Regulación Hormonal Animal

Regulación Hormonal

• Las hormonas, sintetizadas por células, usualmente se agrupan para formar glándulas.
• Las glándulas especializadas actúan en unidad, secretando material al interior o excretando a la superficie corporal.
• Los tipos de glándulas varían por especie y durante el desarrollo, como las glándulas de veneno en serpientes o sudoríparas humanas.
• Las células secretoras sintetizan secreciones glandulares, las cuales se liberan en respuesta a un estímulo.
• La mayoría de las células secretan una capa superficial, como el moco, que permite a las células reconocerse y forma una barrera protectora.
• Algunas células transmiten sustancias para la comunicación.

Tipos y funciones de las secreciones (Efectos en el Sistema Hormonal Animal)

• Secreción Autocrina: Afecta a la propia célula secretora; la noradrenalina inhibe su propia secreción en el nervio.
• Secreción Paracrina: Afecta células vecinas; la histamina induce vasodilatación durante respuesta inflamatoria local.
• Secreción Endocrina: Se libera al torrente circulatorio y actúa sobre un tejido diana distante.
• Secreción Exocrina: Se libera a la superficie del animal, incluyendo el digestivo y otras estructuras internas, como feromonas para comunicación.
• Algunos animales producen secreciones con efectos autocrinos, paracrinos y endocrinos, como la calcitonina en salmón.
• Las células que producen secreciones autocrinas y paracrinas pueden estar juntas para formar glándulas, pero las que secretan hormonas o feromonas casi siempre se encuentran en estructuras glandulares.

Secreciones Superficiales: Revestimiento Celular y Moco

• La membrana plasmática está protegida por el glucocálix, que es secretado y renovado continuamente.
• La composición química del glucocálix permite el reconocimiento y adhesión celular para formar estructuras.
• En algunas células, el glucocálix contiene mucopolisacáridos que se asocian con proteínas para formar mucoproteínas.
• El moco es producido por células especializadas en copa, halladas en la mayoría de los epitelios.

Empaquetamiento y transporte del material de secreción

• Células secretoras específicas están polarizadas morfológicamente; la síntesis y empaquetamiento ocurren en una parte de la célula, la secreción en otra.
• La mayoría de las sustancias se empaquetan en vesículas rodeadas por membranas y luego se liberan al espacio extracelular.
• Las hormonas esteroideas liposolubles se difunden a través de la membrana y son transportadas en la sangre unidas a proteínas, permaneciendo inactivas hasta disociarse.

Almacenamiento de las sustancias de secreción

• La retención en vesículas se lleva a cabo por distintos métodos, como el tamaño de las hormonas proteicas o su unión a moléculas accesorias.
• La duración del almacenamiento varía.
• La mayoría de las hormonas endocrinas se almacenan hasta que se estimule su liberación.
• Una vez secretada, la hormona se almacena en el torrente circulatorio hasta su captación o degradación.

Mecanismos de Secreción

• La mayoría de las sustancias se liberan por exocitosis, dependiendo del tejido y animal.
• Secreción apocrina: se desprende la porción apical de la célula con material de secreción, y la célula vuelve a cerrar su ápice.
• Secreción merocina: se estrangula la proporción apical de la célula y se abre en la luz de la glándula.
• Secreción holocrina: se desecha toda la célula y se rompe para liberar sus contenidos.
• La secreción se produce en respuesta a estimulación por hormona o neurotransmisor.
• La secreción también puede producirse por un estímulo no humoral.

Secreciones Glandulares

• Se originan de la actividad combinada de células secretoras.
• Tipos y propiedades generales de las glándulas:
• Se clasifican como endocrinas o exocrinas.
• Las glándulas endocrinas secretan hormonas directamente al sistema circulatorio, modulando procesos corporales.
• Las glándulas exocrinas secretan líquidos a través de conductos a la superficie epitelial del cuerpo, como las glándulas sudoríparas.
• Las células de la médula adrenal producen catecolaminas (adrenalina y noradrenalina) con efectos metabólicos y cardiovasculares, controladas por nervios simpáticos preganglionares.
• La adrenalina se sintetiza en la médula suprarrenal a partir de tirosina a través de intermediarios.
• La adrenalina también se sintetiza por metilación de norepinefrina por la enzima feniletanolamina N-metiltransferasa (PNMT) en el citosol de neuronas adrenérgicas y células cromafínicas.

