Para relacionarnos con el medio necesitamos recibir información, integrarla, elaborar una respuesta y efectuar esa respuesta. La información es recibida por los receptores e integrada por el sistema nervioso, que también elabora la respuesta y la emite a los efectores:
Las respuestas son emitidas por el sistema nervioso, y realizadas por los órganos efectores que son las glándulas endocrinas y los músculos.
a) la respuesta glandular se realiza mediante la liberación de sustancias químicas llamadas hormonas, que actúan sobre los órganos diana. Las respuestas son lentas y su acción puede prolongarse durante mucho tiempo. Para que se produzca una respuesta glandular, la secuencia de acontecimientos comienza en los receptores y termina en el órgano diana.
b) la respuesta muscular puede provocar un movimiento en el que esté implicado el aparato locomotor o las vísceras. En todo caso, las respuestas serán cortas y su acción poco prolongada en el tiempo.
En este tema vamos a estudiar la respuesta glandular y en el próximo estudiaremos la respuesta muscular.
El sistema endocrino está formado por un grupo de órganos llamados glándulas de secreción interna (o glándulas endocrinas) cuya función principal es producir hormonas y secretarlas al flujo sanguíneo. Estas glándulas son totalmente independientes desde un punto de vista anatómico (están repartidas por todo el cuerpo) pero son una unidad funcional.
1. Comparación entre el sistema nervioso y el sistema endocrino
El sistema nervioso y el endocrino trabajan estrechamente ligados. Existen muchos mecanismos por los cuales uno afecta la función del otro y en algunos casos sus funciones se solapan.
Los dos sistemas tienen características comunes. Ambos actúan por intermedio de mensajeros químicos, los neurotransmisores y las hormonas, aunque éstos viajan de manera diferente. Tanto los neurotransmisores como las hormonas inducen efectos en células diana donde se localizan receptores específicos.
Las respuestas endocrinas son relativamente lentas, pero prolongadas. Las respuestas nerviosas son muy rápidas y también más fugaces.
El sistema nervioso permite respuestas a estímulos externos e internos y gobierna la relación con el ambiente. El sistema endocrino también está sometido a la influencia del ambiente, pero de manera indirecta, por intermedio del sistema nervioso. El sistema endocrino ejerce fundamentalmente el control del medio interno: regula el metabolismo, la presión arterial, el crecimiento y el desarrollo, la reproducción y ciertos aspectos de la conducta.
2. Glándulas
Una glándula es un conjunto de células epiteliales secretoras, organizadas dentro de un epitelio de revestimiento o formando un órgano, cuya función es sintetizar sustancias químicas.
Podemos distinguir tres grandes grupos:
a) las glándulas de secreción interna o endocrinas son un conjunto de glándulas que producen unas sustancias mensajeras llamadas hormonas, vertiéndolas sin conducto excretor, directamente a los capilares sanguíneos, para que realicen su función en órganos distantes del cuerpo (órganos blanco). Por ejemplo, el tiroides.
b) las glándulas de secreción externa o exocrinas son un conjunto de glándulas que se distribuyen por todo el organismo, formando parte de distintos órganos y aparatos y producen diferentes sustancias no hormonales que realizan una función específica, como las enzimas. Por ejemplo, las glándulas salivales.
c) las glándulas mixtas son órganos más complejos que presentan ambos tipos (endocrina y exocrina) como el páncreas.
3. Hormonas
Una hormona es una sustancia química específica producida por un órgano, o determinadas células del mismo, y que transportada por la circulación u otros líquidos, produce efectos sobre las funciones de diversas células y sistemas del organismo sin aportar energía o materia a los mismos de forma significativa.
3.1 Características generales:
a) Se producen en pequeñas cantidades.
b) Se liberan al espacio intercelular.
c) Viajan por la sangre.
d) Afectan tejidos que pueden encontrarse lejos del punto de origen de la hormona.
e) Su efecto es directamente proporcional a su concentración.
