Qué hormonas son liberadas por acción de las hormonas adenohipofisarias
La tiroxina o tetrayodotironina (T4) y la triyodotironina (T3), son hormonas liberadas por la glándula tiroides.
La glándula tiroides es uno de los órganos endocrinos más grandes, formada por dos lóbulos unidos por una banda de tejido y fuertemente adheridos a la tráquea (Fig. 13.15A). Está constituida por unas estructuras esféricas, denominadas folículos, densamente agrupadas y rodeadas de una red de capilares (Fig. 13.15B), donde se sintetizan, almacenan y segregan las hormonas tiroideas. Además, contiene otra población de células, llamadas parafoliculares o células e, que producen la hormona calcitonina que interviene en el metabolismo del calcio.
Las hormonas tiroideas T3 y T4 provienen de una molécula glucoproteica denominada tiroglobulina. La síntesis comienza con la yodación de algunos residuos de tirosina de la molécula de tiroglobulina y modificaciones posteriores de estos residuos dan lugar a las hormonas tiroideas. El yodo necesario para sintetizar hormonas tiroideas se obtiene en la dieta y es transportado a través del flujo sanguíneo hasta la glándula tiroides.
El tiroides se caracteriza, en comparación con otras glándulas endocrinas, por la gran cantidad de hormonas almacenadas que contiene. Las hormonas que almacena un ser humano serían suficientes para cubrir las necesidades de tres meses, lo cual es de gran utilidad homeostática ya que proporciona una protección prolongada en caso de que cese la síntesis, lo que es frecuente en aquellas poblaciones en las que la dieta alimenticia no es rica en yodo (algunos de ustedes recordarán las campañas publicitarias que recomendaban utilizar sal yodada). Los niveles en sangre de hormonas tiroideas están regulados por los mecanismos que aparecen en la Figura 13.16. Su secreción depende de la acción que sobre la glándula tiroides ejerce la hormona estimulante del tiroides (TSH) liberada desde la adenohipófisis. La secreción de esta última hormona está en función, tanto del nivel circulante de hormonas tiroideas, como de la acción estimulante ejercida por la hormona liberadora de tirotropina (TRH) producida por el hipotálamo. Además, la glándula tiroides está inervada por las divisiones simpática y parasimpática del SN autónomo.
Las hormonas tiroideas ejercen efectos sobre casi todas las células del organismo a lo largo de toda la vida e influyen sobre muchas funciones, bien afectando directamente a diferentes procesos fisiológicos, bien facilitando las acciones de otras hormonas sobre estos procesos. Son necesarias para mantener la tasa metabólica basal a un nivel normal, esto es, para controlar la producción de energía en el cuerpo, ya que intervienen en el metabolismo de glúcidos, lípidos y proteínas, y aumentan la cantidad de oxígeno que las células utilizan. El incremento de los ritmos de oxidación de la glucosa en los tejidos producido por acción de las hormonas tiroideas ayuda a mantener la temperatura corporal.
Las hormonas tiroideas contribuyen a regular los procesos de crecimiento celular y diferenciación de los tejidos. Además intervienen en la producción de hormonas gonadotrópicas y en la secreción de hormona del crecimiento (GH) cuyos efectos no pueden producirse si no actúa de una forma sinérgica con las hormonas tiroideas. Pero si las hormonas tiroideas son fundamentales para el desarrollo corporal, aún lo son más para el desarrollo y la maduración normal del SN. Su falta durante el desarrollo produce importantes daños en el SNC, si bien éstos dependerán del momento en que se inicia la deficiencia. Una deficiencia importante de yodo durante la gestación implica una disminución en la transferencia de hormonas tiroideas maternas y el efecto es especialmente dramático si se produce en la primera mitad de la gestación, momento en el que la glándula tiroidea fetal aún no se ha desarrollado. Si esta deficiencia se acompaña además de una alteración en el funcionamiento de la glándula tiroidea del feto o del recién nacido, da lugar a graves alteraciones neurológicas como son, entre otras, defectos en el habla y la audición, alteraciones sensoriales y motoras, crisis epilépticas y retraso mental.
Hormonas Corticosuprarrenales
Las hormonas corticosuprarrenales (o adrenocorticales) se producen en la corteza de las glándulas suprarrenales (o adrenales) que, como su nombre indica, se sitúan encima de los riñones (Fig. 13.17). Cada glándula adrenal está formada por dos partes bien diferenciadas: la corteza y la médula.
