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Generalidades del sistema endócrino Dra. Rut Agüero y Bioq. Nora Figueroa Propósito Introducir al alumno en principios generales y básicos del funcionamiento del sistema endócrino. Objetivos •Reconocer las principales diferencias entre el sistema de señalización endócrino y el nervioso. •Identificar las principales diferencias entre hormonas de composición química hidrosoluble y aquellas liposolubles. •Analizar la importancia de la unión de hormonas a proteínas transportadoras y de la actividad hepática en la modulación de la función endócrina. •Identificar las principales características de los receptores hormonales y del complejo de unión hormona receptor. •Identificar diferentes tipo de interacciones hormonales Para lograr la homeostasis los sistemas orgánicos deben balancear y coordinar sus funciones de modo que cada sistema trabaje de manera integrada para regular la actividad fisiológica. En el cuerpo hay dos redes comunicacionales que controlan y regulan la homeostasis. El sistema nervioso y el sistema endócrino. El sistema neuroendocrino lleva a cabo funciones de comunicación integración control SISTEMA NERVIOSO FUNCIONES GENERALES Sensitiva Integradora Motora SISTEMA ENDOCRINO Regulación de funciones corporales Control del crecimiento y desarrollo. Regulación del aparato reproductor. Establecimiento de ritmos circadianos. TEJIDOS EFECTORES Tejido nervioso Tejido muscular Tejido adiposo ( en parte) Todos los tejidos CELULAS EFECTORAS Células musculares (lisa, cardíaca, esquelética), células glandulares, neuronas Células de todo el cuerpo MENSAJEROS QUÍMICOS Neurotransmisores liberados localmente en respuesta a impulsos nerviosos Hormonas distribuidas a los tejidos de todo el cuerpo por la sangre SISTEMA NERVIOSO SISTEMA ENDOCRINO DISTANCIA RECORRIDA POR LOS MENSAJEROS QUÍMICOS Corta. Espacio sináptico Ultracorta, corta, larga UBICACIÓN DEL RECEPTOR EN LAS CÉLULAS EFECTORAS Zonas especializadas de la membrana celular Membrana celular citoplasma membrana nuclear CARACTERISTICAS DE LOS EFECTOS QUE PRODUCE OTRAS: (intensidad del estímulo, duración de la acción, velocidad, naturaleza de la señal, etc) Contracción, secreción , algunos efectos metabólicos Cambios en reacciones enzimáticas, transporte de membrana o proteínas celulares Sería interesante que piense algún ejemplo de la vida cotidiana que sirva de analogía para representar comparativamente estos dos sistemas. Comunicaciones telefónicas Comunicaciones postales Regulación el balance de sodio y agua. Regulación de la presión y el volumen de reserva para asegurar la perfusión tisular Regulación del balance de calcio: preservación de la concentración extracelular de calcio necesaria para mantener la integridad de la membrana celular, señalización intracelular, hemostasia, etc. Preservación de la integridad del esqueleto Regulación del balance de energía; preservación , acceso e interconversión de los nutrientes metabólicos para ajustarse a las demandas de energía celular Coordinación de procesos requeridos para el enfrentamiento de situaciones hostiles. Coordinación del crecimiento y desarrollo. Coordinación del proceso reproductor y de la lactancia Según su estructura química, las hormonas adquieren propiedades que permiten clasificarlas en distintos grupos. En esta oportunidad se analizarán desde la propiedad fisicoquímica “solubilidad”. Infórmese en los textos de fisiología y efectúe un sumario de las principales diferencias halladas entre las hormonas de característica química hidrosoluble y las liposolubles. Con la información complete la siguiente tabla. HORMONAS LIPOSOLUBLES Ejemplos Ubicación de los receptores Mecanismos de acción Hormonas esteroideas hormonas tiroideas Interior celular (preferentemente en el nucleo) Estimula la síntesis de nuevas proteinas específicas Almacenaje Síntesis según necesidad, excepto horm. tiroidea Transporte plasmático Vida media HORMONAS HIDROSOLUBLES Hormonas peptidicas y proteicas Superficie externa de la membrana Producción de 2dos mensajeros (AMPc) o Activación de tirocinquinasa, modifican el accionar de enzimas intracelulares Almacenamiento en vesículas, en forma de prohormona, presencia de enzimas activadoras Unión a proteinas que sirven de transporte disolución en plasma Larga (horas, días) dependiendo de la afinidad por las proteinas transportadoras Corta ( minutos) dependiendo del peso molecular El hígado produce proteínas que ligan hormonas liposolubles, mencione alguna de ellas. GLOBULINA LIGADORA DE CORTISOL GLOBULINA LIGADORA DE ESTRÓGENOS Y TESTOSTERONA GLOBULINA LIGADORA DE HORMONA TIROIDES Explique el equilibrio existente entre la forma unida y la libre. ¿Cuál es la responsable de la actividad hormonal?. Hormona total : unida + libre Pr H H Hormona activa : libre Hormona unida Hormona libre Explique los efectos de modulación que se generan a partir del incremento o disminución de la producción hepática de proteínas transportadoras. La disfunción hepática y los andrógenos reducen la producción de proteínas transportadoras, mientras que los estrógenos pueden elevarla. Esto se manifiesta como una disminución o un aumento en la concentración plasmática de dichas proteínas. Ej: La presencia de un nivel elevado de estrógenos en plasma incrementa la liberación de proteína ligadora de esteroides por el hígado, la cual liga más hormona libre. La