Sistema endocrino

1. SISTEMA ENDOCRINO
Todas las células son capaces de responder a las condiciones cambiantes de su entorno. Pero en los organismos más
complejos, las respuestas de millones y hasta de miles de millones de células deben integrarse para mantener la
totalidad del organismo vivo y en funcionamiento.
Esto es posible gracias a diferentes tipos de moléculas señalizadoras que ayudan a integrar la actividad del organismo
a diferentes niveles. Estas moléculas actúan sobre células “blanco” (= objetivo), es decir, sobre cualquier célula que
tenga receptores para esta molécula y sea capaz de modificar su actividad en respuesta a la misma. Estas moléculas
señalizadoras son:
-
Las hormonas. Son productos de secreción de las glándulas endócrinas, de células endócrinas o de algunas
neuronas, que el flujo de sangre entrega a las células “blanco” no adyacentes.
Los neurotransmisores. Son liberados en las terminales axónicas neuronales actuando en forma rápida sobre
su célula blanco al difundir en la hendidura sináptica.
Las moléculas señalizadoras locales. Son producidas por muchos tipos de células y alteran las condiciones
locales del tejido en el que son liberadas.
Las feromonas. Son secreciones de ciertas glándulas exócrinas que difunden a través del aire o del agua hacia
blancos fuera del cuerpo del animal. Actúan sobre las células de otros individuos de la misma especie y
ayudan a integrar el comportamiento social (ej.: las termitas soldado secretan señales de alarma cuando las
hormigas atacan sus colonias).
La mayoría de los vertebrados tienen las mismas fuentes hormonales, las cuales, en su conjunto, se conocen como
sistema endócrino.

2. Las hormonas actúan sobre los receptores proteínicos en las células blanco, modificando su actividad. Algunas
pueden inducir un incremento del consumo de glucosa, calcio u otra sustancia; otras pueden estimular o inhibir la
tasa de síntesis proteica, etc.
La acción hormonal involucra tres eventos:
1. La activación de un receptor mediante la unión reversible con la hormona.
2. La transducción de la señal hormonal a una forma molecular que pueda operar dentro de la célula.
3. La respuesta funcional.
Existen dos grandes categorías de hormonas que se diferencian
tanto en estructura como en la forma de acción.
-
Hormonas esteroides
Son moléculas solubles en lípidos, derivadas del colesterol, que
son secretadas por células de las glándulas suprarrenales y por
los principales órganos reproductivos, las gónadas.
Al ser solubles en lípidos, pueden difundir a través de la
membrana citoplasmática y se unen a un receptor, el cual
puede estar en el citoplasma o en el núcleo celular. El complejo
hormona-receptor actúa en el núcleo, interactuando con
regiones específicas del ADN. Pueden inhibir o estimular la
transcripción de ciertos genes, resultando en la síntesis de
proteínas que llevan a cabo la respuesta a la señal hormonal.
-
Hormonas peptídicas
Son moléculas que tienen entre 3 y 180 aminoácidos. Se unen
a receptores en las membranas plasmáticas de las células
blanco, activando sistemas enzimáticos específicos e iniciando
una cadena de reacciones que conducen a la respuesta celular.
Un ejemplo es el glucagon, el cual actúa cuando el nivel de
glucosa es bajo, estimulando a las células del hígado para que
conviertan el glucógeno en glucosa. El glucagon se une a un
receptor de membrana provocando la formación de un
segundo mensajero, una molécula pequeña en el citoplasma
que transmite las señales de la unión hormona-receptor al
interior de la célula. Este mensajero es el AMPc (monofosfato
de adenosina cíclico) y sirve como señal para que se
desencadene una serie de reacciones que conducen a la
conversión del glucógeno almacenado en glucosa.

3. Tipo
Hormonas esteroides y tipo esteroides
Hormonas peptídicas
Ejemplos
Estrógenos (efectos feminizantes), progestinas (relacionadas con el
embarazo),
andrógenos
(efectos
masculinizantes),
cortisol,
aldosterona.
Las hormonas tiroideas y la vitamina D actúan como hormonas
esteroideas.
Péptidos
Glucagon, ADH, oxitocina, TRH
Proteínas
Insulina, GH, prolactina
Glicoproteínas FSH, LH, TSH
Características de la acción hormonal
En general, la acción de todas las hormonas tiene las siguientes características:
-
Distintas hormonas tienen efectos que interactúan entre sí. Pueden ser opuestos, sumarse o preparar a las
células blanco para los efectos de otras hormonas.
La secreción de la hormona es controlada por mecanismos de retroalimentación.
Una célula blanco puede reaccionar de manera distinta en diferentes ocasiones. Las respuestas dependen de
la concentración de la hormona y del estado funcional de los receptores de la célula.
Hipotálamo e hipófisis
El hipotálamo y la hipófisis interactúan como un importante centro de control neuroendócrino.
Lóbulo posterior de la hipófisis
Las neuronas secretoras del hipotálamo se extienden hacia
abajo hasta la glándula hipófisis. Las hormonas producidas en
las neuronas son almacenadas en las terminales axónicas y lo
secretan en el líquido intersticial desde donde difunden hacia
el interior de los capilares y el flujo sanguíneo las distribuye a
todo el cuerpo.
De esta forma, el lóbulo posterior de la hipófisis secreta dos
hormonas producidas por el hipotálamo: la hormona
antidiurética (ADH) y oxitocina. La ADH actúa en los riñones
ayudando a conservar el agua cuando es necesario. La
oxitocina interviene en la reproducción, desencadena las
contracciones uterinas durante el parto e induce la eyección
de leche cuando las crías están amamantando.
Lóbulo anterior de la hipófisis
Otras neuronas hipotalámicas liberan hormonas que fluyen
hacia la hipófisis y difunden hacia el lóbulo anterior. La
mayoría de estas hormonas son liberadoras, es decir,
estimulan la secreción de otras hormonas. Sus células blanco
en el lóbulo anterior responden modificando la secreción de
otras hormonas:

