Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
706 El hipotálamo y la glándula hipófisis La hipófisis (también denominada glándula pituita-ria) es una estructura endocrina pequeña (de unos 0,5 g de peso), pero compleja, localizada en la base del prosencéfalo (fig. 40-1). Está constituida por un com- ponente epitelial, llamado adenohipófisis, y una estruc- tura neural, denominada neurohipófisis. La adenohipófi- sis está constituida por cinco tipos celulares, que segregan seis hormonas. La neurohipófisis libera varias neurohormonas. Todas las funciones endocrinas de la hipófisis se regulan por el hipotálamo y mediante circui- tos de retroalimentación positiva y negativa. ANATOMÍA La valoración microscópica de la hipófisis muestra dos tipos de tejido distintos: epitelial y neural (fig. 40-2). La porción epitelial de la hipófisis humana se conoce como adenohipófisis. La adenohipófisis forma la parte ante- rior de la hipófisis, y se suele denominar lóbulo anterior de la hipófisis, y las hormonas que produce se llaman hormonas hipofisarias anteriores. La adenohipófisis se divide en tres partes: a) la parte distal, que constituye el 90% de la adenohipófisis; b) la parte tuberal, que rodea el tallo, y c) la parte intermedia, que sufre una regresión y no se describe en los adultos. La porción neural de la hipófisis se denomina neurohi- pófisis, y es un crecimiento en sentido descendente del hipotálamo. La parte más baja de la neurohipófisis se llama parte nerviosa, que también se conoce como lóbulo pos- terior de la hipófisis (o sencillamente, «hipófisis poste- rior»). En el extremo superior de la neurohipófisis existe una prominencia a modo de embudo denominada eminen- cia mediana. El resto de la neurohipófisis que se extiende desde la eminencia mediana hacia la parte nerviosa se lla- ma infundíbulo. El infundíbulo y la porción tuberal forman el denominado tallo hipofisario, que es la conexión física entre el hipotálamo y la hipófisis (fig. 40-2). La hipófisis (lóbulo anterior y posterior) se sitúa den- tro de una depresión en el hueso esfenoides, llamada silla turca. En general, los cánceres de la hipófisis sólo pueden crecer en una dirección, que es hacia el encéfalo y contra los nervios ópticos. Por tanto, cualquier aumen- to de tamaño de la hipófisis suele asociarse con proble- mas visuales, mareos o ambos. La silla turca queda se- parada del encéfalo por una membrana que se conoce como diafragma de la silla. LA NEUROHIPÓFISIS La parte nerviosa es una estructura neurovascular que es el lugar donde se liberan las neurohormonas adyacen- tes a un rico lecho de capilares fenestrados. Las hormo- nas peptídicas que se liberan son la hormona antidiuré- tica (ADH o arginina vasopresina) y la oxitocina. Los cuerpos celulares de las neuronas que se proyectan ha- cia la parte nerviosa se localizan en los núcleos supraóp- tico (NSO) y paraventricular (NPV) del hipotálamo (en este contexto, el término «núcleo» alude a una colección de cuerpos neuronales que se localizan dentro del SNC, mientras que «ganglio» se refiere a una colección de cuer- pos neuronales situada fuera del SNC). Los cuerpos celu- lares de estas neuronas se describen como magnocelu- lares (cuerpos celulares grandes) y proyectan axones por el tallo infundibular como tractos hipotalamohipofi- sarios. Estos axones terminan en la parte nerviosa (fig. 40-3). Además de las prolongaciones y terminaciones axonales de los NSO y NPV, existen células de soporte parecidas a la glía, que se denominan pituicitos. La neu- rohipófisis o hipófisis posterior está muy vascularizada, y los capilares están fenestrados, lo que facilita la difu- sión de hormonas hacia los vasos. Síntesis de ADH y oxitocina La ADH y la oxitocina son nonapéptidos (nueve ami- noácidos) de estructura similar, que sólo se distinguen en dos aminoácidos. Tienen una actividad solapada li- mitada. La ADH y la oxitocina se sintetizan como pre- prohormonas (fig. 40-4). Cada prohormona alberga la estructura de la oxitocina o de la ADH y un péptido cosecretado, que puede ser la neurofisina I (asociada a la ADH) o la neurofisina II (asociada a la oxitocina). Estas preprohormonas se denominan preprovasofisi- na y preprooxifisina. El péptido señal N se separa cuando el péptido se transporta al retículo endoplás- mico. La prohormona se almacena dentro del retículo endoplásmico y el aparato de Golgi en un gránulo secre- tor rodeado por una membrana en los cuerpos celula- res de los NSO y NPV (fig. 40-5). Los gránulos secretores son transportados por vía intraaxonal a través de un mecanismo de transporte dependiente de ATP «rápi- do» (es decir, milímetros por hora) a lo largo del tallo infundibular hasta las terminaciones axonales en la parte nerviosa. Durante el tránsito al gránulo secretor, las prohormonas se degradan mediante proteólisis, y dan lugar a cantidades equimolares de hormona y neu- rofisina. Los gránulos secretores que contienen pépti- dos procesados por completo se almacenan en las ter- minaciones de los axones. Se pueden reconocer las zonas de ensanchamiento axonal por almacenamiento de los gránulos secretores con microscopio óptico y se denominan cuerpos de Herring. La ADH y la oxitocina se liberan en la parte nervio- sa como respuesta a estímulos que se detectan prin- cipalmente en el cuerpo celular y las dendritas de las neuronas del NSO y NPV del hipotálamo. Los estímu- los se producen principalmente en forma de neuro- 40-706-724kpen.indd 706 24/2/09 10:52:19 http://booksmedicos.org Capítulo 40 El hipotálamo y la glándula hipófisis 707 © E LS E V IE R . Fo to co p ia r si n au to riz ac ió n es u n d el ito . 40 Hipotálamo Tallo neuro- hipofisario Hipófisis Cerebelo Protuberancia Médula espinal Duramadre Silla turca Fosa hipofisaria Hueso esfenoides Tabique fibrocolágeno que contiene los quistes Lóbulo intermedio de la adenohipófisis (resto en el adulto) Adenohipófisis Parte distal Neuro- hipófisis Tallo hipofisario Eminencia mediana Cuerpo mamilar Cavidad del tercer ventrículo Diafragma de la silla Lóbulo tuberal de la adenohipófisis Quiasma óptico Lóbulo neural A ● Figura 40-1. Sección transversal de la cabeza que muestra la proximidad del hipotálamo y la hipófisis, y su co- nexión a través del tallo neurohipofisario (pituitario). ● Figura 40-2. A, Estructura macroscópica de la hipófisis. La hipófisis está situada debajo del hipo- tálamo y conectada con éste mediante el tallo hipofisario. La glándula se localiza dentro de la silla turca, una fosa dentro del seno esfenoides, y se cubre por un reflejo de la duramadre, el diafragma de la silla. La parte distal constituye la mayor parte de la adenohipófisis. (Modificado de Stevens A. En: Lowe JS [dirs]: Human Histology, 3.ª ed., Filadelfia, Elsevier, 2005.) 40-706-724kpen.indd 707 24/2/09 10:52:26 http://booksmedicos.org 708 Berne y Levy. Fisiología H H A B Cp A A B B CB Lecho capilar Lóbulo anterior de la hipófisis Quiasma óptico Hipotálamo Lóbulo posterior de la hipófisis Células neurosecretoras magnocelulares ● Figura 40-2 (cont.) B, La parte distal se origina en un tejido epitelial compuesto por las células acidófilas (A) (somatotropas y lactotropas) y basófilas (B) (tirotropas, gonadotropas y corticotropas). La neurohipófisis deriva del tejido neural, y su aspecto histológico recuerda a los nervios amielínicos (C). Cp: cromófobas; H: cuerpos de Herring. (De Young B y cols. [dirs]: Wheater’s Functional Histology, 5.ª ed., Fila- delfia, Churchill Livingstone, 2006.) ● Figura 40-3. Las neuronas magnocelulares del hipotálamo (núcleos paraventricular y supraóptico) proyectan sus axones por la prolongación infundibular y terminan en la parte nerviosa (lóbu- lo posterior), donde liberan sus hormonas (ADH u oxitocina) en el lecho capilar. (Modificado de Larsen pR y cols. [dirs]: Williams Text- book of Endocrinology, 10.ª ed., Filadelfia, Saunders, 2003.) 