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Chapter 18 The Endocrine System Lecture Presentation by Lee Ann Frederick University of Texas at Arlington © 2015 Pearson Education, Inc. Introducción • Objetivos • 18-1 Explicar la importancia de la comunicación intercelular, describir los mecanismos involucrados y comparar los modos de comunicación intercelular que ocurren entre los sistemas endocrino y nervioso. • 18-2 Comparar los componentes celulares del sistema endocrino con los de otros sistemas, contrastar las clases de hormonas desde el punto de vista estructural, y explicar el mecanismo de acción general de estas en los órganos blanco © 2015 Pearson Education, Inc. Introducción • 18-3 Describir la localización, las hormonas, las funciones y los efectos de producción anormal de las hormonas de las glándulas: • Pituitaria -Tiroidea • Paratiroidea -Adrenales • Pineal - Pancreas • Tejidos endocrinos secundarios: • Riñón - Corazón • Timo -Gónadas • 18-4 Describir efectos del envejecimiento en el sistema endocrino © 2015 Pearson Education, Inc. Introducción • El Sistema Endocrino • Regula procesos a largo plazo como: • Crecimiento • Desarrollo • Reproducción • Usa mensajeros químicos para enviar la información e instrucciones entre células © 2015 Pearson Education, Inc. © 2015 Pearson Education, Inc. 18-1 Comunicación Intercelular y Homeostasis • Comunicación Directa • Intercambio de iones y moléculas entre células adyacentes via uniones “gap” • Entre dos células del mismo tipo • Especializado y raro • Comunicación Paracrina • Usa señales químicas para transmitir información entre células en un mismo tejido • Forma mas común de comunicación intercelular © 2015 Pearson Education, Inc. 18-1 Comunicación Intercelular y Homeostasis • Communicación Endocrina • Células endocrinas liberan hormonas (mensajeros químicos) en el torrente sanguíneo • Alteran actividades metabólicas en muchos tejidos y organos simultáneamente. • Comunicación Sináptica • • • • Sinapsis NT – receptores Potencial de acción Procesos a corto plazo © 2015 Pearson Education, Inc. Table 18-1 Mechanisms of Intercellular Communication. © 2015 Pearson Education, Inc. 18-1 Comunicación Intercelular y Homeostasis • Células, Tejidos, Órganos Blanco • Poseen receptores necesarios para ligar e interpretar el mensaje hormonal. • Hormonas • Estimulan y/o regulan la síntesis de proteínas (enzimas o estructurales) • Activan o desactivan canales de membrana y enzimas asociadas a estos (adenil ciclasa) © 2015 Pearson Education, Inc. 18-2 Hormonas • Tipos de Hormonas de acuerdo a su origen 1. Derivadas de AA 2. Peptídicas 3. Derivadas de lípidos • Pueden circular libremente • Funcionales por una hora 1. Se difunden fuera del torrente sanguíneo y se unen a receptores 2. Son degradadas y absorbidas por células; hepáticas y del riñón • Pueden circular unidas a alguna proteéna acarreadora • Permanecen mas tiempo en la circulación © 2015 Pearson Education, Inc. © 2015 Pearson Education, Inc. 18-2 Hormonas • Derivadas de AA • Moléculas pequeñas, estructuralmente asociadas a algún AA • Ejemplos: • Derivadas de Tirosina • Hormonas Tiroideas • Catecolaminas • Epinefrina, norepinefrina • Derivadas de Triptófano • Dopamina, serotonina, melatonina © 2015 Pearson Education, Inc. 18-2 Hormonas • Hormonas Peptídicas • Polipéptidos, cadenas de AA • Sintetizadas como pro-hormonas • Moléculas inactivas, activadas antes o justo al ser secretadas • Glucoproteínas • Proteínas de mas de 200 AA • Tienen cadenas laterales de carbohidratos • Hormona estimulante de la Tiroide (TSH) • Hormona Luteinizante (LH) • Hormona Estimulante del Foliculo - (FSH) © 2015 Pearson Education, Inc. 18-2 Hormonas • Peptídicas • Proteínas pequeñas y péptidos pequeños • Polipéptidos de cadena corta • Hormona Antidiurética (ADH) y Oxitocina (OXT) • Ambas nonapéptidos • Proteínas cortas • Hormona del Crecimiento(GH; 191 aa) y Prolactina (PRL; 198 aa) • Todas las hormonas secretadas por: • Hipotálamo, corazón, timo, tracto GI, páncreas, lóbulo posterior de la pituitaria entre otras © 2015 Pearson Education, Inc. 18-2 Hormonas • Derivadas de lípidos • Eicosanoides – derivan de acido araquidónico – un ácido graso de 20 carbonos • Factores paracrinos que coordinan actividades celulares y procesos enzimaticos (cascada de coagulacion) • Leucotrienos • Prostaglandinas © 2015 Pearson Education, Inc. 18-2 Hormones • Esteroides – derivados de colesterol • Liberados por • Organos reproductivos (andrógenos por testículos y estrógenos y progesterona por ovarios • La corteza adrenal (corticoesteroides) • Riñones (calcitriol) • Transportadas por proteínas que ligan esteroides (SBP) • Se mantienen mas tiempo en circulación que las peptídicas © 2015 Pearson Education, Inc. 18-2 Hormonas • Mecanismos de Acción Hormonal • Receptor Hormonal • • • • Es una proteína Es específico para una hormona Hay distintos tipos para distintas hormonas Su presencia o ausencia es lo que determina la sensitividad de una célula © 2015 Pearson Education, Inc. 18-2 Hormonas • Receptores de Membrana Citoplasmática • Catecolaminas y Hormonas Peptídicas • Polares, hidrosolubles y PLT lipofóbicas • No crucan la membrana • Se unen a receptor proteico extracelular. en la superficie externa de la membrana • Esteroides, Eicosanoides y Tiroideas • Liposolubles y PLT hidrofóbicas • Difunden a través de la membrana • Receptor intracelulares, citoplásmicos o nucleares © 2015 Pearson Education, Inc. 18-2 Hormonas • Receptores de Membrana Citoplasmática • Primer Mensajero • Se une al receptor extracelular • No afecta directamente las actividades intracelulares • Depende de segundos mensajeros • Segundos Mensajeros • Pueden actuar como un activador o inhibidor de enzimas, como cofactores intracelures • Resultan en cambios en la actividad metabólica intracelular © 2015 Pearson Education, Inc. 18-2 Hormonas • Ejempos de • Segundos Mensageros: 1. Cyclic-AMP (cAMP) • Derivado de ATP 2. Cyclic-GMP (cGMP) • Derivado de GTP 3. 