Tema 1. Generalidades del sistema endocrino y mecanismos de acción hormonal

1.1 Introducción

La regulación y coordinación de funciones de las diferentes células del organismo se realiza a través de dos sistemas, uno, el nervioso y otro, el endocrino. En el caso del primero, la transmisión de la información se realiza mediante señales rápidas de naturaleza eléctrica; en cambio el sistema hormonal utiliza señales más lentas de naturaleza química: las hormonas.

Las hormonas son producidas por un tipo de células, denominadas células endocrinas, circulan por la sangre y llegan hasta otras células denominadas células diana, ejerciendo sobre ellas un efecto regulador.


Las hormonas actúan sobre todos los sistemas del organismo, regulando la homeostasis que permite mantener un medio interno estable, además son importantes en el desarrollo y crecimiento, en el metabolismo, y en los mecanismos reproductores.

El concepto de hormona se ha ido ampliando, ya que algunas, por ejemplo, no viajan por la sangre, o bien ejercen sus acciones a nivel local sobre células vecinas (acción paracrina). E incluso las hormonas pueden actuar sobre las propias células que las fabrican, desarrollando así una acción autocrina.

Aunque estudiados por separado, el sistema nervioso y endocrino están estrechamente relacionados, ya que muchas neuronas secretan hormonas, “neurosecreción”; y muchas hormonas, que en origen sólo se consideró que actuaban transportadas en sangre, se ha observado que funcionan también como neurotransmisores del sistema nervioso central.

1.2 Hormonas


Las hormonas son moléculas sintetizadas y secretadas por células endocrinas. Estas células pueden encontrarse de forma aislada distribuidas por el organismo, o bien agrupadas formando glándulas endocrinas. Estas glándulas se diferencian de las exocrinas por la ausencia de túbulos a los que se vierta la secreción, y disponen de una gran irrigación sanguínea y linfática a las cuales secretan las hormonas.

1.2.1  Clasificación de las hormonas

Según su estructura química se diferencian tres tipos de hormonas:

1. Derivadas de aminoácidos. Como las hormonas tiroideas que derivan del aminoácido tirosina, o las catecolaminas.

2. Peptídicas. Son el grupo más numeroso y varían mucho en tamaño, algunas son péptidos de muy pequeño tamaño, formadas por tan sólo 3 aminoácidos, y otras son compuestos de carácter polipeptídico, que alcanzan varios cientos de aminoácidos.
3. Esteroides. Son las más importantes de naturaleza lipídica. Su estructura básica deriva del colesterol y sus vías sintéticas son comunes existiendo enzimas llaves que determinan las diferentes rutas metabólicas.

La naturaleza química determina como se sintetiza, se almacena, se secreta y es transportada en sangre. También su vida media y su forma de establecer relación con su célula diana viene determinada por la estructura química de la hormona.

En términos generales, las moléculas pequeñas y de naturaleza hidrófila, viajan libres en sangre, mientras que las de mayor tamaño o de carácter hidrófobo (lípidos) viajan unidas proteínas plasmáticas transportadoras. Éstas últimas van eliminándose de la circulación de modo mucho más lento, de forma que su vida media es mayor que la de las que van libres en solución.

La unión de las hormonas a su receptor en la célula diana es condición ineludible para que puedan ejercer sus efectos fisiológicos, las hormonas liposolubles tienen sus receptores localizados en el citoplasma o en el núcleo de sus células diana, mientras que las hidrosolubles tienen sus receptores ubicados en la membrana celular.

Otra clasificación de los sistemas hormonales se realiza a partir de las relaciones anatómicas entre la célula A (célula endocrina) y la célula B (célula diana):

