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3© E d it o ri al E l m an u al m o d er n o F ot oc op ia r si n au to riz ac ió n es u n de lit o. Los últimos hallazgos en fisiología y fisiopatología, han hecho que la medicina pase de las descripciones morfoló- gicas al estudio molecular y genético de los padecimientos. Los grandes descubrimientos de ayer, hoy son historia. Así, cuando William Harvey describió, a principios del siglo XVII la circulación de la sangre, en su obra De Motu Cordis, dedicada a Carlos I de Inglaterra —decapitado más tarde por orden de Oliver Cromwell—, no imaginó la importancia de la sangre como medio de transporte. Debieron transcurrir casi 300 años para que pudieran describirse órganos —glándulas— que a través de la san- gre envían sustancias —hormonas—, con el propósito de transmitir un mensaje a distancia y para saber que estas sustancias actúan por medio de un receptor encargado de hacer efectivo dicho mensaje. En los últimos 50 años, se han vislumbrado las ver- daderas funciones de las glándulas. Puede decirse que en la segunda mitad del siglo XX, los conocimientos sobre endocrinología avanzaron tanto como los logros en inmunología y genética. Ello ha puesto en evidencia, entre otros asuntos, la íntima relación entre el sistema nervioso y el sistema endocrino. En efecto, la secreción de numerosas hormonas es estimulada por el hipotálamo y la hipófisis, considerada durante mucho tiempo como la glándula reguladora, ha pasado a ser dependiente del sistema nervioso. En la actualidad, puede asegurarse que el cerebro diri- ge muchas glándulas. Sir William Maddock Bayliss señaló: “Existen numerosas sustancias que actúan en forma poderosa en un tiempo mínimo y que son de importancia primordial en procesos fisiológicos. Entre ellas, se encuentran las hormonas o mensajeros químicos producidas en órganos específicos para actuar a distancia y que proveen por consiguiente de una coordinación química para las actividades del organismo trabajando de manera conjunta con el sistema nervioso”. Si se desean encontrar los orígenes de la endocrinología actual, 1 Historia de la endocrinología Andrés Lisci GarmillaϮ es preciso remontarse al Renacimiento, época a partir de la cual Eustaquio, Wharton, Malpighi y Morgan dieron a conocer sus descubrimientos en esta materia. Es admirable la intuición de Wharton, anatomista del siglo XVII, quien escribió acerca de las suprarrenales: “Es probable que cada glándula tenga su propio canal”. Para 1775, Bordeau estipuló que cada órgano produce sustan- cias específicas que, por vía sanguínea, ejercen acciones estimuladoras y útiles para la conservación del organismo. Bordeau tomó como base para su aseveración el hecho de que, con la castración, desaparecen del organismo sus- tancias producidas en los testículos y enviadas a la sangre. Puede considerarse a J. Müller como el verdadero descu- bridor de la fisiología de las glándulas. Por primera vez en su monografía, que apareció en 1830, y posteriormente en su Tratado de Fisiología, se mencionan algunas glándulas que no poseen conducto excretor y que no tienen relación con el ambiente externo como las otras glándulas, entre ellas la tiroides, el timo y las suprarrenales. Esta distinción fue confirmada por Burdach en su obra Die Physiologie als Erfahrungswissenschaft (Fisiología como ciencia em- pírica, 1839). Diez años más tarde, Berthold inauguró la fisiopatología experimental de las secreciones internas al demostrar las consecuencias de la extirpación de los tes- tículos en el desarrollo de los caracteres sexuales en pollos y cómo pueden evitarse dichas consecuencias mediante el trasplante de testículos. De ese modo, se confirmó la existencia de una acción química de estas glándulas, sobre algunos tejidos del organismo. En 1855, el genial Claude Bernard creó en su cátedra el término y verdadero concepto de secreción interna, en oposición a la excreción externa de las glándulas provistas de conducto excretor. Bernard descubrió que cada célula, tejido u órgano, posee la propiedad de depositar en la sangre, en el medio interno: milieu organique intérieur, sustancias útiles para el organismo; a esta propiedad le dio el nombre de secreción interna. El mérito de Claude Bernard fue mayor cuando demostró la influencia del sistema nervioso sobre las secreciones internas al descubrir el desarrollo de glucosuria secundaria a la punción del cuarto ventrículo. = In memoriam. NOTA: Gracias al joven estudiante de medicina, Luis Daniel López Varela, por su apoyo en la obtención de algunos de estos datos. © E d it o ri al E l m an u al m o d er n o F ot oc op ia r si n au to riz ac ió n es u n de lit o. Años más tarde, en 1869, Charles Édouard Brown- Séquard, cambió el nombre de glándulas vasculares sanguíneas por el de glándulas de secreción interna. Brown-Séquard es el creador de la fisiología experimen- tal endocrina, impulsado por la descripción de Thomas Addison (1855) del morbo bronzino y de su relación con las alteraciones encontradas en las glándulas suprarrenales. En 1856, Séquard inició sus experimentos consistentes en destruir las suprarrenales en animales y concluyó que estas glándulas son indispensables para la vida. Schiff llegó a esta misma conclusión respecto a la tiroides en ese mismo año. Por su parte, Kocher en 1883 constató el mixedema posterior a tiroidectomía. A este descubrimiento siguió la observación de Weiss, Billroth, Eiselsberg y Mikulicz sobre la tetania paratiropriva relacionada con las paratiroides, descubiertas en 1880 por Sandstorm. Diez años después, Pierre Marie relacionó la hipófisis con la acromegalia. Los estudios realizados por De Deminicis, Mering y Minkowski en relación con el páncreas y la diabetes mellitus proyec- taron en el campo de la investigación clínica un rayo de luz inesperado. Estos hallazgos clínicos, junto con el descubrimiento de las acciones de la adrenalina, de las hormonas tiroideas, de los estrógenos, andrógenos y del cortisol, entre otros, dieron una nueva dirección a la medicina contemporá- nea; sobre todo, cuando el extraordinario clínico italiano Nicola Pende, del Instituto Biotipológico-Ortogenético de la Universidad de Génova, estableció, a principios del siglo XX, las relaciones entre las hormonas y la constitución, el