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824 Capítulo 67 Integración neuroendocrina José Antonio Costoya y Víctor Arce � INTRODUCCIÓN � LA UNIDAD HIPOTÁLAMO-HIPÓFISIS � EJES NEUROENDOCRINOS. REGULACIÓN DE LA UNIDAD HIPOTÁLAMO-HIPÓFISIS � BIBLIOGRAFÍA INTRODUCCIÓN El elevado grado de complejidad estructural y funcio- nal que alcanzan algunos organismos pluricelulares hace necesaria la existencia de unos sistemas de control que coordinen las funciones de los distintos órganos y tejidos. Estos sistemas de control reciben el nombre de sistemas extrínsecos, en contraposición con los denominados siste- mas intrínsecos, que son los que regulan de forma indepen- diente la actividad de cada órgano. Los dos grandes sistemas extrínsecos de control de nuestro organismo son el sistema nervioso y el sistema endocrino. Ambos sistemas actúan de forma coordinada, ya que el sistema nervioso regula la actividad de múltiples órganos endocrinos y, a su vez, el sistema endocrino modula la actividad del sistema nervioso. La disciplina que estudia las relaciones entre los sistemas nervioso y endocrino o, más precisamente, la for- ma en la que el sistema nervioso regula la actividad del sis- tema endocrino, es la neuroendocrinología. El ejemplo más característico (aunque no el único) de la interacción existente entre ambos sistemas lo constituye la denominada unidad hipotálamo-hipófisis. Esta unidad está constituida por el hipotálamo (una estructura cerebral que forma parte del sistema límbico) y por la hipófisis, la antiguamente denominada “glándula maestra” del sistema endocrino debido a que sus hormonas son las encargadas de regular la actividad del resto de órganos endocrinos. Bási- camente, el funcionamiento de la unidad depende de la libe- ración, por parte del hipotálamo, de una serie de factores (hormonas) que, a través de un plexo vascular, alcanzan la hipófisis, estimulando o inhibiendo la secreción de hormo- nas hipofisarias (Fig. 67.1). Las hormonas hipotalámicas que regulan la función de la hipófisis reciben el nombre de hormonas hipofisiotrópicas, y el proceso mediante el cual estas hormonas son liberadas a la circulación recibe el nom- bre de neurosecreción. Sin embargo, el funcionamiento de la unidad es, en realidad, más complejo, debido a la exis- tencia de una serie de sistemas de retroalimentación y al hecho de que algunas neuronas hipotalámicas liberan sus hormonas directamente a la circulación general, alcanzando por medio de ésta sus órganos diana, o proyectan sus axo- nes hacia otras áreas del sistema nervioso central (SNC). LA UNIDAD HIPOTÁLAMO-HIPÓFISIS Anatomía y embriología de la hipófisis La hipófisis es una pequeña glándula ovoide (su peso medio en el adulto es de unos 600 mg) situada en una depresión de la cara superior del hueso esfenoides que es la silla turca o fosa hipofisaria. El término hipófisis (del griego ���, bajo, y !���", crecer, brotar) hace referencia a la relación anatómica que existe entre ésta y el hipotála- mo, del cual parece estar suspendida por medio del tallo hipofisario. La hipófisis recibe también el nombre de glán- dula pituitaria (glans pituita excipiens), debido a que anti- guamente se creía que era el órgano encargado de recoger el líquido ventricular o pituita. En el ser humano, la hipó- fisis se divide en dos porciones: una porción glandular o adenohipófisis y una porción neural o neurohipófisis (Fig. 67.2). La adenohipófisis o lóbulo anterior constituye apro- ximadamente el 80% del total de la glándula y se divide a su vez en dos partes, denominadas porción distal (pars dis- talis) y porción tuberal (pars tuberalis). La neurohipófisis está constituida por tres porciones: la porción nerviosa (pars nervosa) o lóbulo posterior, el infundíbulo y la emi- nencia media, que es el punto de unión entre hipotálamo e hipófisis. El conjunto del infundíbulo y la porción superior de la porción tuberal constituye el tallo hipofisario, que es la unión anatómica entre la hipófisis y el hipotálamo. En algunas especies se puede distinguir una tercera porción dentro de la adenohipófisis, denominada porción interme- dia (pars intermedia) o lóbulo intermedio. Sin embargo, en el ser humano, la pars intermedia es una estructura rudi- mentaria que, al menos durante el período de vida posna- tal, carece de importancia funcional. Embriológicamente, la hipófisis se forma a partir de dos esbozos, uno de los cuales originará la adenohipófisis y otro la neurohipófisis. La adenohipófisis se desarrolla a partir de una evaginación ectodérmica del estomodeo, denominada bolsa de Rathke o bolsa adenohipofisaria, que es visible en embriones de 4 semanas. Posteriormente, la bolsa crece hacia el infundíbulo, a la vez que las células que la conectan con la cavidad bucal involucionan hasta formar el denominado canal estomodeoadenohipofisario, que finalmente desaparece. El esbozo que originará la neu- rohipófisis se origina a partir de un engrosamiento del sue- lo del diencéfalo. Anatomía y embriología del hipotálamo El hipotálamo es uno de los componentes subcortica- les del sistema límbico. Se encuentra situado en la porción I N T E G R A C I Ó N N E U R O E N D O C R I N A 825 Hipotálamo Factores hipofisotróficos Hipófisis Hormonas hipofisarias Órganos diana Figura 67.1. Estructura general de los ejes neuroendocrinos. más inferior del diencéfalo, justo por debajo del tálamo, formando el suelo y parte de las paredes laterales del ter- cer ventrículo. Es una de las estructuras cerebrales más conservada a lo largo de la evolución y, pese a su pequeño tamaño (representa menos del 1% de la masa encefálica), resulta imprescindible para el mantenimiento de la home- ostasis, de forma que su destrucción es incompatible con la vida. La gran importancia del hipotálamo se debe a que regula la mayoría de las funciones endocrinas y vegetati- vas del organismo, además de participar en el control de múltiples aspectos de la conducta emocional. Las neuronas hipotalámicas se agrupan formando una serie de núcleos. Estos núcleos se encuentran distribuidos en cuatro áreas que, en sentido anteroposterior son: 1) el área preóptica o hipotálamo anterior, 2) el área supraópti- ca, situada por encima del quiasma óptico, 3) el hipotála- mo medio o infundíbulo tubárico y 4) la región mamilar o hipotálamo posterior, que es la región situada adyacente al mesencéfalo. De todas ellas, la región supraóptica y el hipotálamo medio son las que contienen la mayor parte de los núcleos implicados en el control de la secreción de hormonas adenohipofisarias. En el área supraóptica se localizan los núcleos supraóptico, supraquiasmático, hipo- talámico anterior y paraventricular, mientras que en el hipotálamo medio se encuentran los núcleos dorsomedial, ventromedial y arqueado o arcuato (Fig. 67.3). En la superficie ventral del hipotálamo medio se localiza el tuber cinereum, en cuya zona central se encuentra la emi- nencia media, que forma ya parte de la neurohipófisis. En