Endocrinología

¿Qué es la endocrinología?

endocrinología

La ciencia que se ocupa de la estructura y función de las glándulas endocrinas y del diagnóstico y tratamiento de las enfermedades endocrinas se denomina endocrinología.

Concepto de glándula endocrina y hormona

Las glándulas endocrinas son grupos de células secretoras rodeadas de tejido conectivo o de apoyo que les proporciona vasos sanguíneos, capilares linfáticos y nervios. La parte secretora de la glándula consiste en un epitelio especializado que ha sido modificado para producir secreciones, y los productos secretados (hormonas) pasan al espacio extracelular que rodea a las células secretoras.

Las glándulas endocrinas del cuerpo humano son: la hipófisis, el tiroides, las paratiroides, las suprarrenales y la pineal. Además, varios órganos contienen tejido endocrino que, aunque no sea propiamente una glándula endocrina, forma parte de la estructura del órgano en cuestión. Es el caso del hipotálamo, el timo, el corazón, el páncreas, el estómago, el hígado, el intestino delgado, los riñones, los ovarios, los testículos, la placenta, o en las células grasas o sanguíneas, como los linfocitos. Las glándulas endocrinas y el tejido endocrino constituyen el sistema endocrino.

Una hormona es una sustancia química segregada por una célula o grupo de células que ejerce efectos fisiológicos sobre otras células del organismo.

Existen hormonas locales que actúan sobre las células diana cerca del lugar donde se liberan. Estos pueden ser paracrinos, como la histamina, que actúa sobre las células cercanas, o autocrinos, como la histamina, como la interleucina-2, que actúa sobre la misma célula que la secreta.

Existen hormonas generales o circulantes que se difunden desde el espacio extracelular dentro de los capilares y son transportadas por la sangre a todos los tejidos del cuerpo, actuando únicamente sobre las células que tienen receptores específicos para ellas y que, por tanto, se denominan células diana. Algunas de las hormonas generales afectan a todas o casi todas las células del cuerpo, como la hormona del crecimiento o las hormonas tiroideas. Otras hormonas generales sólo afectan a tejidos específicos.

Las secreciones hormonales se producen en concentraciones muy bajas y tienen efectos muy potentes. Las hormonas circulantes pueden permanecer en el torrente sanguíneo y producir sus efectos minutos u horas después de su secreción. Con el tiempo, las hormonas circulantes son inactivadas por el hígado y excretadas por los riñones. En caso de insuficiencia hepática o renal, una cantidad excesiva de hormonas o de sus productos metabólicos en la sangre puede causar problemas de salud.

Las funciones del cuerpo humano están reguladas por 2 sistemas de control principales: el sistema nervioso y el sistema endocrino. El sistema nervioso controla la homeostasis (el mantenimiento de un entorno interno estable) mediante impulsos nerviosos (potenciales de acción) conducidos a lo largo de los axones de las neuronas.

Cuando los impulsos nerviosos alcanzan los límites axonales, provocan la liberación de moléculas neurotransmisoras. Esto provoca la excitación o la inhibición de otras neuronas específicas, la contracción o la relajación de las fibras musculares y el aumento o la disminución de la secreción de las células glandulares. Así, la médula suprarrenal y la hipófisis posterior segregan sus hormonas sólo en respuesta a estímulos nerviosos, y muchas hormonas de la hipófisis anterior se segregan en respuesta a la actividad nerviosa del hipotálamo. A su vez, el sistema endocrino libera hormonas que, a su vez, pueden promover o inhibir la generación de impulsos nerviosos.

Varias moléculas también pueden actuar como hormonas en algunos lugares y como neurotransmisores en otros, como es el caso de la adrenalina, por ejemplo. Las hormonas controlan principalmente diversas funciones metabólicas del organismo, regulando la velocidad de las reacciones químicas en las células, el transporte de sustancias a través de las membranas celulares y otros aspectos del metabolismo celular, como el crecimiento y el desarrollo.