3.2 Tipos de hormonas:
Podemos agruparlas en tres grandes clases desde un punto de vista químico:
a) Péptidos, proteínas, glucoproteínas; pueden ser cadenas muy cortas o de alto peso molecular. Se sintetizan en el sistema de endomembranas y se almacenan en gránulos secretorios hasta la exocitosis. Incluyen a las hormonas de hipotálamo, hipófisis, páncreas y paratiroides.
b) Derivados de aminoácidos; son pequeñas moléculas hidrosolubles. Se sintetizan en el citosol y luego se introducen en vesículas donde son reservadas. Por ejemplo: hormonas tiroideas.
c) Esteroides; derivan del colesterol. Son liposolubles. Se sintetizan en el retículo endoplasmático liso y las mitocondrias. No se almacenan. Son las hormonas corticoadrenales y sexuales y la vitamina D.
3.3 Acción de las hormonas sobre el organismo:
a) Acción generalizada; actúan sobre todos los órganos y tejidos del organismo (aunque de forma distinta dependiendo de los receptores hormonales de cada célula). Por ejemplo la insulina y el glucagón.
b) Acción localizada; actúa exclusivamente sobre determinados tejidos, u órganos, del organismo. Por ejemplo, la colecistoquinina (actúa en el intestino).
3.4 Efectos hormonales:
a) Efecto estimulante; promueve la actividad en un tejido. Por ejemplo, la prolactina estimula la producción de leche en el tejido mamario.
b) Efecto inhibitorio; disminuye la actividad en un tejido. Por ejemplo, la somatostatina inhibe la secreción de hormona del crecimiento o de la insulina y el glucagón.
c) Efecto antagonista; son hormonas con efecto opuesto entre sí. Por ejemplo, la insulina y el glucagón (una disminuye la concentración de glucosa en sangre y la otra la incrementa).
d) Efecto sinergista; son hormonas cuyo efecto es más potente cuando actúan a la vez. Por ejemplo, la GH y la T3/T4 incrementan mucho más el metabolismo juntas.
e) Efecto trópico; son hormonas que alteran el metabolismo de otro tejido endocrino. Por ejemplo, la gonadotropina altera el funcionamiento del ovario.
3.5 Mecanismos de la acción hormonal en las células blanco
En el organismo existen unas células diana, o células blanco, que poseen unos receptores específicos para las hormonas ya sea en su superficie celular (membrana plasmática) o en el interior celular.
Cuando la hormona, transportada por la sangre, llega a la célula diana y hace contacto con el receptor (un contacto específico como una llave en su cerradura); el receptor, experimenta un cambio conformacional. El receptor activado por la hormona inicia la vía de “transducción de la señal” que consiste en una cascada de modificaciones en la fisiología de la célula blanco que, directa o indirectamente, produce lo que llamamos la “respuesta” a la hormona.
Cada tipo de receptor dispara una vía de transducción particular. A su vez, esta vía es diferente según el tipo de célula. Dado que para una hormona pueden existir varios receptores distintos, esto explica la diversidad de respuestas inducidas por la misma hormona en los órganos blanco.
Hay dos grandes tipos de receptores hormonales:
a) Receptores de membrana; reconocen a hormonas de naturaleza hidrofílica (polares), por ejemplo a las hormonas proteicas. Este tipo de moléculas, poco afines a los lípidos, no puede atravesar la membrana celular y por lo tanto el receptor debe estar ubicado en la superficie de la célula blanco. Una vez formado el complejo hormona-receptor se provoca la formación de un segundo mensajero (AMPc) que activará una serie de enzimas que producirán la respuesta deseada.
b) Receptores intracelulares; las hormonas lipofílicas, como los esteroides, difunden fácilmente a través de las bicapas lipídicas. Estas hormonas traspasan la membrana plasmática y se unen a un receptor intracelular situado en el citoplasma. La unión de la hormona con el receptor capacita al complejo para ingresar al núcleo y, una vez dentro del este, el receptor interactúa con regiones reguladoras del ADN, estimulando la transcripción de genes específicos. Las nuevas proteínas sintetizadas a partir de dichos genes son las causantes del efecto fisiológico en la célula blanco.