Regulación Hormonal

• Comprende respuestas del organismo para activar mecanismos de homeostasis, preservación del animal o comunicación social.
• Se realiza a través de compuestos químicos sintetizados por órganos o tejidos, con efectos endocrinos directos o exocrinos indirectos.
• El sistema es complejo debido a la diversidad de mecanismos, órganos y tejidos y su acción puede ser local o a distancia, por vía humoral (sistema circulatorio y linfático). Homeostasis

Homeostasis

• Conjunto de mecanismos fisiológicos para responder a alteraciones extracorporales o intracorporales, manteniendo un medio interno estable.
• Funciona por retroalimentación negativa con receptor, integrador y efector.
• Los mecanismos fisiológicos son variados y relacionados con las adaptaciones de cada especie.

Hormona

• Se caracteriza por ser una sustancia sintetizada en células especializadas, localizadas en glándulas endocrinas o en células dentro de órganos no endocrinos o del epitelio.
• Es liberada directamente al sistema circulatorio y actúa en "células blanco" distantes, o localmente como paracrina o autocrina.
• Las células blanco tienen receptores específicos con alta afinidad para la hormona.
• Coordinan funciones de órganos y tejidos en una escala de minutos a días, incluyendo crecimiento, mantenimiento, osmorregulación, reproducción y comportamiento.
• La unión de hormonas a receptores desencadena una cascada de moléculas transmisoras intracelulares, denominadas segundos mensajeros.
• Por su composición, las hormonas se clasifican en:
• Aminas biógenas
• Hormonas esteroideas
• Péptidos y hormonas proteicas

Clasificación estructural de las Hormonas

• Aminas biógenas : Derivadas de aminoácidos, incluyendo catecolaminas y hormonas tiroideas.
• Hormonas esteroideas : Lipofílicas derivadas del colesterol, como testosterona o estrógeno, no se almacenan.
• Hormonas Esteroideas que difunden a través de la membrana celular y se enlazan a un factor de transcripción para la síntesis de una proteína. Además, puede ocurrir la regulación de la expresión de otros genes.
• Péptidos y hormonas proteicas : Complejas, grandes y variadas: péptidos, proteínas y glicoproteínas como la insulina.
• Las hormonas peptídicas son proteínas que cumplen una función endocrina en el cuerpo, se sintetizan en los ribosomas de las células de origen, y comúnmente se liberan como prehormonas.
• Hormonas peptídicas (ejemplo la insulina):
• Transcripción del DNA (preproinsulina + segmento P) en retículo.
• Transducción (proinsulina enlaces disulfuro segmentos A y B-C) en Golgi.
• Postransducción (insulina enlaces disulfuro segmentos A y B) + C en vesículas.
• Secreción insulina en sangre, C es degradado.
• Citoquinas : Proteínas y glicoproteínas involucradas en la regulación de la respuesta inmunitaria y procesos inflamatorios, y en la regulación del tejido hematopoyético.
• Feromonas : Algunos investigadores las consideran hormonas pero no las incluimos porque son producidas en glándulas exocrinas.
• Eicosanoides (prostaglandinas) : No son consideradas hormonas porque no ejercen acción a distancia. Hay compuestos como la eritropoyetina (EPO) que cumplen con los dos principales criterios para ser considerada una hormona, pero se la incluye en los eicosanoides. Son ácidos grasos hidroxi-cíclicos insaturados sintetizados en las membranas a partir de cadenas de ácidos grasos de 20 C.

Mecanismo de regulación

• Diversos estímulos pueden afectar la actividad de una célula endocrina, incrementando (up-regulation) o disminuyendo (down-regulation) dicha actividad.
• La modificación del gradiente de iones entre el intra y el extracelular tiene efecto sobre el potencial transmembrana.
• La disponibilidad de nutrientes incide en los niveles energéticos de la célula.
• Hormonas y neurotransmisores a través de procesos de señalización o síntesis de proteínas que regulan el funcionamiento de la célula.
• Ciclo circadiano : Cambio periódico en la concentración de algunas hormonas coincide con el ciclo de luz y oscuridad o 24 horas, o en otros ciclos, con períodos mayores.
• Una disminución en la tensión emocional o la alteración del ciclo circadiano, causa una merma en la liberación y niveles sanguíneos de las hormonas.
• Dependiendo de la respuesta emocional, se pueden presentar otros procesos como la respuesta de "lucha o escape” mediada por la adrenalina.
• Tipos de Comunicación

Tipos de Comunicación

• Célula Secretora - Hormona - Vía sanguínea - Célula Blanco
• Neurona - Impulso nervioso - Neurotransmisor - Célula Blanco
• Neurona - Impulso nervioso - Neurohormona - Vía sanguínea - Célula Blanco

Modificación de la actividad de una hormona

• Sinergística : La actividad de varias hormonas es complementaria y su efecto combinado es mayor que el producido de manera individual.
• Antagonista : La acción de una hormona disminuye la efectividad de otra hormona debido al número de receptores.