Los sistemas nervioso y endocrino se coordinan entre sí como un sistema de supercontrol llamado sistema neuroendocrino. Los impulsos nerviosos suelen producir sus efectos muy rápidamente, en milisegundos, mientras que algunas hormonas pueden actuar en segundos y otras pueden tardar varias horas o más en producir sus efectos.

Tipos de hormona según su estructura química

Desde el punto de vista químico, las hormonas pertenecen a 4 tipos básicos:

Hormonas esteroides. Tienen una estructura química similar a la del colesterol porque derivan de él y se sintetizan en el retículo endoplásmico liso de las células endocrinas. La estructura molecular de cada hormona esteroidea es diferente debido a los subgrupos químicos. Estas pequeñas diferencias en los grupos laterales permiten una sorprendente diversidad de funciones. Las hormonas esteroides son segregadas por :

  • la corteza suprarrenal: aldosterona y cortisol
  • los ovarios: estrógeno y progesterona
  • los testículos: la testosterona

Aminas biógenas. Son las moléculas hormonales más simples. Algunos se derivan del aminoácido tirosina, como los secretados por:

  • El tiroides: tiroxina y triyodotironina.
  • La médula suprarrenal: adrenalina y noradrenalina.
  • La glándula pineal: es la melatonina.

Las otras aminas son la histamina, derivada del aminoácido histidina y secretada por los mastocitos y las plaquetas, y la serotonina, derivada del aminoácido triptófano y secretada por los basófilos y las plaquetas.

Proteínas o péptidos. Están formados por cadenas de aminoácidos y se sintetizan en el retículo endoplásmico rugoso de las células endocrinas. Si tienen grupos de hidratos de carbono añadidos, se denominan glicoproteínas. Estas hormonas son segregadas por :

  • El hipotálamo, son todas hormonas liberadoras e inhibidoras que actúan sobre la secreción de la adenohipófisis, estimulándola o inhibiéndola respectivamente.
  • En la hipófisis anterior o adenohipófisis se encuentran la tirotropina, la corticotropina, las gonadotropinas, la hormona del crecimiento y la prolactina.
  • La pituitaria posterior, o neurohipófisis, es la hormona antidiurética y la oxitocina.
  • La glándula tiroidea es la calcitonina.
  • El páncreas endocrino es la insulina, el glucagón y la somatostatina.
  • Las glándulas paratiroides, es decir, la hormona paratiroidea.
  • El sistema digestivo, son las hormonas digestivas como la gastrina y la secretina y otras.

Eicosanoides. Se derivan del ácido araquidónico, que es un ácido graso con 20 átomos de carbono. Los dos tipos principales de eicosanoides son las prostaglandinas y los leucotrienos, que son segregados por todas las células excepto los eritrocitos. Diferentes células producen diferentes eicosanoides.

Producción y almacenamiento de hormonas

No existe una forma única en la que todas las glándulas endocrinas almacenen y secreten sus hormonas. Sin embargo, hay varias tendencias generales.

En el caso de las hormonas esteroides:

  • En las células glandulares se encuentra un gran número de moléculas precursoras, especialmente el colesterol y las moléculas que se encuentran entre éste y
    las últimas hormonas;
  • Tras una estimulación adecuada, las enzimas de las células glandulares pueden, en pocos minutos, provocar las transformaciones químicas necesarias para obtener las hormonas.
    las transformaciones químicas necesarias para obtener las hormonas finales;
  • Se ocultan inmediatamente.

En el caso de las hormonas derivadas del aminoácido tirosina:

  • La adrenalina y la noradrenalina se forman por la acción de enzimas en el citoplasma de las células glandulares y se almacenan en vesículas hasta su secreción;
  • Las hormonas tiroideas (tiroxina y triyodotironina) se forman a partir de partes de una gran molécula, la tiroglobulina, que se almacena en la glándula tiroidea.
    la glándula tiroides. Durante la estimulación, entran en juego varios sistemas enzimáticos específicos de las células glandulares. Estas enzimas descomponen la molécula de tiroglobulina y permiten que las hormonas tiroideas se liberen en el torrente sanguíneo.