4. Calcio IPP © 2015 Pearson Education, Inc. 18-2 Hormonas - Regulación • Down-regulation (sub-regulación) • Si los niveles de una hormona particular suben, las células se hacen menos sensitivas a esta • La presencia de la hormona induce la internalización de los receptores, se reduce su numero • Up-regulation (sobre-regulación) • Si los niveles de una hormona bajan las céluas se haran mas sensitivas a esta. • La ausencia de la hormona aumentara el numero de receptores disponibles para esta © 2015 Pearson Education, Inc. 18-2 Hormonas • Proteína G • Complejo enzimatico acoplado a receptores membranales • Involucrados en el enlace entre 1er y 2do mensajero. • Proteínas G y cAMP • Adenil ciclasa : es activada cuando la hormona se une al receptor extracelular y afecta la [cAMP] intracelular • Si aumentan los niveles de cAMP se acelera la actividad metabólica intracelular © 2015 Pearson Education, Inc. A&P Flix Animation: Mechanism of Hormone Action: Second Messenger cAMP © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 18-3 G Proteins and Second Messengers (Part 1 of 2). The first messenger (a peptide hormone, catecholamine, or eicosanoid) binds to a membrane receptor and activates a G protein. A G protein is an enzyme complex coupled to a membrane receptor that serves as a link between the first and second messenger. Hormone Hormone Protein receptor Protein receptor G protein (inactive) G protein activated Effects on cAMP Levels Many G proteins, once activated, exert their effects by changing the concentration of cyclic AMP, which acts as the second messenger within the cell. Hormone Hormone Protein receptor Protein receptor G protein activated Acts as second cAMP messenger Increased production of cAMP adenylate cyclase ATP G protein activated PDE cAMP Enhanced breakdown of cAMP AMP kinase Opens ion channels Activates enzymes If levels of cAMP increase, enzymes may be activated or ion channels may be opened, accelerating the metabolic activity of the cell. First Messenger Examples • Epinephrine and norepinephrine (β receptors) • Calcitonin • Parathyroid hormone • ADH, ACTH, FSH, LH, TSH © 2015 Pearson Education, Inc. Reduced enzyme activity In some instances, G protein activation results in decreased levels of cAMP in the cytoplasm. This decrease has an inhibitory effect on the cell. First Messenger Examples • Epinephrine and norepinephrine (α2 receptors) 18-2 Hormonas • Proteína G e Iones de Calcio • Proteína G activada: • Abertura de canales de Ca+2 en la membrana • Liberación de Ca+2 de compartimientos intracelulares • Activa a la enzima fosfolipasa C (PLC) • Esta activa la cascada de: • Producción de diacilglicerol (DAG) • Trifosfato de inositol (IP3) a partir de fosfolípidos de la membrana • Canales de Calcio por la Quinasa de Proteína C (PKC) • Calcio puede activar calmodulina, y esta causar cambios citoplásmicos © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 18-3 G Proteins and Second Messengers (Part 2 of 2). A G protein is an enzyme complex coupled to a membrane receptor that serves as a link between the first and second messenger. The first messenger (a peptide hormone, catecholamine, or eicosanoid) binds to a membrane receptor and activates a G protein. Hormone Hormone Protein receptor Protein receptor G protein activated G protein (inactive) Effects on Ca2+ Levels Some G proteins use Ca2+ as a second messenger. Ca2+ Hormone Protein receptor G protein activated Release of stored Ca2+ Ca2+ from ER or SER PLC, DAG, and IP3 Opening of Ca2+ channels Ca2+ Ca2+ acts as second messenger Ca2+ Calmodulin Activates enzymes First Messenger Examples • Epinephrine and norepinephrine (α1 receptors) • Oxytocin • Regulatory hormones of hypothalamus • Several eicosaoids © 2015 Pearson Education, Inc. 18-2 Hormonas • Receptores Intracelulares • Afectan la razón de transcripción del DNA en el núcleo • Cambian patrones de síntesis de proteína o traducción en el citoplasma • Expresión Génica • Hormonas esteroides y lipofilicas s © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 18-4a Effects of Intracellular Hormone Binding. a Steroid hormones diffuse through the plasma membrane and bind to receptors in the cytoplasm or nucleus. The complex then binds to DNA in the nucleus, activating specific genes. 1 Diffusion through membrane lipids Target cell response CYTOPLASM Alteration of cellular structure or activity 6 Translation and protein synthesis 2 Receptor Binding of hormone to cytoplasmic or nuclear receptors 5 Transcription and mRNA production 4 Receptor Gene activation Nuclear pore Nuclear envelope © 2015 Pearson Education, Inc. 3 Binding of hormone–receptor complex to DNA University of Puerto Rico Intercampus Doctoral Program in Biology E2- Mechanism of Action From Geneka Biotechnology http://www.biolynx.ca/active.html © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 18-4b Effects of Intracellular Hormone Binding. b Thyroid hormones enter the cytoplasm and bind to receptors in the nucleus to activate specific genes. They also bind to receptors on mitochondria and accelerate ATP production. 1 Transport across plasma membrane Target cell response Increased Alteration of cellular ATP structure or activity production Receptor 6 Translation and protein synthesis 2 Binding of receptors at mitochondria and nucleus 5 Transcription and mRNA production Receptor 4 Gene activation 3 Binding of hormone–receptor complex to DNA © 2015 Pearson Education, Inc. 18-2 Hormonas • Reflejos Endocrinos: control de actividades endocrinas • Contraparte funcional de los reflejos neurales • En la mayoría de los casos el control es a través de mecanismos de • negative feedback (retroalimentación negativa) • Estímulo activa la producción de un hormona • Los efectos directos o indirectos de la hormona reducen la intensidad del estímulo y PLT … © 2015 Pearson Education, Inc. 18-2 Hormonas – Reflejos Endocrinos • Simples • Una sola hormona • Ejemplos: secreciones endocrinas del corazón, páncreas, PTH, GI • Complejos • Dos o mas hormonas • Pasos intermedios • Hipotálamico • Ejemplo del mas alto nivel de control endocrino • Neuroendocrino • Hipófisis – Neurohipófisis - Adrenales © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 18-5 Three Mechanisms of Hypothalamic Control over Endocrine Function. 