Principios Generales de Endocrinología

Función del Sistema Endocrino

El sistema endocrino desempeña un papel crucial en la coordinación e integración de la actividad celular, regulando la función orgánica y manteniendo la homeostasis, es decir, un ambiente interno constante o en equilibrio. Su correcto funcionamiento es esencial para la salud celular, ya que su disfunción puede dar lugar a diversas enfermedades.

Funciones Fisiológicas y sus Componentes

El sistema endocrino participa en la regulación de una amplia gama de funciones fisiológicas, incluyendo:

• Regulación del sodio y balance de agua (control del volumen sanguíneo y presión arterial).
• Regulación del calcio y fósforo.
• Regulación del balance de energía.
• Aporte del combustible para las demandas metabólicas celulares.
• Respuesta al estrés.
• Reproducción, desarrollo, crecimiento y envejecimiento.

Descripción Clásica vs. Actual

Descripción clásica: Una hormona producida por un órgano es liberada y actúa en un órgano a distancia.

Descripción actual: Una red de múltiples órganos que liberan hormonas, desde péptidos pequeños hasta glicoproteínas, ejerciendo su efecto en regiones vecinas o en órganos a distancia. Este sistema está coordinado con el sistema nervioso central y periférico, así como con el sistema inmune.

Componentes Básicos del Sistema Endocrino

• Glándulas endocrinas
• Hormonas
• Órgano blanco

Tipos de Hormonas

Existen tres grupos principales de hormonas:

• Peptídicas o proteínas
• Esteroideas
• Derivadas de aminoácidos (aminas)

Localización del Receptor

• Péptidos y aminas: Receptores en la superficie celular.
• Esteroides: Receptores intracelulares.

Vida Media de las Hormonas

• Aminas: 2-3 minutos
• Polipéptidos: 4 a 40 minutos
• Esteroides y proteínas: 4-170 minutos
• Hormonas tiroideas: 1 a 7 días

Hormonas Peptídicas o Proteínas

Características

• La mayoría son peptídicas.
• Moléculas de 3 a 200 aminoácidos.
• Sintetizadas como pre-pro-hormonas, procesadas a pro-hormonas y finalmente a hormonas.
• Almacenadas en vesículas para su exocitosis.

Síntesis

Se sintetizan como pre-pro-hormonas en ribosomas, procesadas a pro-hormonas en el retículo endoplasmático. En el aparato de Golgi, la hormona o pro-hormona es empacada en vesículas secretoras, las cuales son liberadas desde la célula en respuesta a la entrada de calcio (indispensable para el anclaje de las vesículas a la membrana celular y para la exocitosis de su contenido).

Ejemplo de Síntesis Hormonal

La proinsulina (pro-hormona), después de un procesamiento enzimático, pierde la cadena de aminoácidos denominada péptido C para formar la insulina (hormona).

Ejemplos de Hormonas Peptídicas

• Insulina
• Glucagón
• Corticotropina (ACTH)

Un subgrupo son las proteínas unidas a un grupo de carbohidratos, llamadas glicoproteínas, como:

• Gonadotropinas (Luteinizante -LH- y Folículo-estimulante -FSH-)
• Hormona estimulante de tiroides (TSH)

El carbohidrato es fundamental para determinar la actividad biológica y la vida media de la hormona.

Hormonas Esteroideas

Derivadas del colesterol. Su síntesis ocurre en la corteza adrenal, gónadas y placenta. La vitamina D y sus metabolitos son consideradas hormonas esteroideas.

Hormonas Derivadas de Aminoácidos

Sintetizadas a partir de tirosina, incluyen las catecolaminas (norepinefrina, epinefrina, dopamina) y las hormonas tiroideas.

Mecanismo de Acción

Efectos de las Hormonas

Dependiendo del sitio donde la hormona es liberada y hacia donde ejerce su efecto biológico, se clasifican en:

• Endocrino
• Paracrino
• Autocrino
• Intracrino

Transporte Hormonal

Las hormonas en la circulación pueden circular libres o unidas a proteínas transportadoras. Las ventajas de viajar unidas a proteínas son:

• Aumenta la vida media.
• Regula la actividad de la hormona al determinar la cantidad de hormona libre que se unirá al receptor.

Muchas proteínas transportadoras son globulinas sintetizadas en el hígado. Las enfermedades hepáticas pueden afectar la acción hormonal.

Depuración Hormonal

La depuración hormonal consiste en eliminar las hormonas de la circulación. La tasa de depuración metabólica se refiere a la cantidad de hormona que se depuró del plasma por unidad de tiempo. Las hormonas se pueden depurar por dos mecanismos:

• Fase 1: hidroxilación u oxidación.
• Fase 2: Glucuronidación, sulfatación, reducción con glutatión.