En el caso de las hormonas proteicas:

  • Se forman en el retículo endoplásmico rugoso de la célula glandular por traducción de la información codificada contenida en el ARN mensajero. La hormona se configura como una molécula precursora de mayor peso molecular: la pro-hormona que contiene la secuencia de aminoácidos de la hormona final;
  • La pro-hormona se empaqueta en gránulos secretores en el aparato de Golgi, donde se segmenta por acción enzimática para dar lugar a la hormona final, que se almacena hasta que una señal específica estimula su secreción.

Inicio de la secreción hormonal

Algunas hormonas se segregan segundos después de la estimulación de la glándula y pueden desarrollar toda su acción en segundos o minutos. Por ejemplo, la adrenalina y la norepinefrina comienzan a segregarse tras la estimulación del sistema nervioso simpático en el primer segundo de estimulación y alcanzan su máxima actividad en un minuto. A continuación, se destruyen rápidamente, por lo que su acción no dura más de 1 a 3 minutos. Otras hormonas, como las tiroideas, se almacenan en forma de tiroglobulina en la glándula tiroidea, a veces durante meses antes de su secreción final. Una vez secretadas, tardan horas o días en producir actividad, pero su efecto, una vez producido, puede durar de 4 a 6 semanas. En otras palabras, cada hormona tiene un inicio y una duración característicos. La cantidad de hormonas necesarias para regular la mayoría de las funciones metabólicas es muy baja. Por lo tanto, es muy importante no iniciar un tratamiento hormonal sin la supervisión de un especialista médico.

Transporte de hormonas en la sangre

Las glándulas endocrinas se encuentran entre los tejidos más vascularizados del cuerpo. La adrenalina, la norepinefrina, los péptidos y las proteínas son hidrosolubles y circulan libremente por el plasma (es decir, no están unidos a las proteínas). En cambio, los esteroides y las hormonas tiroideas son hidrofóbicos y se unen a proteínas de transporte específicas sintetizadas por el hígado, como la globulina de unión a la testosterona, la globulina de unión al cortisol o la globulina de unión a la hormona tiroidea. Este transporte mediado por proteínas tiene tres funciones:

  • Mejorar la transportabilidad de las hormonas hidrofóbicas.
  • Retrasar la pérdida de pequeñas moléculas hormonales por filtración a través del riñón y su salida del organismo en la orina.
  • Proporcionar un depósito de hormonas, ya en la sangre.

En general, el 0,1-10% de la hormona hidrofóbica no se une a las proteínas plasmáticas. Esta fracción libre se difunde fuera del capilar, se une a los receptores y desencadena respuestas en las células objetivo. Cuando las moléculas libres abandonan el torrente sanguíneo y se unen a sus receptores, las proteínas transportadoras liberan nuevas moléculas hormonales.

Modo de acción de las hormonas

La respuesta celular a una hormona depende tanto de la hormona como de la célula objetivo. Las distintas células diana responden de forma diferente a la misma hormona. La insulina, por ejemplo, estimula la síntesis de glucógeno en las células del hígado y la síntesis de triglicéridos en las células grasas. A menudo, la respuesta a una hormona es la síntesis de nuevas moléculas. Otros efectos hormonales son:

  • produciendo cambios en la permeabilidad de la membrana de la célula objetivo
  • estimular el transporte de una sustancia dentro o fuera de la célula objetivo
  • alterar el ritmo de ciertas reacciones metabólicas o provocar la contracción del músculo liso o del corazón.

Estos diversos efectos de las hormonas son posibles en parte porque hay varios mecanismos por los que actúan las hormonas.

Las hormonas casi siempre se combinan primero con los receptores hormonales situados en la superficie o en el interior de las células objetivo. Una célula puede tener receptores en la membrana celular y, al mismo tiempo, en el citoplasma. Además, una célula puede tener múltiples receptores para un tipo de hormona, por ejemplo, múltiples receptores de membrana para diferentes hormonas peptídicas. La combinación de hormona y receptor suele desencadenar una cascada de reacciones en la célula. Cada receptor suele ser muy específico para una hormona concreta. Los tejidos diana que se ven afectados por una hormona son los que contienen los receptores específicos para esa hormona.

