Introducción:
Las hormonas hipotalámicas e hipofisarias son los reguladores más importantes del sistema endocrino. El hipotálamo funciona como centro de coordinación entre el sistema nervioso central (SNC) y el sistema endocrino, integrando las señales recibidas del resto del cerebro y liberando las hormonas reguladoras adecuadas a la hipófisis. La hipófisis libera entonces sus propias hormonas en respuesta a la estimulación hipotalámica. Las hormonas hipofisarias regulan múltiples órganos endocrinos, como las gónadas, glándula tiroides, glándulas suprarrenales y glándulas mamarias. Las hormonas hipofisarias también desempeñan un papel fundamental en el crecimiento y el equilibrio hídrico.
El hipotálamo es una región del cerebro. Contiene varios tipos de neuronas responsables de secretar diferentes hormonas.
Hormonas hipotalámicas:
Secretadas directamente por las neuronas del hipotálamo
Actúan sobre la hipófisis
Representan el punto de integración entre el SNC y el sistema endocrino
Hormonas hipofisarias:
Se secretan tanto en la región anterior como en la posterior de la glándula
Estimulan la secreción de hormonas de los órganos endocrinos periféricos
Reguladas tanto por el hipotálamo como por la retroalimentación negativa de las hormonas endocrinas periféricas
Eje hipotálamo-hipófisis y retroalimentación negativa
Muchas de las principales hormonas endocrinas funcionan dentro de un bucle de retroalimentación negativa de varios pasos conocido como eje. Estos ejes implican el hipotálamo, la hipófisis y múltiples glándulas endocrinas periféricas diferentes.
Estructura general y función de un eje:
El hipotálamo secreta hormonas liberadoras.
Las hormonas liberadoras son transportadas a células diana específicas dentro de la hipófisis.
Las células diana de la hipófisis liberan una 2da hormona conocida como hormona trópica.
Las hormonas trópicas son segregadas al torrente sanguíneo y viajan hasta sus glándulas endocrinas periféricas diana.
Las glándulas endocrinas periféricas secretan sus hormonas, que:
- Actúan sobre los órganos diana y ejercen un efecto fisiológico
- Ejercen una retroalimentación negativa sobre el hipotálamo y la hipófisis
Hormona liberadora de tirotropina (TRH)
Hormona liberadora de gonadotropina (GnRH)
Hormona liberadora de hormona del crecimiento (GHRH)
Hormona liberadora de corticotropina (CRH)
Somatostatina
Dopamina
Todos estos son liberados a la sangre en los capilares y viajan inmediatamente —en las venas porta— a un segundo lecho capilar en el lóbulo anterior de la hipófisis, donde ejercen sus efectos. Todos ellos se liberan en chorros periódicos. De hecho, la terapia hormonal de reemplazo con estas hormonas no funciona a menos que los reemplazos también se den en chorros. Otras dos hormonas hipotalámicas vasopresina y oxitocina viajan en las propias neuronas al lóbulo posterior de la hipófisis donde se liberan a la circulación.
Hormona liberadora de tirotropina (TRH)
TRH es un tripéptido (GluhisPro). Cuando llega al lóbulo anterior de la hipófisis estimula la liberación allí de hormona estimulante de la tiroides (TSH) y prolactina (PRL)
Hormona liberadora de gonadotropina (GnRH)
La GnRH es un péptido de 10 aminoácidos. Su secreción al inicio de la pubertad desencadena el desarrollo sexual, y a partir de entonces es esencial para la fisiología sexual normal tanto en hombres como en mujeres. En ambos sexos, su secreción ocurre en pulsos periódicos que suelen ocurrir cada 1—2 horas.
Efectos Primarios Efectos Secundarios
FSH y LH arriba estrógeno y progesterona Up (en mujeres)
testosterona Up (en hombres)
Después de la pubertad, una hiposecreción de GnRH puede ser el resultado de un entrenamiento físico intenso o anorexia nerviosa. Los agonistas sintéticos de GnRH se utilizan para tratar deficiencias heredadas o adquiridas de secreción de GnRH y cáncer de próstata. En este caso, altos niveles continuos del agonista de GnRH
reduce el número de receptores de GnRH en la hipófisis, lo que reduce su secreción de FSH y LH, que
reduce la secreción de testosterona, que reduce la estimulación de las células de la próstata.
