Fundamentos de Fisiología Animal - PDF

FUNDAMENTOS DE FISIOLOGÍA VEGETAL Y ANIMAL: Niveles de organización de los seres vivos: La fisiología (del griego physis, naturale...

FUNDAMENTOS DE FISIOLOGÍA VEGETAL Y ANIMAL: Niveles de organización de los seres vivos: La fisiología (del griego physis, naturaleza y logos, conocimiento, estudio) es la ciencia que estudia el funcionamiento de los seres vivos. La fisiología estudia todos los niveles de organización de los seres vivos, desde el nivel molecular al sistémico. Por lo tanto, se relaciona estrechamente con la histología (estudio de los tejidos), la anatomía (estudio de la estructura del cuerpo del organismo), la biología molecular, la biología celular, la bioquímica y la genética. La estructura de un segmento del cuerpo está correlacionada con sus funciones. Las moléculas forman organelas, que a su vez forman células, que es la mínima unidad que se puede considerar “viva”. Las células forman tejidos, que son conjuntos de células especializadas para cumplir una determinada función. Los tejidos forman órganos que a su vez componen los sistemas, que en su conjunto dan lugar a un individuo. Los individuos no viven aislados, sino que se encuentran dentro de poblaciones, que forman parte de comunidades dentro de un ecosistema, lo que da lugar en todo su conjunto a la biosfera. SISTEMAS: Cada sistema depende del buen funcionamiento de otros sistemas para llevar a cabo sus funciones específicas. Los diferentes sistemas no pueden actuar aislados unos de otros, sino que deben actuar coordinados. Muchos procesos complejos del cuerpo dependen de la interdependencia de varios sistemas, por ejemplo, la regulación de la presión arterial depende de la respuesta coordinada entre los sistemas circulatorio, urinario, nervioso y endocrino. Los sistemas nervioso y endócrino son los dos sistemas de comunicación y control del organismo HOMEOSTASIS: Los seres vivos deben mantener la homeostasis. Esta es una propiedad de los organismos vivos que consiste en su capacidad de mantener la estabilidad del medio interno, compensando los cambios en su entorno mediante el intercambio regulado de materia y energía con el exterior (metabolismo). Se trata de una forma de equilibrio dinámico (que mantiene los valores dentro de un cierto rango, no es un valor fijo) que se hace posible gracias a una red de sistemas de control realimentados que constituyen los mecanismos de autorregulación de los seres vivos. Ejemplos de homeostasis son la regulación de la temperatura y el balance entre acidez y alcalinidad (pH). 1 COMPOSICIÓN GENERAL DEL CUERPO HUMANO: Entre el 60 y el 70 % del cuerpo humano es agua, porcentaje que varía de acuerdo a la edad del individuo, siendo cada vez menor a medida que el mismo crece. Entre un 30 y un 40 % del cuerpo humano se corresponde a sólidos, los solutos incluyen los componentes característicos y propios de las células (proteínas, ácidos nucleicos, hidratos de carbono, lípidos) y otros componentes que están disueltos en el agua: O2, CO2, sales inorgánicas, nutrientes (glucosa, aminoácidos, ácidos grasos), micronutrientes, sustancia del metabolismo celular, entre otros. Los líquidos corporales se distribuyen en distintos compartimientos: Agua total: 60% del peso (42 L). Compartimiento intracelular (IC): (40% - 28 L). Compartimiento extracelular (EC): (20% - 14 L). o Líquido intersticial: líquido que baña a cada una de las células (15% - 10,5 L). o Plasma: componente líquido de la sangre (5% - 3,5 L). o Líquido transcelular: constituye una pequeña proporción de los líquidos corporales e incluye: líquido de espacio sinovial, peritoneal, pericardio, intraocular y cefalorraquídeo Distribución de iones (electrolitos) y proteínas en distintos compartimientos: El plasma y el líquido intersticial (que constituyen el líquido extracelular) tiene una composición iónica similar, ya que están separados por el endotelio capilar, que es bastante laxo y permite el intercambio de sustancias. El líquido intracelular, que está separado del extracelular por las membranas celulares, posee una composición iónica diferente, ya que la membrana tiene una permeabilidad selectiva a los iones, y estos deben pasar por canales. Esta composición debe mantenerse aproximadamente constante. 2 Las células intercambian componentes con el medio interno: Todas las células del cuerpo están rodeadas por el líquido extracelular (intersticial y vascular), al cual se lo conoce como medio interno. Las células mantienen un constante intercambio de componentes con el medio interno (líquido intersticial y vascular) ya que en el mismo se encuentra el agua, los iones y los demás nutrientes indispensables para la vida de las mismas. Para facilitar el intercambio, los capilares sanguíneos están muy próximos a las células de todos los tejidos y la sangre recorre 1,5 veces por minuto el circuito completo. Para que las células, los tejidos, los órganos y los sistemas de una persona funcionen adecuadamente es fundamental que los componentes del medio interno se mantengan constantes (dentro de determinados valores). La constancia del medio interno se conoce como homeostasis del medio interno. SISTEMAS DE CONTROL BIOLÓGICO: Para que la homeostasis pueda lograrse deben existir sistemas de control biológico. Un sistema de control biológico es una serie de componentes (estructuras) interconectadas que permiten mantener un determinado parámetro biológico constante (o dentro de ciertos límites). Los elementos básicos de un sistema de control biológico son: - Receptor: monitorea los niveles del parámetro a regular. - Centro de control: integra la información del receptor y acciona al efector, para lo cual compara los niveles captados por el receptor con los fijados por la naturaleza. - Efector: ejecuta las acciones para restituir el parámetro a los valores normales En todo sistema biológico los componentes del mismo son células especializadas que forman parte de tejidos u órganos. Los sistemas de comunicación y control del organismo son el sistema nervioso y el endócrino. El sistema nervioso está formado por neuronas, que liberan neurotransmisores en la sinapsis, los cuales pueden afectar a otras neuronas, tejido muscular o glándulas. En cambio, el sistema endócrino libera a partir de glándulas, o células secretoras, hormonas a la sangre, a través de la cual van a llegar a las células blanco o efectoras, para producir sus efectos. 3  CARACTERÍSTICA SISTEMA NERVIOSO SISTEMA ENDÓCRINO Forma en la que transmite la Secreción de neurotransmisores. Secreción de hormonas. información Medio de propagación de la Axón y terminales axónicos. Sangre. información Rapidez de la respuesta Milisegundos (mayor). Segundos, horas (menor). Los neurotransmisores pueden Concentración de la molécula Las hormonas viajan muy alcanzar alta concentración en la que transmite la información diluidas en la sangre. sinapsis. Permanencia del efecto Corta duración. Larga duración. SISTEMA ENDOCRINO: Es un sistema de comunicación entre células y tejidos que permite la adaptación de los organismos multicelulares a cambios en el medio interno y externo. Junto con el sistema nervioso contribuye a que los organismos funcionen como una unidad coordinada. Ambos sistemas contribuyen entonces al mantenimiento de la homeostasis o equilibrio del medio interno. Dentro del sistema endócrino encontramos: - Hormonas: son los mensajeros químicos del sistema endócrino. Son moléculas sintetizadas y secretadas a la sangre por células especializadas. - Glándulas endócrinas: son tejidos especializados para la síntesis y secreción de hormonas. - Células endocrinas: son células especializadas para la síntesis y secreción de hormonas, por ejemplo, el sistema endócrino difuso gastrointestinal. Las glándulas o células endócrinas vierten su secreción a la sangre (de ahí su nombre “endo”), a diferencia de las glándulas exocrinas, que vierten sus secreciones al exterior o a una cavidad, y esas sustancias no son consideradas hormonas. Hay algunos órganos como el corazón, riñones y sistema digestivo, que, aunque no son glándulas endócrinas, pueden secretar hormonas. Tejidos endócrinos “no clásicos” y sus hormonas: ÓRGANO HORMONAS Hígado Factor de crecimiento similar a insulina 1 (IGF-1). Riñón 1,25-DHCC (vitamina D3), eritropoyetina. Corazón