Capítulo 1: Hormonas, Receptores y Control Endocrino

Dr. Alfredo Jácome Roca.

¿Qué es la fisiología Endocrina?

Resumen

La fisiología endocrina estudia la función de los órganos de secreción interna, que producen hormonas. Estas se definen como mensajeros químicos que segregados a la sangre viajan a distancia para regular la función de otros órganos endocrinos u otros tejidos.

Dicha acción es mediada por receptores y –en algunos casos- por segundos mensajeros o –en otros- por receptores intracelulares, según el tipo de hormona. Esta definición clásica de hormona y de sistema endocrino se ha ampliado, por lo que también existen acciones locales (paracrina, autocrina, yuxtacrina o intracrina) o neurales (neurotransmisores o neurohormonas).

El sistema endocrino influye en el crecimiento y desarrollo, en la masa corporal, reproducción, comportamiento, flujo de sustratos y de minerales y mantenimiento de la homeostasis. Los sistemas nervioso y endocrino actúan en estrecha relación para optimizar las respuestas fisiológicas a las modificaciones del medio interno o del medio ambiente; ambos son sistemas de señalización, operan en respuesta a estímulos y emiten señales que en algunos casos tienen una acción localizada y en otros más general.

Químicamente las hormonas son proteínas o péptidos, aminas y esteroides, cuya secreción puede ser controlada por servo-ragulación negativa o positiva, o por control neural colinérgico, adrenérgico, dopaminérgico o serotoninérgico, percibidos a través de los órganos de los sentidos, consciente o inconscientemente. El sistema hormonal se activa por ejemplo en respuesta al dolor, a las emociones, la excitación sexual, el miedo, el estrés, la succión del pezón, etc.

En la secreción hormonal también pueden influir ritmos biológicos como los circadianos, de oscuridad-luz, sueño-vigilia, menstruación, temperatura, estaciones, luz solar, desarrollo (como el inicio de la pubertad), ritmos genéticamente codificados o adquiridos. Las hormonas actúan a través de receptores en las membranas citoplasmáticas (para péptidos, proteínas o catecolaminas), en citoplasma y núcleo (para esteroides), o principalmente en núcleo (par hormonas tiroideas).

La asociación hormona-receptor es reversible, ya que un exceso crónico de hormona puede disminuir la avidez del receptor por la hormona, o una deficiencia aumentar la respuesta a la hormona (Down y up-regulation). Una vez que la hormona se liga a su receptor, se desencadenan señales intracelulares (segundos mensajeros), poniendo a funcional la maquinaria enzimática; entre los varios segundos mensajeros están el AMPc, el IP3, la tirosino-cinasa y el de calcio-calmodulina.

Los esteroides y las hormonas tiroideas –que actúan a través de receptores intracitosólicos o intranucleares, cambian lentamente las respuestas enzimáticas y modulan la transcripción nuclear en sitios específicos. El transporte en la sangre se hace por medio de proteínas transportadoras para hormonas hidrofóbicas como los esteroides o las hormonas tiroideas, o libremente, como en el caso de los péptidos y de las catecolaminas.

Las hormonas se metabolizan en el hígado, y/o se excretan por vía biliar o urinaria, por glucuronización de esteroides, por ejemplo.

La fisiología endocrina estudia las funciones normales de las glándulas de secreción interna; al igual que la anatomía y otras disciplinas biológicas, puede ser comparada entre las diferentes especies de organismos multicelulares vivos y los seres humanos. Las células endocrinas usualmente se acumulan en un órgano específico pero también se pueden encontrar diseminadas en otros aparatos, constituyendo el sistema endocrino difuso.

Con el fin de coordinar la función celular en áreas como la reproducción, el crecimiento y desarrollo, la homeostasis o equilibro del medio interno, el ciclo sueño-estado de alerta y la regulación de la disponibilidad de energía, células especializadas liberan sustancias químicas a la sangre y a los líquidos tisulares, las que actúan como señales a otras células para controlar sus procesos.