Mecanismos de acción hormonal

• La comunicación en el sistema endocrino es a través de mensajeros, las hormonas, con capacidad de ejercer múltiples efectos en los órganos donde actúan.
• Los órganos capaces de detectar hormonas a través de receptores específicos (en membrana celular o intracitoplasmáticos) se les conoce como "órgano blanco" u "órgano diana".
• En estos órganos, las hormonas se acoplan a sus receptores específicos; a su vez, se desencadenan una serie de cambios químicos mediados por enzimas y activación de sustratos intracelulares.

Los mecanismos de acción hormonal

• Son los procesos bioquímicos que activan las hormonas del sistema endocrino, cuando las mismas se acoplan a un receptor hormonal específico en un órgano o célula blanco.
• Dependiendo del tipo de hormonas y el sitio de localización del receptor, los mecanismos de acción se pueden clasificar como:
• De superficie celular o receptor de membrana.
• De receptor intracelular (intracitoplasmático e intranuclear).
• Existen hormonas que ejercen su acción en el órgano blanco a través de un receptor específico, localizado en la membrana celular porque algunas hormonas por su naturaleza química no logran atravesar la superficie celular y por lo tanto para realizar su acción, requieren de un receptor que reconozca, traduzca y amplifique el mensaje químico de la hormona.
• Cuando la hormona se fija a su receptor y es reconocida por la célula blanco, activa sustratos intracelulares a través de reacciones químicas mediadas por enzimas. Estos sustratos se conocen como segundos mensajeros cuyo objetivo principal es amplificar la señal hormonal.
• Superficie celular o receptor de membrana y segundos mensajeros
• Existen diferentes segundos mensajeros químicos activados por las hormonas a través de receptores de membrana. Dependiendo de la hormona, el órgano blanco, el receptor específico y el efecto:
• AMP cíclico
• GMP cíclico
• Calcio e inositoles
• Cascada de tirosina cinasa (intrínseca y extrínseca)

Ejemplos de hormonas que utilizan receptores de membrana y segundos mensajeros:

• Aquellas de naturaleza proteica o glucoproteica, debido a su tamaño e hidrosolubilidad, no logran atravesar la membrana celular y son las catecolaminas.
• Receptor intracelular (intracitoplasmático e intranuclear)
• Las hormonas que, por su liposolubilidad, atraviesan la membrana celular y ejercen sus efectos como mensajero dentro de la célula
• Estas hormonas tendrán un sitio receptor al interior de la célula, donde se acoplarán y realizarán la acción hormonal
• A diferencia de las hormonas cuya acción se ejerce sobre receptores de membrana, estas otras no requieren de utilizar segundos mensajeros, dependiendo de la localización del receptor hormonal dentro de la célula
• RECEPTOR INTRACITOPLASMATICO
• RECEPTOR INTRANUCLEAR
• Algunas hormonas pueden enlazarse en sitios no específicos de ciertos receptores de membrana, modificando la actividad regular del sistema de señalización.

Complemento de los mecanismos celulares de la acción hormonal

• Las hormonas producen efectos específicos sobre sus tejidos diana via proteínas receptoras especializadas localizadas en el interior de la célula o en la superficie de la misma.
• Las hormonas liposolubles (esteroideas y tiroideas) penetran fácilmente la membrana plasmática y se unen a los receptores citoplasmáticos de las células diana y las lipófobas (hidrófilas) no pueden penetrar la membrana plasmática y por lo tanto se unen a receptores de la superficie celular.
• Los mecanismos de acción intracelular de una hormona dependen de si se une a receptores citoplasmáticos o de la superficie celular.
• Las hormonas liposolubles se unen a receptores citoplasmáticos, formando complejos hormona-receptor que se transloca hacia el núcleo y actúa directamente sobre el ADN de la célula (efectúan cambios a largo plazo).
• Las hormonas liposolubles esteroideas y tiroideas son transportadas en el torrente circulatorio formando un complejo con proteínas transportadoras que incrementa su transportabilidad. Una vez que las hormonas esteroideas y tiroideas se disocian de sus proteínas transportadoras, pueden entrar fácilmente y dejar las células vecinas difundiendo a través de la membrana plasmática.
• Las hormonas lipófobas se unen a receptores de la superficie celular, derivando normalmente en la producción de uno o más segundos mensajeros, que amplifican la señal y median respuestas rápidas a corto plazo. Ej:
• Nucleótidos monofosfato cíclicos (NMPc) como el AMPc
• Fosfatidil inositoles
• IOnes Ca 2+
• Las prostaglandinas son la excepción que confirma la regla de que la naturaleza del receptor, no la hormona, determina el modo de acción. Las prostaglandinas, aunque liposolubles, se unen a receptores de la superficie celular y tienen un efecto rápido y de corta duración.