temperamento y el carácter del individuo. La liberación de mensajeros químicos fue demostra- da en 1921 por Loewi, lo que le valió el premio Nobel con su concepto de vagusstoff o sustancia vagal. En 1953, Sanger estableció la secuencia de los aminoácidos que constituyen la estructura de la insulina, en 1962 Suther- land et al. detectaron la presencia de 3’, 5’-monofosfato de adenosina cíclico (AMP cíclico: cAMP) y demostraron que las hormonas lo estimulan y actúan por medio de él. Desde entonces, el cAMP fue considerado como segundo mensajero. Sutherland recibió el premio Nobel en 1971. Otro importantísimo descubrimiento fue el realizado por Harris, al demostrar que las hormonas estimulantes de la hipófisis eran liberadas por hormonas procedentes del hipotálamo. Guillemin y Schally purificaron los extractos hipotalámicos de los cerdos y del ganado vacuno, extra- jeron el factor liberador de la hormona estimulante de la tiroides (TSH) y reconocieron la estructura de la hormona liberadora de las gonadotropinas (GnRH). Guillemin et al. fueron los primeros en describir la estructura química de la somatostatina. Por estos descubrimientos, Guillemin y Schally recibieron el premio Nobel de Medicina en 1978, junto con la Dra. Rosalyn S. Yalow, quien puso en práctica los métodos de radioinmunoanálisis, de enorme utilidad en la investigación y el diagnóstico de los pade- cimientos endocrinos. La multitud de investigadores que han recibido el Nobel por sus estudios en el terreno de la endocrinología revela la importancia de esta especialidad médica. El descubrimiento de numerosas hormonas en las últimasdécadas y de los mecanismos de acción mediante sus receptores, o el considerar al corazón como órgano de secreción interna hacen de la endocrinología una ma- teria fascinante e indispensable para todos los médicos clínicos e investigadores. A continuación se presenta una lista de investigadores y descubrimientos en el campo de la endocrinología en las distintas etapas de la historia de la medicina. (El lector interesado puede encontrar más información sobre este tema en la obra The history of clinical endocrinology de V.C. Medvei, publicado por The Parthenon Publishing Group, UK, en 1993). CEREBRO 1543 Vesalius en su obra de anatomía, señala que el cerebro es un órgano glandular. 1664 Willis supone que algún humor del cerebro es llevado a la glándula hipófisis. 1885 Bernard demuestra en un estudio aplicado en perros que la estimulación con una aguja en el cuarto ventrículo produce glucosuria. 1951 Lhermitte indica la regulación de la vida mental por las hormonas. 1975 Bradbury, Smyth y Snell aíslan y describen la estructura de la -endorfina. 1979 La International Health Foundation, en una reunión en Bordeaux, Francia, señala al cerebro como un importante órgano endocrino en la salud y la enfermedad. HIPOTÁLAMO 1742 Lieutaud descubre el sistema portal como conexión entre el hipotálamo y la hipófisis. 1936 Selye describe el síndrome de estrés. 1951 Scharrer y Bergman describen que la producción de las hormonas se efectúa en la hipófisis posterior, en el hipotálamo. 1955 Guillemin y Schally descubren la hormona liberadora de corticotropina (CRF). 1956 Pincus administra su prototipo de píldora anticonceptiva. 1960 McCann y Harris descubren la hormona liberadora de hormona luteinizante (LRF); en el mismo año, Meites informa sobre la hormona liberadora de prolactina (PRF). 1961-62 Schreiber estudia la hormona liberadora de tirotropina (TRF). 1961-63 Talwalker investiga la hormona liberadora de prolactina (PIF). 1964 Meites realiza sus estudios sobre la hormona liberadora de hormona del crecimiento (GRF). 1971 Schally y Arimura examinan la relación entre diversas hormonas, hormona luteinizante (LH), hormona liberadora de la hormona foliculoestimulante (FSH) y hormona del crecimiento (GH). 1972 Liuzzi describe la acción inhibidora de la L-dopa sobre la GH. 1973 Guillemin: GH y RIH. 1977 Daniel y Treip publican sus estudios sobre patología del hipotálamo. © E d it o ri al E l m an u al m o d er n o F ot oc op ia r si n au to riz ac ió n es u n de lit o. HIPÓFISIS ANTERIOR (ADENOHIPÓFISIS) 1543 Vesalius describe la glándula hipófisis. 1742 Lieutaud efectúa una descripción del tallo de la hipófisis. 1752 Haén reporta amenorrea en una paciente con tumor hipofisario. 1772 Saucerotte describe a un acromegálico. 1840 Mohr fija las características del síndrome de Fröehlich. 1869 Lumbroso describe un caso de macrosomía (acromegalia). 1885 Pierre Marie acuña el término acromegalia. 1887 Minkowski relaciona la acromegalia con un tumor de la hipófisis. 1892 Massalongo atribuye la acromegalia a la hiperfunción de la hipófisis. 1900 Benda relaciona la acromegalia con la presencia de un tumor eosinófilo de la hipófisis. 1901 Froehlich describe el síndrome adiposo genital. 1906 Schloffer opera un tumor de la hipófisis por vía nasal. 1914 Simmonds describe la enfermedad que lleva su nombre: la caquexia hipofisaria. 1916 Erdheim caracteriza al enanismo pituitario. 1928 Zondek y Aschein aíslan las gonadotropinas. 1929 Stricker y Grueter descubren la prolactina; ese año, Aron describe la acción de la TSH. 1930 Houssay extirpa el páncreas en perros con hipofi- sectomía. 1932 Cushing describe el basofilismo de la hipófisis. 1933 Collip aísla por primera vez la ACTH. 1939 Sheehan define el panhipopituitarismo por hemo- rragia posparto. 1945 Choh Hao Li y Evans aíslan la GH. 1949 Choh Hao Li y Evans aíslan también la FSH. 1961 Choh Hao Li describe la secuencia de los amino- ácidos de ACTH bovina. 1963 Berson y Yallow conceptualizan el radioinmuno- análisis (RIA). 1971 Pierce y Liao determinan la estructura de la hormona estimulante de la tiroides (TSH). 1971 Choh Hao Li describe la estructura de la GH humana. 1975 Bradbury et al. aíslan y describen la estructura de la endorfina. HIPÓFISIS POSTERIOR (NEUROHIPÓFISIS) 1794 Frank reconoce la diabetes insípida. 1877 Gee identifica la diabetes insípida nefrogénica. 1906 Dale describe la oxitocina. 1913 Farini reconoce la acción antidiurética de extractos de la hipófisis. 1928 Kamm aísla la vasopresina y la oxitocina. 1951 Scharrer y Bergman descubren el origen hipotalá- mico de las hormonas de la neurohipófisis. 