Hormona liberadora de hormona del crecimiento (GHRH): La GHRH es una mezcla de dos péptidos, uno que contiene 40 aminoácidos y el otro 44. Como su nombre lo indica, la GHRH estimula las células en el lóbulo anterior de la hipófisis para secretar la hormona del crecimiento (GH).
Hormona liberadora de corticotropina (CRH): La CRH es un péptido de 41 aminoácidos. Como su nombre lo indica, actúa sobre las células del lóbulo anterior de la hipófisis para liberar la hormona adrenocorticotrópica (ACTH). La CRH también es sintetizada por la placenta y parece determinar la duración del embarazo. También puede desempeñar un papel en evitar que las células T de la madre monten un ataque inmune contra el feto.
Somatostatina
La somatostatina es una mezcla de dos péptidos, uno de 14 aminoácidos y el otro de 28.
La somatostatina actúa sobre el lóbulo anterior de la pituitaria para:
inhibe la liberación de la hormona del crecimiento (GH)
inhibe la liberación de la hormona estimulante de la tiroides (TSH)
La somatostatina también es secretada por las células del páncreas y del intestino, donde inhibe la secreción de una variedad de otras hormonas.
Dopamina
La dopamina es un derivado del aminoácido tirosina . Interviene en varias funciones del cerebro, entre ellas:
inhibir la liberación de prolactina (PRL) del lóbulo anterior de la pituitaria;
modulación de los centros de control motor (la pérdida de células secretoras de dopamina produce la enfermedad de Parkinson);
Activando los centros de recompensa del cerebro.
Las células secretoras de dopamina también se encuentran en otras partes del cuerpo, donde la mayoría de sus acciones son paracrinas, es decir, actúan sobre las células cercanas.
Vasopresina y oxitocina
Estos péptidos se liberan del lóbulo posterior de la hipófisis y se describen en la página dedicada a la hipófisis.
Las principales funciones del hipotálamo son:
Los núcleos hipotalámicos y sus conexiones con otras regiones del cuerpo, descritos anteriormente, hacen que la función principal del hipotálamo sea la regulación del sistema nervioso autónomo y el sistema endocrino, asegurando así la homeostasis del organismo. Además, el hipotálamo regula procesos fisiológicos fundamentales para la supervivencia de los individuos, tales como el hambre, la sed y el sexo.
Regulación del sistema nervioso autónomo: la región anterior del hipotálamo controla al sistema nervioso parasimpático, mientras que la región posterior regula el sistema nervioso simpático.
Regulación del sistema endocrino: todas las hormonas producidas por la adenohipófisis son reguladas por sustancias activas provenientes del hipotálamo, principalmente del núcleo infundibular y otras partes de la región tuberal. Así, el hipotálamo tiene influencia sobre el funcionamiento de la tiroides, el crecimiento, la función reproductiva, las glándulas suprarrenales, entre otros.
Regulación de la osmolaridad y la cantidad de agua en el organismo: el centro de la sed está ubicado en la región lateral del hipotálamo, donde existen neuronas sensibles a variaciones locales de presión osmótica que determinan el aumento o la disminución de la sed de acuerdo con las necesidades de agua del individuo. Adicionalmente, el hipotálamo regula la diuresis a través de la vasopresina, producida por los núcleos paraventricular y supraóptico. La vasopresina actúa en los túbulos colectores de los riñones aumentando la reabsorción de agua libre, lo que reduce consecuentemente la osmolaridad plasmática y la diuresis.