40-706-724kpen.indd 708 24/2/09 10:52:32 http://booksmedicos.org Capítulo40 El hipotálamo y la glándula hipófisis 709 © E LS E V IE R . Fo to co p ia r si n au to riz ac ió n es u n d el ito . Exón 1 Exón 2 Exón 3 Intrón 2 GEN Intrón 1 NP * NP * Transcripción, escisión, splicing ARN mensajero Traducción, procesamiento, empaquetado Productos ++ Señal Hormona Neurofisina (NP) Glucopéptido Señal Hormona Neurofisina Neurofisina Glucopéptido Hormona Glucopéptido ● Figura 40-4. Síntesis y procesamiento de la preprovasopresina o la preproxitocina. transmisores liberados en las interneuronas hipotalá- micas. Cuando los estímulos son suficientes, las neuronas se despolarizan y el potencial de acción se propaga por el axón. En las terminaciones axonales, el potencial de acción aumenta la [Ca++] intracelular, y esto determina una respuesta de secreción ante el es- tímulo con exocitosis de la ADH o de la oxitocina, ade- más de neurofisinas, hacia el líquido extracelular en la parte nerviosa (fig. 40-5). Las hormonas y las neu- rofisinas penetran en la circulación periférica, y am- bas se pueden medir en la sangre. Acciones y regulación de la ADH y la oxitocina La ADH actúa principalmente sobre los riñones y conser- va agua (antidiuresis). Las acciones de la ADH y la regu- lación de su secreción se han descrito en el capítulo 34. La oxitocina ejerce su acción principalmente sobre el útero gestante (inducción del parto) y las células mioepi- teliales de la mama (bajada de la leche durante la lactan- cia). Las acciones y la regulación de la oxitocina se co- mentan en el capítulo 43. LA ADENOHIPÓFISIS La parte distal está constituida por cinco tipos de células endocrinas, que producen seis hormonas (tabla 40-1). Da- das las características histológicas de los tipos celula- res, las células corticotropas, tirotropas y gonadotropas se denominan basófilas hipofisarias, mientras que las somatotropas y lactotropas se llaman acidófilas hipofi- sarias (v. fig. 40-2, B). Ejes endocrinos Antes de comentar las hormonas concretas de la ade- nohipófisis, es importante comprender la organización estructural y funcional de la adenohipófisis con los ejes endocrinos (que se comentan brevemente en el capítulo 37; v. también tabla 40-1 y fig. 40-6). Cada eje endocrino tiene tres niveles de células endocrinas: a) neuronas hipotalámicas; b) células de la adenohipófi- sis, y c) glándulas endocrinas periféricas. Las neuro- nas hipotalámicas liberan hormonas liberadoras es- pecíficas (XRH), que estimulan la secreción de unas hormonas trópicas específicas hipofisarias (XTH). En AplicAción clínicA Dado que las hormonas de la neurohipófisis se sintetizan en el hipotálamo en lugar de en la hipófisis, la hipofisec- tomía (resección de la hipófisis) no altera de forma per- manente la síntesis y secreción de estas hormonas. Nada más realizarse la hipofisectomía, la secreción de hormo- nas se reduce. Sin embargo, en un período de semanas, el extremo proximal seccionado de la vía sufre cambios his- tológicos, y se forman pituicitos alrededor de las termina- ciones nerviosas. Se observan vacuolas secretoras y se reinicia la secreción de hormonas en el extremo proximal. La secreción hormonal puede incluso normalizarse. por el contrario, las lesiones en las partes más proximales del tallo hipofisario pueden ocasionar la pérdida de cuerpos neuronales en los NpV y NSO. 40-706-724kpen.indd 709 24/2/09 10:52:34 http://booksmedicos.org 710 Berne y Levy. Fisiología AVP AV P AV P AVP Cromosoma 20 ARN heteronuclear Exón A Exón B Exón C transcripción ARN maduro Exón A Exón B Exón C splicing Preprovasopresina AVPSP NP GP Transducción Provasopresina AVP NP GP AVP NH2 NP NP GP AVP NP Plasma GP NP NP NP GP GP GP Núcleo Retículo endoplásmico Complejo de Golgi Gránulos neurosecretores Microtúbulos Axón en el tallo hipofisario Terminación axonal en la neurohipófisis AVP ● Figura 40-5. Síntesis, pro- cesamiento y transporte de la pre- provasopresina. La ADH humana (también denominada arginina vasopresina o AVp) se sintetiza en los cuerpos de las células magno- celulares hipotalámicas y se em- paqueta en gránulos de neurose- creción. Durante el transporte intraxonal de los gránulos por la prolongación infundibular hacia la parte nerviosa, la provasopresi- na se escinde mediante la acción proteolítica en la hormona activa (AVp = ADH), neurofisina (Np) y una glucoproteína C terminal (Gp). La Np se dispone en tetrámeros que se unen a cinco moléculas de AVp. Los tres fragmentos se secre- tan en las terminaciones axonales de la parte nerviosa (neurohipófi- sis) y entran en la circulación sisté- mica. Sólo la AVp (ADH) tiene ac- tividad biológica. (Modificado de Larsen pR y cols. [dir]: Williams Textbook of Endocrinology, 10.ª ed., Filadelfia, Saunders, 2003.) 40-706-724kpen.indd 710 24/2/09 10:52:39 http://booksmedicos.org Capítulo 40 El hipotálamo y la glándula hipófisis 711 © E LS E V IE R . Fo to co p ia r si n au to riz ac ió n es u n d el ito . A NIVEL CELULAR Se han realizado importantes avances en la compren- sión de la diferenciación de las cinco células endocrinas de la parte distal a partir de una célula precursora. El factor de transcripción del homeodominio Prop-1 se expresa poco después de la formación de la bolsa de Rathke y da origen a las líneas celulares de las células somatotropas, lactotropas, tirotropas y gonadotropas. En los seres humanos, algunas mutaciones poco fre- cuentes del gen prop-1 determinan un tipo de defi- ciencia de hormonas hipofisarias combinada. Estos individuos muestran enanismo por falta de GH, retraso mental por hipotiroidismo e infertilidad por ausencia de gonadotropinas. Se ha identificado en ratones un producto específico de un gen hipofisario, que se ex- presa más tarde y se denomina Pit-1. pit 1 y su homó- logo en los humanos POUF1 también son factores de transcripción de homeodominio. pOUF1 es absoluta- mente necesario para la diferenciación de las células tirotropas, somatotropas y lactotropas, y estimula de forma directa la transcripción y expresión de TSH, GH y prolactina. Los individuos afectados por mutaciones de pOUF1 sufren enanismo y retraso mental. El factor de transcripción huérfano relacionado con el receptor nu- clear de hormonas, factor esteroidogénico 1 (SF-1), se identificó originalmente en la corteza suprarrenal y las gónadas como regulador de la expresión de los ge- nes de las enzimas esteroidogénicas. Sin embargo, SF-1 se expresa también en neuronas GnRH del hipotálamo y en las gonadotropas hipofisarias. SF-1 regula la trans- cripción de LH y FSH. Las mutaciones del gen SF-1 alte- ran la función suprarrenal y gonadal, incluida la pérdida de gonadotropas en la hipófisis. Tpit es un factor de transcripción implicado en la diferenciación de las célu- las corticotropas. Tpit interacciona con otros factores de transcripción para inducir la diferenciación de célu- las corticotropas y la expresión del gen pOMC (v. más adelante). Las mutaciones del gen Tpit humano deter- minan una deficiencia aislada de ACTH (es decir, no se afectan otros tipos celulares que también expresan el gen pOMC). Esto se traduce en una forma de insufi- ciencia suprarrenal secundaria, que necesita trata- miento de sustitución con glucocorticoides toda la vida (v. capítulo 42). algunos casos, la producción de la hormona trópica hipofisaria está regulada de forma secundaria por la hormona inhibidora de la liberación (XIH). Las hor- monas trópicas hipofisarias actúan después sobre unas glándulas endocrinas periféricas diana, y estimu- lan la liberación por parte de las mismas de las hormo- nas periféricas (X). Esta hormona periférica X realiza dos funciones generales: regula algunos aspectos de la fisiología humana y controla mediante retroalimenta- ción negativa la hipófisis y el hipotálamo para inhibir la producción y secreción de las hormonas trópicas y liberadoras, respectivamente (v. fig. 40-6). El nivelde regulación hipotalámico es de tipo neuro- hormonal. Existen colecciones de cuerpos neuronales (denominados núcleos) en diversas regiones del hipotá- lamo, y se conocen de forma colectiva como región hi- pofisotrópica (es decir, estimuladora de la hipófisis o pituitaria) del hipotálamo. Estos núcleos se distinguen de las neuronas magnocelulares del NPV y NSO, que se proyectan hacia la parte nerviosa, donde tienen cuerpos neuronales pequeños o parvicelulares que proyectan sus axones hacia la eminencia mediana. Las neuronas parvicelulares segregan hormonas liberadoras desde sus terminaciones axonales en la eminencia mediana (fig. 40-7). Las hormonas liberadoras entran en un plexo primario de capilares fenestrados y después pasan a un segundo plexo capilar localizado en la parte distal a tra- vés de los vasos porta hipotalamohipofisario (un vaso «porta» se define como un vaso que empieza y termina en los capilares sin atravesar el corazón). En el plexo capilar secundario, las hormonas liberadoras salen de los vasos mediante difusión, y se ligan a sus receptores específicos en los distintos tipos celulares concretos dentro de la parte distal. La unión neurovascular (es de- cir, el tallo hipofisario) entre el hipotálamo y la hipófisis es algo frágil y puede romperse por un traumatismo físi- co, cirugía o enfermedad hipotalámica. La lesión del tallo con el consiguiente aislamiento funcional de la adenohi- pófisis condiciona un deterioro de la producción de to- das las hormonas trópicas de la adenohipófisis, salvo la prolactina (v. más adelante). Las células de la adenohipófisis forman el nivel inter- medio del eje endocrino. La adenohipófisis segrega hor- monas proteicas denominadas hormonas