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Dr. Fernando D. Saraví Desde su comienzo unicelular con el huevo o zigoto, la vida humana atraviesa una serie de etapas que incluyen: • Huevo • Embrión • Feto • Lactante (hasta los 2 años) • Niño (hasta los 9 a 12 años) • Púber (hasta los 14 a 16 años) • Adolescente (hasta los 19 años) • Adulto joven (hasta los 40 años) • Adulto medio (hasta los 64 años) • Adulto mayor Aunque la mayor parte de las veces los cursos y textos de fisiología se refieren al funcionamiento normal del adulto joven, es necesario tener en cuenta las transiciones que llevan del estado infantil a la condición de adulto joven y de éste al envejecimiento. En este capítulo se tratará de la pubertad, que es la época de la vida en que se produce la maduración biológica del aparato reproductivo y por tanto aparece la capacidad de procrear. Sin embargo, los cambios en la pubertad no se limitan a la esfera de la biología reproductiva, sino que incluyen cambios somáticos, psicológicos y sociales. DESARROLLO SOMÁTICO PUBERAL Como se vio en el capítulo sobre crecimiento, en la pubertad se produce un incremento de la talla de entre 20 y 30 cm (mayor en los varones), que involucra un aumento notable de la tasa de crecimiento o “estirón” puberal (Fig. 1). El crecimiento somático y genital es ocasionado principalmente por la somatotropina (GH), el factor símil insulina 1 (IGF-1) y los esteroides sexuales. La somatotrofina produce un estado fisiológico de relativa resistencia a la insulina. Además del aumento de talla, hay cambios en la estructura ósea, la musculatura y la distribución y cantidad de tejido adiposo. El esqueleto femenino desarrollado es típicamente más liviano, con una cintura escapular menor y una cintura pélvica proporcionalmente mayor. Otra característica del esqueleto femenino es la mayor angulación entre el brazo y el antebrazo, más notable cuando el miembro superior está extendido y en supinación. En el varón, es notable el mayor desarrollo de la cintura escapular, que ensancha los hombros. La estructura ósea de la cara femenina tiende a conservar características infantiles (fenómeno llamado neotenia). En el varón se desarrollan más los arcos superciliares y el maxilar inferior, dando al rostro un aspecto más anguloso. La longitud de los miembros inferiores es similar en la mujer y el varón, pero el torso del varón es más largo y explica la mayor parte de la diferencia de talla entre los sexos. La masa magra (principalmente músculo) se desarrolla más en el varón. En término medio, el varón adulto tiene el doble de fibras musculares y casi 50 % más masa muscular que la mujer. El engrosamiento de las cuerdas vocales causa el cambio de la voz en el varón. Los estrógenos promueven la deposición de un panículo adiposo de mayor espesor, y la deposición de grasa en las nalgas, caderas, muslos y mamas. A pesar de su menor tamaño corporal, una joven normal tiene una masa grasa 15 % mayor que un varón. Los estrógenos estimulan el desarrollo de los órganos reproductores y los caracteres sexuales secundarios femeninos. El desarrollo de la glándula mamaria requiere de estrógenos para el crecimiento del sistema ductal y de progesterona para la proliferación de los lóbulos y acinos secretores. La progesterona participa sinérgicamente con los estrógenos en el crecimiento vaginal y uterino y es indispensable para el desarrollo del endometrio y de su capacidad secretoria cíclica. Fisiología de la pubertad Fig. 1: Tasa de crecimiento (sombreada en colores) y cambios en la talla con la edad. Posgrado-00 Sello Fisiología de la pubertad Dr. Fernando D. Saraví 2 En el varón, el desarrollo de los órganos sexuales internos y externos es estimulado por los andrógenos (principalmente testosterona). Los estrógenos promueven la mayor suavidad y