Capítulo 34. El sistema endocrino

Evolución y diversidad de los sistemas endocrinos

1. Las hormonas actúan como señales químicas que regulan la actividad de células y órganos. Son secretadas al torrente sanguíneo desde las células que las producen o almacenan. La sangre las distribuye por todo el organismo, pero sólo inducen una respuesta en grupos restringidos de células que presentan receptores específicos (células blanco). Algunas neuronas también secretan hormonas (neurohormonas).

2. Los sistemas de comunicación química parecen haber surgido temprano ya que los artrópodos, los moluscos y todos los vertebrados presentan tejidos diferenciados en glándulas endocrinas. En el curso de la evolución, las moléculas mensajeras se diversificaron y adquirieron diferentes funciones. Sin embargo, la composición básica y los mecanismos de acción de las hormonas son similares en los distintos grupos.

Fig. 34-1. Sistemas de control endocrino y nervioso

Sistemas de control endocrino y nervioso (a) En el control endocrino, las moléculas señalizadoras –hormonas– se difunden hacia el torrente sanguíneo, que las transporta hasta los tejidos blanco. Este proceso de transporte puede insumir minutos u horas y los efectos son típicamente de larga duración. (b) En el control nervioso, las señales eléctricas –impulsos nerviosos– son conducidas a lo largo de una neurona hasta su terminal axónica, donde moléculas señalizadoras –neurotransmisores– son liberadas e interactúan a corta distancia con otras neuronas u otros tejidos blanco. El proceso completo ocurre en sólo una fracción de segundo y el efecto también es breve. (c) En la comunicación neuroendocrina, una neurona libera neurohormonas a la sangre. Tanto las hormonas como los neurotransmisores y las neurohormonas interactúan con receptores específicos de las células blanco, lo cual genera una respuesta.

Glándulas endocrinas y hormonas

3. Las células secretoras de hormonas se agrupan en glándulas exocrinas o endocrinas. Las glándulas exocrinas secretan sus hormonas en conductos que comunican con el medio externo; las endocrinas las secretan al torrente sanguíneo.

Centros de integración: el hipotálamo y la hipófisis

4. La hipófisis es una glándula ubicada en la base del cerebro. Consta de dos partes: la adenohipófisis, formada por los lóbulos anterior e intermedio, y la neurohipófisis, que comprende el lóbulo posterior y está constituida por los axones del hipotálamo. La mayoría de las neurohormonas secretadas por el hipotálamo estimulan o inhiben secreciones hormonales en la adenohipófisis. Otras neurohormonas hipotalámicas son transportadas y almacenadas en la neurohipófisis, donde permanecen hasta el momento de la secreción.

5. El lóbulo anterior de la adenohipófisis produce seis hormonas. Dos de ellas, la somatotrofina y la prolactina, son reguladas por dos factores hipotalámicos, uno estimula la secreción, el otro la inhibe. Las otras hormonas son la tirotrofina (TSH), la corticotrofina (ACTH), la hormona foliculoestimulante (FSH) y la hormona luteinizante (LH). Estas cuatro hormonas mantienen metabólicamente activas a las glándulas endocrinas y estimulan sus secreciones. Responden a un factor liberador del hipotálamo y sus niveles en sangre son regulados por retroalimentación negativa.

Fig. 34-5. Interrelaciones entre el hipotálamo y la hipófisis

Interrelaciones entre el hipotálamo y la hipófisis El hipotálamo se comunica con la adenohipófisis mediante capilares sanguíneos que forman el sistema porta hipotálamo-hipofisario. Las células neurosecretoras del hipotálamo secretan hormonas liberadoras o inhibidoras que llegan mediante ese sistema porta a la adenohipófisis y regulan la producción de las hormonas hipofisarias. Otras células neurosecretoras hipotalámicas producen oxitocina y hormona antidiurética (ADH) que son conducidas a la neurohipófisis dentro de las mismas fibras nerviosas (transporte axónico). Una vez secretadas desde las terminales axónicas ubicadas en la neurohipófisis, estas neurohormonas se difunden hacia los capilares y de ese modo ingresan en la circulación general. Por medio del sistema circulatorio, las hormonas se distribuyen por todo el cuerpo y actúan sobre sus órganos blanco.

6. La somatotrofina estimula la síntesis proteica y promueve el crecimiento de los huesos y los tejidos blandos. En el hígado, impulsa la secreción de las somatomedinas, hormonas que estimulan el crecimiento tisular. La deficiencia de somatotrofina durante la infancia produce "enanismo hipofisario", el exceso genera "gigantismo hipofisario". En los individuos que ya han completado su crecimiento, el exceso de secreción produce acromegalia.

7. La prolactina estimula la secreción de leche en los mamíferos. Los impulsos nerviosos producidos por la succión son transmitidos al hipotálamo, que disminuye la producción de hormona inhibidora de prolactina. Entonces, la hipófisis libera prolactina, que mantiene la producción de leche.