trópicas: ACTH, FSH, LH, TSH, GH y PRL (v. tabla 40-1). Con unas pocas excepciones, las hormonas trópicas se unen a los receptores correspondientes en las glándulas endocri- nas periféricas. Dada esta disposición, las hormonas trópicas hipofisarias no suelen regular de forma directa las respuestas fisiológicas (v. capítulo 37). Los ejes endocrinos tienen las siguientes característi- cas importantes: 1. La actividad de un eje específico se mantiene habitual- mente en un nivel determinado, variable de un indi- viduo a otro, por lo general dentro de unos valores normales. Este nivel depende principalmente de la integración entre la estimulación hipotalámica y la retroalimentación negativa por las hormonas periféri- cas. Es importante recordar que la retroalimentación negativa no depende de forma primaria de las res- puestas fisiológicas reguladas por el eje endocrino específico, sino de la acción de la hormona periférica sobre el hipotálamo y la hipófisis (v. fig. 40-6). Por tanto, si se produce una reducción de la concentra- ción de hormona periférica, aumentará la secreción de las hormonas liberadoras hipotalámicas y de las hormonas trópicas hipofisarias. Al aumentar la con- centración periférica de la hormona, el hipotálamo y la hipófisis reducirán la secreción por la retroalimen- tación negativa. Aunque determinados parámetros fisiológicos neuroendocrinos (p. ej., una hipoglucemia aguda) pueden regular algunos ejes endocrinos, estos ejes funcionan de forma semiautónoma con respecto a los cambios fisiológicos que inducen. Esta configu- ración implica que una hormona periférica (p. ej., la hormona tiroidea) puede regular múltiples sistemas orgánicos sin que ellos ejerzan una regulación me- diante retroalimentación negativa competitiva sobre 40-706-724kpen.indd 711 24/2/09 10:52:40 http://booksmedicos.org 712 Berne y Levy. Fisiología X X X Enfermedad endocrina primaria (tiroides, corteza suprarrenal, gónadas, hígado) Enfermedad endocrina secundaria Enfermedad endocrina terciaria X Circuito largo Circuito largo Estimula Inhibe XTHXTH XIH XRH XRH Hipófisis Glándula periférica Circuito corto Hipotálamo ● Tabla 40-1. Tipos celulares de la adenohipófisis: producción y acción hormonal, regulación hipotalámica y regulación mediante retroalimentación Basófilas Acidófilas Corticotropas Tirotropas Gonadotropas Somatotropas Lactotropas Regulación hipotalámica primaria Hormona liberadora de corticotropina (CRH), péptido de 41 aminoácidos, estimulador Hormona liberadora de tirotropina (TRH); tripéptido, estimulador Hormona liberadora de gonadotropina (GnRH); decapéptido, estimulador Hormona liberadora de hormona del crecimiento (GHRH); péptido de 44 aminoácidos, estimulador Somatostatina, tetradecapéptido, inhibidor Dopamina (catecolamina), inhibidor ¿Factor liberador de PRL?, estimulador Hormona trópica secretada Hormona adrenocorticotropa (ACTH); proteína de 4,5 kDa Hormona estimuladora del tiroides (TSH); hormona glucoproteica de 28 kDa Hormona estimuladora de los folículos y hormona luteinizante (FSH, LH); hormonas glucoproteicas de 28 y 33 kDa Hormona del crecimiento (GH): proteína de unos 22 kDa Prolactina (PRL); proteína de unos 23 kDa Receptor MC2R (GPCR ligado a Gs) Receptor de TSH (GPCR ligado a Gs) Receptores de FSH y LH (GPCR ligados a Gs) Receptor de GH (receptor de citocinas ligado a JAK/ STAT) Receptor de PRL (receptor de citocinas ligado a JAK/STAT) Glándula endocrina diana Zonas fasciculada y reticular de la corteza suprarrenal Epitelio tiroideo Ovario (teca y granulosa*) Testículos (células de Leydig y Sertoli) Hígado (pero también acciones directas, sobre todo efectos metabólicos) Ausencia de glándula endocrina diana; no forma parte de ningún eje endocrino Hormona periférica implicada en la retroalimentación negativa Cortisol Triyodotironina Estrógenos**, progesterona, testosterona e inhibina*** IGF-1 GH (asa corta) Ninguna *Tanto las células foliculares como las células de la granulosa y la teca luteinizadas. **Los estrógenos también tienen un efecto de retroalimentación positiva en mujeres. ***La inhibina inhibe de forma selectiva la liberación de FSH en las células gonadotropas. ● Figura 40-6. Circuitos de retroalimentación negativa que regulan la secreción hor- monal en un eje típico hipotála- mo-hipófisis-glándula periféri- ca. X: hormona de la glándula periférica; XIH: hormona hipo- talámica inhibidora: XRH: hor- mona liberadora hipotalámica; XTH: hormona trópica hipotalá- mica. 40-706-724kpen.indd 712 24/2/09 10:52:41 http://booksmedicos.org Capítulo 40 El hipotálamo y la glándula hipófisis 713 © E LS E V IE R . Fo to co p ia r si n au to riz ac ió n es u n d el ito . Células secretoras de hormonas Lóbulo anterior de la hipófisis Lechos capilares Vasos porta hipotálamo-hipofisarios Hipotálamo Eminencia mediana Células neurosecretoras parvicelulares Liberación de hormonas hipofisotropas Transporte de hormonas en la sangre Transporte de hormonas en la sangre Transporte de hormonas en la sangre Estimulación o inhibición de la liberación de hormonas en la adenohipófisis Acción sobre las glándulas endocrinas ● Figura 40-7. Vínculo neurovascular entre el hipotálamo y el lóbulo anterior (parte distal) de la hi- pófisis. Las neuronas neurosecretoras «hipofisotrópicas» parvicelulares dentro de diversos núcleos hipota- lámicos proyectan axones hacia la eminencia mediana, donde segregan hormonas liberadoras (RH). Las RH fluyen por el tallo hipofisario en los vasos porta hipotálamo-hipofisarios hacia la adenohipófisis. Las RH (y las hormonas inhibidoras de la liberación; v. texto) regulan la secreción de las hormonas trópicas en los cinco tipos celulares de la adenohipófisis. (De Larsen pR y cols. [dir]: Williams Textbook of Endocrinology, 10.ª ed., Filadelfia, Saunders, 2003.) la hormona. A nivel clínico, esta autonomía parcial supone que muchos aspectos de la fisiología del indi- viduo quedan a merced de si existen alteraciones en un eje específico. 2. Las neuronas hipotalámicas hipofisiotropas suelen segregarse de forma pulsátil, y se adaptan a ritmos diarios y estacionales mediante los estímulosorigina- dos en el SNC. Además, los núcleos hipotalámicos reciben diversos aportes neuronales de los niveles más altos y más bajos del encéfalo. Estos estímulos pueden ser a corto plazo (p. ej., infecciones o estrés de diversos tipos) o a largo plazo (p. ej., el comienzo de la función reproductora en la pubertad). Por tanto, la inclusión del hipotálamo en un eje endocrino per- mite integrar una gran cantidad de información para determinar o modificar el punto de ajuste concreto para el eje (o ambas cosas). Desde un punto de vista clínico ello indica que existen una amplia gama de estados neurogénicos complejos que pueden alterar la función hipofisaria. El enanismo hipofisario es un ejemplo sorprendente en el cual los niños que reciben malos tratos o se ven sometidos a un estrés emocio- nal intenso experimentan una velocidad de crecimien- to menor como consecuencia de una menor produc- ción de hormona del crecimiento en la hipófisis. 3. Unas concentraciones de una hormona periférica anormalmente elevadas o disminuidas (p. ej., de la hormona tiroidea) pueden deberse a un defecto en la glándula endocrina periférica (es decir, la tiroides), la hipófisis o el hipotálamo. Estas lesiones se denomi- nan trastornos endocrinos primarios, secundarios y terciarios, respectivamente (v. fig. 40-6). Un conoci- miento exhaustivo de las relaciones de retroalimenta- ción dentro de un eje permite al médico determinar la localización del defecto. Las deficiencias endocri- nas primarias suelen ser las más graves, porque sue- len asociarse con una ausencia completa de la hormo- na periférica. 