la eminencia media se distinguen 3 regiones: la lámina ependimal, la zona interna y la zona externa. La lámi- na ependimal es la porción de la eminencia media que está en contacto con el suelo del tercer ventrículo. En la zona externa es donde se concentra la mayor parte de los termi- nales nerviosos de las neuronas hipotalámicas que regulan la función adenohipofisaria, por lo que es en esta zona donde se liberan las hormonas hipofisiotrópicas. Debido a esto, la eminencia media presenta una rica red de capilares que forman el denominado plexo portal primario (véase más adelante). Por último, la zona interna de la eminencia media está formada por axones procedentes de neuronas magnocelulares de los núcleos supraóptico y paraventricu- lar que se dirigen a la neurohipófisis. Embriológicamente, el hipotálamo se origina a partir de las placas alares que forman las paredes laterales del diencéfalo fetal. La porción inferior de dichas placas for- mará el hipotálamo, mientras que a partir de la porción superior se originará el tálamo. Conexiones hipotálamo-hipófisis. El sistema portalhipotálamo-hipofisario La adenohipófisis está conectada con el hipotálamo por medio de un complejo sistema vascular denominado sistema portal hipotálamo-hipofisario. En este sistema, el flujo de sangre es de hipotálamo a hipófisis, lo que permi- te que los factores liberados en la eminencia media lleguen con facilidad a las células adenohipofisarias. La vasculari- zación del sistema procede de la arteria hipofisaria supe- rior, rama de la arteria carótida interna, que da origen a una compleja red de capilares que se distribuyen por la emi- 826 F I S I O L O G Í A D E L S I S T E M A E N D O C R I N O Eminencia media Infundíbulo Porción tuberal Porción nerviosa Porción intermediaPorción distal Adenohipófisis Neurohipófisis Lóbulo anterior Lóbulo posterior Porción distal Porción intermedia Porción tuberal Porción nerviosa Tallo hipofisario Eminencia media Infundíbulo Figura 67.2. Anatomía de la hipófisis. Tercer ventrículo Paraventricular Hipotalámo lateral Vía óptica Supraóptico Arcuato Ventromedial Dorsomedial Periventricular Figura 67.3. Representación esquemática de una sección coro- nal del hipotálamo que muestra la distribución de los núcleos implicados en el control de la secreción de hormonas adenohi- pofisarias. nencia media, formando el denominado plexo primario (Fig. 67.4). La función de este plexo es proporcionar una amplia superficie de contacto entre los terminales nervio- sos de la eminencia media para que puedan liberar las hormonas hipofisiotrópicas a la sangre. Los capilares de este plexo primario confluyen hasta formar los vasos por- tales largos que recorren el tallo hipofisario en sentido des- cendente. Al llegar a la parte inferior del tallo hipofisario, los vasos largos se ramifican, dando origen a una segunda red de capilares, el plexo secundario, que se distribuye por toda la adenohipófisis. El plexo secundario permite que los factores hipotalámicos alcancen fácilmente las células de la adenohipófisis, y sirve también para recoger las hormo- nas producidas por éstas y llevarlas, a través de las venas hipofisarias anteriores, a la circulación general. A diferencia de lo que ocurre con la adenohipófisis, no existe una conexión vascular directa entre la neurohipófisis y el hipotálamo. La neurohipófisis recibe su vasculariza- ción de las arterias hipofisarias inferiores, que dan origen también a un plexo capilar denominado plexo infundibular. Las hormonas secretadas en la neurohipófisis son liberadas a este plexo, pasando seguidamente a las venas hipofisarias posteriores para su distribución a los tejidos. Además de proporcionar la vascularización de la neurohipófisis, las arterias hipofisarias inferiores son el origen de los denomi- nados vasos portales cortos, que alcanzan la porción infe- rior de la adenohipófisis y contribuyen a formar el plexo secundario. De esta forma, se establece una conexión vas- cular entre adenohipófisis y neurohipófisis. Desde el punto de vista funcional, las conexiones hipotálamo-neurohipófisis son fundamentalmente de tipo nervioso. De hecho, como mencionamos anteriormente, la neurohipófisis está constituida por los axones de neuronas cuyos somas se localizan en el hipotálamo, por lo que, aunque anatómicamente la neurohipófisis está separada del hipotálamo, funcionalmente ha de considerarse como parte de éste. En la Tabla 67.1 se resumen las conexiones que existen entre los distintos componentes de la unidad hipotálamo-hipófisis. Hormonas adenohipofisarias La adenohipófisis secreta 6 hormonas peptídicas con un papel fisiológico claramente establecido, junto con un gran número de factores que intervienen en la regulación de la función adenohipofisaria actuando de forma autocri- na/paracrina. Cada una de las hormonas adenohipofisarias se produce de forma preferente en un determinado tipo celular, lo que nos permite distinguir 5 tipos principales de células en la adenohipófisis: tirotropas, corticotropas, somatotropas, lactotropas y gonadotropas. Sin embargo, esta correspondencia no siempre es exacta, y son fre- cuentes los casos en los que una célula produce dos o más hormonas diferentes. Las principales hormonas adenohi- pofisarias son las siguientes (Tabla 67.2): Hormona estimulante de la tiroides, hormona tirotro- pa o tirotropina (TSH) (véase el Capítulo 72). Es una hor- mona glucoproteica sintetizada principalmente en las células tirotropas. Está constituida por 2 subunidades (� y ), cada una de las cuales está codificada por un gen dife- rente, lo que implica que están sometidas a mecanismos de regulación independientes. En condiciones normales, las cadenas � se sintetizan en exceso con relación a las cade- nas , por lo que la síntesis de estas últimas es el factor limitante en la producción de TSH. Ambas subunidades están glucosiladas, y su acoplamiento se produce en el retículo endoplásmico rugoso (RER) y en el aparato de Golgi. Las principales funciones de la TSH son estimular la síntesis y la liberación de hormonas tiroideas y estimu- lar el crecimiento de la glándula tiroides. Hormona foliculoestimulante (FSH) (véanse los Capí- tulos 79 y 80). Es una de los dos gonadotropinas produci- das en la adenohipófisis (células gonadotropas). Al igual que ocurría con la TSH, es una hormona glucoproteica constituida por una subunidad � y una subunidad . La subunidad � de la FSH es idéntica a la de la hormona lutei- nizante y la TSH, estando todas ellas codificadas por el mismo gen. Por el contrario, las cadenas de estas hor- monas presentan un bajo grado de homología, están codi- ficadas por genes diferentes, y son las que les confieren su especificidad biológica. Las acciones fisiológicas de la FSH son distintas en las mujeres y en los hombres. En las mujeres, su principal efecto es estimular el crecimiento folicular y la síntesis de estrógenos. En los varones esti- mula la formación de espermatozoides. Hormona