Estos químicos se llaman “hormonas” (del griego “hormaos”, que significa excitar, estimular, revolver) y hacen parte de las moléculas que envían señales de una célula a otra.

¿Son hormonas todas las señales intercelulares?

Las primeras hormonas se descubrieron durante la investigación de enfermedades específicas; el déficit de insulina es causa de la diabetes, el de vasopresina, de la diabetes insípida, el de hormona tiroidea genera el cretinismo y el hipotiroidismo; su exceso, Enfermedad de Graves, el exceso o el déficit de hormona del crecimiento produce gigantismo o enanismo, etc.

Ni el déficit de calcitonina ni el exceso de testosterona masculina o de progesterona femenina causan manifestaciones clínicas. En algunas ocasiones, las enfermedades hormonales están causadas por fenómenos de resistencia en el receptor –caso de la diabetes tipo 2- a veces el exceso de secreciones internas proviene de formación ectópica –como en los síndromes paraneoplásicos- o hay situaciones en las que la hormona producida es estructuralmente anormal.

Pero por regla general, tanto los excesos de producción hormonal (conocidos como enfermedades “hiper”) como las deficiencias (que resultan en patologías “hipo”), son causantes de manifestaciones clínicas.

Sistema neuroendocrinoEn realidad el sistema nervioso y el hormonal actúan estrechamente, para constituir el sistema neuroendocrino. Las neuronas y sus axones envían estímulos eléctricos, que por despolarización de sus membranas mandan sus mensajes a gran velocidad, pero en la terminal nerviosa que hace parte de la sinapsis elabora químicos denominados neurotransmisores, que se fijarán a receptores localizados en la neurona post-sináptica, o en el órgano blanco directamente.

Esta integración neuroendocrina se observa no sólo en las células secretorias peptiérgicas del hipotálamo, sino también en el sistema nervioso autónomo y en el control neural directo de algunas células endocrinas.

Los mensajes hormonales del sistema endocrino llegan a todas las células, pero sólo interactúan con aquellas que tienen receptores específicos que hacen que la célula responda a la señal dada por una hormona determinada.

La endocrinología es entonces el estudio de las hormonas, de sus receptores y de las señales intracelulares producidas por la interacción de los dos primeros elementos. El sistema inmune también está íntimamente relacionado con el neuroendocrino, ya que tiene una modulación neurohormonal para la producción linfocitaria de citoquinas, las que a su vez ejercen una influencia sobre las células endocrinas.

Hay glosarios que definen a las interleucinas como hormonas segregadas por células inmunológicas (linfocitos, macrófagos y células dendríticas) que afectan otras células del sistema inmune al atraerlas, activarlas o inactivarlas. El efecto de las citoquinas se ejerce por acción paracrina o autocrina.

Sistemas similares existen, no sólo en vertebrados e invertebrados, sino incluso en organismos unicelulares; hay bacterias por ejemplo en las que se observan remedos más sencillos, que indican que los sistemas de comunicación se presentan temprano en la evolución.

Un complemento sobre esta sofisticada comunicación intercelular lo presentamos en el capítulo sobre el Sistema Neuro-inmuno-endocrino, que en el pasado se hubiera simplemente llamado sistema endocrino entérico o en el mejor de los casos, sistema endocrino difuso. Tal vez la fisiología endocrina debiese llamarse de otra forma (algo así como “signalología intercelular”), a la manera como la radiología dio paso a la imaginología.

Las señales intercelulares son clásicamente endocrinas, pero también las hayautocrinas y paracrinas. Son autocrinas, cuando el producto celular sólo opera dentro del mismo citoplasma, o el químico segregado interactúa con el receptor de la membrana de esa misma célula; paracrinas, cuando entran a la circulación e interactúan a muy corta distancia, con receptores de células vecinas; se trataría por ejemplo del caso de las citoquinas que causan una respuesta inflamatoria local, o de la liberación de los neurotransmisores en los espacios sinápticos.