Péptido natriurético atrial. Tejido adiposo Leptina. Células inmunocompetentes Interleucinas 1 y 6, factor de necrosis tumoral alfa (TNF-alfa). activadas 4 CARACTERÍSTICAS DE LAS HORMONAS: - Son sintetizadas en glándulas de secreción endócrina. - Son secretadas hacia la sangre para ser transportadas a su sitio de acción (célula “blanco”). - Ejercen su efecto a muy pequeñas concentraciones (μg, ng, pg). - No se producen a una velocidad uniforme, existiendo una secreción basal que se modifica de acuerdo a los requerimientos del organismo y según los ritmos biológicos. - Alteran específicamente las actividades de las células o tejidos susceptibles (tejidos blanco), mediante la unión a receptores específicos. - Deben existir mecanismos para detener su liberación o efectos. Las hormonas actúan regulando la velocidad de reacciones preexistentes. Pueden ejercer sus efectos: Influyendo sobre la velocidad de síntesis de enzimas y otras proteínas. Afectando la velocidad de activación de determinadas enzimas. Alterando la permeabilidad de las membranas. AMINAS BIÓGENAS HORMONAS TIROIDEAS (derivadas del aminoácido Tirosina) HORMONAS PEPTÍDICAS o PROTEICAS 5  HORMONAS ESTEROIDEAS derivadas del ciclopentano perhidrofenantreno SÍNTESIS Y SECRECIÓN HORMONAL: HORMONAS PEPTÍDICAS: Como tienen que ser secretadas, generalmente se sintetizan como pre-prohormonas, es decir, tienen una secuencia pre que indica que van a entrar en el retículo endoplásmico. a. Cuando entran en el retículo, esa secuencia “pre” se cliva, y esta hormona dentro del retículo puede sufrir distintos procesamientos postraduccionales (plegamiento, formación de puentes disulfuro, adición de carbohidratos, empaquetamiento en vesículas, etc.). Eventualmente pasan al aparato de Golgi, en donde serán empaquetadas en vesículas y liberadas por EXOCITOSIS. 6  La vesícula que tiene la hormona tiene en su membrana ciertas proteínas. Estas proteínas van a interactuar con otras proteínas que se encuentran en el citoplasma y con proteínas que se ubican en la membrana de la célula endocrina que sintetizó la hormona. De esta interacción se va a producir un anclaje de la vesícula cerca de la membrana, y eventualmente se van a unir, produciendo un poro por donde se va a liberar la hormona por exocitosis. La exocitosis puede aumentar ante un determinado estímulo que el individuo reciba en algún momento. HORMONAS ESTEROIDEAS: Estas hormonas tienen un precursor común a partir del cual se sintetizan: el colesterol. Las hormonas derivadas del colesterol se sintetizan a través de pasos sucesivos en el citoplasma, retículo endoplásmico liso y mitocondrias. Las hormonas esteroideas no se almacenan en cantidades apreciables en el interior celular, ya que difunden libremente a través de las membranas, por lo que su secreción está directamente ligada a su síntesis. proteínas de transporte: Las hormonas esteroideas y tiroideas, cuya solubilidad en agua es limitada, circulan unidas a proteínas, algunas hormonas peptídicas y proteicas también lo hacen. La unión a proteínas protege de la pérdida de las hormonas (especie de reserva de hormonas) en el riñón, disminuye la velocidad de degradación ya que decrece la captación a nivel celular, y regula los cambios en la concentración de hormona libre en el plasma. Pueden ser proteínas inespecíficas como la albúmina o proteínas de transporte específicas para las distintas hormonas. Las hormonas unidas a proteínas están en equilibrio con una pequeña proporción de hormonas libres en el plasma, y es la que puede pasar a través de los capilares e ir a interactuar con las células blanco. 7 TRANSPORTE DE HORMONAS EN EL PLASMA: - Hormonas peptídicas y proteicas (solubles en agua) en general no se unen a proteínas transportadoras. Hay excepciones, como por ejemplo la GH. - Hormonas esteroideas y tiroideas (poco solubles en agua), se unen a proteínas transportadoras: o Específicas: ▪ Esteroides gonadales (SGBG). ▪ Hormonas tiroideas (TBG). ▪ Cortisol (CBG) para IGF-I. o No específicas: ▪ Albúmina. ▪ Prealbúmina. Expresión y funcionalidad de los receptores hormonales: Características de los receptores: son proteínas o glicoproteínas, capaces de: - Distinguir la hormona correspondiente de otras moléculas de estructura similar. - Unirse a la hormona aun cuando esta se encuentra en concentraciones extremadamente bajas (10-6 - 10-8 M). - Pueden sufrir cambios conformacionales cuando se unen a la hormona. - Catalizan cambios bioquímicos. Una estimulación intensa puede producir una disminución en el número de receptores (downregulation). Por otra parte, ante estimulación baja o ausente puede aumentar la expresión de receptores (upregulation). Sólo las células que poseen los receptores específicos pueden responder a determinada hormona. La especificidad de los efectos de las hormonas reside principalmente en la habilidad de los receptores en las células “blanco” para reconocer a la hormona correspondiente. DEGRADACIÓN: La desaparición irreversible de una hormona del torrente circulatorio ocurre tras su captación por las células blanco o su degradación metabólica a nivel sanguíneo, hepático o renal y eliminación por heces u orina. Degradación: Enzimas que producen proteólisis, procesos de oxidación-reducción y/o introducción de grupos funcionales adicionales. Prácticamente todas las hormonas se metabolizan en el hígado. Allí se conjugan con ácido glucurónico o grupos metilo y los productos resultantes se eliminan por bilis. Muchas hormonas peptídicas y algunas esteroideas libres filtran a nivel renal y se eliminan directamente por orina. Relación entre el lugar de secreción y sitio de acción: 8 El sistema endócrino propiamente dicho es aquel donde hay una célula que forma parte de una glándula endócrina, que vierte su secreción a la sangre. La hormona viaja y ejerce su efecto en las células blanco donde encuentre receptores específicos para esa hormona. Hay hormonas que se liberan y cumplen funciones de manera local. Uno de los sistemas que secretan este tipo de hormonas es el parácrino, donde hay células que liberan hormonas, que van a actuar sobre células vecinas. El otro sistema es el autócrino, en el cual encontramos células que liberan hormonas, y a su vez, la misma célula que las secreta presenta receptores para esa hormona, que pueden regular la liberación de la misma. REGULACIÓN DE LOS NIVELES DE HORMONAS: - Secreción basal (constitutiva). - Retroalimentación por hormonas. - Retroalimentación por sustancias en el plasma. - Regulación neural (ritmos circadianos). - Estímulos externos: estrés, frio, etc. Retroalimentación negativa: 9  Retroalimentación positiva: Existen pocos casos de retroalimentación positiva, ya que en estos mecanismos, el estímulo y la respuesta tienen el mismo signo (contrario a lo que ocurre en la retroalimentación negativa), como por ejemplo, liberación de oxitocina durante el parto: La contracción uterina en el inicio del parto produce liberación de oxitocina desde la hipófisis posterior. La hormona estimula aún más la contracción uterina y la dilatación del cérvix, lo que a su vez produce mayor liberación de la hormona. Este ciclo se repite hasta que se produce el nacimiento del bebé. Sistemas de regulación por niveles plasmáticos de metabolitos: Glucosa → insulina/glucagón; Calcio → parathormona; Sodio → aldosterona. La regulación es más eficiente y precisa cuando existen mecanismos de control antagónico: Ritmos endógenos: Estos ritmos dependen de la actividad del sistema nervioso, ya están predeterminados y muchos de estos ritmos se repiten cada 24 horas aproximadamente, por lo cual se los denomina circadianos. Otros ritmos de secreción hormonal varían en períodos de días, meses, estaciones, etc. 10 MECANISMOS DE ACCIÓN HORMONAL: Los receptores de hormonas siempre son proteínas. Las hormonas peptídicas o proteicas se unen al receptor, que está acoplado a proteína G (atraviesan 7 veces la membrana) y la activa. Esta proteína G activada, activa a la proteína efectora (proteína que se encuentra cercana a la membrana), la cual produce un segundo mensajero que activa a la proteína cinasa. La proteína cinasa activa (mediante fosforilación) a una proteína específica que probablemente tras muchos pasos produce la respuesta deseada. Activación de proteína G: La proteína G se conforma por 3 subunidades: α, β y γ, y a su vez, tiene unido un GDP. Al unirse la hormona al receptor (II), se activa la proteína G y se intercambia (no fosforila) GDP por GTP. La subunidad α se separa de las subunidades β y γ, y activa una proteína efectora (III) Las subunidades β y γ también pueden unirse a proteínas efectoras. La subunidad α tiene capacidad GTP- asa, de tal forma que el GTP pasa a GDP y se vuelven a unir las tres subunidades. Mientras tanto, la hormona ya se degrado y se despegó del receptor, volviendo al estado basal del sistema para que ante la llegada de una nueva molécula de hormona se repita el ciclo. Segundos mensajeros: AMPc, GMPc, DAG, IP3, Ca2+. 