Regulación de la temperatura corporal: el hipotálamo recibe información sobre la temperatura corporal desde los termorreceptores periféricos y también a través de termorreceptores propios ubicados en las neuronas hipotalámicas. Si la temperatura del cuerpo se encuentra elevada, se activa el centro de pérdida del calor en el núcleo anterior del hipotálamo, promoviendo vasodilatación periférica y sudoración, lo que reduce la temperatura corporal. Por otro lado, si la temperatura corporal se encuentra baja, el centro de conservación del calor en el núcleo posterior del hipotálamo se activa, lo que resulta en vasoconstricción periférica, temblores musculares y liberación de hormonas tiroideas, lo que ayuda a aumentar la temperatura.
Regulación del ritmo circadiano: la luminosidad del ambiente es detectada por la retina y los impulsos nerviosos son transmitidos al hipotálamo a través de los tractos retinohipotalámicos. El principal centro regulador del ritmo circadiano es el núcleo supraquiasmático, considerado el marcapasos biológico. Este regula los parámetros fisiológicos y metabólicos de acuerdo con el ritmo externo de claro/oscuro.
Regulación del apetito: en situaciones de déficit energético, se activa el centro del hambre, ubicado en la porción lateral del hipotálamo, el que impulsa al individuo a buscar comida y alimentarse para restablecer el equilibrio energético. Al contrario, cuando el balance energético se vuelve positivo, se activa el centro de la saciedad, que corresponde al núcleo ventromedial, lo cual lleva al individuo a sentirse saciado, interrumpiendo así su alimentación.
Regulación de las emociones: junto con el sistema límbico y el área prefrontal, el hipotálamo ejerce un papel importante en la coordinación de procesos emocionales, tales como rabia, placer y miedo.
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Hormonas Hipotalámicas e Hipofisarias
La hipófisis (glándula pituitaria) es una glándula del tamaño de un guisante que se aloja en el interior de una estructura ósea denominada silla turca, en la base del cerebro. La silla turca protege la hipófisis, pero deja muy poco espacio para su expansión.
La hipófisis regula la actividad de la mayor parte de las demás glándulas endocrinas y, por tanto, en ocasiones recibe el nombre de glándula maestra. A su vez, el hipotálamo, una región del cerebro situada justo encima de la hipófisis, controla gran parte de la actividad de esta última. El hipotálamo o la hipófisis determinan la cantidad de estimulación que necesitan las glándulas sobre las que actúan mediante las concentraciones de las hormonas producidas por las glándulas que están bajo el control de la hipófisis (glándulas de actuación).
La glándula pituitaria es una estructura del tamaño de un guisante que se encuentra en la base del cerebro. En los humanos, consta de dos lóbulos:
El lóbulo anterior y
El lóbulo posterior
El lóbulo anterior
El lóbulo anterior contiene seis tipos de células secretoras, todas ellas, excepto una (la n.° 2, arriba), están especializadas en secretar solo una de las hormonas del lóbulo anterior. Todas ellas secretan su hormona en respuesta a las hormonas que les llegan desde el hipotálamo del cerebro.
Hormona estimulante de la tiroides ( TSH )
La TSH (también conocida como tirotropina ) es una glicoproteína compuesta por:
una cadena beta de 118 aminoácidos y
Una cadena alfa de 92 aminoácidos. La cadena alfa es idéntica a la que se encuentra en otras dos hormonas hipofisarias, la FSH y la LH , así como en la hormona gonadotropina coriónica . Por lo tanto, es su cadena beta la que le da a la TSH sus propiedades únicas.
La secreción de TSH es
estimulada por la llegada de la hormona liberadora de tirotropina ( TRH ) desde el hipotálamo.
inhibida por la llegada de somatostatina desde el hipotálamo.
Como sugiere su nombre, la TSH estimula la glándula tiroides para que secrete su hormona tiroxina ( T 4 ). Lo hace uniéndose a los receptores acoplados a proteína G (GPCR) transmembrana en la superficie de las células de la tiroides.
Algunas personas desarrollan anticuerpos contra sus propios receptores de TSH. Cuando estos se unen a los receptores, "engañan" a la célula para que produzca más T4, lo que provoca hipertiroidismo . Esta afección se denomina tirotoxicosis o enfermedad de Graves .