1 2 Production of antidiuretic hormone (ADH) and oxytocin (OXT) Secretion of regulatory hormones to control activity of the anterior lobe of pituitary gland 3 Control of sympathetic output to adrenal medullae HYPOTHALAMUS Preganglionic motor fibers Infundibulum Adrenal cortex Adrenal medulla Anterior lobe of pituitary gland Hormones secreted by the anterior pituitary control other endocrine organs © 2015 Pearson Education, Inc. Posterior lobe of pituitary gland Release of antidiuretic hormone (ADH) and oxytocin (OXT) Adrenal gland Secretion of epinephrine (E) and norepinephrine (NE) 18-3 Glándula Pituitaria - Hipófisis • Descansa en la sella turcica - esfenoides • Inferior al hipotálamo • Conectada por el infundíbulo • Dos lóbulos: • anterior (adenohipófisis) • posterior (neurohipófisis) • Adenohipófisis : • Libera 9 hormonas peptídicas • Receptores membranales y PLT dependen de 2do mensajero • cAMP © 2015 Pearson Education, Inc. Fig 18-6 - The Anatomy and Orientation of the Pituitary Gland © 2015 Pearson Education, Inc. 18-3 Glándula Pituitaria • Lóbulo Anterior – Adenohipófisis - Maestra • Sus hormonas activan otras glándulas endocrinas o sirven de apoyo para otros órganos. • Tiene 3 regiones 1. Pars distalis 2. Pars tuberalis 3. Pars intermedia • Eminencia mediana • Conección al infundíbulo • Donde las neuronas hipotalámicas liberan sus factores liberadores • • © 2015 Pearson Education, Inc. Estos pasan hacia los fluidos intersticiales A través de capilares fenestrados 18-3 Glándula Pituitaria • Vasos portales • Son un grupo de vasos sanguíneos que conectan dos redes de capilares • El complejo completo es un sistema portal • • • • Normalmente es: arteria – arteriola – capilares - vénula – vena Aqui seria: arteria – arteriola – capilares - vasos portales capilares - vénula – vena • Aseguran que los factores reguladores hipotalámicos lleguen a sus células blanco por el segundo sistema de capilares antes de entrar a la circulación general • Capilares fenestrados – sumamente finos © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 18-7 The Hypophyseal Portal System and the Blood Supply to the Pituitary Supraoptic nuclei Paraventricular nuclei Neurosecretory neurons Gland. Mammillary body Optic chiasm Capillary network in the median eminence Infundibulum The superior hypophyseal artery delivers blood to the capillary network in the median eminence The portal vessels deliver blood containing regulatory factors to the capillary network within the anterior lobe of the pituitary gland Anterior lobe of the pituitary gland Capillary network in the anterior lobe Posterior lobe of the pituitary gland The inferior hypophyseal artery delivers blood to the posterior lobe of the pituitary gland Endocrine cells Hypophyseal veins carry blood containing the pituitary hormones to the cardiovascular system for delivery to the rest of the body © 2015 Pearson Education, Inc. 18-3 Glándula Pituitaria • Contro Hipotalámico del Lóbulo Anterior • Dos clases de hormonas reguladoras hipotalámicas 1. Hormonas Liberadoras (RH) • Estimulan la síntesis y secreción de una o mas hormonas del lóbulo anterior 2. Hormonas Inhibidoras (IH) • Previene la síntesis and secreción de hormonas del lóbulo anterior • Su nivel de secreción es controlado por retroalimentación negativa © 2015 Pearson Education, Inc. Fig 18.8- Feedback Control of Endocrine Secretion © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 18-8d Feedback Control of Endocrine Secretion. Hormone 1 Releasing Endocrine hormone (RH) (from pituitary) target organ Hormone 2 (from target organ) TRH TSH Thyroid gland Thyroid hormones CRH ACTH Adrenal cortex Glucocorticoids Testes Inhibin Ovaries Inhibin Estrogens Testes Androgens Ovaries Progesterone Estrogens FSH GnRH LH d Table showing the hypothalamic releasing hormones that follow the typical pattern of regulation shown in a above. © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 18-9 Pituitary Hormones and Their Targets (Part 1 of 2). Hypothalamus Direct Control by Nervous System Adrenal medulla Adrenal gland Epinephrine and norepinephrine KEY TO PITUITARY HORMONES: Indirect Control through Release of Regulatory Hormones ACTH TSH GH PRL FSH LH MSH ADH OXT Regulatory hormones are released into the hypophyseal portal system for delivery to the anterior lobe of the pituitary gland Adrenocorticotropic hormone Thyroid-stimulating hormone Growth hormone Prolactin Follicle-stimulating hormone Luteinizing hormone Melanocyte-stimulating hormone Antidiuretic hormone Oxytocin Anterior lobe of pituitary gland ACTH Adrenal cortex Thyroid gland TSH GH MSH Liver PRL FSH LH Somatomedins Glucocorticoids (cortisol, corticosterone) Melanocytes (uncertain significance in healthy adults) Bone, muscle, other tissues Mammary glands Testes of male Ovaries of female Thyroid hormones (T3, T4) Inhibin © 2015 Pearson Education, Inc. Testosterone Estrogen Progesterone Inhibin Hormonas de Adenohipófisis: - pars distalis. • Hormona Estimulante de Tiroides(TSH) • Secreción de hormonas de la tiroide • Hormona liberadora de la Tirotropina (TRH) Promueven la liberación de TSH • Hormona Adrenocorticotrópica (ACTH) • Secreción de glucocorticoides de la corteza adrenal • Hormona liberadora de la Corticotropina (CRH) promueve a liberación