11 El AMPc como segundo mensajero: la proteína efectora es la adenilato ciclasa y proteína quinasa PKA. La hormona (primer mensajero extracelular) se une al receptor activando a la proteína G, que al encontrarse de esta forma mueve su subunidad α hacia la adenilato ciclasa activándola. La adenilato ciclasa es una enzima encargada de convertir el ATP en AMPc, el cual activa a la proteína cinasa A mediante una fosforilación. La cinasa A activa fosforila a una proteína específica de manera que la activa para obtener una respuesta celular. Los receptores acoplados a proteína G también pueden regular la síntesis de proteínas. La PKA activa a CREB que estimula la síntesis de proteínas específicas que van a estar a partir de ese sitio del ADN. Ca2+ como segundo mensajero: la proteína efectora es la fosfolipasa C y los segundos mensajeros son DAG (diacilglicerol), que lleva a la activación de la proteína quinasa C (PKC). Por otro lado, al activarse la fosfolipasa C, se produce Inositol trifosfato (IP3) cuyo receptor se encuentra en el retículo endoplásmico, y moviliza calcio intracelular (segundo mensajero). El calcio intracelular es un parámetro muy finamente regulado, y los cambios en su concentración son tomados por la célula como una señal. Este ión se une a proteínas como la Calmodulina, que lleva a la activación de otras proteínas La hormona se une al receptor acoplado a proteína G y la activa, de esta manera la subunidad se desplaza hacia la fosfolipasa C produciendo su activación. La fosfolipasa C convierte el PIP2 en IP3 y DAG. El IP3 moviliza el calcio intracelular, que provoca la activación de la calmodulina que va a terminar activando una proteína designada mediante fosforilación, que será la encargada de producir la respuesta celular. la DAG activa a la proteína cinasa C (fosforilación), que va a terminar transfiriendo el grupo fosfato a una proteína designada inactiva, que una vez activada por la fosforilación va a provocar la respuesta deseada. 12 Receptores con actividad tirosin-quinasa intrínseca: 2 mensajeros extracelulares (hormonas) se unen a 2 receptores (que atraviesan la membrana celular, teniendo una parte intracelular y una extracelular) que se van a aparear (dimerizan) activando así el sitio receptor de la proteína cinasa, el cual autofosforila la porción interna del receptor en los residuos de tirosina. Una proteína del citoplasma específica para la respuesta que se quiere obtener que se encuentra inactiva se une al receptor de tirosina cinasa activo, que la va a fosforilar. Una vez activada la proteína específica va a producir la respuesta deseada. Las hormonas proteicas pueden modificar la transcripción génica y llevar a la síntesis de proteínas: Mecanismo de acción de la hormona de crecimiento “JAK-Stat”: El receptor de la GH es una proteína transmembrana. Cuando se une la hormona, los receptores dimerizan y están asociados a una proteína JAK (proteínas tirosin- quinasas) que al unirse la hormona se fosforilan, adquiriendo la capacidad de fosforilar a otra proteína que se encuentra en el citoplasma denominada Stat (S) que va a dimerizar. Las proteínas S son factores de transcripción que se encuentran en el citosol en estado inactivo, una vez que se fosforilan y por ende forman el homodímero migran al núcleo, donde activan la transcripción génica de genes específicos. Mecanismo de acción de hormonas esteroideas: síntesis de proteínas: Estas hormonas por ser liposolubles pueden difundir libremente al interior celular a través de la membrana y encontrarse con su receptor en el citoplasma o núcleo de la célula blanco (siempre que no se encuentren unidas a proteínas de transporte). Al formar el complejo activo receptor-hormona, este puede ingresar al núcleo, el receptor va a interactuar con el ADN y esto va a alterar la expresión génica. El ARNm que se forme tras la alteración de la expresión va a dirigir la síntesis de proteínas específicas en los ribosomas, las cuales serán las encargadas de alterar la actividad celular o producir la respuesta de interés. 13 Receptores de hormonas esteroideas y tiroideas: Los receptores de hormonas esteroideas y tiroideas son proteínas que poseen un sitio de reconocimiento de la hormona (secuencia específica capaz de reconocer a la hormona), un sitio de interacción con el ADN, que se denomina “dedos de cinc” (donde iones Zn producen un plegamiento de la cadena de aminoácidos, que le permite interactuar con el ADN), y un extremo amino terminal variable. Todos los sitios de interacción con el ADN (dedos de cinc) son muy similares a pesar de que cada receptor reconozca hormonas muy diferentes. En algunos casos los receptores inactivos están asociados con proteínas (Hsp), cuya función es evitar que el receptor interactúe con el ADN cuando la concentración de hormonas sea baja. Cuando aumentan los niveles de la hormona, esta se une al receptor y provoca que se despeguen las proteínas Hsp y el receptor cambia su conformación (dimeriza), y va a interactuar con el ADN, comenzando la transcripción génica. Receptores de hormonas tiroideas: Los receptores de hormonas tiroideas, tienen la misma estructura que lo receptores de hormonas esteroideas, pero estos se encuentran unidos al ADN aún en ausencia de la hormona, pero la transcripción génica está reprimida. En lugar de formar homodímeros (2 receptores iguales que dimerizan), pueden formar heterodímeros. Si aumenta la concentración de la hormona se inicia la transcripción y síntesis de enzimas específicas. 14 HIPOTÁLAMO E HIPÓFISIS: El hipotálamo es parte del sistema nervioso central, pero también tiene una función endócrina. El hipotálamo está muy relacionado con la glándula hipófisis, que tiene dos lóbulos: - Lóbulo posterior o Neurohipófisis, compuesta de tejido nervioso. - Lóbulo anterior o adenohipófisis, compuesta de tejido glandular. Relación Hipotálamo-Hipófisis: Neuronas hipotalámicas de los núcleos supraópticos y paraventricular, van a terminar sus axones en la hipófisis posterior y van a secretar hormonas En cambio, la hipófisis anterior se comunica con el hipotálamo mediante un sistema circulatorio, que forma el sistema porta- hipofisiario (hay capilares – vaso – capilares, que tienen estructuras especiales). En este caso, el hipotálamo secreta hormonas al sistema porta- hipofisario. Estas hormonas regulan la actividad de las células de la hipófisis anterior, que a su vez van a liberar otras hormonas a la sangre. Relación hipotálamo – hipófisis posterior: Neuronas hipotalámicas (núcleos supraóptico y paraventricular) sintetizan ADH (antidiurética) y oxitocina. Estas hormonas viajan por los axones y son almacenadas en la hipófisis posterior (por eso se dice que la hipófisis posterior es tejido nervioso). Ante estímulos específicos, las hormonas son liberadas a la sangre. Estas hormonas son muy similares, son peptídicas que difieren solo en 2 aminoácidos. Sin embargo, tienen funciones muy diferentes: la oxitocina actúa en el útero durante el parto y en las mamas durante la lactancia, mientras que la antidiurética actúa a nivel renal, para regular la excreción de agua en la orina. 