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¿Qué es el eje hipotálamo-hipofisario?
El eje hipotálamo-hipofisario es un sistema cuya función es mantener la regulación y el equilibrio de los niveles hormonales hipofisarios, que a su vez coordinan otras funciones corporales, como el crecimiento somático, maduración gonadal, cambios para afrontar el estrés, lactancia materna, liberación de hormona tiroidea o la cantidad de agua excretada por los riñones. El mecanismo por el cual se mantiene este equilibrio se define por la acción estimulante o inhibidora que ejerce el hipotálamo sobre la hipófisis al liberar hormonas; Estos, a su vez, están regulados por un proceso de retroalimentación de los productos finales generados en el tejido diana de cada una de las hormonas hipofisarias o por ritmos circadianos pulsátiles o por la influencia del sistema nervioso central.
La hipófisis es una glándula pequeña, de menos de 1 cm de diámetro y 0,5-1 g de peso, situada en la silla turca esfenoidal. Está conectada al hipotálamo por el pedúnculo hipofisario o infundíbulo.
Desde el punto de vista anatómico y fisiológico, la hipófisis se divide en 2 partes:
- La hipófisis anterior, o adenohipófisis, ocupa el 75% del peso total de la glándula y su parte secretora está formada por tejido epitelial especializado, como en el caso de las demás glándulas endocrinas.}
- La pituitaria posterior o neurohipófisis, formada por tejido nervioso, ya que contiene axones y terminales axónicas correspondientes a unas 5000 neuronas situadas en núcleos especializados del hipotálamo. Estos axones se apoyan en unas células llamadas pituicitos, que son similares a la glía.
Casi toda la secreción hipofisaria está controlada por el hipotálamo. El hipotálamo es una estructura neuronal situada en la base del cerebro, debajo de los dos tálamos (de ahí su nombre), y está formado por múltiples grupos de neuronas que forman múltiples núcleos. Es un centro receptor de señales procedentes de muchas áreas del cerebro y órganos internos, por lo que las experiencias emocionales, dolorosas o estresantes provocan cambios en su actividad.
A su vez, el hipotálamo controla el sistema nervioso autónomo y regula la temperatura corporal, el hambre, la sed, el comportamiento sexual y las reacciones defensivas como el miedo o la ira. Pero el hipotálamo no sólo es un importante centro regulador del sistema nervioso, sino que también contiene grupos especiales de neuronas que sintetizan al menos nueve hormonas diferentes cuya función es regular la secreción de hormonas de la glándula pituitaria anterior, y otros grupos especiales de neuronas que sintetizan dos hormonas que luego son transportadas a la neurohipófisis, donde son liberadas al torrente sanguíneo. Así, el hipotálamo y la hipófisis regulan conjuntamente prácticamente todos los aspectos del crecimiento, el desarrollo, el metabolismo y la homeostasis del organismo. Se puede decir que el hipotálamo, la hipófisis y sus tejidos diana forman una unidad funcional compleja.
Hipotálamo – Hormonas
El hipotálamo es una estructura nerviosa situada en la base del cerebro, debajo de los dos tálamos (de ahí su nombre), y consta de varios grupos de neuronas que forman diferentes núcleos. Unas neuronas especiales situadas en núcleos específicos del hipotálamo sintetizan y secretan hormonas liberadoras e inhibidoras, que a su vez controlan la secreción de la adenohipófisis, facilitándola o inhibiéndola, respectivamente. La comunicación entre la hipófisis anterior y el hipotálamo se produce a través de pequeños vasos sanguíneos que se originan en el hipotálamo y desembocan en los sinusoides hipofisarios (un tipo especial de capilares), proporcionando una conexión vascular directa entre el hipotálamo y las células endocrinas de la hipófisis anterior. Estos vasos comunicantes entre el hipotálamo y la adenohipófisis constituyen el sistema portal hipotalámico-hipofisario. Así, las hormonas liberadoras e inhibidoras procedentes del hipotálamo atraviesan los capilares hipotalámicos y son transportadas por la sangre directamente a los sinusoides de la hipófisis anterior, desde donde entran en contacto con los distintos tipos de células de la adenohipófisis para facilitar o inhibir su función secretora.