de ACTH © 2015 Pearson Education, Inc. Hormonas de Adenohipófisis: - pars distalis. • Hormona Estimuladora del Folículo (FSH) • Secreción de E2 • Desarrollo del Folículo • Producción de Espermatozoides • Hormona Luteinizante (LH) • • • • • Ovulación Formación del cuerpo lúteo Secreción de Progesterona Secreción de Andrógenos Hormona Liberadora de Gonadotropinas (GnRH) promueve liberación de FSH y LH © 2015 Pearson Education, Inc. Hormonas de Adenohipófisis: - pars distalis. • Prolactina (PRL) • • • Producción de Leche Desarrollo de mamas Factores liberadores e inhibidores de Prolactina PRF y PIH • Hormona de Crecimiento (GH, somatotropina) • • • • Crecimientos Síntesis de Proteínas Metabolismo y mobilización de lípidos Factores liberadores e inhibidores de GH • GH – RH y GH-IH © 2015 Pearson Education, Inc. Table 18-2 The Pituitary Hormones (Part 1 of 2). © 2015 Pearson Education, Inc. Hormonas de Adenohipófisis: - pars intermedia (ninactiva en adultos) • Hormona Estimulante de Melanocitos (MSH) • Aumento en sintesis de melanina • Activa durante desarrollo fetal, adolescencia y embarazo • Hormonas Inhibidores y Estimuladoras del Melanocito • Addisson Disease – Pigmentación aumentada porque? © 2015 Pearson Education, Inc. 18-3 Pituitaria - Neurohipófisis • Lobulo Posterior – • Contiene axones no mielinados de neuronas hipotalámicas • Produce dos hormonas • Hormona Antidiurética (ADH) • Induce reabsorción de agua • Aumenta volumen y PLT presión sanguínea • Oxitocina (OXT) • Contracciones uterinas para el parto • Producción de leche • Contracción ducto deferente y próstata © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 18-9 Pituitary Hormones and Their Targets (Part 2 of 2). Hypothalamus Direct Release of Hormones Sensory Osmoreceptor stimulation stimulation KEY TO PITUITARY HORMONES: ACTH TSH GH PRL FSH LH MSH ADH OXT Adrenocorticotropic hormone Thyroid-stimulating hormone Growth hormone Prolactin Follicle-stimulating hormone Luteinizing hormone Melanocyte-stimulating hormone Antidiuretic hormone Oxytocin Posterior lobe of pituitary gland ADH OXT Kidneys Males: Smooth muscle in ductus deferens and prostate gland Females: Uterine smooth muscle and mammary glands © 2015 Pearson Education, Inc. Table 18-2 The Pituitary Hormones (Part 2 of 2). © 2015 Pearson Education, Inc. Desórdenes de la Pituitaria Asignado • Acromegalia (previo al crecimiento completo) – Hipersecreión de GH • Enanismo pituitario – Hiposecreción de GH • Diabetes insipidus (insípida) – Hiposecreción de ADH © 2015 Pearson Education, Inc. Acromegalia © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 18.9 18-4 Glándula Tiroide • Localizada: • Inferior al cartílago tiroideo de la laringe • Dos lóbulos conectados por un estrecho o istmo • Folículos tirodeos • Rodeados por red capilar que • Lleva nutrientes y hormonas reguladoras • Recibe productos secretores © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 18-10a The Thyroid Gland. Hyoid bone Superior thyroid artery Thyroid cartilage of larynx Internal jugular vein Superior thyroid vein Cricoid cartilage of larynx Common carotid artery Right lobe of thyroid gland Left lobe of thyroid gland Isthmus of thyroid gland Middle thyroid vein Inferior thyroid artery Thyrocervical trunk Inferior thyroid veins Trachea Outline of clavicle Outline of sternum a © 2015 Pearson Education, Inc. Location and anatomy of the thyroid gland 18-4 Glándula Tiroidea • Tiroglobulina (Proteína globular) • Sintetizada en los folículos tiroideos • Ricas en el amino acido tirosina • Tiroxina (T4) • Conocda también como Tetraiodotironina • Cuatro iones de Yodo • Triiodotironina (T3) • Tres iones de yoduro © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 18-10c The Thyroid Gland. Capillary Capsule Follicle cavities C cell Cuboidal epithelium of follicle Thyroid follicle Thyroid follicle Thyroglobulin stored in colloid of follicle C cell Follicles of the thyroid gland c Histological details of the thyroid gland showing thyroid follicles and both cell types in the follicular epithelium ATLAS: Plate 18c © 2015 Pearson Education, Inc. LM × 260 Figure 18-11a The Thyroid Follicles. Yodo GI 1. Bombas al citoplasma 2. Difunden al ápice, se oxidan 3. Peroxidasa de tiroide lo une a la tirosina de la tiroglobulina, T4 y T3 unidas a tiroglobulina 4. TSH induce salida de foliculos 5. Lisosomas separan las T3 y T4 6.Hormonas son secretadas 7.Viajan asociadas a proteina de transporte Follicle cavity 3 Thyroglobulin (contains T3 and T4) FOLLICLE CAVITY 4 Endocytosis 5 Lysosomal digestion Thyroglobulin 2 Iodine atoms (I0) Other amino acids Tyrosine T4 T3 Diffusion TSHsensitive ion pump 1 Diffusion 6 FOLLICLE CELL 7 CAPILLARY Iodide ions (I−) T4 & T3 a © 2015 Pearson Education, Inc. TBG, transthyretin, or albumin The synthesis, storage, and secretion of thyroid hormones. The numbered events are explained in the text. Figure 18-11b The Thyroid Follicles. Hypothalamus releases TRH Homeostasis Disturbed Decreased T3 and T4 concentrations in blood or low body temperature TRH Anterior lobe Pituitary gland HOMEOSTASIS Normal T3 and T4 concentrations, normal body temperature Anterior lobe TSH Homeostasis Restored Increased T3 and T4 concentrations in blood Thyroid gland Thyroid follicles release T3 and T4 b © 2015 Pearson Education, Inc. The regulation of thyroid secretion. 