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1 Bases biológicas para la producción animal Daniel Salamone M.V. Gambini, Andrés Dr. Fernandez Martín Fisiología Animal Facultad de Agronomía Hipotólamo e Hipófisis: localización 2 Sistema Porta-Hipofisario Células Neurosecretoras Hipotálamo Eminencia Media Arteria Hipofisaria anterior Adenohipófisis Se conecta por vasos sanguíneos Neurohipófisis Se conecta por fibras nerviosas 3 Hipotálamo Conexión vascular (sitema porta) • Factores liberadores Conexión nerviosa • Nucleo supraóptico y paraventricular • Oxitocina, hormona antidiurética 4 Hipotálamo-Neurohipófisis OX = Oxitocina ADH = Hormona Antidiurética SNC Hipotálamo ADH OX ADH OX Neuro-Hipófisis ADH Riñón OX Utero OX G. Mamaria 5 Oxitocina: Eyección de Leche 6 Reflejo Neuro-Endócrino Sin Oxitocina Alvéolos Mamarios Células Mioepiteliales Con Oxitocina Esquema GB Martin Eje Hipotálamo-Hipofisario Información externa Información interna SNC Hipotálamo Hormona liberadora Hipófisis Hormona trófica Organo Blanco Hormona 3 7 Hormonas Hipofisarias LH H Luteinizante FSH H Folículo Estimulante TSH H Estimulante de Tiroides (Tirotrofina) ACTH H Adrenocorticotrofa (Corticotrofina) GH H del Crecimiento (Somatotrofina) PRL Prolactina 8 9 Hormonas Hipotálamo y Adenohipófisis Hipotálamo Adenohipófisis GnRH: H Liberadora de Gonadotrofinas LH: H Luteinizante FSH: H Folículo Estimulante TRH: H Liberadora de Tirotrofina TSH: H Estimulante de Tiroides (Tirotrofina) CRH: H Liberadora de Corticotrofina ACTH: H Adrenocorticotrofa (Corticotrofina) GRH: H Liberadora de H de Crecimiento GIH: H Inhibidora de H de Crecimiento (Somatostatina) GH: H de Crecimiento (Somatotrofina, STH) PRH: H Liberadora de Prolactina PIH: H Inhibidora de Prolactina (Dopamina) PRL: Prolactina 10 Hipotálamo-Adenohipófisis SNC SNC Hipotálamo Hipotálamo TRH CRH GnRH PRH Adeno-Hipófisis TSH ACTH LH FSH Tiroides PIH Gónadas GIH Adeno-Hipófisis PRL Células Adrenal GRH G. Mamaria GH Hígado Hueso Prolactina SNC Hipotálamo PRH PIH Adeno-Hipófisis PRL Células G. Mamaria Estimulada por PRH Inhibida por PIH Proteína de 194-199 AA Funciones: 11 • Desarrollo glándula mamaria • Lactogénesis Organos blanco: • Glándula Mamaria • Casi todas los tejidos del organismo tienen receptores a PRL Hormona del Crecimiento Estimulada por GRH Inhibida por GIH Mediada por IGF-I Respuestas biológicas: SNC Hipotálamo GRH • consumo glucosa, GIH Adeno-Hipófisis GH Células G. Mamaria Hígado Hueso glucemia síntesis de proteínas movilización de grasas crecimiento • • • Organos blanco: • Hígado • Músculo • Tejido adiposo 12 13 Efectos de GH Efecto Directo Efecto Indirecto GH Hígado IGF-I Grasa Movilización de Grasa Crecimiento Hueso IGF-I: mediador de la GH Secretada por el hígado y otros tejidos Estimulada por la GH La mayoría de las acciones de la GH son mediadas por la IGF-I Estimula: • Mitosis • Síntesis proteica Vincula la nutrición con la reproducción 14 Control de secreción de GH Nutrición Estrés Ejercicio SNC GRH Hipotálamo GRH GIH GIH Adeno-Hipófisis GH Hígado IGF-I Sueño 15 Hipotálamo-Hipófisis-Adrenal SNC Hipotálamo CRH Adeno-Hipófisis ACTH Corteza Adrenal Cortisol Hígado, Músculo y Grasa 16 Respuestas biológicas: • gluconeogénesis: transportador de glucosa • degradación de proteínas • movilización de grasas Organos blanco: • Hígado • Músculo • Tejido adiposo Hormonas no controladas por Hipófisis: • Aldosterona • Adrenalina 17 Ubicación de Tiroides y Paratiroides Laringe Tráquea Esófago 18 19 FOLÍCULOS DE COLOIDE (TIROGLOBULINA)+ CÉLULAS C (PARAFOLICULARES). CALCITONINA. Hormonas Tiroidea Sangre I- T3 T4 Núcleo Coloide con tiroglobulina 20 Hormona tiroidea 21 Hipotálamo-Hipófisis-Tiroides SNC Hipotálamo TRH Adeno-Hipófisis TSH Tiroides T3 T4 Tejidos Periféricos Hormonas: • Tetra-iodo-tironina