Clases Repaso CYD - Integración Fisiología del Sistema Endocrino - Prof Pablo Arias

Sistema Endocrino y Comunicación Intercelular

Introducción al Sistema Endocrino

• El profesor invita a los estudiantes a interrumpirlo si tienen preguntas, enfatizando la importancia de no usar el chat para facilitar la comunicación.

• Se menciona que se abordarán temas del sistema endocrino, incluyendo la regulación hormonal del crecimiento, distribuidos en varias unidades del programa.

Comunicación Intercelular

• Las moléculas de comunicación intercelular son esenciales para el intercambio de energía, materia e información entre células.

• Se diferencian varios tipos de señales: hormonas, neurotransmisores y mediadores paracrinos, según su trayectoria.

Complejidad en Organismos Multicelulares

• La comunicación intercelular es crucial en organismos multicelulares para coordinar funciones entre tejidos especializados.

• Los mensajeros viajan a través de líquidos corporales como la sangre, siendo solubles para facilitar este transporte.

Métodos de Comunicación Celular

• Existen métodos directos donde el mensajero atraviesa membranas celulares sin salir al exterior (ej. uniones Gap).

• En el sistema inmune, las células presentan antígenos que inducen cambios en células blanco específicas (ej. linfocitos T).

Tipos de Mensajes Intercelulares

• Los mensajes pueden ser paracrinos o autocrinos; los primeros afectan células vecinas mientras que los segundos impactan sobre la misma célula productora.

• Un tipo especializado implica que el mensajero difunde al torrente sanguíneo y actúa sobre células distantes con receptores específicos.

Sinapsis Químicas y Comunicación Especializada

• La sinapsis química es un método especializado donde mediadores difunden a través de hendiduras sinápticas entre neuronas.

• También se menciona una forma mixta donde neuronas liberan mediadores cerca de vasos sanguíneos, como ocurre en el hipotálamo.

Función y Rol de las Sustancias Mensajeras

• La función de una sustancia (neurotransmisor o hormona) depende del camino que recorre más que sus características químicas.

¿Cómo actúa la insulina en las células?

Mecanismos de acción de la insulina

• La insulina interactúa con receptores en células blanco, como hepáticas y musculares, induciendo cambios que aumentan la captación y metabolismo de glucosa, lo que resulta en una disminución de los niveles de glucosa en sangre.

• Los mediadores intercelulares actúan sobre receptores ubicados en la membrana, que se dividen en dos grupos: ionotrópicos (asociados a canales iónicos) y metabotrópicos (asociados a sistemas enzimáticos).

• Los receptores metabotrópicos son predominantes y su activación produce cambios en mensajeros intracelulares como el AMP cíclico y calcio, iniciando cascadas de señalización.

Cascadas de señalización

• La activación del receptor lleva a un aumento en mensajeros secundarios como el AMP cíclico o inositol trifosfato, que a su vez activa quinasas consideradas terceros mensajeros.

• Un esquema común es el mecanismo asociado a proteínas G; la unión hormonal activa subunidades que transforman sustratos cercanos a segundos mensajeros.

Amplificación de señales hormonales

• Este proceso puede llevar a modificaciones rápidas del potencial de membrana o activar enzimas mediante fosforilación, afectando así diversas funciones celulares.

• La cadena de señalización permite amplificar respuestas; por ejemplo, una molécula de adrenalina puede generar un incremento significativo en la producción de glucosa al activar múltiples quinasas.

Ejemplo práctico: Glucógenolisis

• Una sola molécula de adrenalina puede liberar millones de moléculas de glucosa al activar procesos metabólicos complejos durante situaciones como el ayuno.

Interacción entre mediadores

Hormonas y su Mecanismo de Acción

Interacción Hormonal y Receptores

• Se introduce el concepto de "Cross doc", que se refiere a la conversación entre vías de señalización, permitiendo múltiples sitios de control hormonal.

• Las hormonas esteroides se unen a receptores específicos, lo que provoca la separación de proteínas chaperonas que mantienen el receptor en estado inactivo.