18-4 Glándula Tiroidea • Hormonas de la tiroide T4 y T3 viaja unidas a proteinas de transporte: • Globulina de Tiroidea (TBGs) • Transportan 70-75% de T4-T3 respectivamente • Transtiretina (prealbumina que liga tiroides– TBPA) y albumina • Transportan el resto de estas © 2015 Pearson Education, Inc. 18-4 Glándula Tiroidea • (TSH) – Hormona Estimulante de la Tiroide • Su ausencia causa inactividad de los foliculos • No habra ni síntesis ni secreción • Receptor membranal • Activa enzimas claves en la síntesis de hormona de la tiroide. © 2015 Pearson Education, Inc. 18-4 Glándula Tiroide • Funciones de sus Hormonas • Afecta la mayoría de las células del cuerpo • Reconoce receptores en 1. Citoplasma 2. Superficie de la Mitocondria 3. Núcleo • Esencial para el desarrollo normal en niños • Esqueletal, muscular, nervioso • Efecto Calorigénico • Consumo elevado de energía en la célula aumenta la generación de calor • Responsible de aumentos en la razon de metabolismo celular a corto, mediano y largo plazo © 2015 Pearson Education, Inc. 18-4 Glandula Tiroide - Asignado • Efectos en tejidos periferales 1. Eleva consumo de oxígeno y energía 2. Aumenta temperatura en niños 3. Aumenta fuerza y velocidad cardiaca, presión sanguínea 4. Aumenta sensibilidad a estimulación simpática 5. Mantiene sensibilidad normal de los centros respiratorios a niveles de oxígeno y CO2 6. Estimula hematopoyesis 7. Estimula otros tejidos endocrinos 8. Acelera la razón de reciclaje de minerales óseos © 2015 Pearson Education, Inc. 18-4 Glándula Tiroide • Células C de la Tiroide • C (clear) células claras, o parafoliculares • Producen calcitonina (CT) • Regulación de [Ca2+] en fluídos corporales 1. Inhibe osteoclastos 2. Se reduce la liberación de Ca2+ desde los huesos 3. Estimula la excreción Ca2+ por los riñones © 2015 Pearson Education, Inc. Figura 18.13 Desórdenes de la Tiroide © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 18.13 18-5 Glándula Paratiroides • Son Cuatro Glándulas • Inmersas en la superficie posterior de la tiroide • Hormona Paratiroide (PTH) • Producida por las céulas principales (chief) en respuesta a bajas [Ca2+] • Efectos antagonistas a Calcitonina © 2015 Pearson Education, Inc. 18-5 Glándula Paratiroides © 2015 Pearson Education, Inc. 18-5 Glándula Paratiroides • PTH – Efectos principales 1. Estimula osteoclastos/inhibe osteoblastos • Acelera reciclaje de mineral y liberación de Ca2+ desde el hueso • Reduce razón de depósito de Ca2+ en el hueso 2. Estimula reabsorción Ca2+ en los riñones, reduce la pérdida urinaria 3. Estimula síntesis y secreción de calcitriol en el riñón • Efectos acentuan los de la PTH • Acentúan la absorción de Ca2+, PO43 en el tracto GI © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 18-13 The Homeostatic Regulation of Calcium Ion Concentrations (Part 1 of 2). Increased excretion of calcium by kidneys Increasing levels of blood calcium Thyroid gland produces calcitonin Calcium deposition in bone HOMEOSTASIS RESTORED HOMEOSTASIS DISTURBED Blood calcium levels decrease Increasing calcium levels in blood HOMEOSTASIS Normal blood calcium levels (8.5–11 mg/dL) © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 18-13 The Homeostatic Regulation of Calcium Ion Concentrations (Part 2 of 2). Decreasing levels of blood calcium HOMEOSTASIS Normal blood calcium levels (8.5–11 mg/dL) HOMEOSTASIS DISTURBED Decreasing calcium levels in blood Parathyroid glands secrete parathyroid hormone (PTH) HOMEOSTASIS RESTORED Blood calcium levels increase Increased reabsorption of calcium by kidneys Calcium release from bone Increased calcitriol production causes Ca2+ absorption by digestive tract © 2015 Pearson Education, Inc. Table 18-4 Hormones of the Thyroid Gland and Parathyroid Glands. © 2015 Pearson Education, Inc. 18-6 Glándulas Adrenales • Sobre el borde superior de cada riñón • Dividida en Corteza y Médula • Corteza Adrenal – superficial • Almacen de lípidos, colesterol y ácidos grasos • Manufactura corticosteroids, hormonas esteroides • Médula adrenal - interna • Secreciones controladas por SNA Simpático • Epinefrina Nor-epinefrina • Induce cambios metabólicos que persisten © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 18-14a The Adrenal Gland. Right superior adrenal arteries Right and left inferior phrenic arteries Celiac trunk Right adrenal gland Left adrenal gland Right middle adrenal artery Left middle adrenal artery Left inferior adrenal arteries Right inferior adrenal artery Left adrenal vein Right renal artery Left renal artery Left renal vein Right renal vein Superior mesenteric artery Abdominal aorta Inferior vena cava a © 2015 Pearson Education, Inc. A superficial view of the kidneys and adrenal glands 18-6 Glándulas Adrenales • Corteza Adrenal (corticosteroides) • Tres zonas o regiones: 1. Zona glomerulosa – mineralocorticoides 1. aldosterona 2. Zona fasciculata – glucocorticoides 1. Cortisol, corticosterona 3. Zona reticular – gonadocorticoides 1. andrógenos © 2015 Pearson Education, Inc. 18-6 Glándulas Adrenales - Zona glomerular • Aldosterona • Estimula conservación de Na+ y excreción de K+ • Aumenta sensibilidad de los receptores salados en las papilas gustativas • Se secreta en respuesta a: • • • • Hiponatremia Hipovolemia Hipotensión Hipercalemia - © 2015 Pearson Education, Inc. 18-6 Glándulas Adrenales – Zona fasciculada • Glucocorticoides • Acelera la síntesis de glucosa y glucógeno • • • • Glucólisis Glucogénesis Gluconeogénesis Glucogenólisis • Muestra enfectos anti-inflamatorios • Inhibe actividad de leucocitos entre otras cosas del sistema inmune © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 18-14b The Adrenal Gland. Capsule Cortex Medulla b b An adrenal gland in section © 2015 Pearson Education, Inc. 18-6 Glándulas Adrenales – Zona reticular • Red de células endocrinas • Rodean la médula adrenal • Produce andrógenos • Estimulada por la ACTH Figure 18-14c The Adrenal Gland. The Adrenal Hormones Region/Zone Hormones Primary Target Hormonal Effects Regulatory Control ADRENAL CAPSULE ADRENAL CORTEX Zona glomerulosa Zona fasciculata Zona reticularis ADRENAL MEDULLA Adrenal gland c LM × 140 Mineralocorticoids, primarily aldosterone Kidneys Glucocorticoids (cortisol [hydrocortisone], corticosterone) Most cells Androgens Most cells Epinephrine (E), norepinephrine (NE) Most cells Increase renal reabsorption