luteinizante (LH) (véanse los Capítulos 79 y 80): Es la otra gonadotropina hipofisaria. Está formada por una cadena � (común) y una cadena (específica). En las mujeres, el principal efecto de la LH es estimular la ovu- I N T E G R A C I Ó N N E U R O E N D O C R I N A 827 Plexo primario Plexo infundibular Venas hipofisarias posteriores Vasos portales cortos Arteria hipofisaria inferior Plexo secundario Venas hipofisarias anteriores Vasos portales largos Arteria hipofisaria superior Figura 67.4. Vascularización de la hipófisis. Tabla 67.1. Tipos de conexiones entre los diferentes elementos de la unidad hipotálamo-hipófisis Hipotálamo-adenohipófisis Humoral Hipotálamo-neurohipófisis Nerviosa Adenohipófisis-neurohipófisis Humoral lación y la formación del cuero lúteo, además de estimular la síntesis de estrógenos y progesterona por éste. En los varones, la LH estimula la síntesis de testosterona por las células de Leydig. Las gonadotropinas hipofisarias se encuentran relacionadas estructuralmente con otra hormo- na producida en la placenta: la gonadotropina coriónica (hCG). La hCG está formada también por una cadena � y una cadena . La cadena � no es idéntica a la de la LH y la FSH, pero tiene un elevado grado de homología. La cadena presenta un bajo grado de homología. Hormona corticoestimulante, hormona adrenocortico- tropa o corticotropina (ACTH) (véase el Capítulo 73). La ACTH pertenece a una familia de péptidos hipofisarios que se caracterizan por derivar de un precursor común, la proopiomelanocortina (POMC). La POMC es una proteí- na de 239 aminoácidos que, una vez sintetizada, es some- tida a un procesamiento proteolítico (Fig. 67.5). La rotura de la molécula de POMC depende de la acción de una serie de enzimas convertidoras o convertasas cuya expre- sión varía de un tipo celular a otro. Por este motivo, los productos derivados de la POMC en la adenohipófisis son diferentes a los originados en otros tejidos en los que se expresa el gen (cerebro, hígado, riñón o placenta). Los principales productos de la POMC en las células adenohi- pofisarias son la ACTH, lahormona estimulante de los melanocitos (MSH), la lipotropina (LPH) y la -endorfina. La MSH regula la dispersión de la melanina en la piel de algunos vertebrados inferiores, pero este efecto carece de importancia en el ser humano (la �-MSH que se origina por el procesamiento de la POMC en el hipotálamo sí tie- ne un papel importante en la regulación de la ingesta). Tampoco parece importante el efecto de la LPH en nuestra especie, pese a su capacidad de movilizar lípidos en otros vertebrados. Por tanto, el único producto de la POMC en la adenohipófisis cuya importancia fisiológica está clara- mente establecida es la ACTH. La ACTH actúa sobre la glándula suprarrenal, estimulando la síntesis hormonal (fundamentalmente de glucocorticoides) y el desarrollo de la corteza suprarrenal. Hormona de crecimiento (GH) (véase el Capítulo 69). Recibe también el nombre de somatotropina u hormona somatotropa. Es una proteína de cadena única, producida por las células somatotropas, y es la hormona adenohipo- fisaria más abundante. En condiciones normales, la hipófi- sis humana contiene entre 5 y 10 mg de GH, lo que supone un 10% del peso de la glándula. Su principal acción es 828 F I S I O L O G Í A D E L S I S T E M A E N D O C R I N O Tabla 67.2. Principales hormonas adenohipofisarias Principal Abreviatura Nombre Tipo celular órgano diana Principales acciones TSH (thyroid- Hormona estimulante tirotropas tiroides Estimula la síntesis y liberación de stimulating de la tiroides, tirotropina hormonas tiroideas hormone) Estimula el crecimiento tiroideo FSH (follicle- Hormona foliculoestimulante gonadotropas gónadas Estimula el crecimiento folicular ovárico stimulating Estimula la síntesis de estrógenos hormone Estimula la espermatogénesis LH (luteinizing Hormona luteinizante gonadotropas gónadas Estimula la ovulación y la formación hormone) del cuerpo lúteo Estimula la síntesis de estrógenos y progesterona Estimula la síntesis de testosterona ACTH (adreno- Hormona adrenocorticotropa, corticotropas suprarrenal Estimula la síntesis de esteroides adrenales corticotropic corticotropina Estimula el desarrollo de la corteza adrenal hormone) GH (growth Hormona de crecimiento, somatotropas Regula el metabolismo hormone) somatotropina Estimula el crecimiento corporal PRL (prolactin) Prolactina lactotropas mama Estimula la producción de leche Estimula el desarrollo de la mama Péptido señal Pre-POMC POMC -LPH -LPH -LPH -LPH -endorfina -MSH N-POC JP ACTH ACTHPro- MSH Pro-ACTH Figura 67.5. Procesamiento proteolítico de la pre-proopiomela- nocortina (pre-POMC) en la adenohipófisis humana. De todos los péptidos originados, la ACTH es el único que tiene un papel fisiológico claramente establecido. JP, péptido de unión (joining peptide); LPH, lipotropina; MSH, hormona estimulante de melanocitos; N-POC, proopiomelanocortina aminoterminal. estimular el crecimiento corporal aunque, a diferencia del resto de hormonas adenohipofisarias, la GH carece de un órgano diana definido, de modo que el crecimiento corpo- ral es, en gran medida, resultado de sus múltiples e impor- tantes acciones sobre el metabolismo. La GH forma parte de una familia de hormonas en la que se incluyen la GH- V (GH-variante), la somatomamotropina coriónica (hCS) y la pseudosomatomamotropina coriónica (hCS-L). Todas ellas se expresan de forma casi exclusiva en la placenta y, aunque su función no se conoce con exactitud, se cree que podrían regular el crecimiento fetal. Prolactina (PRL) (véase el Capítulo 70). Es sinteti- zada principalmente por las células lactotropas. Es una proteína de cadena sencilla que está relacionada estructu- ralmente con la GH. El principal órgano diana de la PRL es la glándula mamaria, y estimula la producción de leche y el desarrollo de la glándula. Sin embargo, la PRL es una hormona pleiotrópica, entre cuyas acciones se encuentran la estimulación del crecimiento, fundamentalmente duran- te el período fetal, la regulación de la secreción de GnRH y la regulación de la respuesta inmunitaria. Por último, la PRL regula la conducta reproductiva en algunas especies de aves y de mamíferos. Hormonas neurohipofisarias (véase el Capítulo 68) La hipófisis posterior está constituida principalmente por los axones no mielinizados de neuronas cuyos somas se localizan en los núcleos supraóptico y paraventricular del hipotálamo. La mayor parte de estas neuronas presentan somas de gran tamaño, por lo que reciben el nombre de neuronas magnocelulares. Un segundo grupo de neuronas, localizadas únicamente en el núcleo paraventricular, pre- senta somas de menor tamaño, por lo que estas neuronas reciben el nombre de neuronas parvocelulares. Los axones de las neuronas magnocelulares constituyen el tracto hipo- tálamo-hipofisario que atraviesa la eminencia media, con- forma el infundíbulo y termina en la porción nerviosa, donde se localizan sus