• La unión de la hormona al receptor lleva a la fosforilación, dimerización y translocación del receptor al núcleo celular.

Transcripción Genética Mediadas por Hormonas

• En el núcleo, el receptor hormonal se une a un sitio específico en la región promotora de un gen, iniciando o reprimiendo la transcripción genética.

• La hormona tiroidea más común es la tiroxina (T4), que debe convertirse en triyodotironina (T3) para actuar sobre sus receptores nucleares.

Regulación del Metabolismo Hormonal

• La conversión de T4 a T3 ocurre en el citoplasma y puede ser regulada según las necesidades celulares.

• Los tejidos pueden controlar cuánta T4 se convierte en T3 activa o T3 reversa inactiva, ajustando así su funcionamiento metabólico.

Sistema Endocrino Tradicional

• El sistema endocrino incluye glándulas como la pineal, hipotálamo, hipófisis, tiroides y páncreas endocrino; cada una produce hormonas específicas.

• Además de las glándulas clásicas, otros tejidos también producen hormonas importantes como las entero hormonas del tubo digestivo y eritropoyetina desde los riñones.

Funciones Clásicas del Sistema Endocrino

• Se reconocen cinco funciones principales: crecimiento/desarrollo, homeostasis interna (ej. aldosterona), almacenamiento/utilización energética (ej. insulina), respuesta al estrés (ej. cortisol), y reproducción (hormonas gonadales).

• Muchas hormonas tienen múltiples funciones; por ejemplo, la insulina no solo promueve el crecimiento sino también regula el almacenamiento energético.

Sinergia Hormonal

Hormonas y su Regulación

Definición de Hormonas

• Las hormonas son compuestos bioquímicos elaborados por células, secretados en pequeñas cantidades al torrente sanguíneo.

• La definición clásica no incluye hormonas liberadas por células aisladas, aunque hoy se reconoce que hay más hormonas de este tipo que de glándulas.

Clasificación de Mensajeros

• Los mensajeros hormonales se clasifican según su estructura química: péptidos y proteínas (ej. insulina, hormona antidiurética).

• Las aminas tienen carga eléctrica y no atraviesan fácilmente la membrana celular, requiriendo receptores específicos.

Mecanismos de Regulación

• Todas las hormonas deben tener mecanismos de regulación precisos para evitar secreciones antojadizas.

• La acción hormonal sobre la célula blanco puede modificar la secreción hormonal a través de un circuito de retroalimentación simple.

Ejemplo: Regulación de Glucemia

• Se observa una correlación entre los niveles de glucosa e insulina; cuando aumenta la glucosa, también lo hace la insulina.

• Este proceso ocurre varias veces al día en respuesta a las comidas, mostrando un patrón estricto entre el ascenso glucémico y la secreción de insulina.

Sistemas Complejos de Regulación

• Existen sistemas regulatorios complejos como el eje hipotálamo-hipófisis-glándula periférica (ej. tiroides).

• La TRH del hipotálamo estimula la hipófisis para liberar TSH, que a su vez actúa sobre la tiroides para liberar hormonas tiroideas.

Retroalimentación en Ejes Hormonales

• Las hormonas tiroideas generan retroalimentaciones que regulan tanto TSH como TRH desde el hipotálamo.

• Los mecanismos cortos y ultra cortos pueden influir en la secreción hormonal, aunque generalmente son menos relevantes que las concentraciones periféricas.

Impacto del Efecto Biológico

Estudios sobre la Hormona Gonadal y su Impacto en el Gallo

Experimentos Iniciales y Resultados

• Los primeros experimentos realizados en Francia en 1849 demostraron que es posible restituir los efectos de la falta de una hormona gonadal, permitiendo a un gallo castrado recuperar ciertos atributos de un gallo intacto.

• A medida que el gallo madura, puede desarrollar características como una cresta prominente y su canto característico, aspectos que dependen de la presencia de testículos.

• Se descubrió que es posible devolverle atributos a un gallo castrado mediante la implantación de testículos en la cavidad abdominal, lo cual fue demostrado por Bertol hace aproximadamente 175 años.

