Apuntes Bio 10

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Procesos y Funciones Vitales VI: Sistema endocrino y Formación de orina. Al término de esta lección podrás: •

Reconocer al sistema endocrino como un importante sistema de mantención de la homeostasis.

•

Caracterizar las distintas glándulas endocrinas y reconocer sus productos de secreción.

•

Diferenciar los distintos mecanismos de acción hormonal.

•

Describir el proceso de formación de la orina.

1. Sistema endocrino. 1.1 Glándulas y hormonas. El sistema endocrino es uno de los dos sistemas de comunicación que presenta el organismo. Es así, como junto con el sistema nervioso, regulan las funciones vitales de los seres vivos, permitiendo el control de la homeostasis o equilibrio del organismo. Estos dos sistemas se complementan, ya que si bien el sistema endocrino actúa de una manera más lenta en comparación al sistema nervioso, su efecto es más generalizado en el organismo. Además son capaces de controlarse mutuamente. Como por ejemplo la liberación de moléculas por parte de neuronas (neurohormonas) y que actúan sobre glándulas produciendo la secreción de hormonas. Sistemas de comunicación del organismo Transmisión

Célula productora

Tejido u órgano

Información

Velocidad

Células Blanco

Sistema Endocrino

Hormona

Célula glandular

Glándula

Generalizada

Baja

Todas las que tienen receptores para esa hormona

Sistema nervioso

Neurotransmisor

Neurona

Órganos del sistema nerviosos

Directa

Alta

Neuronas, células glandulares, células musculares

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Este sistema en organismos superiores, esta formado por un conjunto de órganos o tejidos que presentan células especializadas. Algunas de estas células especializadas forman una estructura conocida como glándula, las cuales liberan un tipo de molécula orgánica muy importante dentro de este proceso regulatorio, denominada hormona. Estas glándulas endocrinas liberan las hormonas al torrente sanguíneos para poder llegar al lugar de acción, en donde ejercen efectos específicos generando así, una respuesta. Las glándulas son de dos tipos: - Endocrinas: secretan sus productos al torrente sanguíneo (o con más precisión, en los fluidos extracelulares, de donde difunden al torrente sanguíneo. -

Exocrinas: secretan sus productos en conductos que comunican con el medio externo. Por ejemplo: las glándulas mamarias, digestivas y sudoríparas.

Las principales glándulas endocrinas son: hipotálamo, hipófisis (o glándula pituitaria), glándula pineal, la tiroides y paratiroides, la corteza y médula suprarrenal, el páncreas y gónadas (ovarios o testículos). Como bien se mencionó anteriormente, las hormonas son producidas y liberadas a partir de estructuras especializadas conocidas como glándulas. Pero también es cierto, que las hormonas pueden ser producidas por células epiteliales e intersticiales. Luego, si la acción de la hormona es autocrina, la hormona actúa sobre la misma célula o tejido que la produjo; mientras que si la acción de la hormona es paracrina esta hormona es liberada al torrente sanguíneo y viaja hasta su célula blanco donde ejercen su acción específica, interviniendo en la comunicación celular. Esta célula blanco debe poseer un receptor específico el cual es necesario para que se produzca la interacción hormona-célula. Si bien estas moléculas actúan en bajas concentraciones, dicha concentración es proporcional al efecto que esta produce. Las hormonas pueden producir distintos efectos, los que pueden ser: estimulante, inhibitorio, antagonista, sinergista, o trópico.

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-

Estimulante Inhibitorio Antagónico Sinérgico separado. Trópico

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: : : :

promueve la actividad en un tejido. disminuye la actividad en un tejido. cuando un par de hormonas tiene un efecto opuesto entre sí. conjunto de hormonas con efecto más potente que cada una por

: cuando altera el metabolismo de otro tejido.