La respuesta celular a las hormonas proteicas o peptídicas es mucho más rápida que la respuesta a hormonas esteroideas. Esto se debe a que las primeras actúan a través de la activación de proteínas preexistentes, en cambio las hormonas esteroideas inducen la síntesis de nuevas proteínas. Consume más tiempo fabricar una proteína desde el inicio que simplemente activarla.
4. Control hormonal
Las glándulas endocrinas pueden tener dos tipos de estímulos:
a)
Estímulo nervioso;
determinadas situaciones externas o internas (sueño, miedo, falta de
afectividad, estrés, ruido, etc.) son captadas por el SNC que, a
través del hipotálamo
(situado en el tronco cerebral), libera unas neurohormonas
o factores liberadores que actúan sobre la
hipófisis.
Como resultado, ésta produce, o no, hormonas que estimulan a la glándula diana (hormonas tróficas) y ésta libera su hormona a la sangre. Cuando su nivel en sangre aumente por encima del nivel normal el hipotálamo lo percibirá y dejará de producir esos factores de liberación y, por lo tanto, la hipófisis no producirá más hormona de estimulación, con lo que la glándula diana disminuye su producción hormonal.
Este mecanismo se denomina retroalimentación (feed-back en inglés) y consigue que se mantengan unos niveles equilibrados de las hormonas y los procesos fisiológicos.
b) Estímulo químico; las glándulas endocrinas también captan si hay un exceso o déficit de una determinada sustancia en la sangre y actúan segregando, o no, hormonas. Por ejemplo, si el páncreas capta que hay demasiada glucosa en la sangre libera insulina, que favorece su entrada en las células. Cuando capta que el nivel de glucosa en la sangre ya es normal, deja de producir insulina y de liberarla a la sangre. En el supuesto de que la cantidad de glucosa sea inferior al normal, el páncreas libera la hormona glucagón, que actúa sobre las reservas de glucosa del hígado, y éste las libera a la sangre para restablecer la normalidad.
5. Anatomía del sistema endocrino
5.1 Epífisis o glándula pineal
Pequeña glándula ubicada cerca del centro del cerebro. Contiene células sensibles a la luz y va a ser importante en la regulación del sueño/vigilia y en la percepción estacional. Funciona por lo tanto como un "reloj biológico".
Secreta una hormona llamada melatonina en forma rítmica, con valores máximos durante la noche y una rápida caída durante el día. La exposición a la luz durante el ciclo de oscuridad interrumpe la producción de melatonina lo que produce una disminución en la calidad del sueño (por eso es importante evitar el brillo de pantallas y dispositivos en el dormitorio cuando dormimos).
5.2 Eje hipotálamo-hipofisario
Aunque son dos estructuras diferentes se les puede considerar una unidad funcional dado que trabajan juntos y se encuentran pegados.
El hipotálamo es una parte del encéfalo y está formado por neuronas, pero que tienen la capacidad de segregar sustancias (neuronas neurosecretoras). Tiene funciones propias del SNC (como ya estudiamos el tema pasado) y endocrinas (coordina toda la función hormonal).
Los compuestos liberados por el hipotálamo, neurohormonas o factores liberadores, activan o inhiben la producción de las hormonas de la adenohipófisis o hipófisis anterior.
Además también es el responsable de sintetizar dos hormonas (la hormona antidiurética y la oxitocina, que se acumulan en la neurohipófisis o hipófisis posterior hasta que sea necesario que se liberen a la sangre.
La oxitocina es una hormona que estimula las contracciones uterinas en el parto y de los conductos de las glándulas mamarias en la lactancia. También tiene funciones importantes como neuromodelador de comportamientos sociales, sexuales y parentales.
La hormona antidiurética o vasopresina aumenta la reabsorción de agua en las nefronas de los riñones y, por lo tanto, tiene un efecto hipertensivo.
La hipófisis es un pequeña glándula endocrina que cuelga del hipotálamo. Se considera la principal glándula reguladora del organismo pues segrega muchas hormonas que estimulan el funcionamiento de otras glándulas.