Interacción entre Sistemas Nervioso y Endocrino

• En 1930 se comenzó a investigar la interacción entre el sistema nervioso y el sistema endocrino, observando que estimular ciertas áreas del hipotálamo podía inducir procesos como la ovulación.

• La unidad hipotálamo-hipofisaria juega un papel crucial en esta interacción, regulando funciones tanto endocrinas como conductuales.

Anatomía del Hipotálamo

• El hipotálamo está ubicado debajo del tálamo y limitado por estructuras como el quiasma óptico (anteriormente) y los cuerpos mamilares (posteriormente).

• Aunque es una pequeña parte del sistema nervioso central, el hipotálamo tiene múltiples funciones incluyendo regulación hormonal, temperatura corporal y equilibrio hídrico.

Función Endocrina del Hipotálamo

• La relación funcional con la adenohipófisis se establece a través del transporte de sustancias por vasos portales; las neuronas hipotalámicas liberan hormonas directamente al torrente sanguíneo.

• Estas hormonas controlan el trofismo y función de las células adeno hipofisarias, afectando así diversas funciones corporales.

Estructura Nuclear del Hipotálamo

• Existen varios núcleos dentro del hipotálamo que producen diferentes hormonas; algunos núcleos pueden secretar varias hormonas distintas.

• Se presentan cortes frontales mostrando distribución nuclear; esto incluye núcleos importantes relacionados con funciones hormonales específicas.

Implicaciones Clínicas

¿Cómo interactúa el hipotálamo con otras estructuras cerebrales?

Funciones del Hipotálamo

• El hipotálamo no actúa solo; colabora con estructuras supra hipotalámicas como la amígdala, el hipocampo y la corteza prefrontal, formando parte del sistema límbico.

• Existen proyecciones ascendentes que conectan el hipotálamo con diferentes áreas de la corteza cerebral y proyecciones descendentes que lo vinculan con el tronco encefálico y la médula espinal.

Regulación de Respuestas

• La información sobre la luz ambiental llega al hipotálamo a través de vías retino-hipotalámicas, regulando así funciones como las del núcleo supraclasmático y la glándula pineal.

• Las hormonas liberadoras e inhibidoras del hipotálamo son principalmente péptidos, excepto por el factor inhibidor de prolactina (PIF), que es una catecolamina (dopamina).

Estructura y función de la hipófisis

Tipos de Hipófisis

• La hipófisis se divide en dos partes: anterior (adenohipófisis) y posterior (neurohipófisis). La adenohipófisis tiene células secretoras originadas en tejido endodérmico.

• La neurohipófisis está separada por una porción intermedia y se relaciona con el hipotálamo a través de haces nerviosos provenientes de núcleos específicos.

Control Hipotalámico

• El control ejercido por el hipotálamo sobre ambas partes es diferente: nervioso para la neurohipófisis y hormonal para la adenohipófisis.

• En la adenohipófisis, las células pueden ser cromófilas o cromófobas. Las cromófilas se dividen en basófilas (que producen hormonas estimulantes) y acidófilas (que producen hormona de crecimiento y prolactina).

Regulación del Crecimiento durante la Pubertad

Características del Desarrollo Puberal

• Se presenta un caso donde un niño muestra déficit en talla durante su desarrollo puberal, caracterizado por cambios físicos significativos.

• La pubertad es un proceso biológico universal que culmina con la capacidad reproductiva, diferenciándose claramente de los fenómenos socioculturales asociados a la adolescencia.

Diferencias entre Crecimiento y Desarrollo

• Es crucial distinguir entre crecimiento (cualitativo, medible numéricamente mediante antropometría) y desarrollo (no implica aumento físico sino evolución integral).

Proceso de Desarrollo y Evaluación del Crecimiento

Conceptos Clave sobre el Desarrollo

• La adquisición o modificación de funciones es un proceso continuo, donde se pueden perder ciertas funciones durante el desarrollo, pero generalmente se refiere a la adquisición de nuevas habilidades.

• El desarrollo plural implica utilizar eventos como marcadores para evaluar la velocidad y adecuación del crecimiento en los niños.