1975 Daniel y Pritchard describen la anatomía y la histología de la hipófisis posterior (sistema portal). GLÁNDULA PINEAL 1659 Wharton enumera en forma completa las carac- terísticas morfológicas de la glándula pineal. 1958 Lerner aísla la melatonina. 1963 Milcu, Pavel y Neacsu descubren que la pineal cuenta con dos hormonas (péptidos). 1973 Varios autores informan sobre el ritmo circadiano de la melatonina. PÁNCREAS 1550 a.C. En el papiro de Ebers se describe la poliuria. 136 Arteus de Capadocia introduce el término diabetes. 900 Rhazes introduce la dieta para el tratamiento de la diabetes. 1675 Willis señala el sabor dulce de la orina en el dia- bético. 1689 Morton menciona la posibilidad de un factor hereditario en la diabetes mellitus. 1776 Dobson observa la hiperglucemia y la glucosuria. 1800 Prout caracteriza el coma diabético. 1869 Langerhans describe en el páncreas los islotes que llevan su nombre. 1874 Kussmaul explica el tipo de respiración (que lleva su nombre) en la cetonemia. 1875 Bouchardat emplea la solución de Cu para detectar la presencia de glucosa en la orina. 1890 Minkowski y von Mering producen diabetes mellitus en perros al extirparles el páncreas. 1893 Larguesse sugiere que los islotes pancreáticos producen hormonas. 1901 Opie prueba la relación entre diabetes mellitus y lesión de los islotes de Langerhans. 1919 Folin y Wu crean el método para medir azúcar en la sangre. 1921 Banting, Best y Collip descubren la insulina; la aplican al año siguiente. 1923 Collip purifica la insulina y Murlin descubre el glucagón. 1926 Frank introduce las biguanidas. 1942 Janbon señala la potencia hipoglucemiante de las sulfonamidas. 1943 Loubatiéres estudia la acción de éstas. 1955 Sanger describe la estructura química de la insulina bovina. 1957 Ungar introduce la fenilbiguanida en el tratamiento de la diabetes mellitus. En el mismo año, Berson y Yalow emplean el radioinmunoanálisis para cuantificar insulina en plasma. 1966 Zahn (en Alemania), Katsoyanis (en EUA) y NiuChing (en China) sintetizan la insulina. 1978 Doniach y Bottazzo informan sobre el proceso de antiinmunidad en la diabetes mellitus. TIROIDES 1600 a.C. Los chinos emplean algas y esponjas marinas quemadas para el tratamiento del bocio. © E d it o ri al E l m an u al m o d er n o F ot oc op ia r si n au to riz ac ió n es u n de lit o. 50 a.C. Celso describe el bocio quístico y su cirugía. 30 d.C. Juvenal refiere el bocio epidémico en los Alpes. 1475 Wang Hei describe la glándula tiroides. Sugiere tomar extracto de ésta para curar el bocio. 1530 Paracelso relaciona el cretinismo con el bocio endémico. 1606 Shakespeare menciona el bocio en su obra La tempestad. 1659 Wharton utiliza el término tiroides. 1820 Parry observa y describe correctamente el bocio con exoftalmos: enfermedad de Parry. 1829 Lugol recomienda la solución que lleva su nombre para el tratamiento del bocio. 1835 Graves publica sus conocimientos sobre el bocio con exoftalmos: enfermedad de Graves. 1850 Chatin indica que el bocio endémico puede preve- nirse con el consumo de plantas que contienen yodo. 1878 Ord acuña el término mixedema. 1886 Moebius relaciona el bocio exoftálmico con hiperfunción de la tiroides. 1896Descripción de la tiroiditis de Riedel. 1907 Mayo emplea por primera vez el término hiperti- roidismo. 1910 Kocher acuña el término Jod-Basedow. 1912 Descripción de la tiroiditis de Hashimoto. 1914 Kendall aísla la tiroxina. 1926 Harington determina la estructura química de la tiroxina y logra sintetizarla en 1927. 1943 Hertz y Roberts introducen el empleo de 131I en el tratamiento del hiperparatiroidismo. 1943 Astwood utiliza las tioureas y el propiltiuracilo en el manejo de la enfermedad de Graves. 1956 Roit y Doniach demuestran los autoanticuerpos en la tiroiditis de Hashimoto. PARATIROIDES 1815 Clarke describe la tetania en niños. 1816 Kellie explica la tetania crónica con espasmo carpo- pedal y de la glotis. 1862 Trousseau describe el signo que lleva su nombre. 1876 Chvostek caracteriza el signo que acuña su nombre. 1880 Sandstrom hace la primera descripción de las paratiroides. 1891 von Recklinghausen describe la osteítis fibrosa quística. 1896 Vassale y Generali demuestran en animales de experimentación, que la tetania se desarrolla tras la resección de las paratiroides. 1904 Askanazy señala que la osteítis fibrosa quística es causada por un tumor de paratiroides. 1906 Erdheim describe la hiperplasia de las paratiroides en la osteomalacia. 1909 McCallum y Voegtlin demuestran el beneficio del tratamiento con calcio en el hipoparatiroidismo. 1923 Hanson obtiene el primer extracto efectivo de paratiroides. 1925 Collip aísla la hormona paratiroidea. 1934-1948 Albright describe la bioquímica del hiperpara- tiroidismo primario y de la litiasis renal. 1959 Rasmussen aísla la hormona paratiroidea y reconoce su estructura química. 1962 Coop aísla la calcitonina. 1963 Berson introduce el radioinmunoensayo para medir la hormona paratiroidea en suero. CORTEZA SUPRARRENAL 563 Eustaquio describe las suprarrenales. 1855 Addison define las características de la enfermedad que lleva su nombre. 1856 Brown-Séquard demuestra que las glándulas suprarrenales son esenciales para la vida. 1905 Bullock y Sequeira describen el síndrome adre- nogenital. 1926 Smith demuestra que la hipofisectomía, ocasiona la atrofia de las glándulas suprarrenales. 1932 Cushing relaciona el síndrome que lleva su nombre con un adenoma basófilo de la hipófisis. 1936 Selye define el concepto de estrés. 1937 Kendall aísla las hormonas de la corteza supra- rrenal. 1942 Li y Sayers identifican la función de la ACTH. 1946 Selye describe el síndrome general de adaptación. 1953-1955 Wettstein y Schmidlin sintetizan la aldos- terona. 1955 Conn describe el aldosteronismo primario. 1966 Schwyz realiza la síntesis de la -corticotropina. MÉDULA SUPRARRENAL 1886 Fraenkel describe el cuadro clínico de hipertensión y lo relaciona con un tumor suprarrenal. 1898 Furth y Abel aíslan la adrenalina. 1945 Holtz et al. detectan la noradrenalina. TESTÍCULOS 400 a.C. En un escrito de Hipócrates se reconoce que la parotiditis puede producir orquitis y esterilidad. 1677 Leeuwenhoek y Hamen observan por primera vez los espermatozoides. 1780 Spallanzani realiza inseminación artificial en varios animales. 