Está formada principalmente por dos lóbulos:
a) Lóbulo anterior o adenohipófisis; está formado por tejido glandular y sintetiza hormonas que secreta al torrente sanguíneo. Podemos destacar:
· Hormona estimulante del tiroides (TSH).
· Hormona estimulante de la corteza de las cápsulas suprarrenales (ACTH).
· Hormona estimulante de los melanocitos (MSH); estimula la producción de melanina en los melanocitos de la piel).
· Hormona del crecimiento (STH o GH); actúa sobre todos los órganos del cuerpo estimulando su crecimiento. Es importante en la regulación del metabolismo durante toda la vida del individuo estimulando la síntesis de proteínas y el catabolismo de las grasas.
· Hormona estimulante del cuerpo lúteo (LH); estimula la ovulación y la secreción de progesterona (mujeres), y la secreción de testosterona (hombres).
· Hormona estimulante del folículo (FSH); actúa sobre las gónadas produciendo la maduración del folículo ovárico y la secreción de estrógenos (mujeres), y la espermatogénesis (hombres).
· Prolactina; actúa estimulando el crecimiento de las mamas y la secreción de leche.
b) Lóbulo posterior o neurohipófisis; está formado por tejido nervioso y sirve de reservorio para las hormonas sintetizadas por el hipotálamo (oxitocina y vasopresina).
Estas dos glándulas se encuentran en la parte anterior del cuello, rodeando a la tráquea y la laringe.
La tiroides es una glándula bilobulada, forma de mariposa, situada en la parte anterior del cuello, rodeando a la tráquea y la laringe. Está regulada por la hipófisis y mantiene una acción sobre el crecimiento de los huesos.
La tiroides segrega dos tipos de hormonas:
a) la tiroxina (T4) y la triodotironina (T3): estimulan la tasa de actividad metabólica, el consumo de oxígeno, el estado de alerta y el crecimiento y desarrollo del organismo. Estas hormonas contienen yodo lo que convierte a este elemento en vital para que el tiroides pueda desarrollar su actividad.
b) la calcitonina; favorece la osificación porque estimula el depósito de calcio en los huesos y, por lo tanto, disminuye los niveles de calcio en sangre (también aumenta la excreción de calcio en los riñones).
La paratiroides se encuentra en la misma zona que la tiroides. Libera la hormona paratiroidea o parathormona que promueve la liberación de calcio desde los huesos y, por lo tanto, aumenta los niveles de calcio en sangre; también reduce la excreción de calcio por la orina y aumenta, a través de la vitamina D, la absorción intestinal de calcio (es antagónica a la calcitonina).
El timo consta de dos lóbulos y se localiza en el mediastino, detrás del esternón.
Es una glándula que secreta unas hormonas llamadas humores y que ayudan a desarrollar el sistema inmunitario del organismo contribuyendo a la maduración de los linfocitos T.
En muchas ocasiones no se estudia como parte del sistema endocrino dado que su función endocrina e inmunitaria solo acontece durante la infancia. Al llegar a la pubertad desaparece siendo sus tejidos sustituidos por tejido graso.
5.5 Glándulas adrenales o suprarrenales
Las glándulas adrenales se encuentran encima de los riñones y adheridas a los mismos. Podemos distinguir dos zonas anatómica y funcionalmente diferentes:
a) Corteza adrenal; su acción está regulada por la hipófisis y produce dos tipos de hormonas (también se liberan pequeñas cantidades de andrógenos):
· Glucocorticoides o corticosteroides; destacamos el cortisol (actúa sobre el tejido adiposo activando el catabolismo de los lípidos para obtener energía) y la corticosterona (junto al cortisol disminuye la reacciones inflamatorias y deprime el sistema inmunológico).
· Mineralocorticoides o catecolaminas (aldosterona); actúa sobre los riñones regulando los niveles de sodio y potasio en sangre (y orina). Va a aumentar la reabsorción del Na+ en las nefronas manteniendo el volumen y la presión sanguínea.
b) Médula adrenal; va a producir unos neurotransmisores/hormonas encargados de actuar sobre el sistema nervioso vegetativo alertando y preparando al organismo ante situaciones de emergencia. La adrenalina (epinefrina) aumenta la frecuencia cardiorrespiratoria, facilita el flujo de sangre al cerebro y la musculatura y ayuda a convertir el glucógeno en glucosa en el hígado para que esté disponible (aumentando la glucemia). La noradrenalina (norepinefrina) tiene efectos vasoconstrictores fuertes con lo que aumenta la presión sanguínea.