Activación de receptores intracelulares

Los esteroides y las hormonas tiroideas (tiroxina y triyodotironina) atraviesan fácilmente las membranas plasmáticas porque son liposolubles. Una vez que la hormona entra en la célula, se une a un receptor intracelular y lo activa.

En el caso de las hormonas esteroideas, sus receptores se localizan en el citoplasma, son receptores citoplasmáticos, y una vez que la hormona se une a su receptor, el complejo hormona-receptor entra en el núcleo y afecta a la expresión de los genes, es decir, se activan o desactivan genes específicos del ADN nuclear.

A medida que se transcribe el ADN, nuevas formas de ARN mensajero salen del núcleo y entran en el citoplasma. Allí dirigen la síntesis de nuevas proteínas, generalmente enzimas, en los ribosomas, que provocan las respuestas fisiológicas características de esta hormona. Cabe señalar que el complejo hormona-receptor puede tener efectos ya en el citoplasma, independientemente de los efectos producidos en el núcleo de la célula.

En el caso de las hormonas tiroideas, sus receptores se localizan en el núcleo, son receptores nucleares que se unen al ADN en la región promotora de los genes regulados por estas hormonas. Así, cuando las hormonas tiroideas entran en el núcleo, se unen a sus receptores y promueven la transcripción de un gran número de genes que codifican una amplia gama de proteínas.

Activación de los receptores de la membrana plasmática

La adrenalina, la norepinefrina, los péptidos y las proteínas no son liposolubles y, por tanto, no pueden atravesar la membrana celular. Los receptores de estas hormonas hidrosolubles se encuentran en la superficie externa de la membrana plasmática. Dado que cada una de estas hormonas sólo puede dar su mensaje a la membrana plasmática, se denomina primer mensajero. Pero se necesita un segundo mensajero para hacer llegar el mensaje a la célula donde se producen las respuestas hormonales. Existen varios segundos mensajeros como el AMP cíclico, el calcio o el inositol trifosfato. Una hormona puede utilizar más de un segundo mensajero.

El segundo mensajero más conocido es el AMP cíclico (AMPc). Cuando una hormona (primer mensajero) se une a su receptor de membrana, activa proteínas reguladoras unidas a la membrana, las proteínas G, que a su vez activan moléculas de adenilil ciclasa, una enzima situada en la superficie interna de la membrana que luego sintetiza AMP cíclico a partir de ATP en el citoplasma celular. El AMP cíclico actúa como segundo mensajero, pero no produce directamente una respuesta fisiológica. Activa una o varias enzimas, denominadas colectivamente proteínas quinasas, que pueden estar libres en el citoplasma o unidas a la membrana plasmática. Las proteínas quinasas son enzimas de fosforilación, lo que significa que eliminan un grupo fosfato del ATP y lo añaden a una proteína, que suele ser una enzima. La fosforilación activa algunas enzimas e inactiva otras. El resultado de la fosforilación de una enzima concreta puede ser la regulación de otras enzimas, la síntesis de proteínas o un cambio en la permeabilidad de la membrana plasmática, entre otros efectos. Existen diferentes proteínas quinasas en diferentes células objetivo y en diferentes orgánulos de la misma célula. Así, una proteína quinasa puede participar en la síntesis de glucógeno, otra en el catabolismo de los lípidos, otra en la síntesis de proteínas, etc. Por ejemplo, el aumento del AMP cíclico induce a los adipocitos a descomponer los triglicéridos y a liberar ácidos grasos más rápidamente. Tras un breve periodo de tiempo, una enzima llamada fosfodiesterasa inactiva el AMP cíclico. Así, la respuesta celular se detiene hasta que una nueva hormona se une a los receptores de membrana.