1830 Cooper publica sus observaciones sobre la estruc- tura y los padecimientos de los testículos. 1841 Koelliker demuestra el origen celular de los esper- matozoides. 1889 Brown-Séquard informa sobre los efectos de la inyección de extractos testiculares en él mismo. 1929 Fun y Harrow obtienen la hormona testicular activa, a partir de la orina. 1973 Lazerda estudia la variación circadiana de la tes- tosterona del plasma en hombres normales. © E d it o ri al E l m an u al m o d er n o F ot oc op ia r si n au to riz ac ió n es u n de lit o. OVARIOS 1555 Vesalius describe los “testículos femeninos”. 1561 Fallopio describe las trompas, el cuerpo lúteo, himen, clítoris y el ligamento redondo. 1621 Fabricio utiliza por primera vez el término ovario. 1672 von Graaf demuestra la ovulación. 1827 von Bauer descubre el óvulo humano. 1843 Barry observa el espermatozoide en el interior del óvulo. 1892 Lataste y Moreau demuestran los cambios pe- riódicos en el epitelio vaginal. 1905 Marshall y Jolly observan que los extractos de ovarios producen el periodo estrogénico en animales hembras a las cuales se les extirparon estos órganos. 1908 Adler describe los cambios cíclicos en el endo- metrio. 1917 Papanicolaou introduce el estudio de frotis vaginal. 1923 Allen y Doisy aíslan los estrógenos. 1929 Corner descubre la progesterona. 1929 Marrian aísla el pregnadiol. 1933 Kauffman emplea estrógenos en mujeres oforec- tomizadas. 1934 Butenandt obtiene la progesterona purificada. 1936 McCorquodale, Thayer y Lloisy aíslan el es- tradiol. 1938 Dodds obtiene el primer estrógeno sintético. CORAZÓN 1628 Harvey describe al corazón como bomba, órgano muscular que se contrae rítmicamente, impulsando sangre. Tomarían 350 años para reconocer al corazón como órgano endocrino. 1847 Hartshorne sugiere que el corazón posee receptores de volumen capaces de percibir el llenado del flujo sanguíneo inducido por una inmersión de cuerpo completo, lo cual reconoció con un efecto diurético. 1935 John Peters corroboró las observaciones de Hartshorne; demostró, que la expansión del volumen sanguíneo, incrementaba el flujo urinario. 1954 Henry, Gauer y Reeves observaron por medio de la distensión de un balón en la aurícula izquierda de perros anestesiados, una asociación con el incremento en el flujo urinario. 1955 Kish utilizó la microscopia eléctrica, describió densos gránulos que se localizaban en la aurícula pero no en los ventrículos de mamíferos. 1958 Poche demostró que el número de gránulos presentes en el corazón estaba influenciado por cambios en la ingesta de alimentos y agua en ratas. 1964 Jamieson y Palade, refieren: Dichos gránulos están presentes en el cardiocito de los seres humanos, sugiriendo que los gránulos observados eran semejantes a otros gránulos que liberaban hormonas polipeptídicas. 1976 Marie, Guillemot y Hatt demostraron que el número de gránulos en el cardiocito atrial incrementaba cuando se disminuía las cantidades de sodio en la dieta de animales. 1981 De Bold propone que los gránulos deben almacenar alguna sustancia que se interrelaciona con el balance de sodio. Realizó el experimento, de infundir extracto de miocardio de ratas en otras ratas, mientras monitoreaba el efecto en la función renal, observando que sólo los extractos de aurícula y no de ventrículos, producían natriuresis. 1982 Trippodo: Basándose en los trabajos de DeBold, se logró la identificación de la primera hormona cardiaca: el péptido natriurético atrial (PNA). 1987 Vesely demostró que en realidad eran 4 péptidos- hormonas, los fabricados por el gen del (PNA), los otros 3 péptidos producían vasodilatación, al igual que natriuresis. 1988 Sudoh, Kanagawa y Minamino identifican una quinta hormona cardiaca, el péptido natriurético cerebral, cambiando su nombre a Péptido Natri- urético tipo B. 1990 El mismo grupo de investigación encuentra un sexto miembro de la familia de péptido cardiaco, el péptido natriurético tipo C. A partir de estos avances, la investigación en la función endocrina del cardiomiocito se ha enfocado en lograr un mejor entendimiento del funcionamiento de estas hormo- nas, para poder ser aplicadas en el diagnóstico, pronóstico y tratamiento de diversas enfermedades. 2001 La FDA aprueba el uso de Nesiritide, una preparación intravenosa de péptido natriurético tipo B humano recombinante, indicado para el tratamiento de insuficiencia cardiaca congestiva descompensada. ADIPOCITO Hasta mediados del siglo XX se concebía al tejido graso solamente como un reservorio de energía y almacén de lípidos. 1905 Gierke fue el primero en sugerir que el tejido adiposo posee un rol más allá de reservorio de lípidos. Identificó además, un rol de reservorio de glucógeno. 1950 Ingalls reportó que una sola mutación en un gen predisponíaa ratones a convertirse obesamente mórbidos y diabéticos a una temprana edad. 1993 Hotamisligil demostró un incremento en la expresión de TNF en el tejido adiposo de ratas genéticamente obesas. 1995 Zhang y Friedman identifican a la leptina como un factor secretorio especifico de las células adiposas. Postula a la leptina como modulador hormonal entre el adipocito y el cerebro. Se origina © E d it o ri al E l m an u al m o d er n o F ot oc op ia r si n au to riz ac ió n es u n de lit o. así, el concepto de tejido adiposo como órgano endocrino. 1995 Scherer, Liang, Maeda y Shapiro. Estos cuatro investigadores juntos con sus grupos, fueron los primeros en identificar la adiponectina. 2000 Holcomb primero describió la familia del gen y la distribución especifica en el tejido, identificando una proteína que se encontraba sobre regulada en los pulmones de ratones con asma inducida experimentalmente. Lo que se conoce como Molécula tipo resistina (RELM ), posteriormente se identificó la proteína RELM , localizada en las criptas intestinales. 