5.6 Páncreas
El páncreas se localiza en la cavidad abdominal por detrás del estómago y por delante de las primeras vértebras lumbares. Es una glándula mixta y forma parte del aparato digestivo (está conectada con el duodeno al que vierte el jugo pancreático para la digestión) y del sistema endocrino.
a) Células α; El glucagón favorece la degradación del glucógeno almacenado en los tejidos (especialmente en el hígado) y libera glucosa a la sangre para su distribución a los órganos que lo necesiten.
b) Células β; La insulina tiene el efecto contrario, ya que facilita la absorción de la glucosa de la sangre por los diferentes tejidos, principalmente por los músculos. También actúa sobre el metabolismo de grasas y proteínas favoreciendo la formación de proteínas y el almacenamiento de grasas.
5.7 Gónadas
Las gónadas son glándulas mixtas que en su secreción externa producen gametos (aparato reproductor) y en su secreción interna producen hormonas que ejercen su acción en los órganos que intervienen en la función reproductora (sistema endocrino).
Cada gónada produce las hormonas propias de su sexo, pero también una pequeña cantidad de las del sexo contrario y su control se ejerce desde la hipófisis. Podemos distinguir:
a) Ovarios: son las gónadas femeninas. Son estructuras pares con forma de almendra (aunque el doble de grandes) y de un color blanco/rosado situadas a ambos lados del útero. Los folículos ováricos producen óvulos y también segregan un grupo de hormonas denominadas estrógenos, necesarias para el desarrollo de los órganos reproductores y de las características sexuales secundarias, como distribución de la grasa, amplitud de la pelvis, crecimiento de las mamas y vello púbico y axilar. También son muy importantes en la regulación del ciclo menstrual.
Otra hormona fundamental es la progesterona. Ésta ejerce su acción principal sobre la mucosa uterina en el mantenimiento del embarazo (favorece el desarrollo del endometrio uterino que acogerá al embrión). También actúa junto a los estrógenos favoreciendo el crecimiento y la elasticidad de la vagina. Inhibe la producción de leche por las mamas.
Los ovarios también elaboran una hormona llamada relaxina, que actúa sobre los ligamentos de la pelvis y el cuello del útero y provoca su relajación durante el parto, facilitando de esta forma el alumbramiento.
b) Testículos: son las dos gónadas masculinas. Son cuerpos ovoideos que se encuentran fuera de la cavidad abdominal suspendidos por un repliegue de piel llamado escroto. Van a producir espermatozoides y a segregar, en las células de Leydig, los andrógenos u hormonas sexuales masculinas.
El andrógeno más importante es la testosterona que estimula el desarrollo de los caracteres sexuales secundarios, influye sobre el crecimiento de la próstata y vesículas seminales, y estimula la actividad secretora de estas estructuras.
5.8 Otros órganos asociados al sistema endocrino
Hay varios órganos que desempeñan un papel importante para ayudar al sistema endocrino a funcionar bien. Aunque estos órganos no son glándulas en sí mismos, sí producen, almacenan y vierten hormonas que ayudan al cuerpo a funcionar correctamente y mantener un sistema endocrino saludable. Podemos destacar:
a)
Placenta;
además de servir de conexión entre la madre y el feto, la
placenta es un sistema endocrino especial. Produce hormonas que son
semejantes a las que se producen en otras partes del cuerpo:
· Gonadotropina; estimula al ovario para que produzca estrógenos y progestinas y ayuda a controlar el desarrollo normal de los genitales del feto.
· Lactógena; reduce el nivel de la hormona de crecimiento materno y aumenta la glucemia y los lípidos circulantes en la sangre de la madre (importante para aportar nutrientes al embrión/feto).