botones terminales (Fig. 67.6). Jun- to con estos axones, la neurohipófisis está formada por pituicitos (células de soporte de origen glial) y abundantes capilares fenestrados que se encuentran en contacto con los botones terminales y permiten que las neurohormonas libe- radas por estos últimos pasen fácilmente a la circulación. En el caso de las neuronas parvocelulares, sus axones for- man también parte del haz hipotálamo-hipofisario, pero no alcanzan el lóbulo posterior, sino que terminan en la emi- nencia media. Como veremos más adelante, estas neuronas participan en la regulación de la secreción de ACTH. La neurohipófisis produce y segrega dos hormonas: la hormona antidiurética (ADH) y la oxitocina (OT). La mayor parte de las neuronas del núcleo supraóptico sintetiza ADH, mientras que la mayoría de las neuronas del núcleo para- ventricular sintetiza OT. La ADH y la OT son dos hormonas con una estructura muy similar debido a que proceden de un precursor ancestral común. La principal acción de la ADH es aumentar la reabsorción de agua en los túbulos renales. Además, la ADH regula la secreción de ACTH, produce vasoconstricción (a lo que debe su otro nombre: arginina- vasopresina, AVP) y actúa como neurotransmisor en diver- sas áreas cerebrales. Por su parte, la OT favorece la eyección de leche y estimula la contractilidad uterina. Hormonas hipofisiotrópicas hipotalámicas Las hormonas hipotalámicas responsables de la regu- lación de la síntesis y la secreción de hormonas hipofisa- rias reciben el nombre de hormonas hipofisiotrópicas. Todas ellas son péptidos, con excepción de la dopamina (DA), que es una bioamina. Las 7 principales hormonas hipofisiotrópicas son la hormona liberadora de corticotro- pina (CRH), la hormona liberadora de tirotropina (TRH), la hormona liberadora de gonadotropinas (GnRH), la hor- mona liberadora de hormona de crecimiento (GHRH), la somatostatina (SS), la hormona antidiurética (ADH) y la DA. Las principales características de estas hormonas están indicadas en la Tabla 67.3. Es importante destacar que ninguna de ellas es producida de forma exclusiva en el hipotálamo, pudiéndose encontrar en otras áreas del SNC e incluso fuera de éste. Por este motivo, las acciones de las hormonas hipofisiotrópicas no se limitan a la regulación de la síntesis y liberación de hormonas adenohipofisarias. Hormona liberadora de tirotropina (TRH) (véase el Capítulo 72) La TRH fue la primera hormona hipotalámica carac- terizada. Fue descubierta en el año 1977, de forma simul- I N T E G R A C I Ó N N E U R O E N D O C R I N A 829 Neurona magnocelulares Núcleo preóptico Núcleo paraventricular Neuronas parvocelulares Tracto hipotálamo-hipofisario Figura 67.6. Neurohipófisis. tánea por los grupos de Roger Guillemin y de Andrew Schally, que recibieron el premio Nobel por este hecho. En el ser humano, el gen que codifica la TRH se localiza en el cromosoma 3, consta de 3 exones y codifica una proteína de 242 aminoácidos (la prepro-TRH). Una vez sintetizada, la prepro-TRH experimenta una serie de modificaciones hasta dar lugar a la TRH madura, constituida únicamente por3 aminoácidos (piroGlu-His-Pro-NH2). Cada molécu- la de prepro-TRH contiene en su secuencia 6 moléculas de TRH, junto con una serie de péptidos de conexión de fun- ción desconocida (Fig. 67.7). Las neuronas hipotalámicas productoras de TRH se localizan principalmente en el núcleo paraventricular, des- de donde proyectan sus axones hacia la eminencia media. El principal efecto de la TRH es estimular la síntesis y la liberación de TSH en la adenohipófisis, para lo cual la TRH incrementa la síntesis de cadenas � y de cadenas - TSH. Además, la TRH estimula la glucosilación de ambas cadenas, necesaria para que la TSH adquiera su máxima actividad biológica. Todas estas acciones son ejercidas tras unirse a receptores específicos localizados en la membra- na plasmática de las células tirotropas. Hasta el momento 830 F I S I O L O G Í A D E L S I S T E M A E N D O C R I N O Tabla 67.3. Factores hipofisiotrópicos hipotalámicos Abreviatura Nombre Localización Principales acciones TRH (thyrotropin- Hormona liberadora Núcleo paraventricular Estimula la síntesis y liberación de TSH releasing hormone) de tirotropina Estimula la síntesis y liberación de PRL GnRH (gonadotropin- Hormona liberadora Núcleo arcuato Estimula la síntesis y liberación de FSH y LH releasing hormone) de FSH y LH GHRH (growth Hormona liberadora Núcleo arcuato Estimula la síntesis y liberación de GH hormone-releasing de hormona de hormone) crecimiento SS (somatostatin); Somatostatina Hipotálamo arcuato Inhibe la liberación de GH SRIF (somatotropin release-inhibiting factor) CRH (corticotropin- Hormona liberadora Núcleo paraventricular Estimula la síntesis de POMC y la liberación releasing factor) de corticotropina de péptidos derivados DA (dopamine); Dopamina; factor Núcleo paraventricular Inhibe la liberación de PRL PIF (prolactin- inhibidor de prolactina inhibiting factor) ADH (antidiuretic Hormona antidiurética; Núcleo paraventricular Estimula la liberación de ACTH hormone); arginina-vasopresina Retiene agua en el riñón AVP (arginine Aumenta la presión arterial vasopressine) 5‘ Exón 1 Intrón A Exón 2 Intrón B Exón 3 3‘ 5‘ UTR 3‘ UTR Poli A Péptido señal (Glu-His-Pro-Gly-Lys/Arg-Lys) Glu-His-Pro-Gly Glu-His-Pro-NH2 Figura 67.7. Organización del gen de la TRH. 5’UTR, región 5’ no traducida; 3’UTR, región 3’ no traducida. se han identificado dos receptores de TRH en la hipófisis (TRHR-1 y TRHR-2), ambos acoplados a proteínas Gq. La TRH es también capaz de actuar sobre las células lac- totropas, estimulando la secreción de PRL. Sin embargo, parece poco probable que este efecto tenga importancia en la regulación fisiológica de la secreción de esta hormona. Además del hipotálamo, la TRH es producida en múl- tiples áreas del SNC e incluso fuera de éste. Aunque la importancia de la TRH producida fuera del hipotálamo no está establecida, su amplia distribución sugiere que de- sempeña múltiples papeles como neurotransmisor/neuro- modulador, además de participar en la regulación de la maduración del SNC. Hormona liberadora de gonadotropinas (GnRH) (véanse los Capítulos 79 y 80) La GnRH es la hormona hipotalámica encargada de regular la secreción de las dos gonadotropinas hipofisarias. Antiguamente, esta hormona se denominaba LH-RH, ya que se pensaba que su función era estimular únicamente la síntesis y liberación de LH, y que debía de existir una “FSH- RH”, que haría lo propio sobre la síntesis y liberación de FSH. Sin embargo, este posible factor estimulador de la liberación de FSH no ha podido ser identificado, por lo que hoy en día se acepta que la GnRH es la responsable de la regulación de la secreción de ambas gonadotropinas. La GnRH es un decapéptido de cadena sencilla que se origina a partir de un precursor de 92 aminoácidos (la preproGnRH) (Fig. 67.8). Este precursor contiene en su secuencia un pép- tido de 56 aminoácidos