Cada tipo de hormona adenohipofisaria tiene su correspondiente hormona de liberación hipotalámica y algunas tienen también su correspondiente hormona inhibidora hipotalámica.
Así, el hipotálamo segrega la hormona liberadora de tirotropina (TRH), que también estimula la prolactina; la hormona liberadora de gonadotropina (GnRH); la hormona liberadora de corticotropina (CRH); la hormona inhibidora de la prolactina (dopamina, PIH) (en el ser humano, la existencia de una hormona liberadora de prolactina específica no está clara); la hormona liberadora de la hormona del crecimiento (GHRH); la hormona inhibidora del crecimiento (somatostatina, GHIH), que también puede inhibir la prolactina y la tirotropina; y la hormona liberadora de melanocitos y la hormona inhibidora del crecimiento.
Hipófisis anterior o adenohipófisis – hormonas
La adenohipófisis es la parte anterior de la hipófisis. Es una glándula muy vascularizada con muchos sinusoides (un tipo especial de capilares) entre sus células. La hipófisis anterior tiene cinco tipos diferentes de células que segregan siete hormonas principales.
- Células somatotrópicas, que producen la hormona del crecimiento humano (hGH) o somatotropina.
- Células lactotrópicas, que sintetizan prolactina (PRL).
- Células corticotrópicas, que sintetizan la hormona estimulante de la corteza cerebral o adrenocorticotropina (ACTH) y la hormona estimulante de los melanocitos (C-MSH). Otras hormonas son la beta-endorfina (D-LPH 61-91) y la beta-lipotropina (D-LPH).
- Células de tirotropina, que producen la hormona estimulante del tiroides (TSH).
- Células gonadotrópicas, que producen hormonas gonadales (glándulas sexuales: ovarios y testículos) o gonadotropinas (GnSH), es decir, la hormona estimulante del folículo (FSH) y la hormona luteinizante (LH).
Las hormonas de la adenohipófisis, a su vez, actúan estimulando otras glándulas que son sus objetivos, como:
- La glándula tiroides, a través de la tirotropina o TSH
- La corteza suprarrenal, a través de la ACTH, o corticotropina.
- Los ovarios y los testículos (gónadas o glándulas sexuales), a través de las gonadotropinas FSH (hormona estimulante del folículo) y LH (hormona luteinizante).
- Glándulas mamarias, a través de la prolactina o PRL Cuando los niveles de las hormonas secretadas por las glándulas diana aumentan, entonces disminuye la actividad de las células adenohipofisarias, tiroideas y gonadotropas, a través de un sistema de retroalimentación negativa, que es un modo de regulación de la secreción hormonal.
Así, se establece un eje de actividad hormonal: el hipotálamo actúa sobre la adenohipófisis, la adenohipófisis actúa sobre las glándulas diana, y los productos hormonales producidos por las glándulas diana actúan a su vez sobre el hipotálamo y la adenohipófisis para regular su acción.
Hormona del crecimiento o somatotropina (GH), efectos metabólicos
A diferencia de otras hormonas adenohipofisarias, la hormona del crecimiento no actúa a través de una glándula diana, sino que lo hace en casi todos los tejidos del organismo. También se denomina hormona somatotrópica o somatotropina o GH y es la hormona más abundante secretada por la adenohipófisis o anterhipófisis. Se trata de una pequeña molécula proteica de una sola cadena que hace que todos los tejidos del cuerpo crezcan. Por lo tanto, la somatotropina es necesaria para el desarrollo corporal normal de los niños y adolescentes.
Efectos sobre las proteínas: la GH aumenta la entrada de aminoácidos en las células (especialmente en el músculo esquelético, los hepatocitos y los adipocitos) y, por lo tanto, aumenta la síntesis de proteínas (anabolismo proteico) en las células del organismo, al tiempo que reduce la degradación o el catabolismo proteico. Produce un aumento de la síntesis de ADN y ARN y de la división celular. Debido a estos efectos, aumenta el crecimiento del músculo esquelético y del cuerpo durante la infancia y la adolescencia. En los adultos, ayuda a mantener el tamaño de los huesos y los músculos y favorece la reparación de los tejidos.