Complejidad del Sistema

• Una glándula puede producir varias hormonas, por ejemplo la parte anterior de la pituitaria sintetiza seis hormonas diferentes.
• Una misma hormona puede ser sintetizada en más de un sitio del animal, un ejemplo es la somatostatina que es sintetizada por hipotálamo y páncreas.
• Una misma hormona puede tener un efecto distinto en tipos celulares diferentes, por ejemplo la vasopresina.
• Las funciones de un mismo tipo celular pueden ser reguladas por diferentes hormonas.
• La síntesis y secreción de algunas hormonas presenta un ciclo cuya periodicidad permite coordinar funciones, ejemplos: el ciclo estral; el ciclo del sueño y despertar.
• El mensajero químico puede ser una hormona o un neurotransmisor.
• Por lo general la respuesta hormonal tiene un arranque más lento, y su efecto dura más tiempo.
• Hormonas trópicas (factor trópico) regulan la secreción de otra hormona.
• Al ser distribuidas por vía sanguínea o del líquido extracelular las hormonas entran en contacto con diversos tipos celulares, sin embargo, su enlace al receptor celular es muy específico por lo cual su acción es un sitio dirigido.
• Las concentraciones de las hormonas en plasma suelen estar entre 10-8 y 10-12 Molar porque son producto de la alta afinidad con su receptor en la célula blanco.
• La unión de la hormona a su receptor dispara mecanismos de señalización intracelular que generan la amplificación y modificación de los procesos intracelulares.

Regulación de la secreción hormonal

• La secreción de las hormonas tiene lugar, generalmente, a un nivel de reposo, que es modulado hacia arriba o hacia abajo mediante señales que actúan sobre el tejido endócrino. Estas señales son normalmente neurohormonas, que son liberadas por neuronas especializadas y actúan directamente en el tejido endócrino.
• Los tejidos endócrinos son parte de circuitos de retroalimentación (la secreción no es modulada como consecuencia de la hormona secretada) o de circuitos de retroalimentación (la secreción está modulada por una o más consecuencias de la hormona secretada).
• Las actividades secretoras de los tejidos endocrinos están moduladas generalmente por una retroalimentación negativa. Es decir, la propia concentración incrementada de la hormona, o una respuesta a la hormona, tienen un efecto inhibidor sobre la síntesis o la liberación de la hormona en cuestión.
• La retroalimentación negativa puede implicar un bucle corto (la propia concentración de la hormona actúa directamente sobre el tejido endocrino y mantienen la secreción hormonal reprimida) o un bucle largo (opera con principios similares, pero incluye más elementos en serie).
• Cuando se requiere una respuesta extremadamente rápida, el tejido endocrino puede estar sujeto a una retroalimentación positiva. La secreción de una hormona provoca directa o indirectamente un aumento de su secreción.

Sistemas Neuroendocrinos

• La secreción de las hormonas por algunos tejidos endocrinos esta regulada por neurohormonas que están producidas por células nerviosas especializadas: células neurosecretoras. Algunas neuro hormonas secretadas por estas células en el hipotálamo regulan la secreción de varias hormonas glandulares de la adenohipófisis no nerviosa.
• Las neurohormonas secretadas por la neurohipófisis actúan directamente sobre diversos tejidos diana, estas hormonas son producidas en cuerpos celulares neurosecretores localizados en el hipotálamo anterior.
• La estrecha relación entre los sistemas nervioso y endocrino es la base del reflejo neuroendocrino.
• Las células neurosecretoras del hipotálamo responden a entradas sensoriales de diversas partes del cuerpo.
• La hipófisis es un pequeño apéndice en la base del hipotálamo. Puesto que secreta al menos nueve hormonas, la hipófisis ha sido denominada "glándula maestra".
• Las células de las hormonas neurosecretoras tienen de 100 a 400 nm. Mientras que las hormonas presinápticas de las células nerviosas normales que contienen neurotransmisores son mucho más pequeñas, de 30 a 60 nm.
• Las células de neurosecreción parecen utilizar solamente el transporte axonal rápido que mueve las neurohormonas a velocidades de hasta 2800 mm por día. Las células nerviosas utilizan sistemas de transporte axonales lentos y rápidos.
• Las células nerviosas establecen sinapsis con otras células mediante sus terminaciones, mientras que los axones de las neurosecretoras terminan generalmente agrupados en un lecho de capilares, formando un órgano neurohemal discreto.