denominado GAP (GnRH-associa- ted peptide, péptido asociado a GnRH), que se libera junto con la GnRH madura. La función del GAP es desconocida, aunque se sospecha que puede regular la síntesis de hormo- nas adenohipofisarias. La GnRH está codificada por un gen (denominado GnRH-I) que, en el ser humano, se localiza en el cromosoma 8 y consta de 4 exones. Las neuronas productoras de GnRH se encuentran dispersas por todo el hipotálamo, aunque son más abun- dantes en el núcleo arcuato y en el hipotálamo anterior. La mayor parte de estas neuronas proyectan sobre la eminen- cia media, donde liberan la GnRH que alcanza la hipófisis para estimular la síntesis y la secreción de gonadotropinas. Sin embargo, algunas neuronas productoras de GnRH no proyectan sobre la eminencia media, sino que extienden sus axones a otras regiones hipotalámicas e incluso fuera del hipotálamo. Se cree que estas neuronas participan en la regulación de cambios conductuales relacionados con la conducta reproductiva. Existe un segundo gen (denominado GnRH-II) que codifica una proteína que difiere de la GnRH hipotalámi- ca únicamente en los 3 primeros aminoácidos. Este gen no se expresa en el hipotálamo (lo hace principalmente en el tronco del encéfalo), y la GnRH que codifica actúa como neurotransmisor, pero no participa en el control de la secreción de gonadotropinas. En el ser humano, el gen GnRH-II se localiza en el cromosoma 20. La GnRH se une a receptores específicos pertenecien- tes a la familia de receptores acoplados a proteínas Gq, que se localizan principalmente en las células gonadotropas. En el ser humano existen dos receptores de GnRH, deno- minados GnRHR y GnRHR2. Las principales acciones de la GnRH sobre la adenohipófisis son estimular la síntesis de cadenas �, estimular la síntesis de cadenas de LH y FSH y estimular la liberación de LH y FSH. Además, la GnRH es capaz de regular la síntesis de sus receptores lo que, como veremos más adelante, constituye un importan- te mecanismo de regulación de su actividad. Para que la GnRH pueda llevar a cabo sus efectos es necesario que sea liberada de forma pulsátil. La liberación pulsátil de GnRH depende de la actividad intrínseca de las neuronas productoras de la hormona, constituyendo lo que se conoce como generador hipotalámico de pulsos. Los cambios en la pulsatilidad (frecuencia y amplitud) del generador serán uno de los factores que determinen la rela- ción LH/FSH liberada por la hipófisis. Cuando la GnRH estimula de forma continuada la adenohipófisis, se obtiene inicialmente una potenciación de su efecto, seguida de una pérdida de acción debida a un proceso de desensibilización originado por la pérdida de receptores en las células diana (down regulation). Esta característica se ha aprovechado farmacológicamente para inhibir la secreción de gonado- tropinas. Hormona liberadora de corticotropina (CRH) (véase el Capítulo 73) La CRH fue purificada y caracterizada en el año 1981 por el grupo de Willy Vale, a partir de hipotálamos ovinos. En el ser humano, la CRH madura es un péptido de 41 aminoácidos que se origina por procesamiento proteolítico de un precursor de 196 aminoácidos, codificado por un gen que contiene 2 exones y se localiza en el cromosoma 8 (Fig. 67.9). Las neuronas productoras de CRH se encuentran distribuidas por múltiples áreas del SNC, pero son especialmente abundantes en el núcleo paraventricular del hipotálamo, desde donde proyectan hasta la eminencia media. I N T E G R A C I Ó N N E U R O E N D O C R I N A 831 Exón 1 5‘ Exón 2 Intrón A Intrón B Exón 3 Exón 4 Intrón C 5‘ UTR 3‘ UTR Poli A Péptido señal GnRH GAP 3‘ Figura 67.8. Organización del gen de la GnRH. GAP, péptido asociado a GnRH; 5’UTR, región 5’ no traducida; 3’UTR, región 3’ no traducida. Sobre la hipófisis, la CRH estimula la transcripción del gen de la POMC y aumenta la liberación de péptidos derivados de ésta, entre los que se encuentra la ACTH, el único péptido derivado de la POMC cuya importancia fisiológica ha sido claramente establecida. Aproximada- mente la mitad de las neuronas productoras de CRH sinte- tizan también ADH. Esta ADH es liberada conjuntamentecon la CRH en la eminencia media, potenciando su efecto. La CRH ejerce sus acciones tras unirse a receptores específicos localizados en la superficie de las células cor- ticotropas. Se han identificado hasta el momento dos receptores de CRH, denominados CRH-R1 y CRH-R2. El CRH-R1 es la forma expresada mayoritariamente en la hipófisis y, por tanto, la que presenta una mayor importan- cia en el control de la síntesis y la liberación de ACTH. Este receptor pertenece a la familia de receptores acopla- dos a proteínas Gs. El receptor CRH-R2 presenta 3 isofor- mas (CRH-R2�, CRH-R2 , CRH-R2 ), originadas por una procesamiento alternativo de RNA, pero ninguna de ellas se detecta en la hipófisis. Además de sus acciones sobre la hipófisis, la CRH actúa en múltiples áreas del SNC regulando diversos aspectos de la reacción de respuesta al estrés. En este sentido, la CRH sería (junto con las urocortinas, una familia de 3 péptidos con un elevado grado de homología con la CRH) uno de los principales reguladores de dicha respuesta. Así, la CRH tiene un importante efecto anore- xigénico, aumenta la ansiedad, la frecuencia cardíaca y la presión arterial y modula la actividad del sistema inmu- nitario. Hormona liberadora de hormona de crecimiento (GHRH) (véase el Capítulo 69) El aislamiento y la posterior caracterización de la GHRH se realizó en el año 1982, de forma simultánea e independiente por los grupos de Jean Rivier y Roger Gui- llemin, a partir de sendos tumores pancreáticos causantes de acromegalia. En el ser humano, la GHRH está codifica- da por un gen localizado en el cromosoma 20, que da ori- gen a un precursor de 109 aminoácidos (Fig. 67.10). El procesamiento proteolítico de este precursor dará lugar a las dos principales formas moleculares de GHRH de 40 y 44 aminoácidos. Ambas variantes de GHRH pueden encontrarse en el hipotálamo humano y presentan la mis- ma actividad biológica. Las neuronas hipotalámicas productoras de GHRH se localizan principalmente en el núcleo arcuato, desde don- de proyectan sus axones a la eminencia media. Las princi- pales acciones de la GHRH hipotalámica son estimular la síntesis y la liberación de GH y la proliferación de las células somatotropas. Todos estos efectos están mediados por la unión de la GHRH a sus receptores específicos loca- lizados en la membrana celular de las células somatotro- pas. Los receptores de GHRH pertenecen a la familia de receptores acoplados a proteínas Gs. Se ha descrito la existencia de síntesis de GHRH en diversos tejidos extrahipotalámicos, aunque no se conocen otras acciones de esta hormona. Recientemente se ha pro- puesto que la GHRH podría estar implicada en la regula- ción del ritmo sueño-vigilia y en el control de la ingesta, pero la importancia fisiológica de estas acciones no se ha establecido. 