Herramientas para la Evaluación Antropométrica

• Se recomienda consultar una guía de evaluación del crecimiento físico que incluye definiciones y tablas de percentilos, así como herramientas para la evaluación antropométrica.

• El libro menciona a Tanner, un pediatra inglés que elaboró una guía sobre el desarrollo sexual secundario en niños y niñas.

Indicadores de Salud Infantil

• Un indicador clave de salud infantil es cómo crece un niño; déficits en talla o disminuciones en la velocidad de crecimiento deben ser evaluados cuidadosamente.

• Las tablas presentadas en el libro muestran relaciones entre edad cronológica y talla, destacando diferentes percentilos que indican variaciones en el crecimiento.

Comprensión del Percentil

• El percentil 50 representa la media geométrica; por ejemplo, para niñas de 15 años, una talla promedio sería aproximadamente 1.51 m.

• Un percentil 97 indica que solo un 3% tiene una talla superior a 1.72 m, lo cual ayuda a entender las distribuciones dentro del grupo poblacional.

Causas del Déficit de Talla

• Se discute que el déficit de talla puede estar relacionado con enfermedades endocrinológicas o factores más comunes como problemas gastrointestinales o carencias afectivas.

• En Argentina, hay disparidades significativas en la prevalencia del déficit de talla según regiones socioeconómicas; algunas áreas tienen tasas tan bajas como 2%, mientras que otras alcanzan hasta 20%.

Factores Socioeconómicos y Seguridad Alimentaria

• La prevalencia global muestra diferencias notables: países con alta pobreza presentan mayores índices (ej. Angola con 38%), mientras que naciones desarrolladas tienen cifras mucho menores.

Factores que Afectan el Crecimiento Infantil

Impacto de los Factores Ambientales

• Los factores ambientales, como la higiene y el saneamiento, así como la dificultad de acceso al sistema de salud, afectan el crecimiento infantil.

• La equidad de género también juega un papel importante; por ejemplo, las madres enfrentan desafíos para trabajar durante el periodo de amamantamiento.

Deficiencias en Niños

• En la región, hasta un 30% de los niños menores de cinco años pueden presentar deficiencias en su crecimiento.

• Se menciona una tabla clásica que muestra la distribución de percentiles a lo largo del desarrollo infantil.

Crecimiento y Desarrollo Puberal

Diferencias en Talla entre Géneros

• Los niños alcanzan una talla mayor (percentil 97 alrededor de 1.84 m), pero este crecimiento se da más tarde que en las niñas (1.72 m).

• Las niñas alcanzan su altura máxima alrededor de los 15 años, mientras que los varones lo hacen entre los 16 y 17 años.

Velocidad del Crecimiento

• El estirón puberal comienza a partir de los diez años en niñas y a partir de los once en varones.

• Las niñas crecen aproximadamente ocho centímetros por año, mientras que los varones alcanzan un pico promedio de nueve centímetros anuales.

Hormonas y Crecimiento Óseo

Influencia Hormonal

• Las hormonas sexuales (estrógeno en niñas y testosterona en varones) impactan el crecimiento óseo al afectar el cartílago epifisario.

• La calcificación del cartílago ocurre dos o tres años después del estadio Tanner III, cuando hay suficiente hormona sexual circulante.

Evaluación Clínica

• Es crucial evaluar el estadio Tanner para determinar las posibilidades de alcanzar una talla normal; un estadio avanzado indica menor probabilidad.

Desarrollo Mamario y Menarca

Transición Puberal Femenina

• El desarrollo mamario inicia alrededor de los once años, con variaciones desde ocho años y medio hasta trece.

• La menarca ocurre aproximadamente dos años después del brote mamario, con variabilidad entre diez y quince años para su aparición.

Transición Puberal Masculina

Cambios Testiculares

• El aumento del volumen testicular marca la transición a la etapa puberal; se considera significativo a partir de cuatro mililitros.

• Este proceso se mide clínicamente sin necesidad de ecografías utilizando un orquímetro.

Desarrollo Masculino

• La secreción hormonal iniciada por el testículo provoca cambios físicos característicos como vello púbico y desarrollo genital.