• Sistémica. 
La hormona se sintetiza y almacena en células específicas asociadas con una glándula endocrina, ésta libera la hormona al torrente sanguíneo cuando recibe la señal fisiológica adecuada. La hormona viaja hacia un blanco celular lejano que usualmente tiene una alta afinidad por la hormona. La hormona se acumula en este blanco y se inicia una respuesta biológica, que suele resultar en un cambio de concentración de un componente sanguíneo, que sirve como señal de retroalimentación para la glándula endocrina, la cual disminuye la biosíntesis y secreción de la hormona. Ejemplo: liberación de hormonas del hipotálamo en un sistema porta cerrado lo que asegura que las hormonas lleguen a la pituitaria anterior, que contiene células receptoras de dichas hormonas.
• Paracrina. 
La distancia entre las células A y B es pequeña de manera que A sintetiza y secreta la hormona que difunde hasta B. Ejemplo: producción de testosterona por las células intersticiales de Leydig, después difunde en los túbulos seminíferos adyacentes.
• Autocrina. 
Es una variación del sistema paracrino en el que la célula que sintetiza y secreta la hormona también es la célula blanco. Ejemplo: prostaglandinas.
• Neurotransmisores. 
Cuando la señal eléctrica de la neurona es sustituido por un mediador químico, (el neurotransmisor) que es secretado por el axón. El neurotransmisor difunde localmente en la sinapsis hasta el receptor de la célula adyacente. Neurotransmisores como acetilcolina y norepinefrina se clasifican como neurohormonas paracrinas.

1.3 Concentración hormonal

La mayor parte de las hormonas se encuentran en los líquidos corporales en concentraciones muy bajas, del orden de nanomolar a picomolar (10^–9 a 10^–12). Estos valores vienen determinados por:

1. La tasa de secreción. La secreción de una hormona no se realiza de modo continuo y constante, sino que se realiza a pulsos. Estos pulsos pueden variar de frecuencia dependiendo de que la célula endocrina reciba estímulos positivos que incrementarán la secreción o estímulos negativos que la disminuirán. Estos estímulos pueden ser nerviosos, hormonales o bien dependientes de la concentración de alguna molécula o ión específico. Además algunas hormonas presentan un patrón de secreción de carácter rítmico siguiendo ritmos ambientales como luz/oscuridad o sueño/vigilia, estos ciclos de 24 horas se conocen con el nombre de ritmos circadianos y existen diversas hormonas que les siguen, así ACTH, cortisol, GH , etc.
2. La tasa de eliminación. La hormona circulante es eliminada bien por excreción o por inactivación metabólica, de tal forma que muchos productos de este metabolismo presentan una actividad hormonal menor o bien ninguna.

1.4 Mecanismos de acción hormonal


Estos mecanismos utilizan los mismos sistemas que los descritos en la comunicación intercelular. La respuesta de una célula a la orden hormonal da lugar a una modificación de una actividad específica celular. 
El inicio de la respuesta hormonal requiere la unión específica de la hormona con su receptor, dependiendo dicha respuesta del tipo de receptor hormonal que posea la célula diana.

• Receptores de membrana plasmática
. Reconocen hormonas solubles en agua tales como las peptídicas. La vida media es a menudo de segundos o minutos (la mayoría de las hormonas peptídicas). Funcionan transmitiendo una señal después de la fijación. La activación puede ser directa, receptores que constituyen canales iónicos o enzimas, o puede ser indirecta, transduciendo señales a través de proteínas G y aumentando la concentración de segundos mensajeros intracelulares. Las hormonas peptídicas se fijan a estos receptores , y de su unión se produce hidrólisis de fosfatidilinositol, movilización de Ca, formación de nucleótidos intermedios fosforilados, síntesis de adenosinmonofosfato cíclico (AMPc) con activación de proteincinasas que conducirían a la fosforilación de proteínas específicas y a la aparición de efectos fisiológicos.
• Receptores intracelulares
. Localizados en el citoplasma o en el núcleo, son los utilizados por las hormonas esteroides y tiroideas que alcanzan el citoplasma celular mediante difusión pasiva. Tras su unión se trasladan al núcleo-translocación (hormonas esteroideas) o bien se forman en el propio núcleo (hormonas tiroideas), uniéndose a secuencias específicas reguladores de DNA, controlando así la tasa de transcripción de RNA a partir de los genes controlados por estos elementos reguladores, y así aumenta o disminuye la síntesis de proteínas citoplasmáticas que median los efectos de la hormona se incrementa o reduce.

Las respuestas hormonales son de naturaleza muy variada dependiendo de cuál sea la célula diana:

1. Cambios en la permeabilidad de la membrana, facilitando la entrada de sustratos para su uso como precursores biosintéticos o como compuestos energéticos.
2. Modificación del potencial de membrana.
3. Activación de enzimas de membrana que producen una cascada de reacciones metabólicas
.
4. Activación del mecanismo de transcripción genética, modificando el ritmo de síntesis proteica.