Efectos sobre los lípidos: la GH estimula el catabolismo de las grasas almacenadas en el tejido adiposo, aumentando así la liberación de ácidos grasos libres en el plasma, que son utilizados por las células del organismo como fuente de energía al estimular su conversión en acetil A. Así, bajo la influencia de la somatotropina, las grasas se utilizan como fuente de energía en lugar de los hidratos de carbono y las proteínas. Este efecto es más importante en épocas de ayuno o inanición.
Efectos sobre los hidratos de carbono: la GH disminuye el uso de la glucosa por parte del organismo para obtener energía porque reduce la captación de glucosa por parte de las células, especialmente las del músculo esquelético y los adipocitos.
También acelera la conversión del glucógeno hepático en glucosa (glucogenolisis). La consecuencia de estos dos efectos es un aumento de los niveles de glucosa en sangre (hiperglucemia). Por eso se dice que la GH tiene un efecto anti-insulina o diabetogénico.
Hormona del crecimiento o somatotropina (GH), efectos en el crecimiento
El crecimiento es un proceso complejo controlado por muchos compuestos, incluidos varios factores de crecimiento y hormonas como la GH y otras. La GH tiene efectos estimulantes directos sobre el crecimiento de todos los tejidos del cuerpo capaces de crecer, mediados a través del transporte de aminoácidos al interior de las células y el aumento de la síntesis de proteínas, estimulando el crecimiento y la diferenciación del cartílago y el hueso. Pero también tiene efectos indirectos al promover la síntesis por parte de las células del hígado o los hepatocitos de factores de crecimiento similares a la insulina (IGF) que estimulan la división de las células del cartílago, que a su vez segregan más matriz cartilaginosa. Parte de este cartílago se convierte en tejido óseo, lo que permite que la longitud del hueso crezca. Se han identificado dos factores IGF: IGF-1 e IGF-2. Se cree que el IGF-1 es más importante durante el periodo de crecimiento, desde los 3 años hasta el final de la adolescencia, mientras que el IGF-2 es más importante durante los periodos fetal y neonatal.
Hormona del crecimiento o somatotropina (GH), regulación
La secreción de GH está controlada casi en su totalidad en respuesta a 2 hormonas secretadas en el hipotálamo y que luego son transportadas a la adenohipófisis a través del sistema portal hipotalámico-hipofisario para actuar sobre las células somatotrópicas de la hipófisis anterior:
- Secreción de la hormona liberadora de la hormona del crecimiento (GHRH).
- Hormona inhibidora del crecimiento o somatostatina o GHIH.
La tasa de liberación de GH de las células somatotrópicas del adenotipo o de la hipófisis anterior está determinada por el equilibrio entre estas dos hormonas hipotalámicas. El mecanismo de liberación de GH es en forma de pulsos y el pico de secreción coincide con el pico de secreción de GHRH mientras que los valores mínimos de secreción coinciden con una mayor liberación de somatostatina.
También hay muchos desencadenantes fisiológicos de la liberación de somatotropina. La secreción de GH tiene un ritmo circadiano con aumentos significativos durante los periodos de sueño profundo, con un pico de secreción que se produce cada 1-2 horas. Las emociones, el estrés, la fiebre, los traumatismos, el dolor, el frío y la alta actividad corporal son también estímulos para su secreción. Por otro lado, el estímulo metabólico más potente para su secreción es la hipoglucemia. El núcleo hipotalámico que provoca la secreción de GHRH es la misma zona hipotalámica que es sensible a la hipoglucemia y provoca la sensación de hambre. Otros estímulos metabólicos son las situaciones crónicas de depleción proteica o cuando se produce un aumento de los niveles plasmáticos de aminoácidos o una disminución de los niveles de ácidos grasos libres. En cambio, la obesidad inhibe su secreción. Se puede decir que esta hormona proporciona una fuente de energía a los tejidos en todas las situaciones de estrés, independientemente del tipo. En estos casos, sus efectos ahorradores de glucosa son importantes para garantizar el suministro de glucosa a los tejidos que dependen de ella, como el sistema nervioso.