40-706-724kpen.indd 713 24/2/09 10:52:43 http://booksmedicos.org 714 Berne y Levy. Fisiología ( ) Longitud del péptido en aminoácidos Secuencias de MSH Señal (26) Preproopiomelanocortina (265) (146) Péptido N-terminal (76) ACTH (39) (13) CLIP β-lipotropina (91) γ-lipotropina (58) β-endorfina (31) + + + + + βγ α ● Figura 40-8. El transcrito original del gen de la proopiomelanocortina contiene estructuras de múltiples compuestos bioactivos. ACTH: hormona adrenocorticotropa; CLIp: péptido intermedio similar a la corticotropina; MSH: hormona estimuladora de los melanocitos. Obsérvese que la ACTH es el único péptido bioactivo liberado por las corticotropas humanas. A NIVEL CELULAR Cuando existen concentraciones suprafisiológicas, la ACTH determina el oscurecimiento de la piel clara (p. ej., en la enfermedad de Cushing). En condiciones normales, los queratinocitos expresan el gen pOMC, pero lo proce- san a α-MSH en lugar de a ACTH. Los queratinocitos se- cretan α-MSH como respuesta a la luz ultravioleta, y este compuesto actúa como un factor paracrino sobre los me- lanocitos vecinos, determinando un oscurecimiento de la piel. La α-MSH se liga a MC1R en los melanocitos. Sin embargo, cuando existen concentraciones altas, la ACTH puede mostrar una reactividad cruzada con el receptor MC1R de los melanocitos de la piel (fig. 40-9). por tanto, el oscurecimiento de la piel es un indicador de unas concentraciones de ACTH excesivas. Función endocrina de la adenohipófisis La adenohipófisis está constituida por los siguientes ti- pos de células endocrinas: corticotropas, tirotropas, go- nadotropas, somatotropas y lactotropas (v. tabla 40-1). Corticotropas Las corticotropas estimulan (es decir, «son trópicas para») la corteza suprarrenal como parte del eje hipotá- lamo-hipofiso-suprarrenal (HHS). Las corticotropas producen la hormona adrenocorticotropa (ACTH; tam- bién denominada corticotropina), que estimula dos zo- nas de la corteza suprarrenal (v. capítulo 42). La ACTH es un péptido de 39 aminoácidos que se sintetiza como par- te de una prohormona de mayor tamaño, la proopiome- lanocortina (POMC). Por tanto, las corticotropas se co- nocen también como células POMC. La POMC alberga la secuencia de péptidos para la ACTH, formas de la hor- mona estimuladora de los melanocitos (MSH), endorfi- nas (opioides endógenos) y encefalinas (fig. 40-8). La corticotropina humana expresa exclusivamente la pro- hormona convertasa, que produce ACTH como única hor- mona activa secretada en estas células. Los otros frag- mentos que se separan de POMC son el fragmento N terminal y la hormona β-lipotrópica (β-LPH). Ninguno de estos dos fragmentos desempeña un papel fisiológico en los seres humanos. La ACTH circula como hormona libre no ligada a pro- teínas, y su semivida es corta, de unos 10 minutos. Se une al receptor 2 de melanocortina (MC2R) en las célu- las de la corteza suprarrenal (fig. 40-9). La ACTH aumen- ta de forma aguda la producción de cortisol y andróge- nos suprarrenales, incrementa la expresión de los genes de las enzimas esteroidogénicas y, a largo plazo, fomen- ta el crecimiento y la supervivencia de estas dos zonas de la corteza suprarrenal (v. capítulo 42). La ACTH está sometida al control estimulador del hi- potálamo. Un subgrupo de neuronas hipotalámicas par- vicelulares expresan el péptido hormona liberadora de procorticotropina (pro-CRH) (v. tabla 40-1). La pro-CRH se procesa hasta dar lugar a un péptido de 41 aminoáci- dos amidado, CRH. La CRH estimula de forma aguda la secreción de ACTH e incrementa la transcripción del gen POMC. Las neuronas parvicelulares que expresan CRH también coexpresan ADH, y la ADH potencia la acción de la CRH sobre las corticotropas. La secreción de ACTH muestra un prominente pa- trón diurno, con un máximo a primeras horas de la mañana y un valle a última hora de la tarde (fig. 40-10). Además, la secreción de CRH, y por tanto de ACTH, es pulsátil. 40-706-724kpen.indd 714 24/2/09 10:52:45 http://booksmedicos.org Capítulo 40 El hipotálamo y la glándula hipófisis 715 © E LS E V IE R . Fo to co p ia r si n au to riz ac ió n es u n d el ito . Tumor productor de ACTH no hipofisario Luz UV Queratinocitos de la piel Melanocitos de la piel PKA Corticotropa hipofisaria Expresión de POMC Secreción de ACTH ACTH (concentraciones fisiológicas) Cortisol Diversos efectos fisiológicos ACTH (concentraciones suprafisiológicas) En concreto ↑ Aumento de la glucemia ↓ Reducción de la respuesta inflamatoria Unión de alta afinidad con MC2R Unión de baja afinidad con MC1R • Tumor hipofisario • Pérdida de la retroalimentación F is io ló gi co , a lta a fin id ad PKA Esteroidogénesis Crecimiento celular αMSH ↑ Aumento de la expresión de POMC Oscurecimiento de la piel Liberación de CRH en la eminencia mediana Neuronas CRH Cortisol (−) Cortisol (−) CRH CRH-R1 Adrenal cortex PKA ↑ Aumento de la síntesis y dispersión de la melanina Despierto Dormido C on ce nt ra ci ón s ér ic a de A C T H ● Figura 40-9. Las con- centraciones normales de ACTH actúan sobre MC2R para aumentar el cortisol. Las con- centraciones suprafisiológicas de ACTH actúan sobre MC2R y MC1R en los melanocitos y de- terminan el oscurecimiento de la piel. (Modificado de porter- field Sp, White BA: Endocrine physiology, 3.ª ed., Filadelfia, Mosby, 2007.) ● Figura 40-10. patrón diurno de ACTH sérica. (Modificado de por- terfield Sp, White BA: Endocrine physiology, 3.ª ed., Filadelfia, Mosby, 2007.) 40-706-724kpen.indd 715 24/2/09 10:52:47 http://booksmedicos.org 716 Berne y Levy. Fisiología CRH Físico Ritmos diurnos Emocional Otros Punto ajustado ACTH CorticotropaRetroalimentación larga (cortisol) Retroalimentación corta (ACTH) Estrés Químico (hipoglucemia) (–) Subunidad β-TSH Subunidad β-FSH Subunidad β-LH Subunidad β-hCG TSH FSH LH hCG Receptor de TSH Receptor de FSH Receptor de LH Receptor de LH Más subunidad α-glucoproteína (α-GSU) ● Figura 40-11. Eje hipotálamo-hipófisis-suprarrenal que muestra los factores que regulan la secreción de la hormona libe- radora de corticotropina (CRH), ACTH, hormona adrenocorticotro- pa. (Modificado de porterfield Sp, White BA: Endocrine physiology, 3.ª ed., Filadelfia, Mosby, 2007.) ● Figura 40-12. Hormonas glucoproteicashipofisarias. La hCG se sintetiza en la placenta (v. capítulo 43) y se liga al receptor de LH. FSH: hormona estimuladora de los folículos; hCG: go- nadotropina coriónica humana; LH: hormona luteinizante; TSH: hormona estimuladora del ti- roides. Existen múltiples reguladores para el eje HHS, y mu- chos de ellos vienen mediados por el SNC (fig. 40-11). Muchos tipos de estrés, tanto neurogénico (p. ej., el mie- do) como sistémico (p. ej., una infección), estimulan la secreción de ACTH. Los efectos del estrés vienen media- dos por CRH y ADH y el SNC. La respuesta ante las mu- chas formas de estrés intenso puede persistir a pesar de la retroalimentación negativa originada por las elevadas concentraciones de cortisol. Esto quiere decir que el hi- potálamo tiene la capacidad de reajustar el «punto de ajuste» del eje HHS como respuesta al estrés. La depre- sión crónica grave puede reajustar el eje HHS como con- secuencia de la hipersecreción de CRH, y es un factor en el desarrollo del hipercortisolismo terciario. El cortisol ejerce una retroalimentación negativa sobre la hipófisis, a cuyo nivel suprime la expresión del gen POMC y la secreción de ACTH, y también sobre el hipotálamo, a cuyo nivel reduce la expresión del gen pro-CRH y la libe- ración de CRH. Dado que el cortisol tiene un profundo efecto sobre el sistema inmunitario (v. capítulo 42), el eje HHS y el sistema inmunitario están acoplados de for- ma estrecha. Además, las citocinas, sobre todo la inter- leucina 1 (IL-1), IL-2 e IL-6, estimulan el eje HHS. Tirotropas Las tirotropas regulan la función del tiroides mediante la secreción de la hormona estimuladora del tiroides (TSH, denominada también tirotropina) como parte del eje hipotálamo-hipófisis-tiroides. La TSH es una de las tres hormonas glucoproteicas hipofisarias (v. tabla 40- 1), entre las cuales se incluyen también las hormonas estimuladoras de los folículos (FSH) y la luteinizante (LH) (v. más adelante). La TSH es un heterodímero con una subunidad α, denominada subunidad α-glucoproteína (α-GSU), y una subunidad β (β-TSH) (fig. 40-12). La α-GSU es común a TSH, FSH y LH, mientras que la subunidad β es específica de cada hormona (es decir, β-TSH, β-FSH y β-LH son únicas). La glucosilación de las subunidades aumenta su estabilidad en la circulación, y potencia la afinidad y especificidad de estas hormonas por sus re- ceptores. Las semividas de TSH, FSH y LH (y de la gluco- proteína parecida a LH placentaria denominada gonado- tropina coriónica humana [hCG]) son relativamente largas, oscilando entre decenas de minutos y horas. La TSH se liga al receptor en las células epiteliales tiroideas (v. capítulo 41). Como se comenta en el capítu- lo 41, la producción de hormonas tiroideas es un proce- so complejo con múltiples pasos. La TSH estimula bási- camente todos los aspectos de la función tiroidea. Además, tiene un importante efecto trópico y estimula la hipertrofia, la hiperplasia y la supervivencia de las células epiteliales tiroideas. En las regiones geográficas con una disponibilidad limitada de yoduro (se necesita yoduro para la síntesis de la hormona tiroidea), las con- centraciones de TSH están elevadas por una disminu- ción de la retroalimentación negativa. Unas concentra- ciones elevadas de TSH pueden provocar un crecimiento 40-706-724kpen.indd 716 24/2/09 10:52:50 http://booksmedicos.org Capítulo 40 El hipotálamo y la glándula hipófisis 717 © E LS E V IE R . Fo to co p ia r si n au to riz ac ió n es u n d el ito . Ca++ y PKC Síntesis de TSH Secreción de TSH TSH PKA • Todos los aspectos de la síntesis y secreción de hormonas tiroideas • Crecimiento celular Neurona TRH Temperatura, estado metabólico Estrés • Infección • Ayuno Estímulos del SNC Ritmo diurno T3 (−) T4, T 3 T3 (−) TRH Receptor de TRH Receptor de TSH Diversos efectos fisiológicos Tirotropa hipofisaria Célula epitelial tiroidea ● Figura 40-13. Eje hipotálamo-hipofisario-tiroideo. pKA: proteincinasa A; pKC: proteincinasa C; T3 : triyodotironina (forma activa de la hormona tiroidea); T4: tetrayodotironina; TRH: hormo- na liberadora de tirotropina; TSH: hormona estimuladora del tiroi- des. (Modificado de porterfield Sp, White BA: Endocrine physiology, 3.