La corteza suprarrenal se divide en tres zonas: la zona glomerular externa, la zona fasciculada, que es la capa intermedia y de mayor tamaño, y la zona reticular. Esta división es importante en cuanto que cada una de estas zonas va a diferir funcionalmente, tanto en lo que se refiere a las hormonas liberadas, aunque todas sean esteroides, como en el control de su liberación.
Los glucocorticoides y los mineralocorticoides son las principales hormonas segregadas por la corteza adrenal, aunque también libera esteroides sexuales (estrógenos y andrógenos).
La aldosterona es el principal mineralocorticoide. Se sintetiza en la zona glomerular e interviene en la regulación de la concentración de iones en sangre, principalmente de sodio. La función de esta hormona es retener los iones de sodio a través de su acción sobre el tubo distal y el tubo colector de la nefrona (es la unidad funcional del riñón y se estima que en humanos se aproximan al millón). Cuando faltan mineralocorticoides se produce una pérdida de sodio en la orina acompañada de una gran pérdida de agua, lo que ocasiona una peligrosa bajada de la presión sanguínea, si bien el déficit puede ser corregido con cloruro sódico (sal común).
Los glucocorticoides se sintetizan en las zonas fasciculada y reticular de la corteza suprarrenal. Su liberación depende de la ACTH (hormona adrenocorticotrópica o corticotropina), que a su vez, como ya se ha comentado, está controlada por la CRH (hormona liberadora de corticotropina). La secreción de CRH y ACTH puede suprimirse si la concentración plasmática de glucocorticoides es alta o potenciarse si esta concentración es baja mediante un sistema de retroalimentación negativa (Fig. 13.1 8). El cortisol es el principal glucocorticoide que segregan los humanos y otros primates, mientras que en otros mamíferos, como es el caso de las ratas y los ratones, éste es prácticamente inexistente, siendo la corticosterona el glucocorticoide liberado.
Los glucocorticoides cuentan con receptores en prácticamente todas las células del cuerpo e intervienen en la regulación de procesos metabólicos que conducen al consumo de la energía almacenada. Incrementan los niveles de glucosa en la circulación sanguínea a través de diferentes procesos. Por un lado, aceleran la degradación de las proteínas en aminoácidos que salen desde las células a la circulación sanguínea hasta llegar a las células hepáticas donde se transforman en glucosa. Por otro, incrementan la movilización de lípidos de las células adiposas y el catabolismo lipídico en casi todas las células del cuerpo lo que conduce a una liberación de ácidos grasos a la circulación sanguínea que también pueden ser convertidos en glucosa en el hígado. Además, aumentan la ruptura del glucógeno almacenado en los tejidos para obtener glucosa e inhiben el almacenamiento de la glucosa como glucógeno. Estas acciones afectan a la liberación de hormonas pancreáticas que, como más adelante se verá, son fundamentales para asegurar una adecuada concentración de glucosa en sangre.
La liberación de glucocorticoides aumenta de forma notable en situaciones de estrés (Fig. 13.19), ya que son esenciales para que el organismo reaccione ante una amenaza. En estas situaciones es necesario un incremento del aporte de glucosa a las neuronas y a las fibras de la musculatura cardíaca y esquelética para de esta manera favorecer el funcionamiento de aquellos órganos (ej. corazón, cerebro) que van a permitir responder de un modo rápido y eficaz (ej. realizando esfuerzos musculares, facilitando la atención, etc).
Los glucocorticoides tienen propiedades antiinflamatorias ya que inhiben la liberación de diversos mediadores químicos de la inflamación. También se sabe que suprimen la respuesta del sistema inmunitario, por lo que son utilizados con frecuencia en la práctica clínica para prevenir el rechazo de órganos trasplantados, en el tratamiento de alergias, etc.
La alteración en la función del sistema inmunitario producida como consecuencia del elevado nivel de glucocorticoides que acompaña a las situaciones de estrés es un hecho conocido y, por este motivo, todos sabemos que la susceptibilidad a sufrir determinadas enfermedades aumenta considerablemente en periodos de mayor tensión.