832 F I S I O L O G Í A D E L S I S T E M A E N D O C R I N O Exón 1 5‘ Exón 2 Intrón 5‘ UTR 3‘ UTR Poli A Péptido señal 3‘ CRH Figura 67.9. Organización del gen de la CRH. 5’UTR, región 5’ no traducida; 3’UTR, región 3’ no traducida. 5‘ Exón 1 Intrón A Exón 2 Intrón B Exón 3 3‘ 5‘ UTR 3‘ UTR Poli A Péptido señal GHRH Exón 4 Exón 5 Intrón C Intrón D Figura 67.10. Organización del gen de la GHRH. 5’UTR, región 5’ no traducida; 3’UTR, región 3’ no traducida. Somatostatina (SS) (véanse los Capítulos 69 y 75) La SS, también denominada SRIF (somatotropin-rele- ase inhibiting factor, factor inhibidor de la liberación de somatotropina) fue aislada en el año 1973 por el grupo de Paul Brazeau, a partir de extractos de hipotálamo de oveja. Aunque el nombre hace referencia a su capacidad de inhibir la secreción de GH, la SS ejerce otras muchas acciones, tanto sobre la hipófisis como sobre otros tejidos. De hecho, la SS es un péptido ampliamente distribuido por el organismo, siendo sus principales localizaciones el SNC, el tracto gastrointestinal y el páncreas. En el ser humano, el gen que codifica la somatostati- na se localiza en el cromosoma 3, consta de 2 exones y da origen a un precursor de 116 aminoácidos (Fig. 67.11). El procesamiento proteolítico de este precursor dará lugar a las dos formas maduras de la hormona, de 14 (SS-14) y 28 (SS-28) aminoácidos. Ambas formas moleculares tienen una actividad biológica similar, aunque su distribución es diferente. La SS-14 es más abundante en el cerebro (incluido el hipotálamo), mientras que la SS-28 es más abundante en el tracto gastrointestinal y páncreas. Las neuronas somatostatinérgicas implicadas en el control de la secreción de GH se localizan principalmente en los núcleos preóptico, periventricular y paraventricular, desde donde proyectan sus axones hasta la eminencia media. La principal acción de la SS sobre la hipófisis es inhibir la secreción de GH. Sin embargo, la SS no inhibe la transcripción del gen de la GH, ni la proliferación de las células somatotropas, por lo que no antagoniza completa- mente los efectos de la GHRH. Además, la SS es también capaz de inhibir la secreción de TSH, aunque las concen- traciones de SS necesarias para alcanzar este efecto son mucho mayores que las necesarias para inhibir la secre- ción de GH. Todos estos efectos son ejercidos tras unirse a receptores específicos localizados en la membrana de las células diana. Se han identificado 6 receptores de SS (SSTR1, SSTR2a, SSTR2b, SSTR3, SSTR4 y SSTR5). Todos ellos están codificados por genes diferentes, excep- to en el caso de los receptores SSTR-2a y SSTR-2b, que se originan por un procesamiento alternativo del RNA. Todos los receptores de SS están acoplados a proteínas G, aunque no todos al mismo tipo. Todos los SSTR se expresan en la hipófisis, siendo los más importantes el SSTR2 y el SSTR5. Dopamina (DA) La DA es el principal factor hipotalámico responsable de la regulación de la secreción de PRL. A diferencia de lo que ocurre con el resto de las hormonas adenohipofisarias, la PRL se encuentra sometida a una inhibición tónica y, aunque existen diversos factores hipotalámicos capaces de estimular su liberación, todavía no ha podido demostrarse que exista un PRF o factor liberador de PRL con impor- tancia fisiológica. Las neuronas dopaminérgicas encarga- das de la regulación de la secreción de PRL se localizan principalmente en el núcleo arcuato del hipotálamo, desde donde proyectan sus axones a la eminencia media, consti- tuyendo el denominado sistema tuberoinfundibular. Exis- ten, además, neuronas dopaminérgicas localizadas en los núcleos arcuato y periventricular cuyos axones recorren el tallo hipofisario y llegan hasta el lóbulo posterior. La DA liberada por estas neuronas alcanza el lóbulo anterior por medio de los vasos portales cortos. La DA es también capaz de inhibir la secreción de TSH, pero se trata de un efecto que carece de importancia fisiológica. Los efectos de la DA dependen de la estimulación de receptores D2 localizados en la membrana de las células lactotropas y que se encuentran acoplados a proteínas Gi. La DA inhibe tanto la transcripción del gen de la PRL como la liberación de PRL por las células lactotropas. Hormona antidiurética (ADH) (véase el Capítulo 68) Como ya señalamos anteriormente, los axones de las neuronas parvocelulares del núcleo paraventricular no alcanzan el lóbulo posterior de la hipófisis, sino que ter- minan en la eminencia media. Muchas de estas neuronas coexpresan CRH y ADH, y ambas hormonas son liberadas conjuntamente a la circulación portal. La ADH estimula la liberación de ACTH, actuando sinérgicamente con la CRH. La ADH es un nonapéptido sintetizado a partir de un precursor que contiene en su secuencia otros dos péptidos (la neurofisina II y el denominado glucopéptido N-termi- nal) que son liberados junto con la ADH madura (Fig. 67.12). El gen de la ADH se localiza en el cromosoma 20 y consta de 3 exones. Se han descrito 3 receptores de ADH, denominados V1, V2 y V3. Los receptores V1 se localizan fundamental- mente en la pared vascular y median las acciones vaso- constrictoras de la ADH. Los receptores V2 están presentesen los túbulos renales y son los responsables de sus acciones antidiuréticas. Finalmente, los receptores V3 (denominados también V1b) son los responsables de las acciones de la ADH sobre la adenohipófisis. Todos ellos pertenecen a la familia de receptores acoplados a proteínas I N T E G R A C I Ó N N E U R O E N D O C R I N A 833 5‘ Exón 1 Intrón Exón 2 3‘ 5‘ UTR 3‘ UTR Poli A Péptido señal SS-14 SS-28 Figura 67.11. Organización del gen de la SS. 5’UTR, región 5’ no traducida; 3’UTR, región 3’ no traducida. G. En el caso de los receptores V1 y V3, la proteína G aso- ciada es Gq, mientras que en el caso de los V2, es la Gs. EJES NEUROENDOCRINOS. REGULACIÓN DE LA UNIDAD HIPOTÁLAMO-HIPÓFISIS Excepto en el caso de la PRL (que está sujeta a una inhibición crónica), la síntesis y la secreción de las hormo- nas adenohipofisarias dependen principalmente de la libe- ración de sus respectivos factores tróficos hipotalámicos, de forma que, en ausencia de estos factores, los niveles cir- culantes de hormonas adenohipofisarias descienden de forma drástica. Una vez liberadas, las hormonas adenohi- pofisarias actuarán sobre sus órganos diana, estimulando la producción de una serie de hormonas periféricas, estable- ciendo así un eje neuroendocrino con tres niveles (hipotá- lamo-hipófisis-órgano diana). Estas hormonas periféricas producirán una serie de efectos biológicos, entre los que se encuentran actuar sobre el hipotálamo y la hipófisis, inhi- biendo la secreción de factores hipotalámicos y de hormo- nas hipofisarias y, en consecuencia, su propia secreción. Además, algunas hormonas adenohipofisarias actúan sobre el hipotálamo, inhibiendo la liberación de sus factores esti- muladores. Es decir, dentro de cada eje se establece una serie de circuitos de retroalimentación (feedback) negativa, que desempeñan un papel fundamental en su regulación (Fig. 67.13). Estos circuitos de retroalimentación pueden ser de 4 tipos: ultracorto, corto, largo y ultralargo. Los circuitos ultralargo y largo dependen de la acción de las hormonas periféricas sobre el hipotálamo y la hipófisis, respectivamente. El circuito corto es el ejercido por las hor- monas hipofisarias sobre el hipotálamo, mientras que el cir- cuito ultracorto depende de la capacidad de cada una de las hormonas del eje de inhibir su propia secreción. De todos modos, es importante tener en cuenta que se trata de un esquema general de regulación, que presenta variaciones de unos ejes a otros, que serán analizadas en el siguiente apartado. Regulación de la secreción de hormonas adenohipofisarias Regulación de la secreción de TSH (véase el Capítulo 72) El principal factor estimulador de la síntesis y la secreción de TSH es la TRH hipotalámica, mientras que las señales inhibitorias dependen del feedback negativo ejercido por las hormonas tiroideas (Fig. 67.14). Las hor- monas tiroideas inhiben la secreción de TSH actuando directamente sobre la hipófisis y, en menor medida, de for- ma indirecta, a través de la inhibición de la secreción de TRH. Por este motivo, cuando existe una alteración en la glándula tiroides que ocasiona una disminución de los niveles de hormonas tiroideas, se produce un incremento de la secreción de TSH y de TRH. La secreción de TSH es también inhibida por la SS y la DA hipotalámicas, aunque sus efectos son discretos y su importancia fisiológica es incierta. Ambos factores actúan directamente sobre las células tirotropas inhibiendo la secreción y, en el caso de la DA, probablemente también la síntesis de TSH. Regulación de la secreción de gonadotropinas (véanse los Capítulos 79 y 80) La GnRH es la hormona hipofisiotrópica responsable de la estimulación de la síntesis y la secreción de LH y de 834 F I S I O L O G Í A D E L S I S T E M A E N D O C R I N O 5‘ Exón 1 Intrón A Exón 2 Intrón B Exón 3 3‘ Poli A Péptido señal ADH NF Glucopéptido N-terminal Figura 67.12. Organización del gen de la ADH. NF, neurofisina. Hipotálamo Factores hipotalámicos Hormonas adenohipofisarias Hipófisis Hormonas adenohipofisarias Órgano diana Hormonas periféricas Figura 67.13. Mecanismos generales de regulación de la secre- ción de hormonas adenohipofisarias. No se muestran los ejes ultracortos. FSH. Sin embargo, para que este efecto se produzca es necesario que la GnRH sea liberada a la circulación portal de forma pulsátil, ya que la presencia de forma continua de niveles elevados de GnRH termina por producir una dis- minución de los niveles de gonadotropinas. La liberación pulsátil de GnRH parece depender de la capacidad de las neuronas productoras de dicho factor de descargar sincro- nizadamente, constituyendo lo que se conoce como gene- rador hipotalámico de pulsos. Además, el patrón de secreción pulsátil es también uno de los factores responsa- bles de la regulación diferencial de FSH y LH, y resulta fundamental a la hora de regular la glucosilación y, en con- secuencia, la actividad biológica de las gonadotropinas. La inhibición de la secreción de gonadotropinas depende de la existencia de un sistema de retrocontrol negativo ejercido por hormonas gonadales, tanto de carác- ter esteroideo como proteicas (Fig. 67.15). Dentro de las primeras se encuentran la testosterona en el varón y el estradiol y la progesterona en la mujer. Las dos primeras son capaces de inhibir la secreción de GnRH actuando directamente sobre la hipófisis, y a través de la inhibición de la liberación de GnRH hipotalámica. En el caso de la progesterona, sus acciones se ejercen únicamente sobre el hipotálamo. Es importante tener en cuenta que las neuro- nas productoras de GnRH carecen de receptores de hor- monas esteroideas. Por lo tanto, el efecto inhibitorio de estas hormonas sobre la secreción de GnRH ha de ejercer- se por medio de la estimulación de otros sistemas neuro- nales que serán los responsables de la inhibición de las neuronas productoras de GnRH. Aunque estos sistemas no se conocen todavía con exactitud, existen datos que indi- can la implicación de neuronas productoras de noradrena- lina, serotonina, ácido gamma aminobutírico (GABA), - endorfina y neuropéptido Y (NPY). Las hormonas proteicas gonadales que participan en los circuitos de regulación de la secreción de gonadotropi- nas son las inhibinas. Las inhibinas pertenecen a la super- familia de TGF- y se forman por la unión, mediante puentes disulfuro, de una subunidad �, glucosilada, y una subunidad , no glucosilada (Fig. 67.16). Esta subunidad puede ser de dos tipos ( A o B), dando lugar a las inhi- binas A y B. Las inhibinas actúan únicamente sobre la hipófisis, inhibiendo la secreción de FSH, tanto en varones como en mujeres, pero no modifican la secreción de LH, proporcionando un mecanismo adicional para la regula- ción diferencial de ambas gonadotropinas. La unión de dos cadenas da lugar a la formación de activinas, que reciben este nombre por su capacidad de estimular la secreción de FSH. Sin embargo, aunque las gónadas producen activinas y éstas pueden ser detectadas en la circulación, la mayor parte de las activinas circulan- tes están unidas a proteínas transportadoras que las inacti- van. Por lo tanto, en condiciones fisiológicas las activinas gonadales no intervienen en la regulación de la secreción de gonadotropinas. Los efectos de la activina sobre la secreción de FSH dependen de la acción paracrina de la activina producida en la hipófisis. Regulación de la secreción de ACTH (véase el Capítulo 73) El principal estímulo para la secreción de ACTH es la CRH producida por las neuronas parvocelulares del núcleo paraventricular y liberada en la eminencia media I N T E G R A C I Ó N N E U R O E N D O C R I N A 835 Hipotálamo TRH Hipófisis TSH T3 T4 Tiroides Figura 67.14. Regulación de la secreción de TSH. Hipotálamo GnRH Hipófisis Testosterona Inhibinas Inhibinas LH FSH Estradiol Progesterona Ovario Testículo Figura 67.15. Regulación de la secreción de gonadotropinas. (Fig. 67.17). La ADH, coliberada con la CRH, desempe- ña tambiénun importante papel, aumentando la respues- ta a esta última. Las señales inhibitorias para la secreción de ACTH dependen de los glucocorticoides (principal- mente el cortisol) producidos en la corteza suprarrenal. Los glucocorticoides actúan tanto sobre la hipófisis como sobre el hipotálamo. En el primer caso, inhiben la trans- cripción del gen de la POMC y la liberación de ACTH. Sobre el hipotálamo, los glucocorticoides actúan inhi- biendo la síntesis y la liberación de CRH y de ADH. La secreción de ACTH se caracteriza por presentar un marcado ritmo circadiano, alcanzándose los niveles máxi- mos de secreción en el ser humano a primeras horas de la mañana (en torno a las 06:00). Este ritmo circadiano está claramente influenciado por el patrón luz-oscuridad y parece depender de