8. La tirotrofina estimula la producción y secreción de las hormonas T3 y T4 (tiroxina) en la glándula tiroides.

9. La corticotrofina estimula la secreción de cortisol, una de las hormonas producidas por la corteza suprarrenal.

10. Las hormonas foliculoestimulante y luteinizante (gonadotrofinas) estimulan la secreción de esteroides sexuales en los testículos y los ovarios.

11. La neurohipófisis secreta dos hormonas: la oxitocina y la hormona antidiurética (ADH). La oxitocina incrementa las contracciones uterinas durante el parto, ayuda al útero a recuperar su forma y su tamaño originales luego del parto y estimula la secreción de leche al comenzar la lactancia. La ADH disminuye la excreción de agua por los riñones y aumenta la presión sanguínea en muchos vertebrados. En los humanos sólo produce este efecto en circunstancias no habituales, como las hemorragias graves.

Fig. 34-6. Control hormonal por retroalimentación

Control hormonal por retroalimentación La producción de muchas hormonas está regulada por complejos sistemas de retroalimentación negativa que involucran a la hipófisis anterior y al hipotálamo. El hipotálamo controla la secreción de hormonas tróficas por parte de la adenohipófisis y éstas, a su vez, estimulan la secreción de hormonas por parte de la glándula tiroides, la corteza suprarrenal y las gónadas (testículos y ovarios). Cuando la concentración de las hormonas producidas por estas glándulas blanco aumenta en la sangre, el hipotálamo disminuye su producción de hormonas liberadoras, la hipófisis reduce la suya y, en consecuencia, la producción de hormonas por las glándulas blanco también desciende. La producción hormonal se regula además en respuesta a otros cambios ambientales e internos por medio del hipotálamo, que recibe e integra información de muchas otras partes del sistema nervioso.

La glándula tiroides: producción de tiroxina y calcitonina

12. La glándula tiroides produce dos hormonas: la tiroxina y la calcitonina. La tiroxina, secretada en respuesta a la acción de la TSH, acelera la tasa de respiración celular; en algunos animales participa en la regulación de la temperatura corporal. La calcitonina, secretada en respuesta a niveles altos de calcio en la sangre, inhibe la resorción ósea y participa en la regulación plasmática del calcio y el fósforo.

13. El hipertiroidismo produce nerviosismo, insomnio, excitabilidad, intolerancia al calor, sudoración excesiva, pérdida de peso y aumento de la frecuencia cardíaca y de la presión sanguínea. El hipotiroidismo afecta el desarrollo infantil, en particular el de las células nerviosas; puede llevar a la deficiencia mental permanente y a algún tipo de enanismo. En los adultos causa sequedad de la piel, intolerancia al frío y falta de vitalidad.

Las paratiroides: producción de parathormona

14. La hormona paratiroidea regula los niveles de calcio y fosfato en la sangre de diversas maneras: estimula la resorción ósea del ion calcio en la sangre, reduce la excreción de calcio por los riñones y eleva la de fosfato y estimula la conversión de vitamina D en su forma activa. El hiperparatiroidismo provoca una gran pérdida de calcio de los huesos, contracción de las vértebras y pérdida de peso.

Glándulas mixtas: las suprarrenales

15. Las glándulas suprarrenales se sitúan por encima de los riñones y están compuestas por dos zonas de diferente estructura y función: la corteza y la médula.

16. La corteza suprarrenal produce hormonas esteroides (corticosteroides), que en los humanos se pueden agrupar en glucocorticoides y mineralocorticoides. El cortisol y otros glucocorticoides promueven la síntesis de glucosa a partir de proteínas y lípidos, disminuyen la utilización de glucosa por las células (excepto en el cerebro y el corazón) y suprimen las respuestas inflamatoria e inmunitaria. Su liberación se incrementa durante el estrés. La aldosterona y otros mineralocorticoides regulan la concentración de iones mediante su reabsorción renal; de esta manera, tienen un efecto importante sobre las concentraciones iónicas de la sangre y la retención o pérdida de agua. La corteza suprarrenal produce, además, cantidades pequeñas de hormonas sexuales masculinas en ambos sexos.

17. La médula suprarrenal libera adrenalina y noradrenalina. Estas hormonas incrementan la frecuencia y la intensidad del latido cardíaco, elevan la presión sanguínea, estimulan un rápido aumento de la glucemia y dilatan las vías respiratorias. Las hormonas de la médula suprarrenal refuerzan la acción del sistema nervioso autónomo y de esta manera participan en las reacciones de "lucha o huida".

El páncreas endocrino: control hormonal de la glucemia

18. El páncreas regula la glucemia a través de las hormonas insulina y glucagón. La insulina se secreta en respuesta a un incremento en la concentración de glucosa o de aminoácidos en la sangre. Estimula la absorción y la utilización de glucosa e induce la conversión de glucosa en glucógeno. Estos procesos disminuyen la glucemia. El glucagón estimula la degradación de glucógeno a glucosa en el hígado y la degradación de grasas y proteínas. Estas actividades incrementan la concentración de azúcar en la sangre.