ª ed., Filadelfia, Mosby, 2007.) notable del tiroides, que se traduce en una protrusión en el cuello conocida como bocio. La tirotropa hipofisaria es estimulada por la hormona liberadora de tirotropina (TRH) (v. tabla 40-1). La TRH, producida en un subgrupo de neuronas hipotalámicas parvicelulares, es un tripéptido con ciclado de una gluta- mina en su extremo N terminal (piro-Glu) y un extremo C terminal amidado. La TRH se sintetiza como una prohor- mona que contiene seis copias de TRH dentro de su se- cuencia. Se une al receptor para TRH en las tirotropas (fig. 40-13). Las neuronas TRH están reguladas por numerosos estímulos mediados por el SNC, y la TRH se libera según un ritmo diurno (máximo durante la noche y mínimo a la hora de la cena). La TRH se regula por diversos tipos de estrés, pero, a diferencia de lo que sucede con la CRH, el estrés inhibe su secreción. Entre las causas de estrés se encuentran el estrés físico, el ayuno y la infección. La for- ma activa de la hormona tiroidea, triyodotironina (T3), ejerce un mecanismo de retroalimentación negativa sobre las tirotropas hipofisarias y las neuronas productoras de TRH. La T3 reprime la expresión de β-TSH y la sensibilidad de las tirotropas ante TRH. La T3 inhibe también la pro- ducción y secreción de TRH. Gonadotropas Las células gonadotropas segregan FSH y LH (denomina- das también gonadotropinas) y regulan la función de las gónadas en ambos sexos. Como tales, las gonadotropas desempeñan un papel esencial en el eje hipotálamo-hi- pófisis-testículo y el eje hipotálamo-hipófisis-ovario (fig. 40-14). La FSH y la LH se segregan en distintos gránulos se- cretores, y no se cosegregan en cantidades equimolares (a diferencia, por ejemplo, de lo que sucede con la ADH y la neurofisina). Esto permite la secreción independien- te de FSH/LH por las células gonadotropas. Las acciones de FSH y LH sobre la función gonadal son complejas, especialmente en las mujeres, y se comentan con detalle en el capítulo 43. En general, las gonadotropinas estimu- lan la secreción de testosterona en los hombres y de estrógenos y progesterona en las mujeres. La FSH au- menta también la secreción de la proteína relacionada con el factor del crecimiento transformante β (TGF-β) que se denomina inhibina en ambos sexos. La secreción de FSH y LH está regulada por una hormo- na liberadora hipotalámica, la hormona liberadora de go- nadotropinas (GnRH, llamada también LHRH). La GnRH es un péptido de 10 aminoácidos producido en un subgru- po de neuronas hipotalámicas parvicelulares productoras de GnRH (v. fig. 40-14). La GnRH se produce en forma de una prohormona de mayor tamaño y, como parte de su procesamiento hasta llegar a ser un decapéptido, se modi- fica con una glutamina ciclada (piro-Glu) en el extremo amino-terminal y un extremo carboxi-terminal amidado. La GnRH se libera de forma pulsátil (fig. 40-15), y tanto la secreción pulsátil como la frecuencia de los pulsos tie- nen una importante influencia sobre las células gonado- tropas. La infusión continua de GnRH regula a la baja el receptor de GnRH, lo que determina una reducción de la secreción de FSH y LH. Por el contrario, la secreción pul- sátil no desensibiliza a las gonadotropas frente a la GnRH, y la secreción de FSH y LH es normal. Cuando se produce AplicAción clínicA Durante el desarrollo embrionario, las neuronas GnRH emigran al hipotálamo mediobasal desde la placoda na- sal. Los pacientes con síndrome de Kallmann sufren un hipogonadismo hipogonadotropo terciario, que se asocia a menudo con la pérdida del sentido del olfato (anosmia). Se debe a una mutación del gen KAL, que se traduce en la incapacidad de los precursores de las neuro- nas GnRHde emigrar bien hacia el hipotálamo y estable- cer una relación neurovascular con la parte distal. 40-706-724kpen.indd 717 24/2/09 10:52:52 http://booksmedicos.org 718 Berne y Levy. Fisiología Ca++, PKC, otras vías Pulsos de GnRH lentos Pulsos de GnRH rápidos Síntesis y secreción de LH Síntesis y secreción de FSH FSHLH PKA Inhibina Liberación pulsátil de GnRH en la eminencia mediana Pubertad Opioides Estrés Prolactina Neuronas GnRH Información procedente del SNC (−) (+) (−) (−) (+) GnRH Esteroides sexuales Esteroides sexuales Esteroides sexuales Receptor de GnRH Receptor de FSHReceptor de LH Diversos efectos fisiológicos Gonadotropas hipofisarias Inhibina (retroalimentación negativa selectiva sobre FSH) Tipos de células gonadales Esteroidogénesis Gametogénesis ● Figura 40-14. Eje hipotálamo- hipófisis-gónadas. FSH: hormona esti- muladora de los folículos; GnRH: hor- mona liberadora de gonadotropina; LH: hormona luteinizante. (Modifica- do de porterfield Sp, White BA: Endo- crine physiology, 3.ª ed., Filadelfia, Mosby, 2007.) una frecuencia de un pulso cada hora, la GnRH aumenta de forma preferente la secreción de LH (fig. 40-16). Sin embargo, cuando los pulsos son más lentos, uno cada tres horas, la GnRH aumenta de forma preferencial la secre- ción de FSH. Las gonadotropinas aumentan la síntesis de hormonas sexuales esteroideas (v. fig. 40-14). En los hom- bres la testosterona y los estrógenos ejercen una retroa- limentación negativa sobre la hipófisis y el hipotálamo. La progesterona exógena también inhibe la función de las gonadotropinas en los hombres, y se está considerando un posible ingrediente para los anticonceptivos orales masculinos. Además, la inhibina ejerce una retroalimenta- ción negativa selectiva sobre la FSH en los hombres y en las mujeres. En las mujeres, la progesterona y la testoste- rona realizan un efecto de retroalimentación negativa so- bre la función gonadotropa a nivel del hipotálamo y la hipófisis. Las dosis bajas de estrógenos también tienen un efecto de retroalimentación negativa sobre la secreción de GSH y LH. Sin embargo, las concentraciones altas de estrógenos mantenidas durante 3 días provocan un pico de secreción de LH y, en menor medida, de FSH. Este efec- to de retroalimentación positiva se observa en el hipotá- lamo y la hipófisis. A nivel del hipotálamo, se observa un aumento de la amplitud y frecuencia de los pulsos de GnRH. En la hipófisis, las concentraciones altas de estró- genos aumentan en gran medida la sensibilidad de las gonadotropas frente a la GnRH, tanto porque aumentan las concentraciones del receptor para esta sustancia como porque estimulan las vías de transmisión de señales posreceptor (v. capítulo 43). Somatotropas Las células somatotropas producen la hormona del creci- miento (GH, denominada también somatotropina) y for- 40-706-724kpen.indd 718 24/2/09 10:52:54 http://booksmedicos.org Capítulo 40 El hipotálamo y la glándula hipófisis 719 © E LS E V IE R . Fo to co p ia r si n au to riz ac ió n es u n d el ito . 1,8 1,2 0,6 0 12 10 8 6 1.200 1.300 1.400 1.500 1.600 Horas G nR H (p g/ 10 m in ) LH (n g/ m l) 50 40 30 20 10 0 500 400 300 200 100 0 20 20 25 30 35 4015 1510 105 50 Días LH ( ng /m l) F S H ( ng /m l) 1 pulso de GnRH/h 1 pulso de GnRH/h1 pulso de GnRH/3 h ● Figura 40-15. Fluctuaciones de las concentraciones de LH en el plasma en una vena periférica y de GnRH en la vena porta en ovejas hembra oforectomizadas no aneste- siadas. Cada pulso de LH se coordina con un pulso de GnRH, lo que apoya la idea de que la pulsatilidad de la liberación de LH depende de la esti- mulación pulsátil de la hipófisis por la GnRH. (De Levine J y cols: Endocri- nology 111:1449, 1982.) ● Figura 40-16. Regulación de la secre- ción de FSH y LH codificada por la frecuencia en las células gonadotropas. Una elevada fre- cuencia de GnRH (1 pulso/h) estimula prefe- rentemente la secreción de LH, mientras que una frecuencia más lenta de GnRH induce la secreción de FSH. (De Larsen pR y cols. [dirs]: Williams Textbook of Endocrinology, 10.