4. Eje
hipotálamo-hipofisario:
retroalimentación
control
por
Como se ve en la figura, típicamente, una “hormona 1”
del hipotálamo estimula a la hipófisis para que libere una
“hormona 2”. Esta a su vez, tiene acción sobre una
glándula que responde secretando una “hormona 3” que
tiene efecto en otras células específicas del cuerpo, sus
células blanco.
Entre las células blanco se encuentran, además, las
células secretoras de la hipófisis y del hipotálamo, las
cuales responden al aumento de la hormona 3
disminuyendo la liberación de las hormonas 1 y 2.

5. De esta forma, el aumento de la secreción de una hormona inhibe la secreción adicional. A este tipo de control se le
llama retroalimentación negativa.
En ciertos casos también ocurre una retroalimentación positiva: la secreción de una hormona estimula la secreción
adicional de la misma hormona. Un ejemplo de esta situación tiene lugar durante la ovulación.
Glándula suprarrenal
Los humanos tenemos un par de glándulas suprarrenales sobre cada uno de los riñones. La capa exterior se
denomina corteza suprarrenal y rodea a la médula suprarrenal, ambas con funciones diferentes. En cada una se
puede estudiar un tipo diferente de retroalimentación negativa.
-
Retroalimentación negativa a nivel hipotálamo-hipofisario.
En la corteza suprarrenal se secretan glucocorticoides,
hormonas que elevan el nivel de glucosa en sangre. El
cortisol es un tipo de glucocorticoide que actúa cuando
el cuerpo se encuentra tan estresado que el nivel de
glucosa disminuye por debajo de un nivel umbral
actuando como una alarma.
Cuando se da esta situación, el hipotálamo secreta CRH
(hormona liberadora de corticotropina), la cual estimula
a la hipófisis a secretar ACTH (corticotropina). Esta, a su
vez, hace que las células de la corteza suprarrenal
secreten cortisol.
En respuesta al cortisol, las células del hígado ceden el
glucógeno almacenado, las células adiposas degradan la
grasa y las células del músculo esquelético degradan
proteínas. Los productos de la degradación (glucosa,
ácidos grasos y aminoácidos) entran en la sangre.
Además, el cortisol inhibe la obtención de glucosa
sanguínea en muchos tejidos, excepto en el cerebro. De
esta forma, la mayoría de las células utilizan fuentes
alternativas de energía, reservando la glucosa para el cerebro. Cuando el nivel de glucosa en sangre se vuelve a
elevar por encima del nivel de referencia el hipotálamo y la hipófisis inhiben la secreción adicional de cortisol.
-
Retroalimentación negativa local.
En la médula suprarrenal residen unas neuronas que secretan adrenalina y noradrenalina (también llamadas
epinefrina y norepinefrina) que actúan como neurotransmisores en algunos contextos y como hormonas en otros.
Los nervios simpáticos llevan las señales hipotalámicas hacia la médula suprarrenal. Se libera, por ejemplo,
noradrenalina. Ante la acumulación de noradrenalina en la hendidura sináptica actúa un mecanismo de
retroalimentación negativa local. Las cantidades excesivas de noradrenalina se unen a receptores en las terminales
axónicas e impiden la liberación adicional.
Glándula tiroides
La tiroides se localiza, en los humanos, en la base del cuello, frente a la tráquea. Sus hormonas principales son la
tiroxina y la triyodotironina que tienen efectos generalizados y extendidos, regulando el metabolismo y el desarrollo
de muchos tejidos. Su secreción es estimulada por la TSH secretada por la hipófisis, que a su vez es estimulada por la
TRH del hipotálamo.