2001 Steppan identifica un tercer homólogo conocido como resistina o factor secretorio especifico del adipocito. A partir de estos descubrimientos, muchos otros factores secretados por el adipocito se han descrito, incluyendo al Factor de Crecimiento Transformante Beta, Interferón Ga- mma, algunas interleucinas como IL-1, IL-6, IL-10 e IL-8, Proteína Quimio-atrayente del monocito y Factores de la cascada del complemento (C3,Inhibidor del activador del plasminogeno-1, fibrinógeno). Asimismo, se han realizado investigaciones acerca de las implicaciones fisiopatológicas y terapéuticas en diversas enfermedades, principalmente Diabetes, Obesidad, Dislipidemia e Hipertensión. Tal vez uno de los resultados terapéuticos más tangi- bles, producto de la investigación del adipocito, sea que al final del decenio de 1990 se introdujeron al mercado los fármacos de la familia de agonistas del Receptor activado por el proliferador de los peroxisomas gamma (PPARɣ), mejor conocidos como Tiazolidinedionas (TZD), estos han sido uno de los fármacos más controversiales en los últimos años. Por otro lado, el uso de agonistas del Recep- tor activado por el proliferador de los peroxisomas alfa (PPAR ), conocidos como Fibratos, han tenido pasos más firmes en su terapéutica en el campo de la Dislipidemia. Sólo el tiempo podrá decir si el concepto de (PPAR) se- guirá siendo un camino de investigación viable. Sin duda alguna, aún hay mucho por investigar acerca de las implicaciones del adipocito como un órgano endo- crino, sin embargo, el cambio en la percepción hacia él ha sido enorme en las últimas décadas. ENDOTELIO En los últimos años ha habido un gran cambio en el co- nocimiento sobre el papel que desempeña el endotelio vascular en la regulación cardiovascular. Antiguamente se creía que el endotelio era sólo una barrera mecánica entre la sangre y la pared del vaso. Hoy sabemos que el endotelio es un tejido paracrino muy activo. 1976 Moncada describe la producción de Prostaciclina por parte del endotelio. 1980 Furchgott demostró la existencia del Factor Relajante derivado del endotelio (FRDE). 1987 Ignarro, Byrnes, Buga y Wood fueron los primeros en señalar la similitud entre el FRDE y el Óxido Nítrico en el sistema de perfusión. 1988 Yanagisawa descubre una familia de péptidos con propiedades vasoconstrictoras potentes, denominada endotelina (ET)-1. 1988 Benny y Chen describen el Factor Hiperpola- rizante derivado del endotelio EDHF. 2003 Ghosh y Salerno identifican tres isoformas de óxido nitro-sintetasa (NOSI, II, III). REFERENCIAS Bayliss VM: Principles of General Physiology, 4a. Ed. Londres: Longmans, Green, and Co, 1924. Felig P.H, Frohman LA: Endocrinology and Metabolisrn. New York: McGraw-Hill, 2001. Hadley E: Endocrinology. New Jersey: Prentice Hall, 1988. Haligua B: Histoire de la Médecine. Paris: Masson, 2001; 144,181. 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Por otra parte, las células endocrinas no siempre pueden limitarse por fronteras anatómicas. Otros grupos celulares endocrinos se encuentran dentro de órga- nos que cumplen diversas funciones como el sistema neu- roendocrino con las neurohormonas en el sistema nervioso central, el aparato yuxtaglomerular con las hormonas del sistema renina angiotensina y la secreción de eritropoye- tina en el riñón, el sistema de hormonas gastrointestinales con la gastrina, la ghrelina, las colecistocinina, el péptido glucagonoide 1, el péptido insulinotrópico dependiente de glucosa y otros; el tejido adiposo con efectos a distancia por medio de la adiponectina, la leptina, la resistina y otras citocinas, el sistema endocrino del corazón con el péptido natriurético auricular (ANP), y el hígado con las soma- tomedinas. Las hormonas tienen la posibilidad de ejercer diferentes acciones y por medios variados según el órgano blanco. Una misma hormona puede tener varios efectos y un órgano ser sujeto del control de diferentes hormonas. Algunas hormonas funcionan también como neurotrans- misores en el sistema nervioso central. El sistema endocri- no y el sistema inmunitario –el timo en particular– tienen relación íntima, y varias citocinas (las interleucinas), a su vez, afectan a la hipófisis, tiroides, suprarrenales y gónadas. El tejido adiposo produce quimiocitocinas que atraen los monocitos y estimulan la producción de mediadores de la inflamación por los macrófagos. INTRODUCCIÓN La endocrinología es la rama de la medicina que estudia las glándulas de secreción interna, sus secreciones específicas llamadas hormonas y sus enfermedades. La endocrinología trata sobre la biosíntesis, el almacenamiento y la función hormonal y celular de las glándulas endocrinas y de los tejidos que las secretan. SEÑALIZACIÓN Y CONTROL DE FUNCIONES. LAS HORMONAS El organismo mantiene una notoria estabilidad en su composición a pesar de estar sujeto a constantes cam- bios de factores dependientes del medio externo y de otros relacionados con el medio interno.El control de este equilibrio se lleva a cabo por el sistema nervioso y por mediadores químicos. El sistema de señales químicas puede actuar en el interior de la misma célula que las produce (acción intracrina); o bien, vertiéndose en el espacio extracelular expresar su efecto sobre la misma célula que origina el mediador químico (efecto autocrino). El efecto puede ser en las células de la región donde se secreta (control paracrino); o bien, al pasar tales sustan- cias a la circulación, realizar su efecto a distancia (control endocrino). En esta última instancia, a los mediadores se les denomina hormonas (figura 2-1). Una señal neuroen- docrina es la de una hormona producida por una célula nerviosa neurosecretora. Bayliss y Starling propusieron el concepto de hormo- na en 1902 con los siguientes componentes: producto químico de un órgano elaborado en pequeñas cantidades, secretado a la sangre y transportado a un órgano distante donde ejerce su función. La palabra hormona proviene del griego y significa poner en acción. © E d it o ri al E l m an u al m o d er n o F ot oc op ia r si n au to riz ac ió n es u n de lit o. Se acepta que todos los órganos secretan y responden a hormonas (sistema nervioso, pulmones, corazón, aparato gastrointestinal, piel, riñones), sin embargo, la especialidad clínica de la endocrinología se orienta a aquellos órganos endocrinos cuya función es, en exclusiva, la secreción hormonal: hipófisis, glándula tiroides, suprarrenales, pa- ratiroides, ovarios, testículos y el páncreas endocrino así como a las hormonas secretadas por el sistema endocrino difuso, en especial las gastrointestinales, las producidas en el tejido adiposo y las originadas en el riñón. Funciones hormonales El control hormonal regula diferentes funciones cuyo nombre revela la importancia de todas ellas. Las fun- ciones particulares de cada hormona se describen en los capítulos correspondientes a cada glándula. Esta sección ilustra la respuesta integrada de las hormonas en relación con cuatro áreas: 1. Crecimiento y desarrollo. 