ª ed., Filadelfia, Saunders, 2003.) man parte del eje hipotálamo-hipófisis-hígado (fig. 40-17). Una de las principales dianas de GH es el hígado, en el que estimula la producción del factor del crecimiento pareci- do a la insulina de tipo I (IGF-I). La GH es una proteína de 191 aminoácidos parecida a la prolactina (PRL) y al lactó- geno placentario humano (hPL); en consecuencia, se ob- serva cierta superposición de las acciones de estas hor- monas. Existen múltiples formas de GH en el suero, y representan una «familia de hormonas», de las que la for- ma de 191 aminoácidos (22 kDa) representa aproximada- mente el 75% de GH circulante. El receptor para GH es un miembro de la familia de receptores de citocinas/GH/PRL/ eritropoyetina y, como tal, se liga a la vía de transmisión de señales JAK/STAT (v. capítulo 3). La GH humana tam- bién puede actuar como agonista para el receptor PRL. El 50% de la forma de 22 kDa de GH sérica se liga a la porción N terminal (el dominio extracelular) del receptor de GH y se denomina proteína transportadora de GH (GHBP). El enanismo Laron, que no tiene receptores normales para GH, aunque la secreción de esta hormona es normal, no tiene GHBP detectable en suero. La GHBP reduce la elimi- nación renal y aumenta así la semivida biológica de la GH, que dura unos 20 minutos. El hígado y el riñón son los principales lugares de degradación de la GH. La secreción de GH se ve sometida a un control doble por el hipotálamo (v. fig. 40-17). El hipotálamo estimula la secreción de GH principalmente a través del péptido hormona liberadora de hormona del crecimiento (GHRH). Esta hormona forma parte de la familia del po- lipéptido intestinal vasoactivo (VIP)/secretina/glucagón, y se procesa a un péptido de 44 aminoácidos con un extremo carboxi-terminal amidado a partir de una pro- hormona de mayor tamaño. La GHRH potencia la secre- ción de GH y la expresión del gen de la GH. EL hipotála- mo inhibe la síntesis hipofisaria de la GH y su liberación mediante el péptido somatostatina. La somatostatina inhibe la liberación de GH y TSH en la adenohipófisis. La secreción de GH también está regulada por la grelina, 40-706-724kpen.indd 719 24/2/09 10:52:56 http://booksmedicos.org 720 Berne y Levy. Fisiología SSGHRH GH GH • GHBP GH-R GH-R GH-R Hepatocito PKA Neurona productora de somatostatina Neurona GHRH (+) (−) (−) + (−) Estrés Ejercicio Ayuno Hipoglucemia aguda Envejecimiento Circuito de retroalimentación corto SS-RGHRH-R Complejo IGF-I/IGFBP/ALS Órganos viscerales Cartílago Hueso Otros JAK/STAT JAK/STAT Receptor para IGF-I Múltiples vías de transmisión de señales y efectos IGF-I Somatotropa hipofisaria IGF-I IGFBP ALS Enzimas gluco- neogénicas Síntesis de GH Secreción de GH ↑ Lipólisis ↓ Captación de glucosa JAK/STAT Músculo Adiposo ↑ Síntesis de proteínas ↓ Captación de glucosa ● Figura 40-17. Eje hipotá- lamo-hipófisis-hígado. ALS: sub- unidad lábil al ácido; GHBp: pro- teína transportadora de hormona del crecimiento; GHRH: hormo- na liberadora de hormona del crecimiento; IGFBp: proteína transportadora del factor de cre- cimiento parecido a la insulina; IGF-I: factor de crecimiento pare- cido a la insulina I; SS: somatos- tatina. (Modificado de porterfield Sp, White BA: Endocrine physio- logy, 3.ª ed., Filadelfia, Mosby, 2007.) que se produce principalmente a nivel del estómago, pero que también se expresa en el hipotálamo. La grelina aumenta el apetito, y puede servir como señal para coor- dinar la adquisición de nutrientes con el crecimiento. El principal estímulo de retroalimentación negativa sobre las somatotropas depende de IGF-I (v. fig. 40-17). La GH estimula la producción hepática del IGF-I, y el IGF-I inhibe la síntesis y secreción de GH en la hipófisis y el hipotálamo siguiendoun circuito de retroalimentación «largo» clásico. Además, la propia GH ejerce una retroa- limentación negativa sobre la liberación de GHRH me- diante un circuito de retroalimentación «corto». La GH aumenta también la liberación de somatostatina. La secreción de GH, como sucede con la de ACTH, muestra un prominente ritmo diurno, de forma que las secreciones máximas se producen a primera hora de la mañana, justo antes de despertarse. Su secreción se esti- mula durante el sueño, por el sueño de ondas lentas (es- tadios III y IV). La secreción de GH es mínima durante el día. Este ritmo se rige por patrones de sueño-vigilia, más que de luz-oscuridad, de forma que se produce un cambio de fase en las personas con turnos de trabajo nocturno. Como sucede clásicamente con las hormonas de la ade- nohipófisis, la secreción de GH es pulsátil. Las concen- traciones séricas de GH muestran amplias variaciones (0-30 ng/ml con valores principalmente comprendidos en- tre 0 y 3). Dada esta notable variación, las concentracio- nes de GH séricas tienen poco valor clínico, salvo que se sepa la hora a la que se obtuvo la muestra. Es frecuente que el clínico mida el IGF-I en lugar de la GH, porque la secreción del IGF-I está regulada por la GH y su semivida circulante es relativamente larga, y esto reduce los cam- bios pulsátiles y diurnos en la secreción. La secreción de GH también está regulada por diversos estados fisiológicos. La GH se clasifica como una de las hormonas de «estrés», y aumenta por el estrés neurogé- nico y físico. Induce la lipólisis, aumenta la síntesis de proteínas y antagoniza la capacidad de la insulina para 40-706-724kpen.indd 720 24/2/09 10:52:58 http://booksmedicos.org Capítulo 40 El hipotálamo y la glándula hipófisis 721 © E LS E V IE R . Fo to co p ia r si n au to riz ac ió n es u n d el ito . Tejido adiposo GH Hígado Músculo ↑ Masa corporal magra ↓ Obesidad ↓ Captación de glucosa ↑ Lipólisis ↓ Captación de glucosa ↑ Captación de aminoácidos ↑ Síntesis de proteínas IGF Riñón Páncreas Intestino Islotes Paratiroides Piel Tejido conjuntivo Hueso, corazón, pulmón ↑ Síntesis de proteínas ↑ Síntesis de ARN ↑ Síntesis de ADN ↑ Tamaño y número de células ↑ Captación de aminoácidos ↑ Síntesis de proteínas ↑ Síntesis de ARN ↑ Síntesis de ADN ↑ Colágeno ↑ Sulfato de condroitina ↑ Tamaño y número de células ↑ Crecimiento lineal Condrocitos ↑ Tamaño de órganos ↑ Función de órganos ↑ Síntesis de ARN ↑ Síntesis de proteínas ↑ Gluconeogénesis ↑ IGFBP ↑ IGF ● Figura 40-18. Acciones biológicas de la GH. Los efectos sobre el crecimiento lineal, el tama- ño de los órganos y la masa corpo- ral magra vienen mediados, por lo menos en parte, por los factores de crecimiento parecidos a la insulina (IGF) (somatomedinas) producidos en el hígado y también en los teji- dos diana para GH. IGFBp: proteína transportadora del factor de creci- miento parecido a la insulina. reducir la glucemia. No resulta sorprendente que la hipo- glucemia aguda sea un estímulo para la secreción de GH, ni que esta hormona se clasifique como hormona hi- perglucemiante. Un aumento de la concentración sérica de algunos aminoácidos estimula también la secreción de GH, mientras que el aumento de la glucemia o de los áci- dos grasos libres inhibe esta secreción. La obesidad tam- bién inhibe la secreción de GH, en parte por la resistencia a la insulina (hiperglucemia relativa) y el aumento de las concentraciones de ácidos grasos libres circulantes. Por el contrario, el ejercicio y el ayuno estimulan la secreción de GH. Otras hormonas implicadas en la regulación de la secreción de GH son los estrógenos, los andrógenos y las hormonas tiroideas, que potencian la secreción de GH e IGF-I, además de la maduración ósea. Acciones directas e indirectas de la hormona del cre- cimiento. La GH actúa de forma directa sobre el hígado, el músculo y el tejido adiposo para regular el metabolismo energético (fig. 40-18). Desplaza el metabolismo de los lí- pidos para el consumo energético, lo que permite conser- var los hidratos de carbono y las proteínas. La GH es una hormona anabolizante de proteínas que aumenta la cap- tación celular de aminoácidos y su incorporación a las proteínas, al tiempo que inhibe la proteólisis. En conse- cuencia, determina retención de nitrógeno (equilibrio po- sitivo del nitrógeno) y reduce la producción de urea. El adelgazamiento de la masa muscular asociado con el en- vejecimiento se debe, por lo menos en parte, a una reduc- ción de la secreción de GH con la edad. La GH es una hormona lipolítica que activa la lipasa sensible a las hormonas y moviliza así las grasas neutras del tejido adiposo. En consecuencia, las concentraciones de ácidos grasos séricos aumentan tras la administración de GH, se usan más grasas para producir energía, y hay un aumento de la captación y oxidación de los ácidos grasos en el músculo esquelético y el hígado. La GH pue- de ser cetogénica como consecuencia del aumento de la oxidación de los ácidos grasos (este efecto cetogénico de la GH no se observa cuando las concentraciones de insu- lina son normales). Si se administra insulina además de GH, los efectos lipolíticos de la GH desaparecen. La GH modifica el metabolismo de los hidratos de car- bono. Muchas de sus acciones pueden ser secundarias a un aumento de la movilización y oxidación de las grasas (hay que recordar que