of Na+ and water (especially in the presence of ADH), and accelerate urinary loss of K+ Increase rates of glucose and glycogen formation by the liver; release of amino acids from skeletal muscles, and lipids from adipose tissues; promote peripheral utilization of lipids; anti-inflammatory effects Stimulated by ACTH from the anterior lobe of the pituitary gland Adrenal androgens stimulate the development of pubic hair in boys and girls before puberty. Androgen secretion is stimulated by ACTH. Increases cardiac activity, blood pressure, glycogen breakdown, blood glucose levels; releases lipids by adipose tissue The major regions and zones of an adrenal gland and the hormones they produce © 2015 Pearson Education, Inc. Stimulated by angiotensin II, elevated blood K+ or fall in blood Na+; inhibited by ANP and BNP Stimulated by sympathetic preganglionic fibers Síndrome de Cushing © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 18.17 18-6 Glándulas Adrenales – Médula • Médula Adrenal • Contiene dos tipos de células secretoras • Las que producen epinefrina (adrenalina) • 75-80 % de las secreciones medulares • Las que producen norepinefrina (noradrenalina) • 20-25% de las secreciones medulares © 2015 Pearson Education, Inc. 18-6 Glándulas Adrenales – Médula • Epinefrina y Norepinefrina • Secretados al activarse la médula adrenal; efectos: • En músculos esqueletales: • epi y norepi activan la mobilización de reservas de glucógeno • Aceleran metabolismo de glucosa para producir ATP • En tejido adiposo, las grasas almacenadas son metabolizadas en ácidos grasos • Estos pasan al torrente sanguíneo para ser usados por otros tejidos para ATP © 2015 Pearson Education, Inc. 18-6 Glándulas Adrenales – Médula • Epinefrina y Norepinefrina • Efectos de la activación de la médula adrenal • En el hígado, glucogenólisis • Las moléculas de glucosa resultantes entran a la sangre • Usadas en tejido neural • Este no puede cambiar a usar ácidos grasos • En el corazón, se estimulan los receptores beta 1 • Aumenta la frecuencia y la fuerza de la contracción cardiaca © 2015 Pearson Education, Inc. 18-7 Glándula Pineal • Ubicada en la parte posterior del techo del tercer ventrículo • Contiene pinealocitos • Sintetizas melatonina • Funciones de Melatonina: • Inhibe funciones reproductivas • Protege contra el daño por radicales libres • Influencia en el ritmo circadiano © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 18-15 The Pineal Gland. Pinealocytes Pineal gland © 2015 Pearson Education, Inc. LM × 400 18-8 Páncreas • Ubicación: • Borde inferior del estómago • Porción proximal del intestino delgado • Contiene celulas exocrinas y endocrinas • Exocrinas • Células en racimos, páncreas acinar • 99% del volumen del páncreas • Secretan jugo pancreatico: • Alcalino • Enzimático • Vacía en el lúmen GI vía red de ductos secretores © 2015 Pearson Education, Inc. 18-8 Páncreas • Endocrinas • Consite de racimos de isletas pancreáticas o islas de Langerhans • Células Alfa – producen glucagón 1. Células Beta – producen insulina 2. Células Delta – producen hormona peptídica idéntica a GH–IH 3. Células F – secretan polipéptido pancreático (PP) © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 18-16a The Pancreas. Pancreatic Body of duct pancreas Common bile duct Accessory pancreatic duct Head of pancreas Small intestine (duodenum) a The gross anatomy of the pancreas © 2015 Pearson Education, Inc. Lobule Tail Figure 18-17 The Regulation of Blood Glucose Concentrations (Part 1 of 2). Increased rate of glucose transport into target cells Glucosa en Sangre Increased conversion of glucose to glycogen Increased amino acid absorption and protein synthesis Increasing blood glucose levels Hiperglicemia Células Beta insulina se estimula el transporte de glucosa a través de la membrana célular Increased rate of glucose utilization and ATP generation Beta cells secrete insulin Increased triglyceride synthesis in adipose tissue HOMEOSTASIS RESTORED HOMEOSTASIS DISTURBED Blood glucose levels decrease Increasing blood glucose levels HOMEOSTASIS Normal blood glucose levels (70–110 mg/dL) © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 18-17 The Regulation of Blood Glucose Concentrations (Part 2 of 2). Decreasing blood glucose levels HOMEOSTASIS Glucosa en Sangre Hipoglicemia: Células Alfa glucagón glucogenólisis en el hígado © 2015 Pearson Education, Inc. Normal blood glucose levels (70–110 mg/dL) HOMEOSTASIS DISTURBED HOMEOSTASIS RESTORED Decreasing blood glucose levels Alpha cells secrete glucagon Blood glucose levels increase Increased breakdown of glycogen to glucose (in liver, skeletal muscle) Increased breakdown of fat to fatty acids (in adipose tissue) Increased synthesis and release of glucose (by the liver) 18-8 Páncreas • Insulina • Síntesis y secreción por células beta • Hormona peptídica • Efectos en células blanco: • Acelera absorción de glucosa • Acelera utilización de glucosa y producción de ATP • Estimula síntesis de glucógeno (glucogenesis o gluconeogénesis?) • Estimula absorción de AA y síntesis de proteínas • Estimula síntesis de triglicéridos y tejido adiposo © 2015 Pearson Education, Inc. 18-8 Páncreas • Glucagón • Síntesis y secreción por células alfa • Mobiliza reservas de energía • Efectos en células blanco: • Glucogenólisis en músculo esqueletal e hígado • Libera glucosa ATP • Estimula degradación de triglicéridos en tejido adiposo • Estimula gluconeogenesis en el hígado © 2015 Pearson Education, Inc. Table 18-5 Hormones Produced by the Pancreatic Islets. © 2015 Pearson Education, Inc. 18-8 Páncreas • Diabetes Mellitus • Signo: hiperglicemia, alta [glucosa] en sangre • Tanta que sobrepasa la capacidad reabsorción del riñon • Hiperglicemia niveles anormalmente altos de glucosa en general • Glucosuria • Poliuria • Tipo 1 - (dibetes insulina dependiente) • Tipo 2 - (diabetes insulina independiente) © 2015 Pearson Education, Inc. 18-8 Páncreas – Diabetes Mellitus • Tipo 1 (insulina dependiente) – 5-10% casos • • • • producción inadecuada de insulina en las betas Pte requiere insulina para vivir: inyecciones o infusión contínua Se desarrolla en la infancia • Tipo 2 (insulina independiente) • • • • • Forma mas común Producción normal de insulina Tejidos no responden apropiadamente Resistencia a insulina Asociada a obesidad • Dieta y ejercicio como tratamiento © 2015 Pearson Education, Inc. 18-8 Páncreas - Diabetes mellitus • Complicaciones por no tratarla o tratarla mal: • • • • • Degeneración renal, fallo renal Daño a la retina; ceguera Infartos cardiacos temprano Problemas de nervios periferales Daño a tejidos periferales © 2015 Pearson Education, Inc. 18-9 Tejidos Endocrinos en Otros Sistemas • Órganos con funciones endocrinas secundarias • • • • • Intestinos (digestivo) Riñón (urinario) Corazón (cardiovascular) Timo (linfático/inmunológico) Gónadas (reproductivo) © 2015 Pearson Education, Inc. 18-9 Tejidos Endocrinos en Otros Sistemas • Intestinos • Hormonas que coordinan actividades GI • Riñones • Calcitriol - Calcio • Eritropoyetina (EPO) • Renina - Enzima • Corazón • Péptidos natriuréticos (ANP y BNP) • Liberados en respuesta a hipervolemia • Acción antagonista a angiotensina II • Resulta en hipovolemia e regular presión © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 18-19a Endocrine Functions of the Kidneys. Sunlight Digestive tract Cholesterol Epidermis Cholecalciferol Dietary cholecalciferol Liver Intermediate form Parathyroid glands PTH Calcitriol Kidney a The production of calcitriol © 2015 Pearson Education, Inc. Stimulation of calcium and phosphate ion absorption Figure 18-19b Endocrine Functions of the Kidneys. HOMEOSTASIS Normal blood pressure and volume HOMEOSTASIS DISTURBED HOMEOSTASIS RESTORED Falling blood pressure and volume Rising blood pressure and volume Kidney Falling renal blood flow and O2 Increased fluid intake and retention Erythropoietin released Increased red blood cell production ADH secreted Renin released ACE Angiotensinogen Angiotensin I Aldosterone secreted Angiotensin II Stimulation of thirst b The release of renin and erythropoietin, and an overview of the renin- angiotensin-aldosterone system beginning with the activation of angiotensinogen by renin © 2015 Pearson Education, Inc. 18-9 Tejidos Endocrinos en Otros Sistemas • El Timo • Produce timosina • Mezcla de hormonas del timo • Importantes en el desarrollo y mantenimiento de defensas inmunes • Secreciones de Tejido Adiposo • Leptina • Control del apetito por retroalimentación • Controla niveles normales de GnRH u PLT de síntesis de gonadotropinas © 2015 Pearson Education, Inc. 18-9 Tejidos Endocrinos en Otros Sistemas • Gónadas • Testículos – producen andrógenos en las células intersticiales • Testosterona hormona masculina mas importante • Secreta inhibina en las células nodrizas • Diferenciación y maduración de espermatozoides • Ovarios • Producen estrógenos • Estradiol – estrógeno mas importante • Luego de la ovulación, células foliculares • Se reorganizan en cuerpo lúteo • Libera estrógenos y progesterona © 2015 Pearson Education, Inc. Table 18-7 Hormones of the Reproductive System. © 2015 Pearson Education, Inc. Table 18-6 Representative Hormones Produced by Organs of Other Systems. © 2015 Pearson Education, Inc. 18-10 Interacciones Hormonales • Interactúan para Coordinar Respuestas Fisiológicas • Si una célula recibe señales de dos hormonas simultáneamente; 4 posibles resultados 1. Efectos Antagonistas – opuestos 2. Efectos Sinergísticos – aditivos/multiplicados 3. Efectos Permisivos – una hormona es necesaria para que otra produzca su efecto 4. Efectos integradores – hormonas producen resultados distintos y complementarios © 2015 Pearson Education, Inc. 18-10 Interacciones Hormonales • Hormonas Importantes para el Crecimiento • • • • • Crecimiento Tirodies Insulina Paratiroidea y Calcitriol Reproductivas © 2015 Pearson Education, Inc. 18-10 Interacciones Hormonales • Hormona del Crecimiento • En niños: desarrollo músculo-esqueletal • En adultos: mobilizar reservas de lípidos • Mantiene niveles normales de glucosa en sangre • Hormonas de la Tiroide • Ausente durante el desarrollo fetal o el primer año: • • • • Falla el desarrolo normal del sistema nervioso Retraso mental Si [T4] decae antes de la pubertad: Se detiene el desarrollo esqueletal normal © 2015 Pearson Education, Inc. 18-10 Interacciones Hormonales • Insulina • Facilita el paso de glucosa y AA a través de la membrana celular • Hormona Paratiroidea (PTH) y Calcitriol • Promueven la absorción de Calcio para depósito en el hueso • HipoPTH y Calcitriol producirá niveles indadecuados de Calcio • Huesos débiles y flexibles © 2015 Pearson Education, Inc. 18-10 Interacciones Hormonales • Hormonas Reproductivas • Andrógenos y Estrógenos • Estimula crecimiento y diferenciación celular en tejidos blanco • Produce diferenciación sexo específico • Proporciones equeletales • Características sexuales secundarias © 2015 Pearson Education, Inc. Table 18-8 Clinical Implications of Endocrine Malfunctions (Part 1 of 2). © 2015 Pearson Education, Inc. Table 18-8 Clinical Implications of Endocrine Malfunctions (Part 2 of 2). © 2015 Pearson Education, Inc. 18-10 Interacciones Hormonales • Respuesta Hormonal al Estress • Síndrome de Adaptación General (GAS) • Conocido como respuesta a estress • Respuesta a estress tiene 3 fases: 1. 2. 