Es así como estas hormonas intervienen en el metabolismo, regulando el funcionamiento del cuerpo. Es por esto, que las hormonas también deben encontrarse bajo una estricta y sincrónica regulación. Muchas hormonas presentan un sistema de retroalimentación negativa (o feed-back negativo). Este sistema de retroalimentación involucra tanto a la hipófisis como al hipotálamo. Este sistema se traduce de la siguiente forma: factores internos o externos producen un estímulo, los cuales es captado por los organismos. Estos estímulos son captados directa o indirectamente por el hipotálamo, el cual es una fuente de por lo menos nueve hormonas que actúan ya sea estimulando o inhibiendo la secreción de otras hormonas de la hipófisis anterior. Estas hormonas hipofisiarias son hormonas tróficas que estimulan la secreción de hormonas por parte de la tiroides, glándulas suprarrenales y las gónadas. Estas glándulas producen y liberan sus hormonas y cuando éstas aumentan su concentración en la sangre, inhiben la producción de hormonas a nivel hipotalámico. La disminución de hormonas por parte del hipotálamo a su vez, produce una disminución de hormonas por parte de la hipófisis, por lo tanto la producción de hormonas producidas por lo órganos blanco (tiroides, suprarrenales y gónadas) también disminuyen. Se llama mecanismo de retroalimentación negativa porque el aumento del producto del agente controlado inhibe al agente controlador. Atención

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1.2 Mecanismos de acción de las hormonas. Existen hormonas que recorren distancias cortas dentro del organismo, por ejemplo la prostaglandina, pero la mayoría diseminan a través de todo el organismo. El tejido o célula blanco de determinada hormona puede ser receptor bajo ciertas condiciones, mientras que en otras ocasiones puede no serlo. Esto depende de la presencia o ausencia, respectivamente, del receptor específico para dicha hormona. Hay dos mecanismos de acción de las hormonas, de acuerdo al tipo de receptor: i.

Receptores extracelulares: Las moléculas receptoras se encuentran en la membrana de las células blanco, por lo que la interacción se produce en el espacio extracelular. Luego que se produce dicha interacción. Estas hormonas son por lo general proteicas o peptídicas o simplemente aminoácidos modificados las que debido a su estructura y propiedades son incapaces de atravesar la membrana, por lo que deben asociarse a los receptores que se encuentran ahí presentes. Luego de que se produce la asociación pueden ocurrir dos cosas, dependiendo de la hormona que se trate:

-

Se produce endocitosis del complejo hormona-receptor, el que pasa al citoplasma mediado por el receptor.

-

El complejo hormona-receptor no ingresa a la célula, pero dicha interacción desencadena la activación de una molécula que actúa como “segundo mensajero”, que por lo general es la molécula de AMP cíclico o cAMP o adenilato ciclasa.

ii.

Receptores intracelulares: las moléculas receptoras son intracelulares, y se pueden encontrar en el núcleo o en el citoplasma. Es decir, la hormona debe ingresar a la célula. Generalmente este proceso lo realizan hormonas pequeñas, como los esteroides. El receptor específico sólo se encontrará en el espacio intracelular de células blanco. Se forma un complejo hormona-receptor el que, una vez estando en el núcleo se une a una secuencia de ADN particular. Este complejo asociado a ADN activa la transcripción de genes específicos, lo que genera una molécula de ARN mensajero (mARN), que luego de ser procesada migra al citoplasma, la que será traducida a proteína. Esta proteína puede ser una proteína estructural, una enzima u otra hormona. El resultado es un cambio funcional de la célula blanco, en sus sustancias liberadas o en los receptores expresados por ésta.

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2. Glándulas endocrinas. 2.1 Hipotálamo- Hipófisis. El hipotálamo es una estructura del cerebro de los vertebrados que se encuentra justo por debajo del tálamo, la que es responsable de la integración de muchos patrones de comportamientos básicos que implican la correlación de las funciones nerviosas y endocrinas. Es capaz de producir hormonas, y sus secreciones neurohormonales sólo viajan unos pocos milímetros para regular la hipófisis, sin entrar en el torrente sanguíneo. La hipófisis es una glándula ubicada bajo el hipotálamo. Es muy pequeña, del tamaño aproximado de un poroto. Presenta 3 lóbulos: anterior (o adenohipófisis), intermedio y posterior (neurohipófisis).