Podemos concluir, por tanto, que los glucocorticoides son esenciales para nuestra supervivencia ya que preparan a nuestro organismo para un estado de respuesta rápida, sin embargo un elevado nivel de secreción tiene consecuencias a largo plazo enormemente perjudiciales. El estrés, biológica y evolutivamente, es una respuesta fisiológica que se produce puntualmente para facilitar la supervivencia ante sucesos desfavorables como son, por ejemplo, la agresión de un depredador o la carencia de alimento. Pero actualmente la mayoría de las situaciones que a los humanos nos producen estrés son de origen psicológico o social (ej. las relaciones personales, los exámenes, etc), por lo que activamos de una forma crónica una serie de procesos fisiológicos, la secreción de glucocorticoides entre ellos, que han evolucionado para responder a emergencias puntuales de tipo físico.
El estrés mantenido durante un tiempo prolongado, además de incrementar la vulnerabilidad a desarrollar enfermedades por la inmunosupresión que produce, puede dar lugar a alteraciones en el sistema cardiovascular y digestivo, inhibición del crecimiento, infertilidad y diferentes daños en el SN. Se han identificado neuronas con receptores para glucocorticoides en un gran número de estructuras encefálicas entre las que están algunas que forman parte de los circuitos neurales que intervienen para afrontar el estrés, así como en el aprendizaje y la memoria. Una de las estructuras más afectadas por el exceso de glucocorticoides es el hipocampo, donde puede producir bloqueo de la neurogénesis que tiene lugar en adultos en la población de células granulares y muerte neuronal.
Hormonas Gonadales
La función principal de las gónadas (testículos y ovarios) es la producción de gametos (espermatozoides y óvulos), pero ésta no tendría lugar sin la existencia de las hormonas gonadales, las cuales tienen además un papel fundamental en el desarrollo del organismo y en la conducta reproductora. Los andrógenos y los estrógenos son las dos clases principales de hormonas gonadales y son sintetizados tanto en los testículos como en los ovarios, aunque en cantidades muy diferentes.
Hormonas Gonadales Masculinas
Los testículos son glándulas bilaterales que se desarrollan en la cavidad abdominal del embrión macho, aunque en la mayoría de los mamíferos descienden a una bolsa externa denominada escroto. Densamente agrupados en cada uno de los testículos se encuentran los tubos seminíferos que son los lugares de producción de los espermatozoides (Fig. 13.20). El proceso de formación de espermatozoides se prolonga aproximadamente ocho semanas durante las cuales las células espermáticas pasan por diferentes etapas de diferenciación hasta dar lugar finalmente a los espermatozoides.
Durante este periodo de formación de espermatozoides, las células de Sertoli les proporcionan soporte y alimento. En el tejido que rodea los tubos seminíferos se localizan las principales células productoras de hormonas, las células intersticiales o células de Leydig. La liberación de hormonas gonadales es necesaria, entre otras funciones, para la maduración de los espermatozoides.
Los andrógenos son las principales hormonas que segregan los testículos. Entre ellos está la testosterona que, sintetizada a partir del colesterol, es uno de los andrógenos biológicamente más importantes, y la dihidrotestosterona, metabolito sintetizado a partir de la testosterona.
Los andrógenos regulan en adultos una serie de procesos relacionados con la función reproductora masculina, pero además son los responsables de la inducción del fenotipo masculino durante la embriogénesis.
En el cromosoma Y se localiza la región determinante del sexo, el gen Sry, que cuando se activa comienza a sintetizar una proteína, denominada factor determinante testicular (TDF), que provoca el desarrollo de los testículos y el comienzo de la producción de testosterona.
Esta hormona va a ser responsable de la diferenciación y crecimiento de los genitales y órganos reproductores internos. También, en la pubertad, los cambios anatómicos y funcionales que tienen lugar se deben a los esteroides gonadales, en particular a la testosterona y la dihidrotestosterona, que producen la maduración del tracto urogenital masculino y el inicio de la producción de espermatozoides. Además, promueven el crecimiento de otros tejidos somáticos no directamente asociados con la reproducción, los denominados caracteres sexuales secundarios. Así, en el hombre se produce, entre otros cambios, el crecimiento de la laringe y el cambio en el tono de voz, el crecimiento del esqueleto y la distribución del vello corporal. Por el efecto anabólico de los andrógenos sobre las proteínas, promueven el crecimiento de los músculos esqueléticos, siendo, de esta manera, los responsables del mayor desarrollo muscular masculino. Debido a esta capacidad para aumentar la masa muscular, derivados sintéticos de la testosterona (los denominados esteroides anabolizantes) han sido utilizados por algunos deportistas, aunque su utilización es por completo desaconsejable por los nefastos efectos secundarios que producen (ej. lesiones renales y hepáticas). En otras especies, los andrógenos también son los responsables de determinadas características que hacen más apreciable el dimorfismo (di=dos, morfo=forma) sexual existente, como es, por ejemplo, la melena del león, el plumaje de algunas aves y muchas otras características que tienen como razón de su existencia la selección sexual ejercida en el curso de la evolución.