3. © 2015 Pearson Education, Inc. Fase de Alarma Fase de Resistencia Fase de Agotamiento Figure 18-20 The General Adaptation Syndrome (Part 1 of 3). Alarm Phase (“Fight or Flight”) During the alarm phase, an immediate response to the stress occurs. Brain The sympathetic division of the autonomic nervous system directs this response. In the alarm phase, (1) energy reserves are mobilized, mainly in the form of Sympathetic glucose, and (2) the body stimulation prepares to deal with the stress-causing factor by “fight or flight” responses. Epinephrine is the dominant hormone of the alarm phase. Its secretion is part of a generalized sympathetic activation. © 2015 Pearson Education, Inc. Immediate Short-Term Responses to Crises General sympathetic activation Adrenal medulla Epinephrine, norepinephrine • Increased mental alertness • Increased energy use by all cells • Mobilization of glycogen and lipid reserves • Changes in circulation • Decreased digestive activity and urine production • Increased sweat gland secretion • Increased heart rate and respiratory rate Figure 18-20 The General Adaptation Syndrome (Part 2 of 3). Resistance Phase If a stress lasts longer than a few hours, the person enters the resistance phase of GAS. Glucocorticoids are the dominant hormones of the resistance phase. Sympathetic Epinephrine, GH, and stimulation thyroid hormones are also involved. Energy demands in the resistance phase remain higher than normal, due to the combined effects of these hormones. Neural tissue has a high demand for energy, and requires a reliable supply of glucose. If blood glucose levels Kidney fall too low, neural function deteriorates. Glycogen reserves can meet neural demand during the alarm phase, but become depleted after several hours. Hormones of the resistance phase mobilize lipids and amino acids as energy sources to conserve glucose for use by neural tissue. © 2015 Pearson Education, Inc. Growth hormone Pancreas Glucagon ACTH Adrenal cortex Glucocorticoids Mineralocorticoids (with ADH) Renin-angiotensinaldosterone system Long-Term Metabolic Adjustments • Mobilization of remaining energy reserves: Lipids are released by adipose tissue; amino acids are released by skeletal muscle • Conservation of glucose: Peripheral tissues (except neural) break down lipids to obtain energy • Elevation of blood glucose concentrations: Liver synthesizes glucose from other carbohydrates, amino acids, and lipids • Conservation of salts and water, loss of K+ and H+ Figure 18-20 The General Adaptation Syndrome (Part 3 of 3). Exhaustion Phase The body’s lipid reserves are sufficient to maintain the resistance phase for weeks or even months. But when the resistance phase ends, homeostatic regulation breaks down and the exhaustion phase begins. Unless corrective actions are taken almost immediately, the failure of one or more organ systems will prove fatal. The production of aldosterone throughout the resistance phase results in a conservation of Na+ at the expense of K+. As the body’s K+ content decreases, a variety of cells begin to malfunction. The underlying problem of the exhaustion phase is the body’s inability to sustain the endocrine and metabolic adjustments of the resistance phase. © 2015 Pearson Education, Inc. Collapse of Vital Systems • Exhaustion of lipid reserves • Cumulative structural or functional damage to vital organs • Inability to produce glucocorticoids • Failure of electrolyte balance 18-10 Interacciones Hormonales • Efectos de Hormonas en el Comportamiento • Cambios hormonales • Pueden alterar capacidades intelectuales, memoria, aprendizaje y emocionales • Conducta se afecta por hiper o hiposecreciones • Envejecimiento y Producción Hormonal • Pocos cambios funcionales • Disminuyen niveles de: • Hormona del Crecimiento • Hormonas Reproductivas © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 18-21 diagrams the functional relationships between the endocrine system and other body systems we have studied so far. I N T E G R A T O R Protects superficial endocrine organs; epidermis synthesizes vitamin D Sex hormones stimulate sebaceous gland activity, influence hair growth, fat distribution, and apocrine sweat gland activity; PRL stimulates development of mammary glands; adrenal hormones alter dermal blood flow; MSH stimulates melanocyte activity Protects endocrine organs, especially in brain, chest, and pelvic cavity Skeletal growth regulated by several hormones; calcium mobilization regulated by parathyroid hormone and calcitonin; sex hormones speed growth and closure of epiphyseal cartilages at puberty and help maintain bone mass in adults Skeletal muscles provide protection for some endocrine organs Hypothalamic hormones directly control pituitary secretions and indirectly control secretions of other endocrine organs; controls adrenal medullae; secretes ADH and OXT Hormones adjust muscle metabolism, energy production, and growth; regulate calcium and phosphate levels in body fluids; speed skeletal muscle growth Several hormones affect neural metabolism and brain development; hormones help regulate fluid and electrolyte balance; reproductive hormones influence CNS development and behaviors Integumentary Page 174 Body System Skeletal Page 285 Endocrine System Muscular Page 380 Integumentary Skeletal Muscular Nervous Endocrine System Nervous Page 558 S Y S T E M Body System Cardiovascular Page 776 The ENDOCRINE System Urinary Page 1010 Reproductive Page 1090 Gonads—ovaries in females and testes in males—are organs that produce gametes (sex cells). LH and FSH, hormones secreted by the anterior lobe of the pituitary gland, affect these organs. The ovaries and testes are discussed further in Chapter 28. Digestive Page 929 Respiratory Page 874 Lymphatic Page 824 The endocrine system provides long-term regulation and adjustments of homeostatic mechanisms that affect many body functions. For example, the endocrine system regulates fluid and electrolyte balance, cell and tissue metabolism, growth and development, and reproductive functions. It also works with the nervous system in responding to stressful stimuli through the general adaptation syndrome. © 2015 Pearson Education, Inc.