Después se eliminan por hígado o riñón. También por internalización del complejo hormona-receptor seguido de degradación lisosomal. Una pequeña fracción hormonal se elimina sin cambio. La tasa de depuración metabólica (mcr) es la suma de la eliminación hormonal del organismo e incluye la degradación (hepática, renal) por procesos enzimáticos. Se miden las hormonas o sus metabolitos en orina para evaluar la función de un órgano endocrino en particular.

Efectos de las Hormonas en las Células

Afinidad y Especificidad

Afinidad: Determina la facilidad con la que una hormona se separa y se une a su receptor.

Especificidad: Habilidad del receptor para distinguir el tipo de hormona con la cual debe interactuar.

Las enfermedades endocrinas ocurren cuando:

• La hormona está elevada o baja, fuera de lo normal.
• Cuando el receptor no está presente o sí está presente pero: el número de receptores es menor o su función está alterada.

Agonista: Un agonista del receptor tiene un efecto similar al de la hormona al unirse a su receptor.

Antagonista: Un antagonista bloquea el efecto de la hormona en el receptor.

Receptores Hormonales

Efectos de las Hormonas en sus Receptores

Receptores de membrana: Localizados en la membrana celular del órgano blanco de la hormona.

• a) Ligados a canales iónicos
• b) Reguladores de actividad de proteínas intracelulares:
  • Receptores acoplados a proteínas G
  • Receptores tirosina kinasa
• c) Receptores ligados a kinasas: Hormona de crecimiento

Receptores intracelulares: Receptores esteroideos.

• Son nucleares.
• Regulan la transcripción genética.
• Regulan la síntesis de proteínas.
• Ejemplos: Hormonas tiroideas, Vitamina D, Esteroides.

Receptores Nucleares

Receptores Intracelulares (2)

1. Los receptores no ocupados de hormonas tiroideas reprimen la transcripción del DNA. Al unirse la hormona tiroidea, inicia la transcripción del gen. El receptor de hormonas tiroideas actúa como un represor de la transcripción en ausencia de la hormona y la unión de la misma lo convierte en un activador que estimula la transcripción del gen.
2. Los receptores de hormonas esteroideas no se unen al DNA a menos que esté presente la hormona. El complejo esteroide-receptor activa la transcripción del DNA.

Regulación de los Receptores Hormonales

Mecanismos de Regulación de los Receptores Hormonales

Desensibilización: La exposición prolongada a la hormona disminuye la respuesta a esa hormona en las células.

Mecanismo lento:

• El receptor se puede introducir a las células para disminuir la respuesta (endocitosis).
• El receptor es destruido dentro de la célula.
• Ello produce «regulación a la baja» de los receptores.

Mecanismo rápido: Desfosforilación

Regulación a la alta: Cuando la hormona es poca o el efecto es inducido por otra hormona en células distintas a su órgano blanco (tiroides en corazón).

Control de la Liberación Hormonal

Mecanismos de Regulación de la Concentración Hormonal

Los niveles de las hormonas oscilan durante el día debido a la interacción con otros sistemas del organismo:

• Hormonal
• Neural
• Nutricional
• Medio ambiente

Patrón de Liberación Hormonal

Las concentraciones hormonales en plasma fluctúan durante el día. Las mediciones al azar no reflejan el estado endocrino del individuo. Los niveles hormonales cambian con el insomnio, la luz, el estrés, la enfermedad, la función hepática y renal, y el patrón circadiano.

Control Neural

El control hormonal está bajo estricta regulación del sistema nervioso. Por ello se utiliza el término «neuroendocrino». El sistema simpático y parasimpático utilizan acetilcolina y norepinefrina (post-ganglionares) o sólo acetilcolina (pre-ganglionares). El ejemplo típico es el de las glándulas suprarrenales.

Control Hormonal

• Regulación negativa
• Regulación positiva
• Regulación por el producto

Control Nutricional

La ingesta de glucosa y la liberación de insulina, o el nivel de calcio y la regulación de PTH, son ejemplos de control nutricional. Pueden ser múltiples factores nutricionales los que regulen la misma hormona. Por ejemplo, la liberación de insulina es regulada también por aminoácidos.

Conceptos Clave

1. Basándose en la química de las hormonas, se clasifican en proteínas, derivados de aminoácidos y esteroides.
2. La disponibilidad de las hormonas y su efecto fisiológico depende de la concentración de las proteínas transportadoras.
3. Los efectos biológicos de las hormonas requieren su interacción con receptores en los órganos blanco.
4. La liberación hormonal está bajo control hormonal, neural y regulación del producto.
5. Las hormonas controlan su propia liberación mediante mecanismos de retroalimentación.