tersura de la piel femenina. Por su parte, los andrógenos de origen gonadal (y en menor medida adrenal) son responsables de promover el desarrollo del vello pubiano y axilar en ambos sexos. Los andrógenos también aumentan la grasitud de la piel y facilitan el desarrollo de acné, tan común en púberes y adolescentes. MADURACIÓN SEXUAL Generalmente, la maduración sexual se produce en la mujer entre los 9 y 13 años, y en el varón entre los 11 y 14 años. No obstante, se considera normal un rango entre 8 y 15 años para la mujer y de 9 a 16 años para el varón. Las etapas del desarrollo sexual puberal fueron descritas por James M. Tanner en la década de 1950. La clasificación de Tanner continúa en uso hasta hoy, y se basa en el desarrollo mamario en la mujer, el desarrollo de los genitales externos y los testículos en el varón, y el desarrollo del vello pubiano en ambos sexos. El desarrollo de la mama se denomina telarca, el de los testículos gonarca y el del vello pubiano pubarca (el sufijo “arca” viene del griego arjé = principio). Cada aspecto se nombra con letras: B (de breast, mama), G de gónada y PH (de pubic hair, vello pubiano). Las etapas de B, G y PH se designan con números arábigos de 1 a 5, donde el 1 indica el estado infantil y 5 el desarrollo adulto. Estadios de Tanner en la mujer Los estadios B y PH se ilustran en la Fig. 2. B1, y PH1 corresponden al estado infantil. • B2: indica la aparición del botón mamario, generalmente el primer signo de la pubertad femenina. • B3: Hay un crecimiento de la mama y la areola en el mismo plano • B4: El pezón y areola se elevan por sobre la superficie de la mama. • B5: Corresponde a la mama típica de la mujer adulta. • PH2: Indica vello pubiano escaso y lacio • PH3: Vello pubiano escaso, pero oscuro y rizado • PH4: Mayor abundancia del vello pubiano. • PH5: El vello se extiende a la cara interna de los muslos. Debe notarse, sin embargo, que hay mujeres adultas normales que permanecen en B4 y PH4. La primera menstruación, o menarca, se produce habitualmente en el estadio B3/PH3. Estadios de Tanner en el varón Se ilustran en la Fig. 3. Las etapas G1 y PH1 corresponden al estado infantil. • • Fig. 2: Estadios de Tanner en la mujer. De www.endotext.org Fig. 3: Estadios de Tanner en el varón. De www.endotext.org Fisiología de la pubertad Dr. Fernando D. Saraví 3 • G2: El testículo alcanza 2.5 cm de diámetro mayor, lo cual corresponde a un volumen de 4 cm3. Este es generalmente el primer signo del inicio de la pubertad en el varón. El aumento del tamaño testicular se acompaña de adelgazamiento de la piel del escroto • G3: Se produce un crecimiento del pene en longitud, mientras continúa el aumento del volumen testicular. • G4: El pene continúa creciendo en longitud pero también aumenta su circunferencia. Aparece pigmentación del pene y del escroto. • PH2: Aparición de vello lacio y escaso. • PH3: El vello sigue siendo escaso, pero se torna rizado y oscuro • PH4: El vello se torna más abundante. • G5/PH5: Corresponde al desarrollo peniano, escrotal, testicular y del vello propios del varón adulto. El pene fláccido alcanza una longitud media de 10 cm y una circunferencia de 9.5 cm. Los valores medios del pene erecto son de 15 cm de longitud y 12 cm de circunferencia. El volumen testicular alcanza una media de 12 cm3 (tres veces más que al inicio de la pubertad). En la Fig. 4 se ilustra la cronología de los cambios puberales en ambos sexos. EJE HIPOTÁLAMICO-HIPOFISIARIO-GONADAL El aumento de la secreción de esteroides sexuales se debe a cambios en la regulación del eje hipotalámico-hipofisiario-gonadal (HHG). Durante la niñez la secreción de gonadotropinas es baja debido a que los esteroides sexuales, que circulan en baja concentración, ejercen un intenso efecto de retroalimentación sobre la secreción hipotalámica de