Se realiza de tres maneras:
• Mecanismo de retroalimentación (feedback)
• Control nervioso
• Control cronotrópico dictado por ritmos

Mecanismo de retroalimentación
(feedback)
Las hormonas regulan su
propia secreción.
Ejemplo clásico:
Eje hipotálamo, hipófisis,
glándula blanco.
Factores liberadores
hipófisis

Estímulos visuales, auditivos,
gustativos, olfatorios, táctiles, dolor
y emoción, todos influyen en el
patrón de secreción hormonal
Controlnervioso

Control cronotrópico
• Ritmicidad neuronal endógena
• Ritmos diurnos, ritmos circadianos
(hormona del crecimiento y cortisol), ciclo
sueño-vigilia, ritmo estacional

Secreción episódica de hormonas
• El acoplamiento estímulo-respuesta
permite al sistema endocrino permanecer
alerta a las demandas fisiológicas
• Los episodios de secreción ocurren con
diferente periodicidad
• Los pulsos pueden ser tan frecuentes
como cada 5-10 minutos

• Los episodios de liberación circhorales ocurren
con una frecuencia de app. 1 hora.
• Un episodio de liberación mayor a 1 hora pero
menos de 24 horas se llama ritmo ultradiano.
• Si la periodicidad es aproximadamente de 24
horas, el ritmo se llama circadiano.
Usualmente referrido como diurno porque el incremento en
la actividad secretora ocurre en un periodo del día.
Secreción episódica de hormonas

Control circadiano

❑ GH y prolactina presentan fluctuaciones de 24 h que
incrementan al comienzo del sueño.
❑ GH y prolactina intractúan con receptores de la vía
JAK/STAT
❑ Vida media de GH en la circulación: 20 min

Perfil vital de secreción de hormona de crecimiento

AHA, anterior hypothalamic area;
AR, arcuate nucleus;
DMN, dorsomedial nucleus;
MB, mammillary body;
ME, median eminence;
MN, medial nucleus;
OC, optic chiasm;
PHN, posterior hypothalamic
nucleus;
POA, preoptic area;
PVN, paraventricular nucleus;
SCN, suprachiasmatic nucleus;
SO, supraoptic nucleus;
VMN, ventromedial nucleus.
Núcleos
hipotalámicos
Los axones
transportan
las hormonas
como gránulos
de secreción
que son liberados
en la hipófisis
posterior

Reloj circadiano
Glándula
pineal
melatonina
dia
noche

MECANISMOS DE ACCIÓN HORMONAL
Receptores de superficie Hormonas
proteicas y
peptídicas
Receptores intracelulares Hormonas
esteroidales y
tiroideas
Las hormonas actúan a través de receptores

Receptores de superficie:
1) Receptores acoplados a proteína G.
Adrenalina
GnRH
TSH
LH
PTH

La fijación del ligando activa una proteína G, que a su vez
activa o inhibe a una enzima que genera un segundo
mensajero específico o modula un canal iónico,
lo cual genera un cambio del potencial de membrana.
Activan a proteínas quinasas o
fosfatasas que inciden en la
actividad de enzimas (efecto inmediato) o
en la expresión génica (efecto a largo plazo).

Receptor de
insulina
Receptor de
EGF
2) Receptores con actividad tirosina quinasa

Actividad tirosina quinasa
intrínseca. Ej: insulina
Actividad tirosina quinasa
extrínseca. Ej: eritropoyetina,
interferones
La unión del ligando dimeriza el receptor estimulando su activi-
dad catalítica intrínseca o extrínseca.

Receptores intracelulares:
Unen hormonas lipofílicas (esteroidales y tiroideas).
Corresponden a una única cadena polipeptídica con 6 dominios.
H2N COOH
A/B
Región
variable
C
Dominio de
unión a DNA
D
Región
bisagra
E
Dominio de
unión del
ligando
F
Región
variable

Receptores intracelulares de tipo I: Son citoplasmáticos.
❑ Receptores de glucocorticoides
❑ Receptores de mineraolocorticoides
❑ Receptores de andrógenos
❑ Receptores de progesterona
Se encuentran unidos a proteínas de shock térmico (hsp)
como hsp90, hsp70 y hsp56.
Cuando se une el ligando el receptor se suelta de las proteínas
hsp y dimeriza.
El homodímero transloca al núcleo donde se une a DNA y
actúa como factor de transcripción.

Receptores intracelulares de tipo II: Son nucleares.
Se encuentran unidos a DNA y forman heterodímeros.
Pueden actuar como factores de transcripción como
monómeros una vez que se une el ligando.
Caso especial: receptor de estrógenos: se une a hsp
pero transloca entre el núcleo y el citoplasma.

Los esteroides y las hormonas tiroideas también inducen
efectos no genómicos mediante interacción directa con
receptores de superficie.

Regulación de los receptores hormonales
La regulación puede ocurrir por:
❑ Sobre-regulación (up-regulation) → incremento en la
síntesis del receptor
❑ Des-regulación (down regulation) → disminución en la
síntesis del receptor
❑ Desensibilización → desacoplamiento del receptor de la
vía de transducción de la señal (fosforilación del receptor)

La interacción hormona – receptor depende de:
❑ El número de receptores
❑ La concentración de la hormona circulante
❑ La afinidad entre hormona/receptor
Usualmente menos del 5% de los receptores hormonales
están ocupados en un momento dado y las respuestas
biológicas máximas se consiguen cuando sólo una fracción
del número total de receptores están ocupados.

REGULACIÓN DE LA SECRECIÓN HORMONAL
Retroalimentación negativa:
Es el mecanismo de regulación más común.
Las hormonas tienen acciones biológicas que en forma directa
o indirecta inhiben la secreción de más hormona.
Glucosa en sangre → insulina→ glucosa en sangre→ insulina

Retroalimentación positiva:
Es explosiva.
La hormona ejerce acciones que en forma directa o indirecta,
causa secreción adicional de la hormona.
Fase preovulatoria estrógeno → LH en la hipófisis anterior
→LH actúa en los ovarios y provoca más secreción de
estrógeno.

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