Se ha visto que hormonas que fundamentalmente actúan a distancia sobre otras células, pueden también servir de señales locales, tal como lo acabamos de mencionar. Pero además en otras ocasiones, la molécula química que da la señal se encuentra anclada a la membrana celular, y directamente –por medio de una conexión en muesca- interactúa con un receptor en otra célula inmediatamente vecina, dando una señal yuxtacrina.

La señal intercelular es intracrina cuando se produce la síntesis de esteroides localmente activos en tejidos de órganos blanco periféricos, como puede ser el caso de la producción prostática de dihidrotestosterona a partir de precursores suprarrenales inactivos allí como la DHEA y la androstenediona.

Estos términos –que parecen complicar el estudio de las señales intercelulares- han salido a flote gracias a la investigación en neuro-inmuno-endocrinología. En sentido estricto, no deberíamos llamar hormonas a las citoquinas, o a las moléculas ancladas a membranas, que se “cogen de la mano” a través de muescas, dando estímulos yuxtacrinos.

Tampoco a los neurotransmisores, a los medicamentos, ligandos que actúan por interacción con receptores o a los bloqueadores enzimáticos, a los agonistas y antagonistas de receptores, a muchos antiandrógenos y antiestrògenos, etc. Pero en sentido amplio, todas las células tienen actividad “endocrina”, por lo que con mayor frecuencia encontramos autores que llaman “hormonas” a estos químicos.

La serotonina liberada por la destrucción de plaquetas actúa localmente para producir vasoconstricción, mientras que la bradiquinina produce vasodilataciòn también local. Las hormonas neurovegetativas adrenales actúan sobre órganos a distancia cuando se liberan a la sangre, o localmente como neurotransmisores en las sinapsis; la dopamina es una hormona cuando actúa como PIH, pero es neurotransmisor en la generalidad de los casos, o precursor hormonal en el caso de la epinefrina.

Por extensión llamamos también hormonas a los análogos sintéticos de las hormonas naturales, sean pèptidos o esteroides. Pero básicamente aquí nos referiremos a las hormonas naturales, que son “agonistas”, es decir, a las moléculas que se ligan a un receptor e inducen todos los eventos post-receptor que generan un efecto biológico, con diferente potencia según el caso.

Por otro lado, los “antagonistas” son (usualmente medicamentos) que al ligarse al receptor, bloquean la fijación del agonista y así no generan la señal que produce los efectos intracelulares.

Hay quienes incluso consideran que las verdaderas hormonas son las hidrofìlicas, es decir los polipéptidos, mientras que las hidrofòbicas o liposolubles –como los esteroides y las hormonas tiroideas- se deberían llamar de manera diferente (pues no son mensajeros), por ejemplo, anacreones (un nombre futurible según Koeslag, mientras se aclaran bien ciertos aspectos de su fisiología).

También hay quienes hablan de parahormonas (como el gas carbónico y los hidrogeniones), productos finales del metabolismo celular que ejercen sus funciones en una amplia gama de blancos.

Estas comunicaciones intercelulares están afectadas por una serie de factores como la distancia (a medida que la sustancia – o la hormona- se difunde o es transportada desde el sitio de su producción, su concentración disminuye); la disponibilidad y densidad de los receptores celulares; el medio local (proteínas fijadoras, enzimas que degradan o alteran factores); la accesibilidad de la hormona (o de la droga que actúa como hormona) a la célula blanco potencial.

Dicho en otras palabras, la respuesta se aumenta o se disminuye cuando ocurre lo mismo con la fuerza de la señal, la densidad del receptor, o el proceso de inactivación. Una hormona dada puede actuar con más fuerza en determinada célula blanco, porque el receptor tiene allí una gran afinidad por ella, pero actuar con poca fuerza en otra, pues el receptor de esta célula despliega escasa afinidad.

Así como una hormona puede actuar en diferentes sitios, hay procesos fisiológicos que requieren la acción de varias hormonas, bien directamente o por un efecto permisivo que potencia la acción de la hormona primaria.

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