Control hipotalámico de la adenohipófisis

• La función de la glándula hipófisis viene regulada por el hipotálamo, una estructura cerebral importantísima que se sitúa por encima de la hipófisis y que se compone de varios núcleos que fabrican varias hormonas y proteínas que influenciarán la fábrica hormonal en la hipófisis.
• La adenohipófisis desempeña una función central en la regulación de la función endocrina a través de la producción y liberación de hormonas tróficas. La función de la adenohipófisis y, por tanto, la producción de las hormonas tróficas, se encuentra bajo regulación hipotalámica por los neuropéptidos hipofisotróficos liberados en la eminencia media.
• El hipotálamo es la región del encéfalo encargada de la coordinación de las respuestas fisiológicas de diferentes órganos, que en su conjunto mantienen la homeostasis. Cumple esta función al integrar las señales del medio ambiente, de otras regiones encefálicas, de estímulos aferentes viscerales y después estimula las respuestas neuroendocrinas apropiadas.
• Al realizarlo de esta forma, el hipotálamo influye en muchos aspectos de la función cotidiana:
• El consumo de alimentos, de energía, peso corporal, consumo y equilibrio de agua, presión arterial, sed, temperatura corporal y ciclos de sueño.
• La mayor parte de estas respuestas hipotalámicas son mediadas a través de control hipotalámicos de la función hipofisaria:
• Liberación de neuropéptidos hipotalámicos sintetizados en neuronas hipotalámicas y transportados a través del haz hipotálamo-hipofisario a la neurohipófisis
• Control neuroendocrino de la adenohipófisis a través de la liberación de péptidos que median la liberación de hormonas de la adenohipófisis (hormonas hipofisotróficas).
• El hipotálamo se encuentra vinculado desde el punto de vista anatómico y funcional a la adenohipófisis y neurohipófisis. Tiene relación estrecha por el sistema de irrigación portal. Las arterias hipofisarias superior, media e inferior proporcionan irrigación arterial a la eminencia media y la hipófisis.
• Entonces, los axones de algunas células neurosecretoras hipotalámicas tienen sus terminaciones en la eminencia media en la base del hipotálamo. Estas células secretan al menos siete hormonas que controlan la secreción de diversas hormonas por la adenohipófisis. De estas hormonas de liberación hipotalámicas y hormonas de inhibición hipotalámicas todas menos una son péptidos.
• Terminales de neuronas del hipotálamo

Hormonas Hipofisiotrópicas en la Hipófisis anterior activan la producción de:

• GRH estimula la Somatotropina hormona del crecimiento GH, Trasladadas a través de la sangre llegan a la célula blanco y regulan en El metabolismo celular, y el factor de crecimiento 1 tipo insulina mitosis
• TRH estimula la Tirotropina hormona estimulante de la Tiroides TSH, Trasladadas a través de la sangre llegan a la célula blanco y regulan la Síntesis de calcitonina, de las hormonas T3 y T4 en la glándula Tiroides, y de paratohormonas en la Paratiroide
• GnRH estimula la Prolactina, Trasladadas a través de la sangre llegan a la célula blanco y regulan en el Crecimiento del seno y producción de leche
• GnRH estimula la Gonadotropina FSH/LH, Trasladadas a través de la sangre llegan a la célula blanco y regulan en la Síntesis de Hormonas Sexuales
• CRH estimula la Corticotropina ACTH, Trasladadas a través de la sangre llegan a la célula blanco y regulan la Síntesis en la glándula adrenal de Cortisol Hormonas Hipofisiotrópicas en la Hipófisis anterior activan la producción de
• Gonadotropinas FSH, LH Trasladadas a través de la sangre llegan a la célula blanco y regulan la Maduración de ovocitos y esperma genera caracteres