Las hormonas que se unen a los receptores de membrana pueden inducir sus efectos a concentraciones muy bajas porque desencadenan una cascada, o reacción en cadena, de efectos. Cada paso de la cadena multiplica o amplifica el efecto inicial. Esto se llama amplificación de los efectos hormonales. Por ejemplo, cuando una sola molécula de adrenalina se une a su receptor en un hepatocito, puede activar unas 100 moléculas de proteína G. Si cada adenilil ciclasa produce unas mil AMP cíclicas, se liberarán 100.000 de estos segundos mensajeros en la célula. Cada AMP cíclico puede activar una proteína cinasa, que a su vez puede actuar sobre cientos o miles de moléculas de sustrato. Algunas de las quinasas fosforilan y activan una enzima clave para el catabolismo del glucógeno. El resultado final de la unión de la adrenalina a su receptor en un hepatocito es la descomposición de millones de moléculas de glucógeno en glucosa.

Interacciones hormonales

La respuesta de una célula diana a una hormona depende de la concentración de la hormona y del número de receptores. Pero también es importante la forma en que las hormonas interactúan con otras hormonas. Hay varios tipos de interacción:

  • Efecto permisivo, el efecto de una hormona sobre una célula diana requiere la exposición previa o simultánea a una o más hormonas. Por ejemplo, un aumento de los estrógenos puede provocar un aumento del número de receptores de progesterona. Ambas hormonas preparan el útero…
    para la eventual implantación de un cigoto u óvulo fecundado.
  • Efecto sinérgico, dos o más hormonas se complementan y son necesarias para lograr la respuesta hormonal total. Por ejemplo, la producción, la secreción y el flujo de leche a través de las glándulas mamarias requiere el efecto sinérgico de estrógenos, progesterona, prolactina y oxitocina.
  • Un efecto antagónico, el efecto de una hormona en una célula diana es contrarrestado por otra hormona. La insulina, por ejemplo, que reduce los niveles de glucosa en sangre, y
    niveles de azúcar en sangre, y el glucagón, que hace lo contrario.

Regulación de la secreción hormonal

La mayoría de las hormonas se liberan en ráfagas cortas, con poca o ninguna secreción entre ráfagas. Cuando se estimula, una glándula endocrina libera su hormona con mayor frecuencia y, por lo tanto, el nivel de esta hormona en la sangre aumenta. Sin la estimulación, la liberación es mínima o se inhibe y el nivel sanguíneo de la hormona disminuye. El grado de secreción de cada hormona se regula de forma muy precisa para evitar cualquier exceso o deficiencia en su producción. La secreción de hormonas por parte de las glándulas endocrinas es estimulada o inhibida por :

Por ejemplo, los impulsos nerviosos a la médula suprarrenal regulan la liberación de adrenalina, los niveles de calcio en la sangre regulan la secreción de la hormona paratiroidea y la ACTH (una hormona de la hipófisis anterior) estimula la liberación de cortisol de la corteza suprarrenal.

En la mayoría de los casos, la regulación de la secreción hormonal se ejerce mediante un mecanismo de retroalimentación negativa. Si la hormona A aumenta la concentración plasmática del sustrato B, el aumento del sustrato B inhibe la secreción de la hormona A y la disminución del sustrato B estimula la secreción de la hormona A. En otras palabras, en el mecanismo de retroalimentación negativa, la respuesta producida por la hormona en el órgano diana tiene un efecto inhibidor sobre el estímulo inicial. Esta relación puede existir entre una hormona y uno o más sustratos, niveles de minerales en plasma, otras hormonas u otros factores como el volumen extracelular.

A veces, un mecanismo de retroalimentación positiva ayuda a regular la secreción hormonal. Un ejemplo se produce durante el parto. La oxitocina estimula las contracciones del útero. A su vez, las contracciones del útero estimulan la liberación de oxitocina. En otras palabras, en el mecanismo de retroalimentación positiva, la respuesta producida por la hormona intensifica el estímulo inicial.

Algunos patrones de regulación de la secreción hormonal siguen los ciclos ambientales, como luz/oscuridad o sueño/vigilia. Los ritmos de 24 horas se conocen como ritmos circadianos. La secreción de varias hormonas, como la adrenocorticotropina (ACTH), el cortisol, la hormona del crecimiento y la prolactina, sigue ritmos circadianos. El conocimiento de estos patrones de secreción es importante para interpretar los resultados de las pruebas realizadas con muestras de sangre tomadas en diferentes momentos del día.