2. Mantenimiento del medio interno. 3. Diferenciación celular y reproducción. 4. Regulación del metabolismo y del aporte nutricio. 1. Crecimiento. El crecimiento se presenta en la vida intrauterina, en la infancia y en la adolescencia, en él participan múltiples factores: hormona de crecimiento (GH) y su efector, la somatomedina C, hormonas tiroideas, gluco- corticoides, esteroides gonadales, factores ambientales que modifican la nutrición y las anomalías genéticas que comprometen los núcleos de crecimiento. Son también importantes la hormona liberadora de la hor- mona del crecimiento, otros factores de crecimiento y la insulina Los corticosteroides inducen la maduración y el cierre de los cartílagos del crecimiento. 2. Homeostasis. En la conservación del medio interno participan hormonas con acciones diferentes. Es importante mencionar lo siguiente: Las hormonas tiroideas controlan 25% del meta- bolismo basal en la mayoría de los tejidos. El cortisol ejerce un efecto permisivo para la mayor parte de las hormonas. La paratohormona regula las concentraciones de calcio y fósforo. La hormona antidiurética controla, entre otros aspectos, el volumen sanguíneo circulante, la os- molaridad y la depuración de agua libre. Los mineralocorticoides mantienen también el volumen intravascular y la concentración sanguínea de sodio y potasio. La insulina mantiene el nivel de glucosa en sangre dentro de límites estrechos, regula la producción hepática de glucosa y la captación de la misma por los tejidos periféricos. El glucagón, la adrenalina, el cortisol y la hormona del crecimiento, por otra par- te, regulan la producción de glucosa para mantener su concentración normal durante el ayuno, cuando existe tendencia a la hipoglucemia y también como respuesta al estrés. 3. Diferenciación celular y reproducción. Esta extensa área de la endocrinología consta de por lo menos cuatro fases: (A) Diferenciación sexual durante la vida fetal; (B) maduración sexual en la pubertad; (C) concepción, embarazo, parto y lactancia; y (D) menopausia. En cada fase se identifica una acción coordinada de varias hormonas: LH, FSH, prolactina, estrógenos, progesterona. Ejemplo de lo anterior es el ciclo mens- trual: éste inicia con la maduración del folículo ovárico bajo la secreción pulsátil de la hormona luteinizante (LH) y de la hormona folículo-estimulante (FSH) ambas aumentan la sensibilidad de la hipófisis a y la concentración de la hormona liberadora de gonado- tropinas (GnRH), posteriormente, se desencadena una secreción mayor de LH y se induce la ruptura del folículo maduro. Los factores de crecimiento modulan la respuesta a las gonadotropinas, la vascularidad y la ruptura folicular. A la ruptura del folículo sigue la fase luteínica con la producción de progesterona. El ciclo menstrual concluye con un posible embarazo o bien, con la menstruación. 4. Nutrición y aporte nutricio. El control de la ingesta de alimentos se integra en los núcleos basales del sistema nervioso central con áreas que inducen el apetito y otras relacionadas con la saciedad mediante la acción de neurotransmisores Célula neurosecretora Circulación general Circulación local Intracrina Autocrina Paracrina Endocrina Célula blanco distal Glándula endocrina Célula blanco distal Neuroendocrina Figura 2-1. Señalización en el control de la función de las células dife- renciadas. Mecanismos intracrino, autocrino, paracrino y endocrino. © E d it o ri al E l m an u al m o d er n o F ot oc op ia r si n au to riz ac ió n es u n de lit o. como la opiomelanocortina, el péptido Agouti, el péptido YY y su regulación con hormonas periféricas como leptina, insulina, colecistoquinina, péptido glu- cagonoide 1 y el péptido insulinotrópico dependiente de glucosa, así como de sustratos de los nutrimentos. El aporte en exceso de alimentos se deposita como grasa en las células adiposas dando lugar a cambios hormonales e inflamatorios relacionados con inflama- ción crónica de bajo nivel, resistencia a la insulina, dia- betes mellitus y enfermedad ateroesclerosa. El tejido adiposo es maleable y tiene capacidad de expandirse dentro de límites programados por la herencia. Clases de hormonas Se identifican varias clases de hormonas de acuerdo a su composición química. Péptido y proteínas. Formadas por tres o hasta más de 200 aminoácidos y con un peso molecular hasta de 30 000 Daltons. La mayoría de estas hormonas se sintetizan en el retículo endoplasmático rugoso a partir de la transcripción del ácido desoxirribonucleico (DNA) de uno o de varios genes, dando lugar a secuencias de ácido ribonucleico (RNA) que se traducen en la síntesis de proteínas. En el proceso de formación hormonal suele registrarse la siguiente vía: una gran proteína (prehormona) se frag- menta y da lugar a un compuesto de menor tamaño, las prohormonas. Posteriormente, en el aparato de Golgi esta prohor- mona se divide en segmentos que corresponden a la hor- mona biológicamente activa o, a varios componentes con actividad hormonal y se almacenan como gránulos. Más de una hormona puede derivar del mismo gen y dar lugar a fragmentos de péptidos con actividad diferente. Hormonas esteroideas. Tienen como antecedente químico al colesterol. La síntesis de las hormonas esteroi- deas se lleva a cabo en las mitocondrias y en el retículo endoplasmático rugoso, no necesitan de la expresión ge- nética sino de enzimas que conviertan al colesterol en el esteroide apropiado. Diferentes células tienen diferentes enzimas y su expresión es controlada por las hormonas trópicas de los esteroides. Hormonas derivadas de aminoácidos. Estas hormonas se forman al modificar las cadenas laterales de una mo- lécula de tiroxina o del triptofano. Las hormonas tiroideas derivan también de la tiroxina y mediante enzimas espe- cíficasacoplan dos moléculas y las yodizan. Hormonas eicosanoides. Se forman a partir de los lípidos y de los fosfolípidos por la vía del ácido linoleico y del araquidónico. En el cuadro 2-1 se presentan las principales hormo- nas clasificadas de acuerdo con su estructura, glándula