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En la hipófisis anterior se producen 6 hormonas: 4 hormonas tróficas que regulan la secreción de otras glándulas (hormona folículo estimulante o FSH, hormona luteinizante o LH, hormona adrenocorticotrópica o ACTH y la hormona estimulante de tiroides o TSH). Otras hormonas producidas por este lóbulo son la prolactina y la hormona del crecimiento (o somatotrofina). Por otra parte, en la hipófisis media se producen dos hormonas estimulantes de los melanocitos. En la neurohipófisis se almacenan hormonas producidas por el hipotálamo: hormona antidiurética ADH o vasopresina, y la oxitocina.

2.2 La glándula tiroides. Es una glándula bilocular, y cada lóbulo presenta varios folículos. Se ubica en la parte superior de la tráquea, debajo de la laringe. La hormona estimulante de la tiroides TSH producida por la hipófisis actúa sobre la glándula tiroides, la que produce la hormona tiroxina o T4, que es un aminoácido que asocia covalentemente con cuatro átomos de yodo, captado por los folículos. Esta molécula produce una aceleración en la tasa de respiración celular y controla la temperatura corporal. También produce una segunda hormona, calcitocina, la que inhibe la liberación del ión calcio por los huesos y actúa en respuesta a niveles crecientes de calcio en el fluido extracelular tiroideo.

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Algunos Trastornos de la Glándula Tiroides

El bocio, es el aumento de tamaño de la glándula tiroides. Se traduce externamente por una tumoración en la parte antero-inferior del cuello justo debajo de la laringe. Existen varios tipos desde el punto de vista morfológico: bocio difuso, uninodular o multinodular. La causa más común de bocio en el mundo es la deficiencia de yodo; este estado se conoce habitualmente como bocio endémico. El tratamiento y curación consiste en un suplemento en la alimentación con yodo (en forma de yoduro o yodato). El hipertiroidismo es una patología causada por la hipersecreción de hormonas tiroideas (tiroxina (T4) libre o de triyodotironina (T3) libre, o ambas) dando lugar a unos niveles plasmáticos anormalmente elevados. La principal causa en los seres humanos son la enfermedad de Graves o bocio tóxico difuso (etiología más común con 70–80%), el adenoma tiroideo tóxico, el bocio multinodular y la tiroiditis subaguda. El hipotiroidismo es la disminución de los niveles de hormonas tiroídeas en plasma y consecuentemente en tejidos que puede ser asintomática u ocasionar múltiples síntomas y signos de diversa intensidad en todo el organismo.

2.3 Las glándulas paratiroides. Son las glándulas más pequeñas del sistema endocrino, aproximadamente del tamaño de una arveja y generalmente son 4. Se ubican atrás o dentro de la tiroides. Produce la hormona paratiroidea o parathormona. Su función se relaciona con la homeostasis del los iones calcio y fosfato.

2.4 La corteza suprarrenal. Es la capa externa de la glándula suprarrenal, la que se encuentra ubicada sobre los riñones. Su función es la de regular varios componentes del metabolismo con la producción de mineralcortidoides y glucocorticoides que incluyen a la aldosterona y cortisol. La corteza suprarrenal también es un lugar secundario de síntesis de andrógenos. Además secreta hormonas esteroideas, de naturaleza lipídica. Presenta tres capas distintas de tejido: -

Capa glomerular: donde se producen mineralocorticoides, mayoritariamente aldosterona Capa fasicular: donde se produce glucocorticoides, principalmente cortisol.

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Capa reticular: donde se producen andrógenos, incluida la testosterona.

2.5 La médula suprarrenal. Es la porción central de la glándula suprarrenal. Esta formada por células neurosecretoras las que secretan adrenalina (o epinefrina) y noradrenalina (o norepinefrina) directamente a la sangre. Dentro de sus efectos esta el aumentar la glucosa en la sangre, aumentar el ritmo cardíaco, elevar la presión sanguínea, estimular la respiración y dilatar las vías cardíacas.