15 Relación hipotálamo – hipófisis anterior: Neuronas hipotalámicas secretan hormonas al sistema porta hipofisario. Estas hormonas regulan la liberación de hormonas de la hipófisis anterior, ya que son o liberadoras o inhibidoras de las hormonas hipofisiarias. Entonces, las células de la hipófisis, bajo la regulación hipotalámica van a secretar hormonas que van a pasar a la circulación para producir diferentes efectos. Hormonas hipotalámicas que regulan la liberación de hormonas hipofisarias: Hormonas hipotalámicas Hormonas hipofisarias que regulan Hormona liberadora de corticotropina (CRH) Estimula la secreción de ACTH (hormona (41 aa) adrenocorticotrófica. Hormona liberadora de tirotropina (TRH) (3 aa) Estimula la secreción de TSH (Tirotrofina). Hormona liberadora de gonadotropinas (GNRH) Estimula la secreción de FSH (hormona folículo estimulante) (10 aa) y LH (hormona luteinizante). Hormona liberadora de la hormona de Estimula la secreción de GH o STH (hormona de crecimiento crecimiento (GHRH) (44 aa) o somatotrofina). Somatostatina (hormona inhibidora de la Inhibe la secreción de GH o STH. liberación de somatotropina) (14aa) Dopamina (hormona inhibidora de prolactina) Inhibe la síntesis y secreción de Prolactina por los hormona liberadora de prolactina lactotropos. Que una hormona sea trófica significa que mantiene la estructura y función de una determinada glándula. 16  SISTEMA REPRODUCTOR: Las gónadas (en los hombres los testículos y en las mujeres los ovarios), cumplen una doble función. Por un lado, tienen una función gametogénica, es decir, dan origen a las gametas tanto femeninas como masculinas (óvulos y espermatozoides), y a su vez, cumplen una función endócrina, secretando hormonas esteroideas (estrógenos y progesterona en mujeres y testosterona en hombre), y hormonas peptídicas, como la inhibina. Ambas funciones dependen de la actividad del eje Hipotálamo –hipófisis–gónadas, que se inicia en la pubertad. El hipotálamo secreta hormonas al sistema porta – hipofisario hipotalámico (factor u hormona liberadora de gonadotrofinas), que estimulan a la hipófisis, que a su vez, secreta hormonas hipofisarias que tienen relación con la función del aparato reproductor femenino (luteotrófica, o luteinizante, y folículo estimulante). La hormona LH va a actuar sobre las células endócrinas, para que produzcan hormonas peptídicas y esteroideas; y la FSH está relacionada particularmente a la producción de gametos. La actividad gametogénica y endócrina del aparato reproductor femenino es cíclica (ciclo menstrual de aproximadamente 28 días) y cesa aproximadamente a los 50 años (menopausia). La actividad del aparato reproductor masculino es constante y no existe un cese marcado de su actividad, pese a presentar una declinación de estas actividades conforme aumenta la edad del individuo. APARATO REPRODUCTOR FEMENINO: Compuesto por algunos órganos internos como los ovarios (gónadas femeninas), las trompas de Falopio, el útero, el cuello del útero, la vagina, etc.; genitales externos y glándulas mamarias. El útero se encuentra levemente plegado por encima de la vejiga, a los costados se ubican los ovarios, y cerca de ellos las trompas de Falopio que comunican a estos con el útero. El aparato reproductor femenino es completamente independiente del aparato excretor, que se compone por la vejiga y la uretra, es decir, el aparato reproductor no comparte nada con el aparato excretor. Mientras que el aparato reproductor masculino la uretra forma parte del sistema excretor y a su vez también es parte del aparato reproductor. Funciones del aparato reproductor femenino: - Los ovarios producen óvulos y hormonas femeninas (esteroideas y peptídicas), como progesterona, estrógenos, inhibina y relaxina. - El útero es el sitio de implantación del óvulo fecundado, del desarrollo fetal durante embarazo y participa activamente en el parto. - Trompas de Falopio o uterinas: transportan el óvulo y/o óvulo fecundado hasta el útero, ya que el epitelio es ciliado. Brindan el medio necesario para la fecundación y desarrollo inicial del óvulo fecundado hasta el estadio de mórula. - La vagina: lugar donde se deposita el semen. Recibe el pene durante la relación sexual y es la vía de paso durante el parto. - Las glándulas mamarias sintetizan, secretan y eyectan leche para alimentar al recién nacido. 17 La actividad del sistema reproductor femenino es cíclica y dura aproximadamente un mes, de ahí su nombre: ciclo menstrual. Durante este ciclo ocurren cambios cíclicos en la actividad del eje hipotálamo-hipófisis- ovario, ciclo ovárico y uterino, cambios hormonales que los regulan y cambios cuello uterino y en mamas. En promedio dura 28 días desde el inicio de un ciclo menstrual hasta el inicio del siguiente. El primer día del ciclo se considera al día de la menstruación. Todas las hormonas de la hipófisis posterior son proteicas o peptídicas. CICLO OVÁRICO: Un folículo es el ovocito (gameto femenino que no ha terminado la división meiótica), rodeado de un grupo de células. A medida que se avanza en el ciclo ovárico, el folículo va creciendo (folículo primordial → primario → secundario → maduro o De Graaf) y pasa a ser un folículo maduro que da lugar a la ovulación. Luego de la misma, el folículo se convierte en un cuerpo lúteo. Si no hay fecundación, el cuerpo lúteo se degenera y se denomina cuerpo blanco. 18  Desarrollo folicular en el ovario: En cada uno de los ciclos menstruales, comienzan a madurar muchos de los folículos (encontrados en la corteza), pero solo uno va a completar su desarrollo y llegar a la ovulación, ese será el folículo dominante. El ovocito se encuentra rodeado de células denominadas “células granulosas”, que rodean al ovocito formando un compartimento avascular. Estas células tienen receptores para FSH (hormona folículo estimulante que libera la hipófisis), sintetizan hormonas peptídicas y esteroideas; crean el microambiente adecuado para el desarrollo del ovocito y lo nutren. Cuanto más receptores de FSH tengan las células de la granulosa, más van a crecer y dividirse, originando así al folículo dominante. A su vez, en el folículo que está en crecimiento se van agregando células del ovario denominadas “células de la Teca”, que forman una capa interna y una capa externa. Las células de la teca interna tienen receptores para la hormona luteotrófica (LH), y serán las células que produzcan las hormonas esteroideas. A medida que las células de la granulosa crecen, van secretando líquido, el cual se deposita en una zona denominada “antro”. El ovocito queda más hacia la periferia, rodeado de la zona pelúcida (mucopolisacáridos), rodeados por células de la granulosa especiales denominadas “células de la corona radiada”. Una vez que el folículo creció y maduro (folículo de De Graaf) se produce la ovulación. Durante este evento se rompe la pared del folículo, y el óvulo cae a la cavidad general del cuerpo, pero como está cerca de las trompas de Falopio que tienen fimbrias, que al moverse atraen al ovocito hacia las trompas, donde eventualmente se producirá la fecundación. Las células de la granulosa y teca que quedan en el ovario se organizan y forman el cuerpo lúteo (cuerpo amarillo), dando así inicio a la fase lútea. El cuerpo lúteo produce progesterona, estrógenos, relaxina e inhibina hasta que se degenera en un tejido cicatrizal fibroso, el “cuerpo albicans” (cuerpo blanco). 19 Las gametas tienen un número n de cromosomas (haploides), ya que cuando se unan un espermatozoide y un óvulo, el embrión va a recuperar el número 2n de cromosomas. En la etapa embrionaria se comienzan a dividir las células primordiales que darán lugar a los ovocitos, dando inicio a la meiosis. Pero cuando ocurre la ovulación, aún no culmina el proceso de meiosis, sino que esta se completa una vez ocurrida la fecundación. Antes de nacer una mujer tiene muchos ovocitos, pero luego del nacimiento ya no se producen nuevos ovocitos. Una vez alcanzada la pubertad, el número de ovocitos es menor que en el momento del nacimiento, y durante la vida se producirá la ovulación de algunos de estos, pero no existen ovogonias que produzcan nuevos ovocitos. Para que se pueda cumplir con el ciclo menstrual debe haber una secreción de hormonas. LH y FSH son hormonas proteicas secretadas por la hipófisis. Al principio del ciclo se necesitan niveles adecuados de FSH para que el folículo madure, esta hormona hace que el folículo crezca. A medida que el folículo crece comienza a secretar estrógeno (junto con la progesterona son hormonas esteroideas secretadas por el ovario). El aumento de estrógenos hace que aumente la liberación de LH desde la hipófisis, siendo este aumento responsable de que se produzca la ovulación. Los niveles moderados de estrógeno en la primera mitad del ciclo ejercen retroalimentación