reducción transitoria de hormona libre reduce la retroalimentación negativa ejercida sobre el tejido productor. Los valores de hormona libre vuelven a sus valores previos . El valor de hormona total está elevado pero la actividad hormonal permanece normal (valor de hormona libre normal) Complejo hormona receptor. El complejo receptor posee un sitio de unión a la hormona y un sitio de traducción de la señal. La naturaleza de la señal generada es función del receptor y no de la hormona misma. Según este concepto, en el siguiente gráfico complete la respuesta esperada Hormona Sitio de unión Sitio de traducción Respuesta A Respuesta B Respuesta de tipo Respuesta de tipo El receptor presenta saturación especificidad y competencia. Reflexione sobre cada una de estas propiedades, que se resumen brevemente a continuación: Especificidad: Es la habilidad del receptor hormonal para discriminar entre hormonas con estructura química semejante Competencia: Dos moléculas diferentes pueden unirse al mismo receptor compartiendo la especificidad y desencadenar diferentes efectos en las células. (una activa la acción hormonal y otra no, o bien activan una misma acción hormonal con diferente magnitud) Saturación: Condición en la cual todos los receptores de una célula se hallan ocupados por moléculas hormonales observándose un máximo efecto hormonal. Conceptos adicionales. La afinidad del receptor por la hormona se define como la concentración a la cual la mitad del número de receptores está ocupado por la hormona. (apunta a la unión H-R) La sensibilidad a una hormona es a menudo definida como la concentración necesaria para producir la mitad de una respuesta máxima (apunta al logro de un efecto hormonal deseado, e implica múliples mecanismos). Conceptos adicionales. La afinidad del receptor por la hormona se define como la concentración a la cual la mitad del número de receptores está ocupado por la hormona. (apunta a la unión H-R) La sensibilidad a una hormona es a menudo definida como la concentración necesaria para producir la mitad de una respuesta máxima (apunta al logro de un efecto hormonal deseado, e implica múltiples mecanismos). ¿Qué cambia? Efec to Respuesta máxima: efecto producido por una dosis saturante de hormona Respuesta máxima Hor mo nal (%) Log. conc. hormonal Efec to Hor mon al (%) Sensibilidad Log. conc. hormonal Sensibilidad: Cantidad de hormona requerida para desencadenar la mitad de la respuesta máxima Concepto de interacción hormonal. Uno de los aspectos más complicados de la endocrinología es la forma en que las hormonas interactúan a nivel de las células blanco. En muchos casos células y tejidos están controlados por varias hormonas que pueden estar presentes al mismo tiempo. Por otro lado muchas hormonas que actúan sobre la misma célula interactúan de maneras que no pueden predecirse a partir de sus efectos individuales. A continuación se describen diferentes tipos de interacción hormonales Permisividad: Una hormona no ejerce completamente su efecto sin la presencia de otra hormona. Ej,: Estrógeno y hormona tiroidea. Adición y sinergismo: El efecto de dos hormonas sobre un mismo metabolismo puede ser aditivo (se suman cada uno de sus efectos por separado) pero en otras ocasiones puede ser sinérgico, en este caso al actuar conjuntamente se observa un efecto final mayor a la suma de los efectos observados por separado Refuerzo; Una hormona actúa en diferentes órganos blanco para reforzar el efecto que ejerce sobre alguno de ellos. Ej. el cortisol actúa en diferentes tejidos para reforzar la producción de glucosa por el hígado. Estimulo/inhibición: Para variables que están sometidas a un doble control, positivo y negativo, a fin de lograr un efecto más rápido una hormona puede actuar estimulando la vía positiva e inhibiendo simultáneamente la vía negativa. Ej. La adrenalina actúa simultáneamente sobre las células alfa del páncreas aumentando la producción de glucagón ( aumenta los niveles de glucosa en sangre) y simultáneamente sobre las células beta inhibiendo la producción de insulina ( que reduce los niveles de glucosa en sangre) ANTAGONISMO Cuando una molécula se une al receptor pero no lo activa, actúa como inhibidor competitivo o antagonista con respecto a la otra molécula. En endocrinología dos hormonas se consideran antagonistas funcionales si tienen acciones fisiológicas opuestas. Por ej. El glucagón y la hormona de crecimiento (STH) que aumentan el nivel de glucosa en sangre son antagónicas de la insulina que la reduce. Vale decir que hormonas antagónicas no siempre compiten por el mismo receptor. Sin embrago una hormona puede actuar disminuyendo el nro. de receptores para la hormona opuesta aminoácidos músculo REFUERZO: Diferentes efectos del corisol en diferentes tejidos refuerza la acción del hígado en la producción de glucosa higado cortisol glucosa glicerol Tejido adiposo ADRENALINA Célula alfa Célula beta INSULINA GLUCAGON higado glucosa ESTIMULACIÓN E INHIBICIÓN SIMULTÁNEA Identifique las curvas utilizando los valores observados a las tres horas de la administración: Glucagon + cortisol +adrenalina Glucagon . aproximadamente 100 mg/dL Adrenalina: aproximadamente 120 mg/dL Cortisol: aproximadamente 60 mg/dL Glucagon + adrenalina Glucagon + adrenalina: aproximadamente 148 mg/ dL adrenalina glucagon Tiempo (horas) cortisol Glucagon + adrenalina + cortisol: aproximadamente 205 mg/dL