Deficiencias hormonales
Una deficiencia de TSH provoca hipotiroidismo : niveles inadecuados de T 4 (y por tanto de T 3 [ Enlace ]).
En ocasiones, los médicos se encuentran con pacientes homocigotos para receptores de TSH mutantes o receptores de TRH mutantes . En ambos casos, sufren hipotiroidismo.
También se ha implicado a una deficiencia de TSH, o a receptores de TSH mutantes, como causa de osteoporosis . Los ratones a los que se les ha eliminado el receptor de TSH desarrollan un mayor número de osteoclastos que reabsorben los huesos .
Hormona folículo estimulante ( FSH )
La FSH es una glicoproteína heterodímera que consta de
la misma cadena alfa que se encuentra en TSH (y LH)
una cadena beta de 118 aminoácidos, lo que le confiere sus propiedades únicas.
La síntesis y liberación de FSH se desencadena por la llegada desde el hipotálamo de la hormona liberadora de gonadotropina ( GnRH ). El efecto de la FSH depende del sexo de la persona.
FSH en mujeres
En las mujeres sexualmente maduras, la FSH (asistida por la LH) actúa sobre el folículo para estimularlo a liberar estrógenos .
La FSH producida mediante tecnología de ADN recombinante (Gonal-f®) está disponible para promover la ovulación en mujeres que planean someterse a una fertilización in vitro (FIV) y otras formas de tecnología de reproducción asistida.
FSH en varones
En los varones sexualmente maduros, la FSH actúa sobre las espermatogonias estimulando (con la ayuda de la testosterona ) la producción de esperma.
Hormona luteinizante ( LH )
La LH se sintetiza dentro de las mismas células pituitarias que la FSH y bajo el mismo estímulo ( GnRH ). También es una glucoproteína heterodímera que consta de
la misma subunidad alfa de 92 aminoácidos que se encuentra en la FSH y la TSH (así como en la gonadotropina coriónica );
una cadena beta de 121 aminoácidos que es responsable de sus propiedades.
Los efectos de la LH también dependen del sexo.
LH en mujeres
En las hembras sexualmente maduras,
un aumento de LH desencadena la finalización de la meiosis I del óvulo y su liberación ( ovulación ) a mitad del ciclo menstrual ;
estimula el folículo ahora vacío para que se convierta en el cuerpo lúteo , que secreta progesterona durante la segunda mitad del ciclo menstrual.
Las mujeres con una deficiencia grave de LH ahora pueden ser tratadas con LH humana (Luveris®) producida mediante tecnología de ADN recombinante .
LH en hombres
La LH actúa sobre las células intersticiales (también conocidas como células de Leydig) de los testículos estimulándolas a sintetizar y secretar la hormona sexual masculina, la testosterona .
La LH en los hombres también se conoce como hormona estimulante de las células intersticiales ( ICSH ).
Discusión de los ciclos de retroalimentación negativa que controlan los niveles de estrógeno, progesterona y testosterona.
Prolactina ( PRL )
La prolactina es una proteína de 198 aminoácidos. Durante el embarazo ayuda a preparar los senos para la futura producción de leche.
Después del nacimiento, la prolactina promueve la síntesis de leche.
La secreción de prolactina es estimulado por TRH
reprimido por los estrógenos y la dopamina .
En ratones preñados, la prolactina estimula el crecimiento de nuevas neuronas en el centro olfativo del cerebro.
Hormona del crecimiento ( GH )
La hormona del crecimiento humana (HGH, también llamada somatotropina) es una proteína de 191 aminoácidos. Las células secretoras de GH son estimuladas para sintetizar y liberar GH por la llegada intermitente (generalmente alcanza su punto máximo durante el sueño) de la hormona liberadora de la hormona del crecimiento ( GHRH ) desde el hipotálamo.
La GH afecta a la mayoría de nuestros órganos, pero examinaremos sólo su efecto sobre el crecimiento.
La GH promueve el crecimiento corporal al:
unión a receptores en la superficie de las células del hígado.