La secreción de GH también está regulada por los niveles plasmáticos de la propia hormona. Los niveles elevados de GH inhiben su propia secreción al alterar los niveles de secreción de GHRH y somatostatina del hipotálamo y la sensibilidad de las células somatotrópicas de la adenohipófisis a estas hormonas hipotalámicas, formando así un bucle de retroalimentación negativa.
De lo contrario, durante un período de 24 horas, la adenohipófisis secreta episódicamente altos niveles de somatotropina sin estímulo aparente. Debido a esta secreción episódica, una sola medición de los niveles sanguíneos de la hormona puede ser malinterpretada, por lo que se requiere un análisis en serie. En el plasma, aproximadamente el 70% de las moléculas de GH están unidas a varias proteínas, incluida una proteína específica de unión a la GH.
Hormona estimulante de los melanocitos (MSH)
Los melanocitos constituyen el 8% de las células epidérmicas y producen melanina, un pigmento marrón-negro que contribuye al color de la piel y absorbe la radiación ultravioleta. Los melanocitos tienen largos y finos conductos que transfieren los gránulos de melanina a los queratinocitos, en cuyo citoplasma se agrupan para formar un velo protector sobre su núcleo, evitando que el material genético sea dañado por la radiación ultravioleta. La hormona que estimula los melanocitos es una hormona producida por la adenohipófisis o glándula anteropituitaria. La estructura química de la MSH es muy similar a la de la ACTH (corticotropina), pero aunque la ACTH tiene cierta actividad similar a la MSH, ésta no parece tener ninguna de las acciones de la ACTH. Se ha demostrado que la L-MSH se une a un receptor (MC-1) en la membrana de los melanocitos humanos que, cuando se estimula, conduce a la activación de la tirosinasa, una enzima necesaria para la producción de melanina. Los melanocitos de personas con problemas de bronceado muestran alteraciones en este receptor.
Prolactina (PRL)
En las mujeres, se desarrolla una glándula mamaria o pecho en cada lado, por encima del músculo pectoral mayor en la parte delantera del pecho. Cada mama está compuesta por entre 12 y 20 lóbulos distintos, y cada lóbulo tiene su propio sistema de conductos lácteos muy ramificados con una salida independiente hacia el exterior a través del pezón. El sistema de conductos de cada lóbulo está rodeado de tejido adiposo que contiene densos septos de tejido conectivo que se adhieren a la piel en la parte externa y a la fascia que cubre el músculo pectoral mayor en la parte profunda. El crecimiento y la actividad del pecho femenino dependen totalmente de las hormonas.
La prolactina es una hormona producida por la glándula pituitaria anterior o adenohipófisis y crea los requisitos previos para el cuidado de las crías de los mamíferos, es decir, el mantenimiento de la especie. El órgano objetivo de la prolactina es la glándula mamaria. Sin embargo, existen receptores de prolactina en casi todos los órganos del cuerpo, aunque actualmente se desconocen los efectos biológicos de la hormona en estos órganos. Durante el embarazo, la prolactina, el estrógeno y la progesterona promueven el desarrollo del tejido de las glándulas mamarias. Después del parto, la prolactina, junto con el cortisol y la insulina, es necesaria para la síntesis y la secreción de leche. La prolactina es la principal hormona responsable de la producción de leche o lactogénesis.
Como preparación para la lactancia, la secreción de PRL aumenta constantemente durante el embarazo, lo que probablemente se deba a los altos niveles de estrógeno durante el embarazo que estimulan la transcripción del gen de la PRL. Aunque el estrógeno no estimula directamente la liberación de prolactina, facilita su respuesta a otros estímulos.