Durante las primeras etapas de la vida, los esteroides gonadales no solo masculinizan los órganos reproductores, sino también organizan los circuitos del SN que generan los patrones conductuales típicos de la hembra o del macho. La mayor parte de la investigación en este campo se ha realizado en la rata en la que se han descrito diferencias entre sexos en diferentes estructuras encefálicas (en el volumen del soma neuronal, longitud y ramificación dendrítica, densidad de espinas dendríticas, etc). En los seres humanos, aunque no tan destacadas, las diferencias estructurales del SN también están presentes y pueden estar relacionadas con las diferencias conductuales observadas.
Estas diferencias entre los sexos en algunas estructuras encefálicas se deben probablemente a las acciones que ejercen las hormonas sobre la expresión génica, pero también se sabe que distintas áreas del encéfalo adulto muestran un patrón diferenciado de receptores para esteroides gonadales lo que indica que pueden tener un efecto directo sobre la actividad neuronal.
Tanto la producción de espermatozoides como la síntesis y liberación de andrógenos está regulada por las gonadotropinas (LH y FSH) secretadas por la hipófisis anterior, cuya liberación está determinada por la secreción desde el hipotálamo de la hormona liberadora de gonadotropinas (GnRH) (Fig. 13.21). La hormona luteinizante (LH) actúa sobre las células intersticiales (también se denomina hormona estimulante de las células intersticiales, ICSH), donde estimula la producción de testosterona, mientras que la hormona foliculoestimulante (FSH) actúa sobre las células de Sertoli, interviniendo de esta manera en el desarrollo de los espermatozoides. A medida que la concentración en sangre de testosterona o dihidrotestosterona aumenta, éstas ejercen un efecto inhibidor tanto sobre el hipotálamo como sobre la hipófisis. En el hombre, la inhibina un péptido sintetizado por acción de la FSH sobre las células de Sertoli, realiza una retroalimentación negativa sobre la hipófisis anterior para inhibir la producción de FSH y de esta manera mantener un ritmo constante de espermatogénesis.
Además de este sistema de retroalimentación negativa, hay una regulación encefálica de la secreción de hormonas gonadales, tal y como estamos viendo para otros ejes. Las neuronas hipotalámicas que liberan GnRH reciben inervación de otras estructuras del SN a través de las cuales la función gonadal es sensible al ciclo de luz-oscuridad, al estrés y, en algunas especies, a estímulos sexuales de índole visual, olfativa y a los derivados de la estimulación sexual propiamente dicha.
Hormonas Gonadales Femeninas
Los ovarios son un par de glándulas localizadas en la cavidad abdominal, formadas por masas compactas de células (Fig. 13.22). Como ocurría en los testículos, los ovarios tienen dos funciones distintas pero relacionadas, la producción de gametos y la síntesis de hormonas esteroides.
Las hormonas ováricas son los estrógenos (principalmente el estradiol) y la progesterona, cuya liberación varía a lo largo del ciclo menstrual y durante la gestación.
En la capa más externa del ovario se encuentran los ovocitos, de los que se desarrollarán los óvulos (Fig. 13.22). Cada ovocito está rodeado de células especializadas que constituyen el folículo ovárico, cuya función es proporcionar alimento al ovocito en desarrollo y liberar estrógenos. Los ovocitos primarios están ya presentes en el momento del nacimiento y están todos los que la hembra poseerá en su vida. Los dos ovarios de una niña pueden alcanzar el millón de folículos inmaduros, de los que aproximadamente 400 consiguen alcanzar la madurez, periódicamente, más o menos cada 28 días, desde la pubertad hasta la menopausia.
El desarrollo de ovocitos y la ovulación (expulsión del ovocito del ovario) es un proceso cíclico (ciclo menstrual) que se produce en todas las hembras de vertebrados y es resultado de las interacciones hormonales en el eje formado por el hipotálamo, la hipófisis y los ovarios. Durante el ciclo menstrual normalmente sólo un folículo madura lo suficiente para liberar el ovocito.