GnRH (gonadoliberina); Fig. 5 El primer cambio puberal en la secreción de gonadotropinas (LH y FSH) es un aumento de la secreción nocturna, mientras que los nivelesplasmáticos permanecen bajos durante el día (Fig. 6). La pubertad avanzada se caracteriza por picos de gran amplitud nocturnos y diurnos. En el Fig. 4: Cronología de los cambios puberales en ambos sexos. Las barras indican el rango normal de edades para cada etapa. Fisiología de la pubertad Dr. Fernando D. Saraví 4 adulto los picos nocturnos y diurnos se conservan, aunque con una amplitud menor. En el varón, la liberación cíclica de GnRH, y por tanto de gonadotropinas, se regula por retroalimentación negativa dependiente de la testosterona (Fig. 7 abajo). En la mujer la regulación es más compleja y depende de la etapa del ciclo menstrual (Fig. 7, arriba). Un nivel estable y relativamente bajo de estrógenos produce una retroalimentación negativa, mientras que un aumento rápido e intenso de los estrógenos plasmáticos dispara una retroalimentación positiva con intensa liberación de GnRH, la cual genera el pico de LH (y uno menor de FSH) que produce la ovulación. Luego de ésta, en el resto del ciclo se retorna a un control por retroalimentación negativa que depende principalmente de la progesterona secretada por el cuerpo lúteo. INICIO DE LA PUBERTAD Se desconoce exactamente qué inicia el desarrollo puberal. Se sabe que no se debe a un cambio en el número de neuronas secretoras de GnRH, ni de la capacidad intrínseca de la hipófisis para secretar gonadotropinas, ni de las gónadas para secretar esteroides, cuando son adecuadamente estimuladas. Además, las neuronas productoras de GnRH no expresan receptores para progesterona ni receptores estrogénicos (ER) tipo alfa. En cambio, sí expresan ER tipo beta, pero éstos no participan en el control de la secreción. Estudios realizados en gemelos monocigóticos llevan a la conclusión de que los factores genéticos ejercen una influencia fundamental en determinar la edad de desarrollo puberal. Tanto en varones como en niñas, hubo una elevadísima correlación en el desarrollo puberal de las parejas de gemelos. No obstante, se considera que la herencia es poligénica y no se han identificado aún genes críticos o redes de genes que puedan determinar el tiempo de inicio de la pubertad. La hipótesis que actualmente se acepta es que el inicio de la pubertad depende de un “reloj” interno de desarrollo sobre el cual influyen Fig. 5: Cambios hormonales desde el estado prepuberal al adulto. De www.medscape.com Fig. 6: Cambios en el patrón de secreción de LH desde la niñez a la vida adulta. De www.medscape.com Fisiología de la pubertad Dr. Fernando D. Saraví 5 múltiples señales (Fig. 8). Se sabe que algunos neurotransmisores clásicos, como el glutamato (excitatorio) y el ácido gamma-aminobutírico ó GABA (inhibitorio) modulan la liberación de GnRH. La noradrenalina y el neuropéptido Y potencian el efecto excitatorio del glutamato. No obstante, estos sistemas no explican los cambios puberales ni el control por retroalimentación negativa y positiva ejercido por los esteroides sexuales. El reciente descubrimiento de un péptido neurotransmisor y su receptor ha permitido avanzar un paso en la cadena de acontecimientos iniciadores de la pubertad. Sistema kisspeptina-GPR54 La kisspeptina (nombrada así por una famosa marca de chocolate de Hershey, la ciudad donde se descubrió) o metastina es un péptido de 54 aminoácidos (con variantes más cortas) que se identifico como un factor inhibidor del desarrollo de metástasis en animales. La kisspeptina es codificada por el gen Kiss1, localizado en 1q32. La kisspeptina se localizó en neuronas de los núcleos hipotalámicos anteroventral paraventricular (AVPV) y arcuato (ARC), que proyectan sus axones hacia las neuronas secretoras de