un aumento de los ácidos grasos libres en suero inhibe la captación de glucosa en el mús- culo esquelético y el tejido adiposo). Tras administrar GH, la glucemia aumenta. Los efectos hiperglucemiantes de la GH son leves y más lentos que los observados con el glucagón y la adrenalina. El aumento de la glucemia se debe, en parte, a una menor captación de glucosa y un menor uso en el músculo esquelético y el tejido adiposo. La producción de glucosa hepática aumenta, pero posi- blemente no por glucogenólisis. De hecho, las concentra- ciones de glucógeno pueden aumentar tras administrar GH. Sin embargo, el aumento de la oxidación de los ácidos grasos y el incremento de la acetil coenzima A (acetil CoA) hepática estimulan la gluconeogénesis, seguida de un au- mento de la producción de glucosa a partir de sustratos como el lactato o el glicerol. La GH antagoniza las acciones a nivel posreceptor de la insulina en el músculo esquelético y el tejido adiposo (pero no en el hígado). La hipofisectomía (resección de la hipófisis) puede mejorar el control de la diabetes, por- que la GH, igual que el cortisol, reduce la sensibilidad a la insulina. Dado que la GH determina insensibilidad frente a la insulina, se considera una hormona diabe- togénica. Cuando se segrega de forma excesiva, la GH puede provocar una diabetes mellitas, y aumentan las concentraciones de insulina necesarias para mantener el metabolismo normal. Una secreción excesiva de insu- 40-706-724kpen.indd 721 24/2/09 10:52:59 http://booksmedicos.org 722 Berne y Levy. Fisiología Naci- miento Infancia Pubertad Vida adulta Senescencia Secreción de hormona del crecimiento ● Figura 40-19. patrón de secreción de GH durante la vida. Las concentraciones de GH son más altas en los niños que en los adultos, con un período de secreción máxima durante la pubertad. La secreción de GH se reduce con los años. lina secundaria al exceso de GH puede provocar lesiones en las células β pancreáticas. En ausencia de GH la se- creción de insulina disminuye. Por tanto, se necesitan concentraciones normales de GH para que la función pancreática y la secreción de insulina sean normales. Efectos indirectos de la hormona del crecimiento sobre el crecimiento. La GH aumenta el crecimiento es- quelético y visceral; los niños sin GH muestran un retra- so del crecimiento o enanismo. La GH induce también el crecimiento del cartílago, la longitud de los huesos lar- gos y el crecimiento perióstico. La mayoría de estos efec- tos se median por un grupo dehormonas denominadas factores del crecimiento parecidos a la insulina. Los IGF son hormonas multifuncionales que regulan la proliferación, la diferenciación y el metabolismo celu- lares. Estas hormonas proteicas se parecen a la insulina en su estructura y función. Las dos hormonas de esta familia, IGF-I e IGF-II, se producen en muchos tejidos, y AplicAción clínicA Cuando se dispone de gran cantidad de nutrientes, las con- centraciones séricas altas de aminoácidos estimulan la secre- ción de GH e insulina, y la glucemia alta estimula la secreción de insulina. Las elevadas concentraciones de GH, insulina y nutrientes en el suero estimulan la producción de IGF, y estas condiciones son adecuadas para el crecimiento. Sin embar- go, cuando la dieta es rica en calorías, pero pobre en ami- noácidos, la respuesta hormonal es distinta. Aunque la ele- vada disponibilidad de hidratos de carbono determina una elevada disponibilidad de insulina, las bajas concentraciones de aminoácidos séricos inhiben la producción de GH e IGF. Estas condiciones permiten que se almacenen los hidratos de carbono y las grasas de la dieta, pero no generan condicio- nes adecuadas para el crecimiento de los tejidos. por otro lado, durante el ayuno, cuando se reduce la disponibilidad de nutrientes, las concentraciones de GH sérica aumentan y las concentraciones de insulina disminuyen (por la hipoglu- cemia). La producción de IGF será baja, y las condiciones no serán favorables para el crecimiento. En estas circunstancias, el aumento de la secreción de GH resulta beneficioso, por- que induce una movilización de las grasas al tiempo que re- duce al mínimo la pérdida de proteínas tisulares. Cuando no existe insulina, disminuye el consumo de glucosa por los te- jidos periféricos, lo que conserva glucosa para los tejidos esenciales, como el encéfalo (fig. 40-20). AplicAción clínicA La GH es precisa para el crecimiento antes de la edad adul- ta, y su deficiencia puede producir enanismo, mientras que el exceso es origen de gigantismo. El crecimiento normal necesita unas concentraciones normales de GH, pero tam- bién de hormonas tiroideas, insulina y esteroides sexuales. Enanismo. Si se produce una deficiencia de GH antes de la pubertad, el crecimiento queda muy alterado. Los indivi- duos con este trastorno están relativamente bien proporcio- nados y tienen una inteligencia normal. Si la deficiencia de la adenohipófisis se limita a la GH, su vida tiene una duración normal. En ocasiones, tienen un aspecto «seboso», porque se pierde la lipólisis inducida por la GH. Si sufren un enanis- mo panhipofisario (faltan todas las hormonas de la adeno- hipófisis) con deficiencia de gonadotropinas, pueden no al- canzar la madurez sexual y serán infértiles. Los enfermos con enanismo muestran pocas alteraciones metabólicas, salvo la tendencia a la hipoglucemia, insulinopenia y aumento de la sensibilidad a la insulina. Existen múltiples fuentes posibles de alteración. La secreción de GH puede estar reducida, pero también lo puede estar la producción de IGF estimulada por GH o la actividad de IGF. Los enanos Laron muestran resis- tencia frente a la GH, porque sufren un defecto genético en la expresión del receptor para GH, lo que altera su respuesta a esta sustancia. por tanto, aunque estos enfermos tienen unas concentraciones de GH normales o elevadas, los ena- nos Laron no producen IGF como respuesta a la GH. Tratar con GH a los pacientes con enanismo Laron no corrige esta alteración del crecimiento. Los pigmeos africanos son otro ejemplo de alteración del crecimiento. Estos pacientes tienen unas concentraciones séricas de GH normales, pero no muestran el incremento de IGF normal durante la pubertad. pueden sufrir un defecto parcial en los receptores de GH, porque las concentraciones de IGF-I no aumentan con nor- malidad cuando se les administra GH. Sin embargo, las con- centraciones de IGF-II son normales. A diferencia de los ena- nos Laron, no muestran una ausencia total de respuesta de IGF ante la GH. La deficiencia de GH se está reconociendo cada vez más en los adultos como un síndrome patológico. Si la deficiencia de GH se produce tras el cierre de las epífisis, el crecimiento no se altera. La deficiencia de GH es una de las múltiples causas posibles de hipoglucemia. Estudios recientes han de- mostrado que las deficiencias prolongadas de GH determi- nan cambios en la composición corporal. Aumenta el por- centaje de peso corporal correspondiente a la grasa, mientras que se reduce el de proteínas. Además, la deficiencia de GH cursa con debilidad muscular y cansancio precoz. Dado que la pérdida muscular asociada con el envejecimiento puede deberse a una disminución de la producción de GH en rela- ción con la edad (fig. 40-19), se está utilizando GH de forma experimental en los ancianos para retrasar el deterioro físico del envejecimiento. No se ha determinado todavía la eficacia de este tratamiento en los seres humanos. 