o grupo celular que las produce, sus funciones o ambas. Con frecuencia se les identifica por las primeras letras de su nombre en inglés. Regulación hormonal La síntesis y la secreción de las hormonas están reguladas por tres mecanismos: el sistema de retroalimentación (negativa o positiva), el control paracrino y autocrino, y los ritmos: Retroalimentación Una hormona o un sustrato pueden estimular o disminuir la producción de otra hormona Se considera retroalimen- tación positiva si se estimula la producción en el órgano blanco (p. ej., TSH aumenta la síntesis de T4 y T3) y re- troalimentación negativa si se disminuye dicha actividad (p. ej., T4 y T3 inhiben la producción de TSH). Estas asas de retroalimentación permiten un control dentro de már- genes estrechos. En la retroalimentación participan hormonas, electrolitos (p. ej., calcio), vitaminas (p. ej., vitamina D) y sustratos (p. ej., glucosa y aminoácidos). Algunas modalida- des de retroalimentación no se han comprendido del todo. Por ejemplo, los estrógenos inhiben en forma crónica las gonadotropinas, sin embargo, su aumento gradual durante la primera fase del ciclo menstrual estimula el pico de secreción de LH característico de la mitad del ciclo mens- trual, al aumentar entre 10 y 20 veces la sensibilidad del gonadotropo para LHRH (hormona liberadora de LH). Control paracrino y autocrino Existen ciertos sistemas reguladores locales que incluyen factores de crecimiento y actúan sobre las células adya- centes en los mismos tejidos (p. ej., somatostatina sobre las otras células de los islotes pancreáticos, glucosa y ami- noácidos de los alimentos en la liberación de insulina), o bien, en los cuales el producto secretado actúa en la misma célula (p. ej., factor 1 de crecimiento similar a la insulina [IGF-1] en los condrocitos, el epitelio mamario y en las células gonadales). Este control es difícil de medir y valorar. Diversas estructuras anatómicas permiten alcanzar esta regulación, entre ellas se encuentran los islotes pancreáticos, el sistema porta hipotálamo-hipofisario, los túbulos seminíferos y las células de Leydig y el hígado y la insulina mediante el sistema de la vena porta. Ritmos Los ritmos permiten la adaptación al medio ambiente a través del control hormonal. Se tienen ritmos que cambian con la edad, las estaciones del año, el día y la noche, con el sueño, la alimentación, o bien, con el estrés. Ejemplos de estos ritmos son los relacionados con el inicio de la pubertad, la menopausia y con el ciclo mens- trual y los ritmos circadianos hipofisarios que aumentan la secreción nocturna de sus hormonas. Algunos ritmos se desarrollan en lapsos más cortos: las hormonas pep- tídicas se secretan en pulsos de horas y de minutos, esta secreción debe mantenerse de esta forma para asegu- rar su persistencia. Para contar con un valor confiable de producción de algunas hormonas, es necesario tomar muestras diferentes con intervalos de 30 min, o bien, recu- rrir a procedimientos tales como la medición de cortisol urinario de 24 horas. Transporte de las hormonas y su vida media La concentración de una hormona depende de su pro- ducción y de su vida media circulante. Luego de ser © E d it o ri al E l m an u al m o d er n o F ot oc op ia r si n au to riz ac ió n es u n de lit o. Cuadro 2-1. Clasificación y estructura de las principales hormonas Hormonas peptídicas y proteínicas Hormonas hipotalámicas Hormona liberadora de tirotropina (TRH) Hormona liberadora de corticotropina (CRH) Arginina vasopresina Hormona liberadora de gonadotropinas (GnRH) Somatostatina Factor liberador de prolactina Hormonas de la hipófisis anterior Tirotropina (TSH) Adrenocorticotropina (ACTH) Hormona luteinizante (LH) Hormona foliculostimulante (FSH) Hormona del crecimiento (GH) Prolactina Hormona estimulante de los melanocitos (MSH) Hormonas de la hipófisis posterior Oxitocina Hormona antidiurética Páncreas Insulina Glucagón Somatostatina Aparato gastrointestinal Grelina Hormona glucagonoide 1 (GLP 1) Colecistocicinina Motilina Péptido intestinal vasoactivo Polipéptido pancreático Paratiroides Hormona paratiroidea (PTH) Tiroides Calcitonina Hormonas placentarias Gonadotropina coriónica Somatotropina placentaria Hormonas cardiacas y vasculares Péptido natriurético auricular Endotelina Hormonas renales Sistema renina angiotensina Eritropoyetina Glándula pineal Melatonina Factores de crecimiento Factor de crecimiento similar a la insulina I y II (IGF 1, IGF 2) Factor de crecimiento epidérmico Interleucinas Factor de necrosis tumoral Hormonas derivadas de aminoácidos Suprarrenales Adrenalina Noradrenalina Glándula tiroides Triyodotironina (T3) Tetrayodotironina (T4) Sistema vascular Óxido nítrico Hormonas esteroideas Glándulas suprarrenales Cortisol Aldosterona Dehidroepiandrosterona Testículo Testosterona Dihidrotestosterona Ovario Estradiol Progesterona Hormonas derivadas de ácidos grasos Prostaglandinas Tromboxano Prostaciclinas Leucotrienos Lipoxinas © E d it o ri al E l m an u al m o d er n o F ot oc op ia r si n au to riz ac ió n es u n de lit o. secretadas al medio extracelular, algunas de las hormonas circulan en combinación con proteínas transportadoras. A continuación se mencionan algunas de ellas: Globulina fijadora de tiroxina (TBG). Prealbúmina fijadora de tiroxina (TBPA). Globulina fijadora de corticosteroides (CBG). Globulina fijadora de hormona sexual (SHBG). Proteínas fijadoras de factor del crecimiento similar a la insulina tipo 1 (IGFBP-1). Proteína transportadora de la hormona del creci- miento (GHBP). Activina (proteína de unión a la folistatina). Las hormonas proteínicas son hidrosolubles y pueden circu- lar como tales o unidas a un transportador proteínico (p. ej., hormona del crecimiento, hormona liberadora de corti- cotropina, somatomedina). Las hormonas tiroideas y las hormonas esteroides son menos solubles en agua y forman complejos unidos a proteínas. Las hormonas libres y las combinadas mantienen un equilibrio. En la actualidad se acepta que las formas libres son las biológicamente activas y que la asociación proteínica retrasa su metabolismo y representan un reservorio. Los transportadores pueden reaccionar con los receptores de membrana iniciando una vía de señalización. La mayoría de los transportadores