Hormona de Crecimiento y su Regulación

Importancia de la Maduración Tubular

• La maduración tubular tiene un impacto clínico limitado si no se observa, lo que puede indicar falta de atención. Se relaciona con la capacidad para sintetizar gametas alrededor de los 13 años, correspondiente al estadio de Tanner 3.

Estructura y Función de la Hormona de Crecimiento

• La hormona de crecimiento (GH) está compuesta por aproximadamente 190 aminoácidos y tiene un peso molecular de 22 kDa. Induce el crecimiento en tejidos a través de hiperplasia e hipertrofia.

• Además del crecimiento, la GH tiene efectos metabólicos significativos: reduce el tejido adiposo (lipolítica), aumenta la síntesis proteica (anabólica) y eleva los niveles de glucosa en sangre (hiperglucemia).

Estructura Química Detallada

• La estructura primaria y terciaria incluye puentes disulfuro que contribuyen al plegamiento en solución acuosa, formando hélices alfa estables. Comparte características estructurales con hormonas como prolactina y lactógeno placentario.

Regulación de la Secreción

• La secreción de GH es regulada por dos factores bien caracterizados: GHRH que estimula su liberación e inhibidores que afectan su producción a nivel hipofisario.

• El receptor para GH puede ser sintetizado incompletamente; este receptor modificado actúa como transportador, regulando así la cantidad disponible para los tejidos.

Mecanismos Intermediarios

• Los principales tejidos blanco son hueso, músculo e hígado. La GH actúa estimulando la producción del factor IGF-1 o somatomedina C, mediador clave en sus efectos sobre otros tejidos.

• Aproximadamente el 70% del IGF-1 proviene del hígado; este factor viaja unido a una proteína transportadora BP3, controlando así la liberación hormonal mediante retroalimentación negativa.

Influencias Externas sobre la Secreción

• Factores como el ayuno, ejercicio o sueño aumentan la secreción hormonal. Receptores hipotalámicos detectan glucosa y aminoácidos, modificando así esta secreción.

Impacto del Sueño y Ejercicio

• Durante el sueño se secretan cantidades significativas de GH; preservar el sueño es crucial para el crecimiento infantil. El ejercicio también provoca un aumento notable en los niveles hormonales tras solo diez minutos.

Hormona de Crecimiento: Mecanismos y Efectos

Introducción a la Hormona de Crecimiento

• Durante el ayuno, los niveles de hormona de crecimiento (GH) aumentan, lo que está asociado con la detección de hipoglucemia.

• La secreción de GH se ve significativamente afectada por la etapa del desarrollo puberal, especialmente entre los 10 y 12 años en varones.

Mecanismo de Acción de la Hormona de Crecimiento

• La GH actúa a través de un receptor peculiar que no tiene una tirosina quinasa propia, utilizando una prestada llamada Jack dos.

• Al unirse la GH a su receptor, se activa una serie de proteínas asociadas en la membrana celular que facilitan la transcripción genética.

Efectos Metabólicos y Anabólicos

• La GH estimula tanto el crecimiento muscular como el adiposo, además de influir en diversas vísceras.

• Un efecto específico es el estímulo del crecimiento óseo mediante la diferenciación y proliferación de precondrocitos en las metáfisis.

Interacción con IGF-1

• La unión de GH a sus receptores en condrocitos promueve la producción local del factor IGF-1, crucial para el crecimiento celular.

• Este mecanismo incluye tanto acciones directas sobre los precondrocitos como indirectas al estimular IGF-1 para promover su proliferación.

Acciones Metabólicas Adicionales

• La GH tiene efectos hiperglucemiantes al aumentar gluconeogénesis hepática y disminuir la utilización de glucosa.

• También actúa como hormona lipolítica, promoviendo liberación de ácidos grasos desde el tejido adiposo y aumentando metabolismo graso.

Resumen Final y Recomendaciones

• Es fundamental recordar que la GH contribuye a mantener niveles adecuados de calcio, magnesio y aminoácidos circulantes para asegurar síntesis proteica activa.