40-706-724kpen.indd 722 24/2/09 10:53:01 http://booksmedicos.org Capítulo 40 El hipotálamo y la glándula hipófisis 723 © E LS E V IE R . Fo to co p ia r si n au to riz ac ió n es u n d el ito . Ingesta de proteínas ↑ GH ↑ Somatomedina ↑ Insulina ↑ Síntesis de proteínas ↑ Crecimiento ↑↓ Depósito de calorías Ingesta de hidratos de carbono ↓ GH ↑↓ Somatomedina ↑ Insulina ↑↓ Síntesis de proteínas ↑↓ Crecimiento ↑ Depósito de calorías Ayuno ↑ GH ↓ Somatomedina ↓ Insulina ↓ Síntesis de proteínas ↓ Crecimiento ↑ Movilización de calorías (p. ej., lípidos) ↑ Aumento Reducción ↑ Ausencia de cambios significativos ↑ ↑ ● Figura 40-20. Regula- ción complementaria de la se- creción de GH e insulina, que coordina la disponibilidad de nu- trientes con el anabolismo y el almacenamiento o la moviliza- ción de calorías. Obsérvese que ambas hormonas aumentan por las proteínas, y que ambas esti- mulan la síntesis de proteínas. realizan acciones autocrinas, paracrinas y endocrinas. La IGF-I es la forma que se produce principalmente en muchos tejidos adultos, mientras que la IGF-II se produ- ce principalmente en el feto. Ambas hormonas se pare- cen en su estructura a proinsulina, de forma que la IGF-I muestra un 42% de homología estructural con este com- puesto. Los IGF y la insulina muestran reacción cruzada en el receptor y las concentraciones elevadas de IGF pueden imitar las acciones metabólicas de la insulina. Tanto la IGF-I como la IGF-II actúan a través de los recep- tores para IGF de tipo 1, que se parecen a los receptores de insulina y EGF, y tienen actividad tirosincinasa intrín- seca. Sin embargo, la IGF-II se puede ligar también al re- ceptor de IGF de tipo II/manosa-6-fosfatasa. Este recep- tor no se parece al de insulina ni tiene actividad ti rosincinasa intrínseca. La unión a estos receptores po- siblemente facilita la internalización y degradación de los IGF. Los IGF estimulan la captación de glucosa y ami- noácidos y la síntesis de proteínas y ADN. Se llamaron inicialmente somatomedinas porque intervienen en la acción de la GH (somatotropina) sobre el crecimiento del hueso y el cartílago. Los IGF realizan muchas otras acciones, y la GH no es el único regulador de la forma- ción de IGF. Inicialmente, se pensaba que los IGF se pro- ducían a nivel hepático como respuesta a un estímulo de GH, pero ahora se sabe que los IGF se producen en muchos tejidos y realizan muchas acciones de tipo au- tocrino y paracrino. El hígado posiblemente sea el origen de gran parte de los IGF circulantes (fig. 40-18). Básica- mente todos los IGF circulantes se transportan en el sue- ro unidos a las proteínas transportadoras de los facto- res del crecimiento parecidos a la insulina (IGFBP). Las IGFBP se unen a los IGF y luego se asocian con otra pro- teína denominada subunidad lábil al ácido (ALS). La GH estimula la producción hepática de IGF-I, IGFBP y ALS. El complejo IGFBP/ALS/IGF-I interviene en el transporte, y condicionala disponibilidad de IGF-I. Aunque en general las IGFBP inhiben la acción de IGF, aumentan en gran media la semivida biológica de las IGF (hasta 12 horas). Las proteasas de IGFBP degradan las IGFBP e intervie- nen en la aparición de IGF libre a nivel local (es decir, su forma activa). Este papel es importante en los cánceres que responden a IGF (p. ej., el cáncer de próstata), que puede sobreexpresar una o más proteasas de IGFBP. Aunque la GH es un estimulador eficaz de la produc- ción de IGF, la correlación entre GH e IGF-I es mayor que la existente entre GH e IGF-II. Durante la pubertad, cuando aumentan las concentraciones de GH (fig. 40-19), se pro- duce un aumento paralelo de las concentraciones de IGF-I. La insulina también estimula la producción de IGF, y GH no puede estimular la producción de IGF en ausencia de insulina. El ayuno inhibe de forma eficaz la secreción de IGF, aunque las concentraciones de GH sean altas. La PRL o la hPL pueden aumentar la secreción de IGF-II en el feto, y el IGF-II se considera un regulador del crecimiento fetal. Aunque la GH constituye un estímulo fundamental 40-706-724kpen.indd 723 24/2/09 10:53:02 http://booksmedicos.org 724 Berne y Levy. Fisiología para la producción hepática de IGF, la hormona paratiroi- dea (PTH) y el estradiol son estímulos más eficaces para la producción de IGF-I en los osteoblastos. Los IGF son mitogénicos y tienen un profundo efecto sobre el hueso y el cartílago. Estimulan el crecimiento del hueso, el cartílago y las partes blandas, y regulan todos los aspectos del metabolismo de los condrocitos, que son las células que elaboran el cartílago. Aunque el crecimiento aposicional de los huesos largos persiste tras el cierre de las epífisis, el crecimiento en longitud se detiene. Los IGF estimulan la replicación de los os- teoblastos y la síntesis de colágeno y matriz ósea. Las concentraciones séricas de IGF se relacionan bien con el crecimiento en los niños. Lactotropas Las células lactotropas producen la hormona prolactina, que es una proteína de una sola cadena, con 199 aminoá- cidos. La PRL guarda relación estructural con GH y hPL (v. capítulo 43). Igual que sucede con la GH, el receptor de PRL forma parte de la familia de citocinas asociadas con la vía de transmisión de señales JAK/STAT. Dado que la acción fundamental de la PRL en las personas es el desarrollo y función de las mamas durante el embarazo y la lactancia, la regulación y las acciones de la prolacti- na se abordan de forma más detallada en el capítulo 43. En la hipófisis se debe recordar que las lactotropas se distinguen de otras células endocrinas de la adenohipó- fisis en dos sentidos fundamentales: 1. Las células lactotropas no forman parte de un eje en- docrino. Esto implica que la PRL actúa directamente sobre células no endocrinas (sobre todo en la mama) induciendo cambios fisiológicos. 2. La producción y la secreción de PRL se encuentran sometidas principalmente al control inhibidor del hi- potálamo. Por tanto, la interrupción del tallo hipofisa- rio y de los vasos porta hipotalamohipofisarios (p. ej., tras un traumatismo físico o quirúrgico) condiciona un aumento de las concentraciones de PRL, pero una reducción de ACTH, TSH, FSH, LH y GH. La PRL circula libre sin unirse a proteínas séricas y, por eso, su semivida es relativamente corta, de unos 20 minutos. Las concentraciones séricas basales normales son parecidas en los hombres y en las mujeres. La libe- ración de PRL se controla por la inhibición tónica por parte del hipotálamo. Esto se consigue gracias a las vías dopaminérgicas, que segregan dopamina en la eminen- cia mediana. Existen pruebas de que existe un factor liberador de prolactina (PRF). La naturaleza exacta de este compuesto se desconoce, pero muchos factores, incluidos TRH y las hormonas de la familia del glucagón (secretina, glucagón, VIP y el polipéptido inhibidor gás- trico [GIP]) pueden estimular la liberación de PRL. La PRL es una de las múltiples hormonas liberadas como respuesta al estrés. La cirugía, el miedo, los estí- mulos que causan excitación y el ejercicio son estímulos eficaces. Igual que sucede con la GH, el sueño incremen- ta la producción de PRL, y la PRL muestra un importan- te ritmo diurno asociado con el sueño. Sin embargo, a diferencia de lo que sucede con la GH, el aumento de la PRL asociado con el sueño no se relaciona con una fase específica del mismo. Los fármacos que interfieren con la síntesis y la actividad de la dopamina aumentan la secreción de PRL. Muchos antihipertensivos y antide- presivos tricíclicos muy empleados en la práctica clínica son inhibidores de la dopamina. La bromocriptina es un agonista de la dopamina que permite inhibir la secreción de PRL. Esta secreción también se inhibe por la soma- tostatina, la TSH y la GH. ■ CONCEPTOS FUNDAMENTALES 1. La hipófisis (denominada también glándula pituitaria) está constituida por tejido epitelial (adenohipófisis o lóbulo anterior) y tejido neural (neurohipófisis o ló- bulo posterior). 2. Las neuronas magnocelulares hipotalámicas de los núcleos paraventricular y supraóptico proyectan axo- nes por el tallo infundibular y terminan en la parte nerviosa. Esta parte nerviosa es un órgano neurovas- cular en el que se liberan neurohormonas, que se di- funden hacia los vasos. 3. Dos neurohormonas, la ADH y la oxitocina, se sinteti- zan en el hipotálamo en los cuerpos neuronales de las células magnocelulares. La ADH y la oxitocina se transportan por vía intraaxonal siguiendo las vías hi- potalamohipofisarias hacia la parte nerviosa. Los es- tímulos percibidos por los cuerpos celulares y las dendritas del hipotálamo controlan la liberación de ADH y oxitocina en la parte nerviosa. 4. La adenohipófisis segrega varias hormonas trópicas que forman parte de los ejes endocrinos. Un eje endo- crino incluye el hipotálamo, la hipófisis y una glándu- la endocrina periférica. El punto de ajuste de un eje se controla en gran parte por retroalimentación nega- tiva por parte de la hormona periférica sobre la hipó- fisis y el hipotálamo. 5. La adenohipófisis contiene cinco tipos de células en- docrinas: corticotropas, tirotropas, gonadotropas, somatotropas y lactotropas. Las corticotropas secre- tan ACTH, las tirotropas, TSH, las gonadotropas, FSH y LH, las somatotropas segregan GH y las lactotropas, PRL. 6. El hipotálamo regula la adenohipófisis a través de las hormonas liberadoras. Estos pequeños péptidos se transportan por el sistema porta hipofisario hacia la adenohipófisis, donde controlan la síntesis y libera- ción de las hormonas hipofisarias ACTH, TSH, LH, FSH y GH. La secreción de PRL se inhibe por el hipotálamo gracias a la catecolamina dopamina. 7. La GH estimula el crecimiento principalmente median- te la regulación de las hormonas inductoras del creci- miento IGF-I e IGF-II. La GH aumenta la glucemia al reducir la utilización periférica de la glucosa en los tejidos, y es anabólica para las proteínas y lipolítico. 8. La PRL inicia y mantiene la lactancia. 40-706-724kpen.indd 724 24/2/09 10:53:03 http://booksmedicos.org Botón1:
Compartir