diferencias en la sensibilidad de la CRH a la acción inhibitoria de los glucocorticoides. A pri- meras horas de la mañana la sensibilidad de la CRH a los glucocorticoides es mínima, por lo que los niveles de secreción de CRH aumentan, lo que ocasiona una respues- ta de ACTH y cortisol. A lo largo del día, la sensibilidad de la CRH a los glucocorticoides va aumentando, con lo que la secreción de CRH disminuye progresivamente has- ta alcanzar su mínimo. La secreción de ACTH es estimu- lada también de forma importante en respuesta al estrés, tanto físico como psíquico, a través de un aumento de la secreción de CRH. Regulación de la secreción de GH (véase el Capítulo 69) A diferencia de lo que ocurre con el resto de hormonas adenohipofisarias, la GH está regulada por una neurohor- mona hipotalámica de carácter estimulador (la GHRH) y otra de carácter inhibidor (la SS; Fig. 67.18). La GHRH estimula la síntesis y la liberación de GH, mientras que la SS inhibe su liberación, pero no ejerce ningún efecto sobre la síntesis. Existe, además, un sistema de feedback ejercido por la propia GH y por el IGF-1 (insulin-like growth factor 1, factor de crecimiento tipo insulina 1). La GH inhibe su propia secreción actuando sobre el hipotálamo, concreta- mente estimulando la liberación de SS. En el caso del IGF- 1, su efecto es doble: actúa sobre la hipófisis, inhibiendo directamente la secreción de GH, y sobre el hipotálamo, 836 F I S I O L O G Í A D E L S I S T E M A E N D O C R I N O Subunidades � � � A A A A A B B B B BInhibinas Inhibina B Inhibina A ss ss ss ss ss ss ss ss ss ss Secreción FSH Secreción FSH Acción endocrina Síntesis cadenas FSH Acción paracrina Activina AB Activina A Activina B Activinas Figura 67.16. Estructura de inhibinas y activinas. Hipotálamo CRH ADH Hipófisis Cortisol Suprarrenal ACTH Figura 67.17. Regulación de la secreción de ACTH. estimulando la secreción de SS. Aunque el IGF-1 es pro- ducido en múltiples tejidos, tan sólo es el IGF-1 hepático el que desempeña un papel importante en la regulación de la secreción de GH. Esto ha podido comprobarse en ratones knockout (ratones con inactivación génica selectiva) en los que tras eliminar de forma selectiva la expresión del gen de IGF-1 en hepatocitos se produce un importante aumento de los niveles circulantes de GH. Recientemente se ha descrito un nuevo péptido libera- dor de GH denominado Ghrelina, un péptido de 28 amino- ácidos que es liberado por las células oxínticas de la mucosa gástrica. La Ghrelina es capaz de estimular la sín- tesis y la secreción de GH actuando directamente sobre la hipófisis, a través de receptores específicos acoplados a Gs, localizados en la membrana de las células somatotropas. Además, la Ghrelina puede actuar sobre el hipotálamo, estimulando la liberación de GHRH. Sin embargo, todavía no existen datos que demuestren la importancia de esta hor- mona en la regulación fisiológica de la secreción de GH y, de hecho, los ratones knockout de Ghrelina no presentan ninguna alteración del crecimiento ni ninguna diferencia en su fenotipo con relación a los ratones normales. La secreción de GH está también influenciada por múltiples neurotransmisores, neuropéptidos, hormonas periféricas y señales metabólicas, aunque la mayor parte de ellos actúa de forma indirecta, modulando la liberación de GHRH y/o de SS. Dentro de los neurotransmisores, los más importantes son la noradrenalina, la acetilcolina, la dopamina y el óxido nítrico. Dentro de las hormonas peri- féricas, las más importantes son el ya mencionado IGF-1 hepático, los glucocorticoides, las hormonas tiroideas, la leptina y los esteroides sexuales. Estos últimos parecen ser los responsables de la existencia de un patrón dimórfico de secreción de GH. Por último, dentro de las señales meta- bólicas implicadas en el control de la secreción de GH, las más importantes son la glucosa, los ácidos grasos libres (FFA, free fatty acids) y algunos aminoácidos circulantes (Tabla 67.4). I N T E G R A C I Ó N N E U R O E N D O C R I N A 837 Hipotálamo Hipófisis Otros tejidos diana GHRH SS GH GH Hígado IGF-1 Estómago Ghrelina Figura 67.18. Regulación de la secreción de GH. Tabla 67.4. Factores que regulan la secreción de GH Neurotransmisores Hormonas periféricas Señales metabólicas Noradrenalina IFG-1 hepático Glucosa Acetilcolina Esteroides sexuales FFA Dopamina Glucocorticoides Aminoácidos Oxido nítrico Hormonas tiroideas Leptina Regulación de la secreción de PRL (véase el Capítulo 70) La PRL es la única hormona hipofisaria que está suje- ta a un control inhibitorio tónico, de forma que si se desco- necta la hipófisis del hipotálamo se produce un marcado aumento de sus niveles circulantes. El principal estímulo para la secreción de PRL es la succión del pezón, que des- encadena un rápido reflejo nervioso que produce una dis- minución de la liberación de DA por las neuronas del siste- ma tuberoinfundibular. Al disminuir la secreción de DA desaparece el freno que ésta ejerce sobre las células lacto- tropas, las cuales incrementan la liberación de PRL (Fig. 67.19). Sin embargo, este reflejo tan sólo es operativo en mujeres lactantes. Cuando se pone en marcha en mujeres no lactantes o en varones, el incremento de los niveles de PRL es muy reducido o no se produce, lo que sugiere que deben de existir otros elementos de control del eje. Existen múltiples factores capaces de incrementar la liberación de PRL actuando directamente sobre las células lactotropas, entre los que se encuentran la TRH, el péptido inhibitorio vasoactivo (VIP, vasoactive inhibitory peptide) y la OT. Sin embargo, su importancia fisiológica es discu- tible, por lo que no es posible hablar, al menos por el momento, de la existencia de un factor liberador de PRL (PRF, prolactin-releasing factor). Las únicas hormonas capaces de estimular la secreción de PRL y que presentan importancia fisiológica son los estrógenos, que incremen- tan la secreción de PRL durante el embarazo debido a que aumentan el número y el tamaño de las células lactotropas. Por último, la propia PRL participa en la regulación de su secreción ejerciendo un doble efecto inhibitorio: la PRL actúa sobre la hipófisis inhibiendo su propia secreción y sobre el hipotálamo, estimulando la liberación de DA. BIBLIOGRAFÍA Goodman HM. Basic Medical Endocrinology 3ª ed. Lon- dres, Academic Press, 2003. Larsen PR, Kronenberg HM, Melmed S, Polonsky KS. Williams Textbook of Endocrinology 10ª ed. Philadelphia, Saun- ders, 2002. Pombo M. Tratado de Endocrinología Pediátrica 3ª ed. Madrid, McGraw-Hill-Interamericana, 2002. Porterfield SP. Endocrine Physiology 2ª ed. St Louis, Mosby, 2001. Tresguerres JAF. Tratado de Endocrinología Básica y Clí- nica. Madrid, Editorial Síntesis, 2000. 838 F I S I O L O G Í A D E L S I S T E M A E N D O C R I N O Hipotálamo Hipófisis Otros tejidos diana DA PRL Glándula mamaria Figura 67.19. Regulación de la secreción de PRL.
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