GnRH. A diferencia de las neuronas productoras de GnRH, las neuronas que secretan kisspeptina sí expresan receptores para andrógenos, progestágenos y ER tipo alfa, lo cual las hace sensibles a los esteroides sexuales. El GRP54 (gen en 19p13.3) es un receptor acoplado a proteína G de función hasta hace poco desconocida, pero se demostró que en varias familias con hipogonadismo por falta de secreción de gonadotropinas de causa desconocida (hipogonadismo hipogonadotropo idiopático) existía una mutación inactivante en el GPR54. Se observó que las neuronas productoras de GnRH expresan abundante GPR54, y que la Fig. 7: Establecimiento del patrón secretorio femenino y masculino en el eje hipotálamico-hipofisiario-gonadal. Fig. 8: Modelo que incluye los factores que influencian el inicio de la pubertad. Fisiología de la pubertad Dr. Fernando D. Saraví 6 kisspeptina es un potente estímulo para la liberación de GnRH. A su vez, las neuronas secretoras de kisspeptina en AVPV y ARC tienen receptores para esteroides sexuales. Como corroboración de la importancia del sistema kisspeptina-GPR54 en el desarrollo puberal, se demostró una mutación que activaba constitutivamente el GPR54 en una paciente con pubertad precoz (Fig. 9). Kisspeptina e inicio de la pubertad La pubertad se iniciaría entonces por una reducción en la sensibilidad a los esteroides sexuales de las neuronas productoras de kisspeptina, que lleva a una mayor liberación de este péptido, con estimulación de la liberación de GnRH y un aumento de la concentración plasmática de gonadotropinas, que estimula el desarrollo gonadal. Se desconocen las causas que producen el cambio de sensibilidad de las neuronas secretoras de kisspeptina, pero es probable que existan múltiples señales involucradas (Fig. 10). Uno de ellas es la iluminación la iluminación diurna, que promueve el inicio de la pubertad en algunas especies de mamíferos (hamster) pero tiene el efecto opuesto en otros (oveja). El efecto es mediado por el núcleo supraquiasmático del hipotálamo (regulador de los ciclos circadianos; ver SUEÑO Y VIGILIA). Es posible que las eferencias del núcleo supraquiasmático ejerzan un efecto activador directo, aunque no puede descartarse un efecto indirecto mediado por la secreción pineal de melatonina. Se desconoce la naturaleza exacta de este efecto en el ser humano, pero los cambios en los fotoperíodos producen alteraciones en el ciclo menstrual. Otra señal que favorece el desarrollo puberal, al menos en las niñas, es la cantidad de grasa corporal o adiposidad. Una mayor masa adiposa implica mayores niveles de leptina, una hormona del tejido adiposo conocida por su acción anorexígena. Al parecer, la leptina tiene un efecto estimulante sobre el sistema de kisspeptina. Kisspeptina y ciclo ovárico Como se dijo, la kisspeptina se produce principalmente en los núcleos hipotalámicos AVPV y arcuato. Se sabe que el núcleo arcuato es importante en determinar la retroalimentación negativa de los esteroides sexuales sobre la secreción de GnRH. Por el contrario, el núcleo AVPV tiene un papel importante en determinar la gran liberación de GnRH que produce el pico preovulatorio de gonadotropinas. Aunque ambos núcleos tienen receptores para esteroides, la acción de éstos en el núcleo arcuato es inhibitoria, mientras que en el AVPV es estimulante. La retroalimentación positiva por esteroides sexuales posiblemente participa en determinar el desarrollo gonadal en ambos sexos. Fig. 9: Una mutación de prolina por arginina en posición 386 del receptor GPR54 causa su activación constitutiva y pubertad precoz. De Teles MG y col., N Eng J Med 358: 709-715, 2008. Fig. 10: Las neuronas productoras de kisspeptina pueden ser la vía final sobre la que convergen diversas influencias sobre el desarrollo puberal. De Popa SM y col., Annu Rev Physiol 70: 213-238, 2008. Fisiología de la pubertad Dr. Fernando D. Saraví 7 No obstante, cabe notar que el AVPV es un núcleo que muestra dimorfismo sexual, ya que contiene aprox. 