La acción de la PRL sobre las células epiteliales especializadas de las glándulas mamarias es la producción de proteínas lácteas y enzimas necesarias para la síntesis de la lactosa, el principal azúcar de la leche. Estas acciones son antagonizadas por el estrógeno y la progesterona. Por lo tanto, la lactogénesis se inicia por la disminución brusca de los niveles de estrógeno y progesterona que se produce tras la expulsión de la placenta después del parto. La estimulación de la lactancia del bebé es el factor más importante para mantener la lactogénesis una vez iniciada, ya que sin la lactancia la producción de leche cesa al cabo de 2 o 3 semanas. La estimulación mecánica del pezón genera un estímulo nervioso que llega al hipotálamo, donde se produce una disminución de la secreción de la hormona que inhibe la secreción de prolactina (dopamina o PIH) y, en consecuencia, un aumento de la secreción de prolactina, que estimula la síntesis y producción de leche. La cantidad de leche producida está relacionada con los niveles de prolactina circulante. Una vez iniciada la lactancia, la influencia inhibidora de los estrógenos sobre la lactogénesis cesa, ya que la estimulación del pezón es más potente.
A veces es necesario suprimir artificialmente la lactancia, lo que puede hacerse farmacológicamente administrando agonistas de la dopamina (una hormona que inhibe la secreción de prolactina) como la bromocriptina.
Los niveles elevados de prolactina bloquean la síntesis y la liberación de la hormona liberadora de gonadotropina del hipotálamo, inhibiendo así la secreción de gonadotropinas de la hipófisis anterior.
Hipófisis posterior o neurohipófisis, hormonas
Durante el desarrollo embrionario, la hipófisis posterior está conectada al hipotálamo por un haz de fibras nerviosas denominado hipotálamo-hipófisis, de ahí el nombre de neurohipófisis que recibe esta parte de la hipófisis. Así, las hormonas que se segregan en la neurohipófisis se sintetizan en realidad en los cuerpos celulares de grandes neuronas especializadas situadas en el hipotálamo, que luego las transportan a lo largo de sus axones hasta las terminales axónicas situadas en la neurohipófisis, tardando varios días en llegar a la glándula. En otras palabras, la neurohipófisis almacena y libera hormonas, pero no las sintetiza. Estas hormonas son la vasopresina u hormona antidiurética (ADH) y la oxitocina.
En reposo, se acumulan grandes cantidades de DHA y oxitocina en los gránulos secretores de las terminaciones nerviosas situadas en la neurohipófisis. Cuando los impulsos nerviosos se transmiten a lo largo de los axones, las hormonas se liberan inmediatamente en el torrente sanguíneo y se distribuyen por todo el cuerpo para cumplir su función. Tanto la oxitocina como la vasopresina circulan en el torrente sanguíneo principalmente como hormonas libres y actúan sobre las células diana a través de receptores de superficie acoplados a proteínas G. Los riñones y el hígado son los principales lugares de eliminación de estos péptidos, que tienen una vida media en la sangre de aproximadamente un minuto.
Oxitocina
La oxitocina es una hormona producida en el hipotálamo y secretada en la neurohipófisis. Tiene un potente efecto estimulante sobre el útero gestante, especialmente hacia el final de la gestación, al estimular las contracciones uterinas. También tiene una función especialmente importante en la lactancia, ya que hace que las células mioepiteliales que rodean los conductos de la glándula mamaria se contraigan, para que la leche pueda ser expulsada al pezón y el bebé pueda obtenerla mediante la succión. Los componentes de la leche son producidos por las células epiteliales especializadas y secretados bajo la influencia de la prolactina. Sin embargo, el bebé necesita que la leche sea empujada hacia el pezón. Por tanto, el tejido objetivo de la oxitocina es el miometrio, es decir, el músculo liso del útero y el mioepitelio de la glándula mamaria. Se desconoce la función de la oxitocina en los hombres y en las mujeres no embarazadas y no lactantes. Parece que puede estar relacionado con el placer sexual.
El factor regulador de la secreción de oxitocina en el caso de la contracción uterina es el estiramiento del cuello uterino que se produce al final del embarazo y en el caso de la lactancia es la succión del bebé sobre los pezones de las glándulas mamarias.