negativa sobre la liberación de LH, pero el aumento de estrógeno produce retroalimentación positiva para la liberación de LH, produciendo un pico de esta hormona y consecuentemente la ovulación. La FSH no presenta un pico a pesar del aumento de la estrógeno (hormona hipotalámica encargada de promover la liberación tanto de LH como FSH), debido a que el ovario también secreta una hormona peptídica denominada inhibina, cuya función es inhibir la liberación de FSH en la hipófisis. En la segunda mitad del ciclo, el cuerpo lúteo secreta progesterona y continúa con la secreción de estrógeno e inhibina. Los niveles de estas hormonas ejercen una retroalimentación negativa para la secreción de FSH y LH desde la hipófisis. En la fase lútea tardía, si no se produce fecundación, el cuerpo lúteo disminuye la secreción de hormonas, cesando la retroalimentación negativa, lo que provoca que comience a aumentar la secreción de FSH reiniciando el ciclo. El ovario también secreta una hormona peptídica llamada relaxina. La relaxina relaja el miometrio mientras se produce la implantación. Hacia el final del embarazo, la relaxina aumenta la flexibilidad de la sínfisis del pubis y ayuda a dilatar el cuello uterino para facilitar el parto. Los niveles moderados de estrógeno en la etapa folicular temprana, y los niveles de estrógeno y progesterona en la etapa lútea ejercen retroalimentación negativa sobre la liberación de gonadotrofinas. 20  Las células de la Teca interna tienen receptores para LH y producen andrógenos (androstenediona), los cuales atraviesan libremente las membranas (por ser hormonas esteroideas) y pasan a las células de la granulosa, que tienen receptores para FSH y LH, pasan los andrógenos a estrógenos, que favorecen el crecimiento folicular. Parte del estrógeno se queda en el antro y parte pasa a la circulación para producir efectos en otras áreas del cuerpo CICLO UTERINO: En el útero hay un músculo muy grueso denominado miometrio, que participa activamente en el trabajo de parto. La parte más interna es el endometrio (epitelio cilíndrico simple), que tiene una parte basal y una funcional. El endometrio está muy irrigado, tiene muchos vasos sanguíneos espiralados y muchas glándulas. En la menstruación se pierde el estrato funcional del endometrio. El basal permanece para permitir la regeneración del endometrio luego de cada menstruación. 21 En la primera mitad del ciclo los estrógenos hacen que las células del endometrio proliferen, es decir, se dividan activamente, para restituir la capa funcional del endometrio que se perdió con la menstruación. En la segunda mitad del ciclo, los estrógenos y progesterona que secreta el cuerpo lúteo hacen que el endometrio se vuelva secretor (muy bien irrigado y con glándulas activas) para que el endometrio esté listo para recibir al ovocito fecundado. Si no se da la fecundación, el cuerpo lúteo decae y se deja de secretar estrógeno y progesterona (que mantenían al endometrio), por lo que los vasos de la capa funcional del endometrio se comienzan a romper y se pierde esa capa en la menstruación junto con sangre arterial. También existen cambios cíclicos en el cuello del útero. Este no pierde el endometrio durante la menstruación, pero si hay modificaciones en la secreción del moco que secreta. Entonces, cuando hay estrógenos, si se toma una muestra de ese moco y se lo pone al microscopio, se puede observar un aspecto de hojas de helecho. Es una secreción más delgada, alcalina, fluida y en el momento de la ovulación, e incluso su forma llevaría a permitir el paso de los espermatozoides, ya que es el momento en que el ovocito puede ser fecundado. En cambio, en la segunda mitad del ciclo la progesterona lo vuelve más espeso, adherente y con células, y no permitiría el paso de los espermatozoides. Tampoco forma el patrón de hojas de helecho. 22  A lo largo del ciclo, también se da un incremento de la temperatura corporal basal (se mide apenas la persona se despierta). Se puede ver que cuando se produce la ovulación se da un incremento de la temperatura, pero este aumento es de apenas décimas de grado, y se debería al efecto de la progesterona. La temperatura sube y baja unas décimas hasta la ovulación (día en que suele bajar una o dos décimas o permanecer igual que el día anterior). El día siguiente a la ovulación la temperatura sube 3 a 5 décimas y permanece aumentada durante los 14-16 días siguientes. Si se produce embarazo, la temperatura sigue elevada. Si se produce la menstruación, la temperatura vuelve a los valores que tenía en el día 5º del ciclo. CICLO VAGINAL: Bajo la influencia de los estrógenos, el epitelo vaginal se cornifica y es posible identificar células epiteliales cornificadas en el frotis vaginal. Bajo la influencia de la progesterona se secreta un moco espeso y el epitelo prolifera y se infliltra con leucocitos. Estos cambios en el ser humano no son tan claros como en ratas. CAMBIOS CÍCLICOS EN LAS GLÁNDULAS MAMARIAS: Los estrógenos causan proliferación de los conductos mamarios, mientras la progesterona estimula el crecimiento de los lóbulos y alvéolos. CARACTERÍSTICAS SEXUALES SECUNDARIAS FEMENINAS: Los cambios del cuerpo de las niñas durante la pubertad, además del crecimiento de las glándulas mamarias, el útero y la vagina, son originados en parte por los estrógenos, que son las “hormonas feminizantes”, aunque la feminización simplemente ocurre en parte por la ausencia de andrógenos testiculares. Las mujeres tienen hombros angostos y caderas anchas, muslos que se juntan y brazos que se separan (ángulo de soporte amplio). Esta forma del cuerpo, además de la distribución femenina de la grasa en las glándulas mamarias y glúteos, también se observa en los varones castrados. En la mujer, la laringe conserva sus proporciones de la prepubescencia y la voz preserva su tonalidad alta. Las mujeres tienen menos vello corporal y más pelo en la piel cabelluda, y casi siempre el vello púbico adquiere un patrón característico de triángulo invertido. Sin embargo, en ambos géneros, el crecimiento de vello púbico y axilar se debe a los andrógenos y no a los estrógenos. APARATO REPRODUCTOR MASCULINO: El sistema reproductor masculino está formado por los testículos (gónadas masculinas), que producen gametas en los túbulos seminíferos, y producen hormonas en las células de Leydig, que están fuera de los túbulos seminíferos. El resto del aparato reproductor masculino es un sistema de conductos: la rete testis, el epidídimo, los conductos deferentes, el conducto eyaculador y la uretra (forma parte del aparato reproductor y del excretor). Además, tiene glándulas accesorias como la próstata, vesículas seminales y las glándulas bulbouretrales, que vierten sus secreciones y forman la mayor parte del volumen del semen. 23 FUNCIONES DEL APARATO REPRODUCTOR MASCULINO: 1. Los testículos producen espermatozoides y hormonas masculinas. 2. Los conductos transportan, almacenan y contribuyen a la maduración de los espermatozoides. 3. Las glándulas sexuales accesorias secretan la mayor parte del líquido que forma el semen. 4. El pene contiene la uretra y es la vía de paso para la eyaculación del semen y la excreción de orina ESTRUCTURA DEL TESTÍCULO Y EL EPIDÍDIMO: Los testículos están fuera de la cavidad del cuerpo debido a que la temperatura óptima para la gametogénesis es más baja que la temperatura en el interior del cuerpo (37°C). Se encuentran recubiertos por una túnica albugínea que envía prolongaciones hacia adentro denominadas septo o septum, y dividen al testículo en lóbulos, dentro de los cuales se encuentran de manera muy plegada los túbulos seminíferos (de 30 a 70 cm de largo), que desembocan en una red de túbulos denominada “rete testis”, y de ahí sigue el epidídimo que es una serie de conductos. El epidídimo tiene una cabeza, un cuerpo y una cola. Luego se encuentra el conducto deferente. Los tubos seminíferos tienen una membrana basal con 2 tipos de células: las células de la serie espermatogénica, que darán origen a los espermatozoides, y otras células más grandes denominadas “células de Sertoli”. Dentro de los túbulos hay un fluido, y por fuera de los túbulos seminíferos se encuentran las células de Leydig o intersticiales, que secretan hormonas; y capilares. ESPERMATOGÉNESIS – ESPERMIOGÉNESIS: Las células de la serie espermatogénica (espermatogonias) se encuentran cerca de la parte exterior del túbulo seminífero, y se dividen continuamente por mitosis, es decir, originan otras espermatogonias con un número 2n de cromosomas. Entonces, en el aparato reproductor masculino, continuamente a partir de esa célula madre se pueden formar las gametas masculinas mediante meiosis, donde a partir de cada espermatogonia se van a originar 4 células hijas con un número n de cromosomas. Las células a medida que se van dividiendo (en la meiosis) siguen unidas mediante una especie de puente citoplasmático. Se cree que las células permanecen con estos puentes citoplasmáticos debido a que los espermatozoides pueden tener un cromosoma ligado al sexo X o uno Y (los óvulos siempre tienen uno X), porque el cromosoma X codifica para proteínas esenciales para el desarrollo de los espermatozoides (que no se codifican en el Y), y entonces se pueden intercambiar a través de estos puentes citoplasmáticos. 