19. La diabetes mellitus es una deficiencia de insulina que produce un aumento tan grande de la glucosa en la sangre que el riñón no puede reabsorberla totalmente. La pérdida de glucosa por la orina implica una pérdida importante de agua. La deshidratación resultante puede llevar a un colapso de la circulación.

20. La somatostatina es secretada por un tercer tipo de células del páncreas. Su principal función es la de inhibir la secreción tanto de insulina como de glucagón. Además, ayuda a regular el ritmo del pasaje de la glucosa y otros nutrientes desde el tubo digestivo al torrente sanguíneo.

Fig. 34-11. Regulación hormonal de la glucosa sanguínea

Regulación hormonal de la glucosa sanguínea (a) Cuando la concentración de glucosa en la sangre es baja, el páncreas libera glucagón, que estimula la degradación de glucógeno y la salida de glucosa del hígado. (b) Cuando la concentración de azúcar en la sangre es elevada, el páncreas libera insulina, que incrementa la absorción de glucosa por las células y promueve su conversión y almacenamiento en glucógeno. (c) En situaciones de estrés, la hormona adrenocorticotrófica (ACTH) producida por la hipófisis anterior estimula la corteza suprarrenal. Ésta libera cortisol y otras hormonas que incrementan la degradación de lípidos y proteínas y su conversión en glucosa en el hígado. Por otra parte, la estimulación de la médula suprarrenal por las fibras nerviosas del sistema nervioso autónomo (simpático) produce la liberación de adrenalina y noradrenalina, que también elevan la concentración de glucosa en la sangre. La hormona del crecimiento y la somatostatina, que no se muestran en este esquema, también afectan los niveles de glucosa. La hormona del crecimiento inhibe la absorción y la oxidación de la glucosa y estimula la degradación de los ácidos grasos y ejerce así un efecto hiperglucemiante. La somatostatina influye en la velocidad a la cual la glucosa es absorbida por el torrente sanguíneo desde el tubo digestivo.

La glándula pineal

21. La glándula pineal es pequeña y en los humanos está ubicada cerca del centro del cerebro. Secreta en forma rítmica la hormona melatonina, cuyos valores son máximos durante la noche y bajos durante el día. El ritmo de producción también varía estacionalmente (es mayor en el invierno). Este último ciclo provee un "calendario biológico" que les permite a los animales de reproducción estacional sincronizar sus períodos de apareamiento y gestación.

Otros tejidos endocrinos

22. Existen estructuras con función endocrina parcial que, además de realizar sus funciones características, secretan sustancias al torrente sanguíneo. Se trata de agregados de células secretoras o células aisladas que, frente a estímulos específicos, responden con la secreción hormonal. Dentro de este grupo se encuentran el riñón, el timo, el corazón, el estómago, el duodeno y el hígado.

Otras hormonas y sus funciones

23. Las angiotensinas tienen dos funciones: restaurar la presión arterial disminuida y recuperar líquido extracelular para compensar una disminución en la volemia. En su forma activa producen vasoconstricción, activación del sistema simpático, sensación de sed y secreción de aldosterona y de hormona antidiurética.

24. La leptina, producida principalmente por los adipocitos, es responsable de la saciedad y, al menos en parte, de la utilización calórica de la dieta. Parece que actúa en el hipotálamo como una señal que disminuye la ingesta de alimentos. Cuando su nivel desciende, el organismo siente hambre y se ponen en marcha los mecanismos necesarios para la alimentación.

25. Las prostaglandinas se sintetizan en distintas regiones del cuerpo. Difieren de otras hormonas en varios aspectos: son ácidos grasos, son producidas por las membranas celulares de casi todos los órganos del cuerpo y sus tejidos blanco suelen ser los mismos que las producen. Tienen una gran potencia y son degradadas rápidamente por enzimas. Participan en la contracción muscular que propulsa el semen, en las contracciones uterinas durante el parto, en la regulación hipotalámica de la temperatura y en los procesos inflamatorios.

Mecanismos de acción de las hormonas

26. El mensaje hormonal se traduce según el tejido blanco en el que actúe, de su estado de receptividad (cantidad de receptores activos) y de las interacciones entre las distintas hormonas. La clave de la especificidad de la acción hormonal radica en las precisas configuraciones espaciales de sus receptores, que les permiten unirse a una molécula en particular pero no a otras.

Interacciones entre el sistema endocrino y el nervioso

27. Los sistemas endocrino y nervioso complementan estrechamente sus funciones y ejercen un control mutuo de sus acciones. Este control es mediado por la secreción de hormonas endocrinas, neurotransmisores y neurohormonas. Por medio de la inervación de las glándulas, el sistema nervioso envía una señal química y así controla la secreción hormonal. Mediante la interacción con receptores específicos, las hormonas liberadas por las diversas glándulas del organismo actúan en el sistema nervioso central y modifican el comportamiento del individuo.