10 veces más neuronas en la hembra que en el macho. El dimorfismo del núcleo AVPV se atribuye a los efectos organizadores de la exposiciónprenatal a andrógenos (que se exponen más abajo). En ausencia de andrógenos durante la vida fetal, el núcleo se organiza con un patrón femenino. Este patrón femenino posibilita la inducción de la ovulación cuando la concentración plasmática de estrógenos sube de manera rápida e intensa (Fig. 10). CAMBIOS PUBERALES EN LA CONDUCTA La sexualidad humana es compleja e incluye físicos (ya vistos) pero también psicológicos y sociales. En la pubertad se desarrolla fisiológicamente la atracción erótica y romántica hacia el sexo opuesto, que está básicamente ausente en la niñez. El dimorfismo sexual del cerebro es causado en parte por la activación de diferentes genes en el varón y la mujer (influencia independiente de los esteroides sexuales) y en parte por la influencia de la testosterona durante la vida intrauterina. La identidad sexual (la conciencia de ser varón o mujer) se desarrolla en los primeros años de vida y es en gran medida genético, con escasa influencia de los esteroides sexuales y del ambiente. El programa genético por omisión tiende a preservar en la vida adulta la capacidad del hipotálamo de responder a los esteroides con retroalimentación negativa y positiva; esta última permite el pico de gonadotropinas que dispara la ovulación. En el feto masculino con testículos funcionantes, los niveles de testosterona aumentan y dan como resultado una drástica reducción en el número de neuronas en el núcleo AVPV, asociada con la pérdida de responder con un asa de retroalimentación positiva al aumento rápido de estrógenos plasmáticos (igualmente un feto femenino expuesto a andrógenos pierde permanentemente la capacidad de ciclar en la vida adulta). Estos efectos de los esteroides sexuales que ocurren en determinadas etapas del desarrollo y tienen consecuencias permanentes se denominan efectos organizadores. Los efectos transitorios, dependientes del nivel de hormonas circulantes, se denominan efectos activadores. Fig. 10: El sistema kisspeptina-GPR54 permite explicar la retroalimentación negativa y positiva sobre la liberación de GnRH y gonadotropinas. Fig. 11: Áreas cerebrales organizadas y activadas con la maduración del comportamiento sexual. Fisiología de la pubertad Dr. Fernando D. Saraví 8 Hasta recientemente se pensaba que los efectos organizadores tenían lugar solamente durante el desarrollo temprano (intrauterino y perinatal). Actualmente se cree que existen efectos organizadores también en la pubertad, que contribuyen a establecer el patrón de conducta sexual. La conducta sexual incluye tres aspectos superpuestos pero diferentes. Todos ellos involucran áreas del cerebro cuyas neuronas expresan receptores para esteroides sexuales (Fig. 11). El primer aspecto tiene que ver con la atracción sexual y la motivación para la conducta sexual. Las áreas cerebrales implicadas incluyen principalmente la corteza prefrontal y el núcleo accumbens. El segundo aspecto se relaciona con la percepción de estímulos relacionados con lo sexual y el establecimiento de asociaciones entre estímulos externos e internos. Las principales estructuras que permiten estos fenómenos son la formación del hipocampo y el complejo amigdalino (amígdala). El tercer aspecto se refiere al desempeño sexual propiamente dicho, que involucra la motricidad voluntaria y el sistema nervioso autónomo. En este caso las áreas involucradas son el hipotálamo, el tallo cerebral (mesencéfalo, protuberancia y bulbo) y la médula espinal.
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