24  La primera parte de la formación de los espermatozoides se llama espermatogénesis, y la última, donde estas células adquieren la conformación específica del espermatozoide se denomina espermiogénesis. Todo este proceso dura unos 74 días. El espermatozoide tiene todo lo que necesita para fecundar al óvulo: - Núcleo, ubicado en la cabeza del mismo. - Acrosoma, que tiene enzimas (hialuronidasas y proteasas) que ayudan a la fertilización y permiten el ingreso del núcleo al ovocito. - Mitocondrias, para proveerle energía, ubicadas en el segmento medio. - Una cola o flagelo, que le permite nadar y avanzar por el aparato reproductor femenino para llegar hasta el ovocito. FUNCIONES DE LAS CÉLULAS DE SERTOLI: Forman la barrera hematotesticular, con uniones estrechas entre ellas. Estas uniones estrechas dividen al túbulo seminífero en un compartimento basal y uno adluminal (hacia la luz del túbulo). Las espermatogonias se encuentran en el compartimento basal, pero cuando se empiezan a dividir, las uniones estrechas se van abriendo, dejan pasar a las células en división y forman nuevas uniones estrechas. Así las células espermatogénicas van avanzando hacia la luz del túbulo. El líquido en la luz de los túbulos es diferente al plasma: pocas proteínas y glucosa, rico en andrógenos, estrógenos, K+, inositol, ácido glutámico y ácido aspártico. Para que los espermatozoides puedan crecer adecuadamente se necesita una cantidad de hormonas esteroideas como la testosterona. Como la testosterona atraviesa libremente las membranas es difícil tener la concentración adecuada. Para solucionar esto, las células de Sertoli secretan una proteína fijadora de andrógenos (ABP), que mantiene unida la testosterona y hace que se mantenga una cantidad adecuada de la misma en los túbulos seminíferos. Proveen soporte estructural y nutrición a las células germinativas, secretan líquido y ayudan a la espermiogénesis (desprendimiento final de los espermatozoides hacia la luz). Fagocitan cuerpos residuales (el citoplasma excesivo resultante de la transformación de espermátidas a espermatozoides). Fagocitan células germinales dañadas. Producción de estrógenos (aromatasas), Inhibina, Activina y Folistatina. Sintetizan transferrina, una proteína de transporte de hierro, importante para el desarrollo espermático. Secreción de MIH (sustancia inhibidora de Müller). Alojan a las espermátidas tardías (no son espermatozoides porque aún no tienen la capacidad de nadar) en prolongaciones de estas células. La barrera hematotesticular: - Crea un ambiente adecuado para la espermatogénesis, ya que aísla las células germinales. - Ayuda a establecer un gradiente osmótico que facilita el movimiento de fluido a la luz tubular. - Impide que proteínas u otras moléculas de alto peso molecular pasen del compartimiento basal al adluminal. - Permite el paso de los esteroides (difunden libremente por la membrana). 25  - Protege a las células germinales de agentes tóxicos. - Impide que productos potencialmente antigénicos de las células germinales en división y diferenciación pasen a la circulación y generen una respuesta inmune. - Evita que sustancias potencialmente nocivas de la sangre pasen al interior del túbulo seminífero donde se encuentran las células gametogénicas. CONTROL HORMONAL DE LA ESPERMATOGÉNESIS: El hipotálamo secreta hormona liberadora de gonadotrofinas, que estimula a la hipófisis para que secrete las hormonas folículo estimulante (FSH) y luteotrófica (LH). La LH va a estimular a las células de Leydig, las cuales secretan testosterona. Esta hormona esteroidea se va a dirigir al cuerpo para producir las funciones que tiene en el organismo, y a su vez va a ir hacia las células de Sertoli y las va a estimular para que secreten la proteína fijadora de andrógenos (ABP), que va a unir la testosterona. Por otro lado, la FSH tiene receptores en las células de Sertoli, donde va a producir numerosos efectos, entre los cuales va a hacer que se sintetice la ABP, que se secrete inhibina (que puede inhibir a la FSH), y los niveles de testosterona ejercen retroalimentación negativa a nivel hipófisis e hipotálamo, sobre la secreción de la hormona liberadora de gonadotrofina (GnRH), y de la FSH y LH. Tanto la LH como la FSH son hormonas proteicas, que tienen receptores a nivel de membrana y actúan mediante segundos mensajeros. TESTOSTERONA: La principal hormona masculina es las testosterona, que se sintetiza en las células de Leydig. En algunas células, la testosterona puede pasar a dihidrotestosterona (DHT), por acción de una 5α-reductasa, o a β-dihidrotestosterona por acción de una 5β-reductasa. Tanto la testosterona como la DHT son biológicamente activas y se unen al mismo receptor, que se encuentra en el citoplasma o en el núcleo, porque son hormonas esteroideas que pueden atravesar libremente la membrana. Cuando estas hormonas se unen a su receptor, producen transcripción génica, activando la síntesis de proteínas específicas. 26 Por acción de aromatasas, en las células de Sertoli, la testosterona es transformada en estrógenos. Como es una hormona esteroidea, al igual que estrógeno y progesterona, está unida a proteínas transportadoras que pueden ser específicas o inespecíficas, como la albúmina. El 98% de la testosterona plasmática está unida a proteínas, el 65% lo hace con la globulina fijadora de esteroides gonadales (SGBG) y el 33% con albúmina. La mayor parte de la testosterona es metabolizada a 17-cetoesteroides y eliminada en la orina. Efectos de la testosterona: Durante la gestación, si el embrión tiene cromosomas X e Y, es decir, es masculino, ya en etapa embrionaria hay secreción de testosterona, lo que provoca que se masculinice el tracto reproductor y los genitales externos, promueve el descenso de los testículos hacia el escroto. Después del nacimiento produce el desarrollo del aparato reproductor masculino, volviéndolo secretor de hormonas y haciendo que se desarrolle durante la pubertad, hace aparecer los caracteres sexuales secundarios masculinos (voz grave, crecimiento muscular, hombros anchos y caderas estrechas, vello facial, etc.). Esta hormona es esencial para la espermatogénesis, controla la secreción de gonadotrofinas y desarrolla la conducta sexual en la pubertad. Tiene otros efectos no relacionados a la reproducción, tales como ser anabólico-proteico, es decir, aumenta la síntesis de proteínas; promueve el crecimiento óseo en la pubertad y provoca el cierre de las placas epifisiarias. Caracteres sexuales secundarios masculinos: Genitales internos: Crecimiento del pelo: - Las vesículas seminales crecen, empiezan - Aparece la barba. a funcionar y secretan fructosa. - La línea de implantación del pelo - La próstata y las glándulas bulbouretrales retrocede en la parte anterolateral. crecen y secretan. - Crece vello púbico con patrón masculino Genitales externos: (triángulo con vértice hacia arriba). - El pene aumenta de longitud y grosor. - Aparece pelo en el pecho, aumento - El escroto se pigmenta y se vuelve rugoso. general del vello corporal. Voz: Mental: - La laringe crece, las cuerdas vocales - Actitud más activa y agresiva. aumentan de longitud y grosor, la voz se - Se desarrolla el interés por el sexo vuelve más grave. opuesto. Conformación corporal: Piel: - Los hombros se ensanchan. - Aumenta la secreción de glándulas - Crecen los músculos. sebáceas. - Predisposición al acné. EPIDÍDIMO: Después de los testículos, sigue una serie de túbulos, uno de estos forma el epidídimo. En este segmento se da la maduración de los espermatozoides, ya que adquieren movilidad. En la cola de los espermatozoides hay una proteína denominada “CatSper”, que es un canal de calcio que al activarse (por AMPc) permite el movimiento de los espermatozoides. En el epidídimo también se almacenan espermatozoides, se concentran, se reabsorbe parte del fluido que venía de los túbulos seminíferos. Después de algunos meses de estar acumulados (si no son eyaculados), esos espermatozoides son reabsorbidos. Por contracciones de la pared de los túbulos del epidídimo se impulsan los espermatozoides hacia el conducto deferente en el momento de la eyaculación. 