¿

Sabías que la médula suprarrenal actúa como reforzador de la actividad simpática del sistema nervioso ya que responde a las reacciones de “ataque y huida”

?

2.6 El páncreas. Es un órgano alargado y plano de aproximadamente 12,5 cm de longitud y se encuentra ubicado en la parte inferior y posterior del estómago. Cumple la función de glándula dual, ya que además de producir hormonas endocrinas, produce hormonas exocrinas. Estructuralmente se pueden distinguir dos zonas en el páncreas: los acinos pancreáticos, que fabrican las enzimas pancreáticas y los islotes de Langerhans. Las células que forman los islotes de Langerhans producen dos hormonas estrechamente relacionada con los niveles de glucosa en el organismo: la insulina y el glucagón. Los islotes de Langerhans se encuentran formados por cuatro tipos de células: -

Alfa : producen glucagón. Beta : producen insulina. Delta : producen somatostatina. F : producen polipéptido pancreático.

La insulina interviene principalmente en el metabolismo de los hidratos de carbono. La acción enzimática es activada cuando los niveles de glucosa en la sangre son elevados, ésta estimula el ingreso de este azúcar a la célula, facilitando su almacenaje como glucógeno. Esto conlleva a una disminución de la glucosa en la sangre. Por el contrario el glucagón eleva los niveles de glucosa en la sangre, mediante la degradación de glucógeno que se encuentra almacenado en el hígado (hepatocitos), aunque además interviene en el metabolismo de proteínas y grasas.

insulina

Glucosa

Glucógeno glucagón

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Las hormonas reguladoras de la glucosa, insulina y glucagón, están relacionadas con la concentración de azúcar en la sangre o glicemia. La insulina tiene efecto hiperglicemiante, ya que facilita el almacenaje de Atención glucosa en forma de glucógeno en las células hepáticas. Mientras no consumes carbohidratos es necesario mantener un nivel de glucosa en la sangre para poder tener la energía necesaria, es aquí donde actúa el glucagón, lo que permite liberar glucosa almacenada. La somatostatina inhibe la secreción de las células alfa y beta.

La Diabetes es una enfermedad crónica que incapacita al organismo a utilizar los alimentos adecuadamente. Al ingerir los alimentos estos se descomponen convirtiéndose en una forma de azúcar denominada glucosa, que es el combustible que utilizan las células para proveer al organismo de la energía necesaria. Este proceso de transformar los alimentos en energía se llama metabolismo. Para metabolizar la glucosa adecuadamente, el organismo necesita una sustancia llamada insulina. La insulina es una hormona producida en el páncreas (que es una glándula localizada debajo del estómago), y cuya función es regular el uso de la glucosa en el organismo y por lo tanto es esencial en el proceso metabólico. La insulina trabaja permitiéndole a la glucosa alojarse en las células para que éstas la utilicen como combustible, manteniendo a su vez los niveles de glucosa en la sangre dentro de lo normal (70 a 110 mg./dl). Las personas con diabetes no producen suficiente insulina para metabolizar la glucosa, o la insulina que producen no trabaja eficientemente, por lo tanto la glucosa no se puede alojar en las células para ser transformadas en energía (metabolismo) y se acumula en la sangre en niveles elevados. La Diabetes es una enfermedad seria, pero las personas diabéticas pueden vivir una vida larga, saludable y feliz si la controlan bien. Dentro de los síntomas se caracterizan: excesivas ganas de orinar, sed, visión borrosa y piel muy seca. Si bien esta enfermedad no tiene cura, es controlable.

2.7 La glándula pineal. La glándula pineal es una estructura pequeña que se ubica en la zona centro del cerebro, en una zona conocida como epitálamo. Posee un tipo de células que es sensible a la luz, y que cuando hay ausencia de ésta, se activan liberando la hormona melatonina. Su acción se relaciona con los ciclos de sueño y vigilia, ya que existen receptores para la melatonina en los núcleos supraquiasmáticos del hipotálamo, sede del reloj biológico circadiano en mamíferos y que podrían ser parte de un mecanismo de control de los ritmos biológicos.