o Tiroxina (T4) Tri-iodo-tironina (T3) • Respuestas biológicas: • Metabolismo basal: consumo de O2 síntesis de enzimas metabólicas síntesis de proteínas Organos blanco: • Todos Hormona no controlada por Hipófisis: • Calcitonina 22 Efectos metabólicos Termogenesis y consumo de O2 hipertiroidismo : thermofobia. hipotiroidismo : sensibilidad al frío Síntesis proteica:efecto en el desarrollo Lipidos: hipertiroidismo : hipocolesterolemia. hipotiroidismo : hipercolesterolemia. Síntesis de glucidos : glucemia Metabolismo del Agua y electrolitos: hipotiroidismo: edema 23 Hormonas tiroidea Efecto en el crecimiento –potencia la GH, esencial para la osificación y la maduración de órganos Efectos en el sistema nervioso – SNC:maduración y conecciones nerviosas SNAutonomo: potencia el efecto de las catecolaminas, Ej frecuenciua cardiaca etc. 24 25 Funciones que escapan al Eje H-H Calcemia: • Parathormona (Paratiroides) Calcitonina (Tiroides) Vitamina D3 (Riñón) • • Glucemia (e.o.): • Insulina (Páncreas) • Glucagón (Páncreas) Niveles de sodio: • Aldosterona (Corteza • Adrenal) Angiotensina I y II (Riñón) Digestión (e.o.): • Secretina • Gastrina • Colecistoquinina Producción de eritrocitos: • Eritropoyetina (Riñón) Detección de fotoperíodo: • Melatonina (Pineal) Otros… 26 PARATIROIDES 27 28 Calcemia 29 Es la concentración de CALCIO en sangre Es el resultado neto del equilibrio entre la entrada y salida de calcio a la corriente sanguínea Mamíferos: 10 mg/dl Rango de ajuste: 5% Calcio en el organismo 1.5 % del Peso Vivo Esqueleto: 99% Plasma y LEC: menos del 1% Se pierde por: • Leche • Feto • Cáscara de huevos • Orina • Heces 30 Funciones del calcio Componente estructural del esqueleto y los dientes Excitabilidad neuronal y contracción muscular Membranas celulares Adhesión y comunicación entre células Proliferación celular Actividad enzimática Coagulación de la sangre Liberación de hormonas/exocitosis 31 32 Distribución de Calcio en plasma Ionizado 10% Complejos 37% 47% 6% Unido a albúmina Unido a las globulinas Entrada, salida y depósito Ca++ y HPO4-- Intestino Heces Riñón Ca++ HPO4-Hueso LEC Orina 33 Compartimentos corporales y Calcio Dieta Luz Intestinal Epitelio Intestinal 34 Hueso Osteoclasto Osteoblastos Osteocitos Líquido Extracelular Epitelio Renal Heces Líquido Tubular Renal Orina Líquido Oseo McDonald 1991 Control hormonal de calcemia Parathormona (PTH) Calcitonina (CT) Colecalciferol (Vitamina D3) Otras hormonas de acciones indirectas: • Estrógenos • Hormona de crecimiento (GH) • Prolactina (PRL) • Lactógeno placentario (LP) • GC, T4, Glucagón, etc... 35 Parathormona (PTH) Hipercalcemiante Secretada por la Paratiroides cuando hay hipocalcemia Aumenta Ca y disminuye P en plasma Hueso: aumenta la reorganización esquelética ( Nº de osteoclastos y la osteólisis) Riñón: •reabsorción de Ca y P •acelera la formación de los metabolitos activos de la Vit D en el riñón 36 Intestino: estimula indirectamente la absorción de Ca Calcitonina (CT) Hipocalcemiante Secretada por las células C de la Tiroides cuando hay hipercalcemia Evita la hipercalcemia postprandial Disminuye Ca y P en plasma Hueso: estimula el depósito de Ca Riñón: promueve la excreción de Ca y P Intestino: inhibe indirectamente la absorción de Ca 37 Vitamina D3 (Colecalciferol) Hipercalcemiante En la dieta hay pequeñas cantidades En riñón: se convierte en 1,25dihidroxicolecalciferol (Vit D3 activada) En piel: se sintetiza como previtamina D3 En hígado: se transforma en Vit D3 inactiva (25-hidroxicolecalciferol) • La PTH estimula esta conversión • La CT inhibe esta conversión 38 Regulación hormonal del calcio Ca++ y HPO4-- 39 + PTH - CT Vit D3 (PTH CT ) Ca++ HPO4-- PTH PTH Vit D3 Heces Ca++ Mineral CT PTH Ca++ Oseo CT Orina McDonald 1991 40 Efectos de las hormonas Ca++ PTH