6. Patologías más relevantes asociadas al sistema endocrino
6.1 Patologías asociadas a la hipófisis
a) Gigantismo hipofisario: se produce por un exceso de producción de hormona del crecimiento en la hipófisis en la infancia y adolescencia (normalmente por la presencia de un tumor benigno).
Sus síntomas son altura excesiva (aunque proporcionada). Cuando alcanza tamaños demasiado grandes acarrea problemas severos en articulaciones, corazón ...
Su tratamiento es medicación para inactivar la hormona.
b) Acromegalia: se produce por un exceso de producción de hormona del crecimiento (GH) en la hipófisis en la edad adulta.
Sus síntomas son altura excesiva y no proporcionada debido a que la epífisis de los huesos ya se ha cerrado lo que impide un crecimiento proporcionado. Por eso presentan facciones más grandes y pies y manos desproporcionadas. Cuando alcanza tamaños demasiado grandes acarrea problemas severos en articulaciones, corazón´, ...
Su tratamiento es medicación para inactivar la hormona.
c) Enanismo hipofisario; se produce por un déficit de producción de hormona del crecimiento (GH).
Sus síntomas son una altura mucho menor de la promedio pero de forma proporcional (a diferencia de otros enanismos como el acondroplásico).
Su tratamiento es medicación con hormona sintética sustitutiva. En algunos casos se ha optado por alargamientos quirúrgicos de los huesos pero son técnicas muy invasivas y con grandes efectos secundarios.
6.2 Patologías asociadas al tiroides
a) Hipertiroidismo; consiste en un aumento de los niveles de tiroxina en sangre causado por una hipertrofia del tiroides.
Sus síntomas son nerviosismo, insomnio, adelgazamiento, exceso de sudoración, mirada brillante . Cuando el crecimiento del tiroides es considerable se percibe claramente la hinchazón en el cuello (bocio) y puede llegar a causar molestias.
Su tratamiento puede ser farmacológico (bloqueando la acción de la tiroxina), quirúrgico o de irradiación de parte del tiroides con iodo radiactivo.
b) Hipotiroidismo: disminución en la función de la tiroides (en muchas ocasiones por una degeneración de la glándula).
Sus síntomas son ralentizamiento del metabolismo, ganancia de peso, cansancio y somnolencia, braquicardia, caída de pelo
Su tratamiento suele ser la administración de tiroxina sintética.
6.3 Patologías asociadas al páncreas
a) Diabetes tipo I o insulinodependiente: en este trastorno las células β del páncreas no producen (o producen en muy poca cantidad) insulina. Como resultado el organismo no es capaz de controlar la glucemia en sangre.
Aunque normalmente aparece en la infancia, puede aparecer a cualquier edad. Se piensa que es un trastorno autoinmune (predisposición genética) pero no se sabe con seguridad.
Su tratamiento consiste en la administración de insulina sintética. El diabético debe aprender desde niño a inyectarse, controlarse la concentración de glucosa en sangre, llevar una dieta estricta y tener disponible una fuente rápida de glucosa por si la insulina le produce una bajada de la concentración de glucosa en sangre demasiado aguda (crisis hipotensivas).
Las crisis hipotensivas e hipertensivas presentan una sintomatología muy parecida y no es posible distinguirlas (lo cuál dificulta saber cómo actuar si no se puede comprobar la concentración de glucosa en sangre).
6.5 Patologías asociadas a las gónadas
a) Osteoporosis; niveles bajos en las hormonas sexuales tienden a debilitar los huesos. Por eso este trastorno es mucho más frecuente en mujeres postmenopáusicas (aunque también los hombres van teniendo niveles menores de testosterona con la edad).
Sus síntomas son una descalcificación de los huesos y, por lo tanto, un mayor riesgo de fracturas (así como una mayor dificultad en que los huesos suelden adecuadamente).
Su tratamiento es, en gran medida, preventivo. Una alimentación adecuada, ejercicio físico frecuente y una densidad ósea alta en la juventud son factores protectores frente a la osteoporosis. En mujeres postmenopáusicas puede pautarse (algo cada vez más frecuente) una medicación sustitutiva que mitigue el cambio hormonal.
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