Esto los estimula a liberar el factor de crecimiento similar a la insulina-1 ( IGF-1 ; también conocido como somatomedina ).
El IGF-1 actúa directamente sobre los extremos de los huesos largos promoviendo su crecimiento.
Cosas que pueden salir mal.
En la niñez,
La hiposecreción de GH produce un cuerpo corto pero de proporciones normales.
El retraso del crecimiento también puede ser consecuencia de una incapacidad para responder a la GH. Esto puede deberse a la herencia de dos genes mutantes que codifican los receptores para
GHRH o
GH (que causa el síndrome de Laron, una forma de enanismo) o
homocigosidad para una mutación incapacitante en STAT5b , que es parte del proceso de señalización "descendente" después de que la GH se une a su receptor.
La hipersecreción conduce al gigantismo.
En los adultos, una hipersecreción de GH o GHRH conduce a la acromegalia .
Terapia de reemplazamiento de hormonas
La GH de mamíferos domésticos como vacas y cerdos no funciona en humanos. Por eso, durante muchos años, la única fuente de GH para terapia fue la extraída de las glándulas de cadáveres humanos. Pero este suministro se interrumpió cuando varios pacientes murieron a causa de una rara enfermedad neurológica atribuida a glándulas contaminadas [ Enlace ].
Ahora, gracias a la tecnología del ADN recombinante , se dispone de GH humana recombinante (r HGH ). Si bien es un beneficio para los pacientes que sufren deficiencia de GH o la baja estatura asociada con el síndrome de Turner , también ha habido presión para usarla para estimular el crecimiento en niños que no tienen deficiencia pero cuyos padres quieren que crezcan altos. Y así, en el verano de 2003, la FDA de los EE. UU. aprobó el uso de la hormona de crecimiento humana (HGH) para
Se prevé que los niños no superen los 1,60 m de altura y
Para niñas, 4′11″
aunque por lo demás esté perfectamente sano.
ACTH : la hormona adrenocórticotrópica ( también conocidacomo corticotropina )
La ACTH es un péptido de 39 aminoácidos. Se obtiene a partir de un precursor más grande, la proopiomelanocortina ( POMC ).
La ACTH actúa sobre las células de la corteza suprarrenal , estimulándolas a producir
glucocorticoides , como el cortisol ;
mineralocorticoides , como la aldosterona ;
andrógenos (hormonas sexuales masculinas, como la testosterona ).
En el feto, la ACTH estimula la corteza suprarrenal para sintetizar un precursor del estrógeno llamado sulfato de dehidroepiandrosterona ( DHEA-S ), que ayuda a preparar a la madre para el parto .
La producción de ACTH depende de la llegada intermitente de la hormona liberadora de corticotropina ( CRH ) desde el hipotálamo.
La hipersecreción de ACTH es una causa frecuente de enfermedad de Cushing .
Hormona alfa estimulante de los melanocitos ( α-MSH )
La alfa-MSH también es un producto de escisión de la proopiomelanocortina (POMC). De hecho, la α-MSH es idéntica a los primeros 13 aminoácidos del extremo amino terminal de la ACTH.
El MSH se analiza en una página aparte. Enlace a ella .
El lóbulo posterior
El lóbulo posterior de la pituitaria libera dos hormonas, ambas sintetizadas en el hipotálamo,
vasopresina y
oxitocina
En la circulación.
Vasopresina
La vasopresina es un péptido de 9 aminoácidos (Cys-Tyr-Phe-Gln-Asn-Cys-Pro-Arg-Gly). También se la conoce como vasopresina arginina (AVP), hormona antidiurética (ADH) y vasotocina (VT).
La vasopresina actúa sobre los túbulos colectores del riñón para facilitar la reabsorción de agua en la sangre, por lo que actúa reduciendo el volumen de orina formada (de ahí su nombre de hormona antidiurética).
Enlace a la discusión de la fisiología renal.