6. El hipotiroidismo es el nombre clínico para bajos niveles sanguíneos de hormonas tiroideas. Los adultos con este
padecimiento son a menudo perezosos, demasiado gordos, con intolerancia al frío, de piel reseca, confundidos y
deprimidos.
La situación opuesta, altos niveles de hormonas tiroideas, se denomina hipertiroidismo. Los síntomas incluyen
intolerancia al calor, irritabilidad, ansiedad, temblores, fatiga, dificultad para dormir, ojos protuberantes y latidos
cardíacos irregulares y fuertes.
Gónadas
Las gónadas son los órganos reproductivos principales, los
cuales producen las gametas y secretan hormonas sexuales.
En los machos las gónadas son los testículos, en los cuales
se producen los espermatozoides y se secreta testosterona,
hormona responsable del desarrollo de los genitales y el
mantenimiento de las características sexuales masculinas.
En las hembras, los ovarios secretan estrógenos y
progesterona en un ciclo complejo que incluye tanto
retroalimentación negativa como positiva. Este mecanismo
permite la maduración y liberación de un óvulo por ciclo, y
la preparación del útero para recibir el embrión en caso de
embarazo.
Respuestas directas a los cambios químicos
Glándulas paratiroides
Los seres humanos tenemos cuatro glándulas paratiroides sobre la superficie posterior de la glándula tiroides.
Secretan la hormona paratiroidea (PTH), la principal reguladora de los niveles de calcio en sangre.
El nivel de calcio en sangre es crítico debido a que tiene un papel fundamental en la contracción muscular, en la
acción de las enzimas, en la coagulación de la sangre y en otras actividades.
Cuando el nivel de calcio es bajo, las glándulas paratiroides secretan PTH que actúa sobre las células del esqueleto y
los riñones. La secreción disminuye cuando el nivel de calcio se eleva.
La PTH induce a las células óseas a la secreción de enzimas que digieren el tejido óseo. De esta forma se libera calcio
y otros minerales al líquido intersticial. El calcio entra a la sangre y más tarde a los túbulos renales. En las células del
riñón, la PTH aumenta la reabsorción de calcio e induce la secreción de enzimas que actúan sobre los precursores de
la vitamina D3, que estimula la absorción de calcio en el intestino.
En los niños que padecen deficiencia de vitamina D, no se absorbe suficiente calcio, lo que ocasiona un desarrollo
óseo inadecuado. Esta patología se denomina raquitismo, y se caracteriza por las piernas arqueadas, pelvis mal
formada y, en muchos casos, cráneo y caja torácica con deformaciones.

7. Islotes pancreáticos
El páncreas es una glándula que tiene funciones exócrinas y endócrinas. Sus células exócrinas secretan enzimas
digestivas hacia el intestino delgado. Sus células endócrinas se encuentran agrupadas en racimos denominados
islotes pancreáticos.
Cada islote tiene tres tipos de células secretoras de hormonas:
-
Células alfa. Secretan glucagon, que eleva el nivel de glucosa en sangre al actuar sobre las células del hígado,
provocando que conviertan aminoácidos y el glucógeno almacenado en glucosa.
Células beta. Secretan insulina, la cual disminuye el nivel de glucosa en sangre al estimular el transporte de
glucosa, en especial hacia las células musculares y adiposas, promoviendo la síntesis de proteínas y grasas.
Células delta. Secretan somatostatina, hormona que ayuda a controlar la digestión y absorción de nutrientes.
También puede bloquear la secreción de insulina y glucagon.
La deficiencia de insulina puede llevar a la diabetes mellitus. En este padecimiento se acumula glucosa en exceso en
la sangre y luego en la orina, alterando el equilibrio entre el agua y los solutos en el cuerpo, provocando
deshidratación. Sin un suministro constante de glucosa, las células del cuerpo comienzan a agotar sus propias grasas
y proteínas como fuentes de energía. De esta forma se pierde peso, y se acumulan cuerpos cetónicos en la sangre.
Los cuerpos cetónicos son subproductos normales de la degradación de las grasas que alteran el equilibrio ácidobase del cuerpo, perturbando el desarrollo de la función cerebral y, en casos extremos, la muerte.

8. En la diabetes tipo 1, el cuerpo desarrolla una respuesta autoinmune contra sus propias células beta, secretoras de
insulina. Este padecimiento se origina ante una combinación de predisposición genética y factores ambientales. Estos
pacientes requieren inyecciones de insulina.
En la diabetes tipo 2, los niveles de insulina son normales o están por encima de los normales. Sin embargo, las
células blanco no pueden responder a ellos. Las personas con esta enfermedad pueden llevar vidas normales
controlando su dieta y su peso. Algunos medicamentos mejoran la acción de la insulina.
Integración del sistema nervioso y endócrino
El sistema nervioso y el sistema endócrino son, en conjunto, los responsables de la integración y coordinación de
todas las funciones del organismo.
El sistema nervioso actúa velozmente, enviando “mensajes” químicos y eléctricos a través de los nervios. Sus efectos
son de corta duración y son muy útiles para realizar ajustes rápidos. El sistema endócrino, en cambio, trabaja
liberando las hormonas en el torrente sanguíneo. Sus efectos tardan más tiempo en manifestarse, pero son más
duraderos.
Ambos sistemas actúan en forma integrada para que el organismo responda en forma adecuada a los estímulos tanto
internos como externos.