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3. Formación de orina. 3.1 El nefrón como unidad funcional. La producción de orina es un mecanismo involucrado en el proceso homeostático (mantención del medio interno constante) encargado de la regulación de la composición química de los fluidos corporales. El principal órgano encargado de llevar a cabo este propósito es el riñón. El organismo necesita mantener un equilibrio hídrico, es decir, esto implica igualar la ganancia con la pérdida del agua. Esta homeostasis es necesaria, ya que nuestro organismo presenta una gran cantidad de agua, la que debe permanecer constante. Además es requerida en casi todos los procesos metabólicos, por lo que existen varios compartimentos acuíferos, como lo son el plasma, fluidos intersticiales y fluidos extracelulares. El agua es captada principalmente en la dieta diaria, mientras que se pierde por los mecanismos de excreción y respiración, y es intercambiada celularmente a través del proceso osmótico. El riñón posee millones de una diminuta estructura fundamental para llevar a cabo la formación de orina, se conoce como nefrón y se caracteriza por ser la unidad funcional de este órgano. Su función es filtrar la sangre regulando el agua y las sustancias solubles. Cada nefrón esta formado por una serie de túbulos renales unidos a un bulbo cerrado conocido como la cápsula de Bowman, donde existe un ovillo de capilares o glomérulo, con el que se asocian dichos túbulos y por donde pasa la sangre de la arteria renal permitiendo la interacción necesaria para el proceso de filtración. Es así, como la orina se produce en los nefrones a través de tres procesos: filtración, reabsorción y secreción. Debido a la presión sanguínea el plasma atraviesa las paredes capilares y entra en la cápsula de Bowman, mientras que las proteínas grandes, glóbulos, plaquetas y lípidos. Este filtrado glomerular está constituido por agua, sales, glucosa, urea, amoníaco y ácido úrico. Cuando el filtrado efectúa su largo viaje a través del nefrón, las células del túbulo renal reabsorben selectivamente moléculas del filtrado y secretan otras moléculas en él. El exceso de agua y los productos de desecho son excretados del cuerpo como orina.

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En la reabsorción tubular el líquido filtrado circula por el nefrón: túbulo contorneado proxiamal (donde se produce la mayor reabsorción), asa de Henle y túbulo contorneado distal (donde se deposita el líquido que continúa en el túbulo renal). Las sustancias útiles para el organismo son reabsorbidas por las células de las paredes de los túbulos y devueltas a la sangre a través de los capilares que los rodean. Estos capilares confluyen en la vena renal que lleva la sangre libre de desechos. En la reabsorción se reintegra el 95% del agua, la mayoría de las sales y la totalidad de glucosa.

3.2 Regulación hormonal de la orina. La principal hormona capaz de regular la producción de orina es la hormona antidiurética (ADH) producida por el hipotálamo y secretada por la hipófisis y la aldosterona proveniente de la corteza suprarrenal. La aldosterona es encargada de disminuir la pérdida de agua, aumentando la reabsorción de agua a la sangre junto con iones sodio, y la secreción de iones potasio. Esta hormona se encuentra bajo un sistema de retroalimentación negativa en el que participa un circuito conocido como sistema renina-angiotensina-aldosterona. La renina es liberada por el aparato yuxtaglomerular debido a una baja en la presión sanguínea o a una disminución de la concentración plasmática de sodio y del contenido de sodio en el túbulo contorneado distal, o por acción del sistema nervioso. La renina circulante actúa sobre el angiotensinógeno (de origen hepático) y produce el péptido angiotensina I (A I). La angiotensina I es convertida, a su vez, en angiotensina II (A II), la forma activa, por acción de otra enzima -la enzima de conversión- a nivel renal y pulmonar. Esta hormona -la angiotensina II- es un poderoso vasoconstrictor periférico que estimula la secreción de aldosterona por parte de la corteza de la glándula suprarrenal. Otro importante estímulo para la secreción de esta hormona es un aumento en la concentración plasmática de potasio, que es sensada directamente a nivel suprarrenal.

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