Una deficiencia de vasopresina o
Herencia de genes mutantes para su receptor (llamado V2 )
La diabetes insípida provoca una pérdida excesiva de orina . Los pacientes más graves pueden orinar hasta 30 litros (¡casi 8 galones!) de orina al día. La enfermedad se acompaña de una sed terrible y los pacientes deben beber agua continuamente para evitar una deshidratación peligrosa.
Otro tipo de receptor para la vasopresina (denominado V1a ) se encuentra en el cerebro, por ejemplo, en ratones y topillos ( roedores ) y en primates como monos y humanos.
Topillos de pradera machos ( Microtus pinetorum ) y monos tití
tienen niveles altos del receptor V1a en sus cerebros,
tienden a ser monógamas y
ayudar con el cuidado de sus crías.
Topillos machos de pradera ( Microtus montanus ) y monos rhesus
tienen niveles más bajos del receptor V1a en sus cerebros,
son promiscuos y
prestan poca o ninguna ayuda en el cuidado de sus crías.
Los ratones de campo cuyos cerebros han sido inyectados con un vector que provoca un aumento de la expresión del receptor V1a se parecen más a los ratones de campo en su comportamiento. (Véase Lim, MM et al. , Nature , 17 de junio de 2004.)
Un cambio similar en el comportamiento se observa en los topillos de las praderas que no pueden responder a la oxitocina (abajo).
El nivel de expresión del gen del receptor V1a está controlado por una región "microsatélite" situada aguas arriba (5') del ORF . Esta región contiene de 178 a 190 copias de un tetranucleótido repetido (p. ej., CAGA). Los topillos de pradera tienen más copias de la repetición que los topillos de pradera, y expresan niveles más altos del receptor en las partes del cerebro asociadas con estos comportamientos. Una región microsatélite similar está presente en el chimpancé pigmeo o bonobo ( Pan paniscus ), pero es mucho más corta en el chimpancé común menos afectuoso ( Pan troglodytes ).
Enlace a una discusión sobre algunas enfermedades humanas causadas por repeticiones de trinucleótidos .
La vasopresina y el reloj circadiano
Los ratones son animales nocturnos y se activan al comienzo de la noche. Se trata de un ritmo circadiano que persiste durante un tiempo incluso después de que las luces del laboratorio se apaguen cada día 8 horas antes (como cuando se llega a Londres después de un vuelo desde Los Ángeles, California). Solo después de 8 a 10 días los ratones superan el "jet lag" y se adaptan al nuevo horario de oscuridad y luz. (A nosotros también nos lleva aproximadamente un día restablecer nuestros ritmos circadianos por cada hora que cambia nuestro horario de día y noche).
Resulta que la vasopresina arginina, que actúa sobre el núcleo supraquiasmático (NSQ), desempeña un papel en esta resistencia a restablecer su reloj circadiano. Los ratones con los genes de los receptores V1a y V1b inactivados se adaptan mucho más rápidamente (2-4 días) al cambio. No está claro qué ventaja evolutiva confiere esta resistencia a restablecer el reloj circadiano, pero comprender el mecanismo plantea la posibilidad de utilizar fármacos para superar rápidamente el desfase horario y también para ayudar a quienes tienen turnos de trabajo alterados periódicamente. (Lea sobre este trabajo en Yamaguchi, Y., et al. en la edición del 4 de octubre de 2013 de Science ).
Oxitocina
La oxitocina es un péptido de 9 aminoácidos (Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu-Gly).
Actúa sobre determinados músculos lisos:
estimular las contracciones del útero en el momento del parto ;
Estimulación de la liberación de leche cuando el bebé comienza a mamar. Las crías de ratones nacidas de madres que carecen de oxitocina mueren de hambre porque la madre no puede liberar leche.
A menudo se administra oxitocina a las futuras madres para acelerar el parto.
En los roedores, la oxitocina también actúa sobre el núcleo accumbens y la amígdala del cerebro, donde mejora:
vínculo entre machos y hembras después de haberse apareado;
El vínculo entre una madre y su bebé recién nacido.
Se dice que en los humanos la oxitocina aumenta el nivel de confianza en otras personas.
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