Al comenzar el ciclo menstrual (primer día con flujo menstrual producido por el desgarro del endometrio), la producción de hormonas en el ovario es escasa (Fig. 13.23). La secreción de gonadotropinas, principalmente de hormona foliculoestimulante (FSH), promueve el crecimiento del folículo ovárico (fase folicular), que, como puede apreciarse en la Figura 13.22, consta de un ovocito rodeado de las células (granulosas y tecales) implicadas en la síntesis y liberación de los estrógenos que se produce en esta fase. La elevada secreción de estrógenos que tiene lugar regenera el endometrio (pared interna del útero) y dispara la secreción de la hormona luteinizante (LH), la cual produce la rotura del folículo y la ovulación. Después de la ovulación, el folículo roto, ya sin el ovocito, se convierte por acción de la LH (a esta función debe su denominación) en cuerpo lúteo (fase luteínica). El cuerpo lúteo permanece durante algún tiempo en la superficie del ovario, donde libera gran cantidad de progesterona, hormona que tiene como función principal la preparación del endometrio para la implantación del óvulo fecundado, a la vez que se mantiene la secreción de estrógenos. Estos niveles elevados de hormonas ováricas ejercen una retroalimentación negativa que inhibe la producción de la hormona liberadora de gonadotropinas (GnRH) hipotalámica y, en consecuencia, desciende la liberación de FSH y LH de la hipófisis. Si la fecundación no se produce, los bajos niveles de FSH y LH producen la degeneración del cuerpo lúteo lo que hace descender los niveles de estrógenos y progesterona. La falta de estas hormonas provoca que el endometrio se desprenda para iniciar la menstruación y que se produzca la liberación de gonadotropinas hipofisarias para comenzar un nuevo ciclo.
Si hay fecundación, los niveles de estrógenos y progesterona aumentan gradualmente a lo largo del embarazo. La progesterona también es liberada en cantidades importantes por la placenta en la mujer embarazada y, en pequeñas cantidades, por la corteza suprarrenal.
Como su nombre indica, es la hormona de la gestación al ser la encargada de preparar el tracto reproductor para la implantación del cigoto y del mantenimiento de! embarazo, interviniendo también en el aumento y la preparación de las mamas para secretar leche.
Los estrógenos también intervienen en el desarrollo del fenotipo femenino. La ausencia temprana de andrógenos da lugar a la diferenciación de un organismo femenino, pero es necesaria la presencia de estrógenos para su adecuado desarrollo. Durante los primeros años de la vida, la liberación de estrógenos es escasa debido a que se mantiene un nivel bajo de secreción de gonadotropinas en la infancia, a pesar de que los ovarios son capaces de funcionar si son estimulados.
En la pubertad se produce un aumento gradual en la secreción de estrógenos que va a promover el desarrollo y mantenimiento de los órganos reproductores femeninos, así como la aparición de los caracteres sexuales secundarios (tamaño y estructura del cuerpo de la mujer, desarrollo de las mamas, ensanchamiento de la pelvis, distribución del vello, distribución de la grasa corporal, etc). La variación cíclica en el nivel de estrógenos que se produce durante los ciclos menstruales continúa con una disminución progresiva hacia el final de la vida reproductora, no existiendo apenas secreción después de la menopausia.
Los estrógenos afectan a diferentes sistemas orgánicos, como son el sistema cardiovascular y musculoesquelético. Tienen efectos sobre el metabolismo del calcio, lo que explica que aumente la posibilidad de desarrollar osteoporosis en la menopausia, ya que al cesar la producción de estrógenos, los huesos retienen menos calcio, disminuyendo la masa ósea y aumentando, por tanto, su fragilidad. Además, al igual que se ha señalado para los andrógenos, los estrógenos actúan sobre estructuras del SN donde intervienen en su organización específica según el sexo y afectan a su actividad neural.
La secreción de hormonas gonadales femeninas está bajo el control de los mismos estrógenos y de las hormonas hipofisarias LH y FSH, y éstas bajo el control estimulante de la GnRH.
De forma similar a lo mencionado en el caso de los machos, la secreción de GnRH es sensible a factores emocionales (ej. el estrés), a los ciclos de luz-oscuridad, a factores nutricionales (un ejemplo de esto es la alteración del ciclo menstrual en anoréxicas), y, en algunas especies, a estímulos sexuales tanto visuales, como olfativos, táctiles, etc.