27 Las glándulas accesorias (vesículas seminales, próstata y glándulas bulbouretrales), son importantes en la composición del semen, ya que el resto de componentes del semen (no espermatozoides) proviene de estas glándulas y son: - Sustancias que ayudan a mantener la nutrición de los espermatozoides, como la fructuosa. - Proteínas de coagulación, ya que cuando se deposita el semen en la vagina se forma un coagulo que mantiene los espermatozoides determinado tiempo allí. Luego, ese coágulo se tiene que desarmar para que los espermatozoides avancen por el tracto reproductor femenino, por lo que en primera instancia habrá proteínas de coagulación y luego proteínas que deshagan ese coágulo. - Secreción alcalina para neutralizar el pH ácido vaginal, ya que los espermatozoides necesitan un pH neutro o ligeramente alcalino. (El pH de la vagina es una protección contra bacterias y microorganismos). Color: blanco, opalescente Densidad: 1,028 pH: 7,35 – 7,50 Recuento espermático promedio: 100 millones por mililitro, con menos de 20% de formas anómalas. Fructuosa (1,5 – 6,5 mg/mL) Fosforilcolina Ergotioneína Desde las vesículas seminales (contribuye con el 60% Ácido ascórbico del volumen total) Flavinas Prostaglandinas Espermina Ácido cítrico Colesterol, fosfolípidos Desde la próstata (contribuye con el 20% del volumen Fibrinolisina, fibrinogenasa total) Cinc Fosfatasa ácida Fosfato Amortiguadores Bicarbonato hialuronidasa COMPONENTE FUNCIÓN ORIGEN Espermatozoides Gametos Túbulos seminíferos Lubricante, para el paso por la uretra y Moco Glándulas bulbouretrales el aparato reproductor femenino Agua Aporta el medio liquido Todas las glándulas accesorias Neutralizan el ambiente ácido de la Reguladores de pH Próstata, glándulas bulbouretrales vagina Nutrientes: fructuosa, ácido cítrico, Vesículas seminales, próstata, Nutren los espermatozoides vitamina C, carnitina epidídimo Coagulan el semen en la vagina y luego Enzimas Vesículas seminales y próstata licuan los coágulos No se conoce, posiblemente se asocie a Zinc No se conoce la fertilidad Contracción del músculo liso, pueden Prostaglandinas ayudar al transporte de los Vesículas seminales espermatozoides La próstata secreta al semen, pero también llega al plasma, un antígeno prostático específico (PSA), que degrada el fibrinógeno prostático y en casos de cáncer de próstata o inflamaciones de esta glándula, los niveles de PSA en sangre aumentan. Finalmente, el espermatozoide culmina su maduración en el aparato reproductor femenino. Esto se denomina capacitación espermática y son los cambios fisiológicos que sufre el espermatozoide para adquirir la capacidad de fecundar al óvulo, pero que ocurren en el tracto genital femenino. 28 Entre los cambios más destacables se encuentran: Modificación en el patrón de movimiento del espermatozoide, para que este llegue hasta el ovocito en las trompas de Falopio. Modificaciones en la composición de su membrana para adquirir la capacidad de fusionarse con el óvulo y de llevar a cabo la reacción acrosómica (liberación de las enzimas contenidas en el acrosoma, y el espermatozoide pueda fusionarse con el óvulo). FISIOLOGÍA ENDÓCRINA II: HORMONAS METABÓLICAS: Existen 3 glándulas principales que regulan el metabolismo humano: páncreas, glándula suprarrenal y tiroides. PÁNCREAS: El páncreas es un órgano grande con funciones endócrinas (como la secreción de insulina, glucagón, y demás hormonas reguladoras del metabolismo); y también de otras hormonas exócrinas (asociadas al metabolismo digestivo). Los acinos forman la parte exocrina mientras que la porción endocrina está constituida por islotes pancreáticos o de Langerhans (formados por células α, β, δ y F), que secretan diferentes hormonas. Dentro de las funciones metabólicas del páncreas endocrino se encuentra la regulación del metabolismo de carbohidratos, especialmente de glucosa para mantener la glucemia en parámetros normales (110 mg/dL). Existen diversas patologías asociadas a alteraciones en la glucemia, principalmente la diabetes. La glucosa genera ATP en las mitocondrias por fosforilación oxidativa. Por lo tanto, es la fuente principal y más rápida de las células para la obtención de energía. Es muy importante mantener controlados los niveles de glucosa dentro de los parámetros normales, ya que es la principal fuente de energía del organismo. De este trabajo se encarga el páncreas endócrino. La glucosa se puede obtener de distintas fuentes, como lípidos y proteínas, pero principalmente del glucógeno almacenado (proceso más rápido). Hay muchas variaciones en el organismo que generan un aumento o una disminución de la glucemia (concentración de glucosa en sangre), y precisamente la insulina (hormona proteica liberada por el páncreas) lidera este control en cuanto a los valores de glucemia en sangre. 29 Si hay una concentración de glucosa en sangre por encima de los valores normales, comienzan a aparecer patologías, como por ejemplo, la glicosilación de la hemoglobina, que al encontrarse de esta forma no funciona de la manera correcta. Si estos valores están bajos, hay sensación de sedación, puede inducir coma, e incluso la muerte. Para mantener los niveles normales de glucosa en sangre hay diferentes mecanismos de regulación hormonales, de los que se encarga el páncreas endócrino. Las hormonas relacionadas con esta regulación pueden ser clasificadas en: - Hormonas hiperglucemiantes: hormonas provenientes de distintos órganos que inducen el aumento de los niveles de glucemia. Por ejemplo: glucagón, catecolaminas, cortisol, hormona de crecimiento, hormona tiroidea, etc. - Hormona hipoglucemiante: disminuye la concentración de glucosa en sangre. La única hormona hipoglucemiante del organismo es la insulina (proveniente del páncreas). Por este motivo, el cuerpo humano no es capaz de funcionar de manera adecuada sin esta enzima. Los islotes del páncreas (islotes de Langerhans) están conformados por islotes con 4 tipos de células, cada una de ellas secreta una hormona particular. A pesar de que en el páncreas hay 1.000.000 de islotes, estos representan solo el 2% del volumen de dicho órgano. Las principales células que conforman los islotes de Langerhans son las células α (secretoras de glucagón), y las células β (mayoritarias, secretoras de insulina). Existen otros dos tipos de células que participan en menor medida en el control de la glucemia que son las células B o δ (secretoras de somatostatina) y las células F (secretoras del polipéptido pancreático). Las células α y β poseen estrecha relación con vasos sanguíneos, particularmente con capilares fenestrados. Los capilares fenestrados (perforados) son los capilares más delgados del cuerpo y tienen solo una membrana basal. La existencia únicamente de una lámina basal les permite a las hormonas ser secretadas por exocitosis al torrente sanguíneo con facilidad para arribar a través del mismo a sus células target. INSULINA: La insulina es una hormona peptídica formada por 2 cadenas de 51 aminoácidos, secretada por las células β del páncreas en forma de preproinsulina (inicialmente), con cadenas A y B con un péptido conector C, que las conecta. Una vez que la molécula se pliega, se forman enlaces disulfuro entre las cadenas A y B. Por modificaciones postranscripcionales se pierde el péptido C obteniendo una molécula de insulina madura, que se conforma por 2 cadenas polipeptídicas unidas por puentes disulfuro. La insulina es la única hormona hipoglucemiante. 