Sangre CT Intestino Absorción de Ca++ Hueso Resorción de Ca++ 1,25(OH)2D3 25(OH)D3 Retención de Ca++ Excreción de HPO4-- Riñón Swenson 1984 Resumen La PTH y la CT ejercen un control de retroalimentación negativa dual, manteniendo las concentraciones de Ca++ en el LEC dentro de límites estrechos Sus principales órganos blancos son hueso y riñón, lo que permite redistribuir pero no incrementar la cantidad total de calcio Los efectos de la PTH y CT se complementan por la vitamina D y sus metabolitos, que son los únicos que permiten incrementar, a través de la absorción intestinal, la cantidad total de Ca++ en el organismo 41 42 La Glándula Adrenal 43 2 glándulas Peso total: 3.9 ± SEM 0.2 g (ovinos) Al lado de los riñones y cerca de la Aorta Recibe el 25% del gasto cardíaco Capsula Glomerulosa Fasciculata Reticularis Médula 44 Esteroidogénesis Adrenal Colesterol P450scc Pregnenolona P450c17 3HSD Progesterona P450c17 Desoxicorticosterona Corticosterona P450c17 3HSD P450c21 P450aldo 17OHP5 17OHP4 S-Tferase DHEA(S) DHEA (5) 3HSD P450c17 A4 (4) P450c21 Desoxicortisol P450c11 Cortisol P450aldo Aldosterona (Glomerulosa) (Fasciculata) (Reticularis) Conley & Bird 1997 Ejes Hipotálamo-Hipófisis-Adrenal y Simpático Adrenal 45 NT Estrés Hipotálamo Hipotálamo AVP ACTH CRH Hipófisis GBM Homeostasis GBM Activación Sistema Simpático Médula Cortisol Catecolaminas Corteza Adrenal Glucocorticoides Catabolismo de proteinas Desaminación de aminoacidos: - gluconeogenesis - elevación de los niveles de glucosa e insulina - de grasas y colesterol sanguineos Resosorción de calcio oseo y unrinario Antiinflamatorio y antialérgico 46 Mineralocorticoides Hormonas que regulan los electrolitos del cuerpo - mantiene niveles de Na + y de agua - incrementa perdidas de K+ e H + - incrmenta la volemia 47 Regulación mineralocorticoides 48 Catecolaminas 49 50 51 Páncreas: Islotes de Langerhans Células Células Células Células A/: Glucagón 30% B/: Insulina 60% D/: Somatostatina 10% F: Polipéptido pancreático Representan el 1 a 3 % de la masa pancreática Drenan principalmente en la Vena Porta: van directamente al hígado (principal órgano blanco) 52 Páncreas Ducto Islote de Langerhans Acinos Vaso 53 54 Glucemia Es la concentración de GLUCOSA en sangre Es el resultado neto del equilibrio entre la entrada y salida de glucosa a la corriente sanguínea NO rumiantes: 80 a 120 mg/dl RUMIANTES: 40 a 60 mg/dl medida en ayunas Glucosa Es el carbohidrato de mayor importancia como fuente energético para las células en animales NO rumiantes Es la única fuente de energía para el SNC CH2OH HO HOH OH OH 55 Fuentes de glucosa Sangre Salida Aporte GLU Aporte: Depósito Hígado • Absorción a nivel • • intestinal Neoglucogénesis Glucógenolisis Depósito: • Glucógeno en hígado Salida: • Glucogenogénesis • Anabolismo de lípidos y proteínas: precursor 56 Glucógeno Depósito energético de los carbohidratos en el animal Hígado y los músculos Unidades -D-glucosa unidas entre sí a través de sus átomos de carbono 1–4 y 1–6 57 Rol del Hígado Nutrientes llegan directamente al hígado vía la Vena Porta Principal reservorio de glucosa: glucoGENOgénesis Es el único órgano con capacidad de glucoNEOgénesis porque tiene glucosa-6-fosfatasa 58 Sistema Porta - Hepático Vena Cava Aorta Arteria Hepática Vena Hepática Hígado Vena Porta 59 Músculo Glucosa es el sustrato energético para la contracción Almancena glucosa en forma de glucógeno No posee Glucosa-6-fosfatasa, por lo que la degradación de glucógeno da piruvato y lactato 60 El ciclo del Lactato o de Cori HIGADO SANGRE 61 MUSCULO Glucosa Glucosa Glucógeno Glucógeno Lactato Lactato Anaerobiosis Kaneko 1989 Organos involucrados en la regulación de la glucemia SNC (Sistema Simpático y Parasimpático) Hipotálamo (CRH) Adenohipófisis (ACTH) Glándula Adrenal: • Corteza (Glucocorticoides) • Médula (Adrenalina) Páncreas (Insulina, Glucagón y Somatostatina, Polipéptido Pancreático) Tracto Gastrointestinal (Hormonas gastrointestinales) 62 Insulina (1) Hipoglucemiante Polipéptido: Células B Inhibida por: hipoglucemia, somatostatina Estimulada por: hiperglucemia, AA, AG, cuerpos cetónicos, glucagón, péptido inhibidor gástrico (PIG), gastrina, secretina, CCK Vida media en la circulación: 5 a 10 minutos, y está unida a una globulina 63 Insulina (2) Anabólica Organos blancos principales: Hígado, tejido adiposo y tejido muscular (no son los únicos) Función DUAL: • Permeabilidad de las membranas • Utilización de la glucosa intracelular: induce reacciones enzimáticas (energía, glucogeno-génesis, síntesis de proteínas y grasa) Estimula la: Inhibe la degradación de proteínas y grasas • síntesis de proteínas a partir de los AA • síntesis de grasa a partir de AG y glicerol • la entrada de los precursores a las células 64 Efectos de la Insulina 65 Páncreas Músculo H2O + CO2 Grasa Insulina Triglicéridos Glicerol Glucosa Glucosa Glucógeno Glucosa Glucosa Glucógeno Hígado Acidos Grasos 66 ¿Qué células requieren de la Insulina para la entrada de Glucosa? Células en las cuales la insulina NO AFECTA la absorción de glucosa Cerebro Hígado Epitelio Intestinal Eritrocitos Epitelio Tubular Renal Leucocitos Células en las cuales la insulina AUMENTA la absorción de glucosa Células Musculares: • • • Estriado Liso Cardíaco Otras células periféricas McDonald 1991 Glucagón Hiperglucemiante Catabólica Polipéptido: Células A Inhibida por: hiperglucemia, insulina, somatostatina, AGL altos Vida media en sangre: 5 minutos, al pasar por el hígado se inactiva el 30-40% Actúa principalmente en el Hígado Estimulado por: hipoglucemia, AGL bajos, AA, CCK, gastrina, PIG, catecolaminas, GH, glucocorticoides 67 Músculo Diabetes Proteínas Amino Acidos 68 Grasa Triglicéridos Glucosa Acidos Grasos Glucosa Hígado Urea Glucógeno Acetona Riñón NaHCO3 + H H2O + CO2 Cetoacidosis Cerebro Na Acetona Coma McDonald 1991 69 La regulación de Calcemia y Glucemia Calcemia • Osteólisis osteocítica • Reabsorción renal de Calcio • Osteólisis osteoclástica • Absorción intestinal de Calcio Glucemia Reservorio inmediato para mantener niveles sanguíneos Glucógenolisis Rápido, intensidad limitada y sensible a cambios pequeños Mantenimiento de un abastecimiento sostenido Respuesta más lenta, intensidad de gran potencial y menos sensible a pequeños cambios Gluconeogénesis McDonald 1991 70 71 Leptina (Zhang et al., 1994) Leptos = Delgado Gen Ob en ratón Deficientes en leptina, obesos, hiperinsulinemia, hiperfagia, hipotermia, hipotiroidismo, hipogonadismo (infertilidad) La administración del producto del gen (Leptina) revierte los síntomas de los ratones obesos (1995) Identificado en rumiantes en 1997 Leptina determinada en plasma en rumiantes en 2000 Secreción de Leptina 72 Tejido Adiposo y Placenta Leptina se expresa además en hipotálamo, hipófisis, estómago, músculo esqueletico, glándula mamaria Doble control: • Nivel basal que NO es sensible a la • ingesta que refleja la adiposidad del organismo (CONDICION CORPORAL) Nivel que es sensible a la ingesta (variación diurna) Adipocitos Acciones de la Leptina El tejido adiposo, además de recibir señales, también las emite… Inhibe el apetito: inhibe al Neuropéptido Y (del hipotálamo) que estimula el apetito e inhibe la secreción de LH Aumenta el metabolismo basal Modula el sistema neuroendócrino (GH, LH) Acciones periféricos sobre el sistema reproductivo (ovario, útero) 73 74 Detección de Fotoperíodo Retina Luz Nervio 75 Pineal Días Largos Melatonina Días Cortos Baja Frecuencia Pulsos de GnRH Alta Frecuencia Hipófisis Baja Frecuencia Pulsos de LH Estradiol Alta Frecuencia Estradiol Ovario Karsch et al. 1984