En otras palabras, la secreción de oxitocina está regulada por un sistema de retroalimentación positiva. Cuando el cuello del útero se estira, se libera más oxitocina, por lo que las contracciones uterinas son más fuertes, el cuello del útero se estira más, se libera más oxitocina, y así sucesivamente hasta que finaliza el parto y el cuello del útero deja de estar estirado, como cuando el bebé succiona el pezón. Sin embargo, el reflejo de eyección de la leche es un reflejo condicionado ya que, por ejemplo, el llanto del bebé puede producir un aumento de la secreción de oxitocina con la salida de leche de los pezones. Del mismo modo, la secreción de oxitocina puede ser inhibida por el estrés físico y psicológico, interrumpiendo así la lactancia.
Hormona antidiurética (ADH) o vasopresina
La hormona antidiurética o vasopresina es una hormona producida en el hipotálamo y secretada en la neurohipófisis. Existen dos tipos de receptores de vasopresina, V1 y V2. La interacción de la hormona con los receptores V1 aumenta el calcio intracelular que actúa como segundo mensajero que media los efectos de la vasopresina en el músculo liso vascular. Los receptores V2 utilizan el AMP cíclico como segundo mensajero, mediando las acciones de la hormona en los túbulos renales.
La principal acción fisiológica de esta hormona es su efecto antidiurético, de ahí el nombre de hormona antidiurética (ADH). En este caso, el riñón es el órgano diana de la hormona porque produce un aumento de la permeabilidad de la parte distal de la nefrona al agua, y permite la reabsorción del agua en la sangre y, por tanto, su retención en el organismo. En consecuencia, se produce una disminución de la producción de orina. Cuando hay una disminución o ausencia de DHA, la parte distal de la nefrona es impermeable al agua, por lo que se pierde agua en la orina, y se pueden excretar grandes cantidades de orina muy diluidas por la cantidad de agua que contienen.
Como su otro nombre indica, la vasopresina es también un potente vasoconstrictor. Actúa principalmente sobre la musculatura lisa de las arteriolas de la dermis y la circulación esplácnica (o vísceras: órganos contenidos en el tronco). En circunstancias normales, el aumento de la presión arterial inducido por la vasopresina es insignificante porque también induce bradicardia y una disminución del gasto cardíaco, que tienden a compensar el aumento de la resistencia periférica total. El efecto vasoconstrictor es importante como protector durante la hemorragia aguda o la deshidratación. La vasopresina también participa en la estimulación de la liberación de ACTH de la adenohipófisis y en el control de la sensación de sed.
Cuando los fluidos corporales se concentran, como en el caso de la hemorragia o la deshidratación, los osmorreceptores del hipotálamo se estimulan para detectar el grado de concentración de líquido extracelular. Las neuronas hipotalámicas productoras de ADH se activan entonces, transmitiendo potenciales nerviosos a sus axones y desencadenando la liberación de la hormona en los terminales de los axones en la neurohipófisis, tras lo cual la hormona se libera en el torrente sanguíneo. Como resultado, gran parte del agua se recupera del líquido tubular distal del cuerpo, diluyendo los fluidos extracelulares y restaurando la composición osmótica normal. Así, el principal factor que regula la secreción de ADH es la osmolaridad de los fluidos extracelulares.
El umbral de osmolaridad para la estimulación de la sed es similar o ligeramente superior al de la ADH. Por lo tanto, la secreción de ADH puede preceder a la activación de la sed en la protección del contenido normal de agua del cuerpo.
Pero también hay otros factores que estimulan la liberación de DHA, como el dolor, la ansiedad, la nicotina y diversos medicamentos (como la morfina, los tranquilizantes y otros). Cualquiera de estos factores puede provocar una retención de agua en el organismo, que puede observarse en muchos estados emocionales alterados o como resultado de ciertos tratamientos farmacológicos, culminando con la diuresis que se produce al final de ese estado. Por otro lado, el alcohol inhibe la secreción de ADH, de ahí su efecto diurético, y la deshidratación resultante puede provocar tanto sed como el típico dolor de cabeza de la resaca.