30  El receptor de insulina es un receptor de membrana grande, proteico y tiene dos subunidades: α (extracelular) y β (intracelular). La fijación de insulina a sus receptores desencadena vías de señales intracelulares en las cuales intervienen las autofosforilaciones de las subunidades β en residuos tirosínicos, lo que activa la fosforilación de algunas proteínas citoplásmicas y desfosforilación de otras (principalmente la serina y la treonina), para la inducción de la disminución de glucosa en sangre por almacenamiento como glucógeno. Dentro de los efectos de la insulina podemos mencionar: - Facilita el almacenamiento de sustratos y disminuye su liberación (hormona de depósito). - Hipoglucemiante (desciende los niveles de glucemia). - Antilipolítica / Lipogénica (disminuye la β-oxidación, genera y almacena lípidos). - Anabólica proteica (provoca síntesis de proteínas). Los efectos rápidos son del orden de segundos, los intermedios de minutos y los tardíos de horas. Algunos tejidos pueden reservar glucosa, mientras que otros no, por este motivo hablamos de tejidos sensibles a la insulina (aquellos que sí puedan reservar glucosa). Los órganos blanco donde esta insulina va a tener sus receptores y en los que va a permitir todas estas cuestiones metabólicas son: el cerebro, los músculos (M), el hígado (H) y el tejido adiposo (A). Aumento de la captación de glucosa (M y A), y aumento de la síntesis de glucógeno (H, M y A). METABOLISMO DE Aumento de la glucólisis (H). LOS HIDRATOS DE HIPOGLUCEMIANTE Aumento de la conversión de piruvato a Acetil CoA (H CARBONO y A), para gastar glucosa. Disminución de la glucogenólisis (H, M y A). Disminución de la gluconeogénesis. Aumento de la captación de ácidos grasos (A). Aumento de la síntesis de ácidos grasos (A, M y H). METABOLISMO LIPOGÉNICO Aumento de la síntesis de colesterol (H). LIPÍDICO Aumento de la síntesis de triglicéridos (A y H). Disminución de la oxidación de ácidos grasos (H). METABOLISMO DE Aumento de la captación de aminoácidos. ANABÓLICO PROTEÍNAS Aumento de la síntesis proteica. 31 TRANSPORTADORES DE GLUCOSA La glucosa ingresa a las células mediante difusión facilitada. En las membranas celulares se encuentran los transportadores de glucosa, encargados de facilitar los movimientos de glucosa hacia adentro de la célula. Existen 4 tipos de transportadores: Glut-1: captación basal de glucosa (porque, aunque no todas las células tengan un efecto regulado por insulina, todas necesitan algo de glucosa). Sus sitios principales de expresión incluyen: placenta, riñones, colon, encéfalo, etc. Glut-2: sensor/receptor de la glucosa en las células beta del páncreas, participa en la secreción de insulina. Sitios principales de expresión: células β del páncreas, hígado, riñón. Glut-3: captación basal de glucosa (similar a Glut-1), expresado principalmente en neuronas, encéfalo, cerebro, etc. Glut-4: transportador rápido de captación de glucosa estimulada por insulina. Sus principales sitios de expresión son las células sensibles a la insulina, que componen los tejidos encargados de la regulación de glucosa (músculos, miocardio, tejido adiposo, tejido graso). Los transportadores Glut-4 sufren un desplazamiento cíclico a través de endosomas. La activación del receptor de insulina (mediante unión a esta hormona) estimula a la enzima fosfatidilinositol 3-cinasa, que acelera la traslocación de los endosomas que contienen transportadores de glucosa tipo 4 en la membrana celular. En esta situación, los transportadores median el transporte de glucosa hacia el interior celular. El receptor Glut-2 actúa sensando la concentración alta de glucosa en sangre y permite el ingreso de este hidrato de carbono al interior celular por difusión facilitada. Posteriormente la glucosa se fosforila, quedando como glucosa-6-fosfato, cuya oxidación produce ATP. Este actúa sobre canales de K+ sensibles a ATP, cerrándolos y despolarizando la membrana como consecuencia. Esa despolarización abre los canales de Ca2+ (dependientes de voltaje), haciendo que este ión ingrese a la célula e inicia la exocitosis de las vesículas de insulina para su posterior secreción. El ingreso de glucosa a la célula estimula la síntesis de insulina, aunque en un primer momento la liberación de insulina corresponde a la que está acumulada en pooles de vesículas de liberación rápida. En el ciclo de Krebs también se forma glutamato, que condiciona a los gránulos secretores y los prepara para la exocitosis. 32  Los pacientes que sufren de diabetes tipo 1 no secretan insulina por fallas en el páncreas, aunque los niveles de glucosa en sangre sean lo suficientemente altos como para inducir la liberación de insulina en personas sanas. En cambio, quienes sufren diabetes tipo 2 tienen fallas en los receptores de insulina de las células de depósito. Es más generalizada y difícil de tratar que la de tipo 1. En ambos casos puede incluso provocarse agotamiento del páncreas. Tras un aumento de la glucemia, se dará un control principal sobre las células β del páncreas para la secreción de insulina. En menor medida participa un aumento de la concentración de aminoácidos en sangre y hormonas gastrointestinales. Todo esto provocará una disminución de la glucemia, de los ácidos grasos en sangre, de los aminoácidos y aumentará la síntesis de proteínas y el almacenamiento de combustibles. GLUCAGÓN Ante una disminución de glucosa, las células α del páncreas secretan glucagón. Esta es una enzima hiperglucemiante y catabólica (moviliza las reservas energéticas de glucógeno y triglicéridos, que es la forma de reserva energética vía ácidos grasos), que aumenta la glucogenólisis y la gluconeogénesis. También estimula la lipólisis (cetogénica) y es proteolítica. Su estímulo es la disminución de la glucemia, que estimulará a las células α aumentando la secreción de glucagón, dando como respuesta el aumento de glucosa en sangre por inducción de glucogenólisis y gluconeogénesis en el hígado. 33 GLÁNDULAS SUPRARRENALES: Las glándulas suprarrenales se ubican por encima y por detrás de los riñones. Como todo órgano endócrino, están muy irrigadas, para poder volcar al torrente sanguíneo todo lo que secreta, en este caso por ramas de la aorta y la arteria renal. Presenta una corteza exterior (proveniente del mesodermo) formada por 3 capas y una médula (proveniente del neuroectodermo, con funciones asociadas al sistema nervioso), de origen embrionario totalmente diferente. La médula suprarrenal en realidad es un ganglio simpático modificado en el cual las neuronas posganglionares perdieron sus axones y se transformaron en células secretoras, que secretan principalmente catecolaminas. Estas células generan secreciones cuando son estimuladas por las fibras nerviosas preganglionares que llegan a la glándula. La corteza suprarrenal secreta 3 tipos de hormonas esteroideas, una por cada capa: Mineralocorticoides: esenciales para la conservación del equilibrio hidrosalino y el volumen del líquido extracelular (volemia). Se secretan en la capa glomerulosa (capa más externa, con células redondeadas). Glucocorticoides: hormonas secretadas en la zona fasciculada (zona intermedia, con células más bien alargadas) con efectos muy amplios en el metabolismo de carbohidratos y proteínas. Hormonas sexuales: secretadas por la zona reticular (zona más interna) con efectos androgénicos menores (antes de la adolescencia, etapa en la que prevalecen las gónadas). Los mineralocorticoides y los glucocorticoides son tipos de hormona con funciones totalmente diferentes pero indispensables para la vida. La secreción corticosuprarrenal es controlada de modo primordial por la hormona adrenocorticotrópica (ACTH), producida por la adenohipófisis, pero la secreción de mineralocorticoides también está sujeta a control independiente, por factores circulantes; de ellos, el más importante es la angiotensina II. La ACTH, entre sus efectos, estimula la síntesis de receptores de LDL (para el ingreso del colesterol a las células), así como también el transporte de colesterol hacia la mitocondria con la finalidad de generar pregnenolona (intermediario limitante en la síntesis de todas las hormonas de la corteza suprarrenal). Todas las hormonas suprarrenales derivan del colesterol. Por lo que, la base de su estructura es el ciclopentanoperhidrofenantreno.