se sintetizan en el hígado y su concentración varía por la influencia de factores que no afectan la concentración de la hormona libre. La vida media de las hormonas es variable, el metabo- lismo en la circulación de las catecolaminas permite sólo unos segundos de vida, la vida media para las hormonas peptídicas y proteínicas es de unos minutos y, por su parte, las hormonas tiroideas y los esteroides tienen una vida de algunas horas. Mecanismo de acción de las hormonas Receptores Las hormonas inducen una serie de acciones particulares al unirse con estructuras celulares denominadas recepto- res hormonales. Las células efectoras para cada hormona tienen receptores que las hacen responder al estímulo. Estos receptores pueden ser de membrana celular (pa- ra péptidos y catecolaminas), de membrana nuclear (para hormonas tiroideas y esteroideas, y vitamina D) o citoplasmáticos (hormonas esteroides). Las hormonas cuentan con afinidad y especificidad por su receptor. El número de receptores varía en los diferentes tejidos según el órgano blanco de acción de la hormona. La formación del complejo hormona-receptor origina diversas reacciones que expresan el efecto hormonal. Receptores de membrana Los péptidos y las proteínas, al ser hidrosolubles, no di- funden a través de la membrana celular hidrofóbica,en su lugar, se acoplan a receptores extracelulares producien- do una señal intracelular. La mayoría de los receptores se unen a proteínas G, esta última se disocia y abre los canales iónicos de la membrana celular o bien, activa en- zimas que estimulan o inhiben a un segundo mensajero, el AMP cíclico, el diacilglicerol o el trifosfato de inositol, estos a su vez activan serina cinasas –treonina cinasa o fosfatasas– y con esto desencadenan reacciones citoplas- máticas y nucleares específicas. Otro tipo de receptor de membrana activa una tirosincinasa, este último es el más utilizado por la insulina, la hormona del crecimiento, la prolactina, los factores de crecimiento y las citosinas; se produce una autofosforilación de esa tirosina o de una enzima asociada con una vía similar a la descrita en los otros receptores. Receptores hormonales intracelulares Las hormonas tiroideas y esteroideas son lipofílicas y atra- viesan con facilidad la membrana celular. Los receptores son intracelulares y se clasifican de acuerdo con su locali- zación, dimerización y o a través de las secuencias del DNA al cual se unen. Una gran familia de receptores esteroideos son factores de transcripción. Los glucocorticoides, mineralocorticoides, andrógenos y progesterona se unen a receptores tipo 1 (citoplasmáti- cos) los cuales a su vez se unen a proteínas de choque por calor, pasan al núcleo y se fijan a una base específica del DNA. El receptor a estrógenos es tipo 2 ya que migra de la membrana citoplasmática a la nuclear. Las hormonas tiroideas y los retinoides X tienen receptores nucleares. Muchos esteroides y las hormonas tiroideas estimulan respuestas rápidas que no son genómicas sino derivadas de receptores de membrana que modifican canales iónicos o activan el sistema de segundos mensajeros. Regulación de los receptores hormonales De forma habitual, menos de 5% de los receptores hormo- nales están ocupados y la respuesta biológica máxima se alcanza cuando sólo una fracción de estos es funcional. Los receptores pueden tener regulación ascendente o descendente, pueden también desensibilizarse, aumentar o disminuir su síntesis, internalizarse o fosforilarse. Muchas hormonas autorregulan a su receptor. Mecanismos patológicos de la secreción hormonal Las glándulas endocrinas pueden desarrollar patología inflamatoria o neoplasias sin afectar la secreción de hormo- nas. Asimismo, pueden aumentar de tamaño para compensar una posible deficiencia. Con excepción de las hormonas tiroideas que se almacenan en el coloide folicular y pueden representar un abasto hasta de 2 meses, las otras hormonas tienen un reservorio limitado. La patología relacionada con la producción hormonal se caracteriza por exceso, deficiencia o resistencia a su efecto. Los cuadros clínicos de hiperfunción se relacionan con administración excesiva de hormonas, enfermedad autoinmunitaria o neoplasias, estas últimas en su mayoría benignas. Las deficiencias hor- monales también pueden ser resultado de lesión glandular derivada de enfermedad autoinmunitaria, cirugía ablativa, infecciones, inflamación, infarto, hemorragias o extensión de neoplasias. © E d it o ri al E l m an u al m o d er n o F ot oc op ia r si n au to riz ac ió n es u n de lit o. Los problemas de resistencia al efecto hormonal se han explicado por cambios en los receptores de membrana o en los receptores nucleares y por anomalías ocasionadas en el sistema de señalización celular. Valoración clínica en endocrinología La historia clínica del paciente con endocrinopatías sigue los lineamientos del interrogatorio y exploración física tradicional. Las manifestaciones de hipersecreción o déficit hormonal orientan hacia el diagnóstico aunque el cuadro no siempre es florido y existen casos en donde la expresión puede ser intermitente o de desarrollo lento. Existen patologías frecuentes y con repercusión notoria a nivel poblacional como la diabetes mellitus, esta situación obliga a su búsqueda en individuos de alto riesgo. Los es- tudios de laboratorio con mediciones hormonales basales, estudios dinámicos de estimulación o de bloqueo de su secreción, la valoración de sus ritmos y de su eliminación pueden confirmar el diagnóstico. A partir de que comenzó a utilizarse el radioinmunoensayo, se dispone de procedi- mientos de fácil manejo para la medición hormonal. Las técnicas inmunorradiométricas permiten definir valores en nanomoles y picomoles. Otros procedimientos también son útiles, entre ellos la espectrofotometría de masas, la cromatografía y los métodos enzimáticos. El bioensayo se emplea en circunstancias excepcionales. La mayoría de las mediciones se efectúa en plasma o suero y algunas determinaciones deben llevarse a cabo en orina de 24 h. Los estudios gammagráficos o radiológicos como la tomografía o la resonancia magnética también son parte del procedimiento diagnóstico. Algunas patologías como el carcinoma medular de tiroides, las poliendocrinopatías y las neoplasias endocrinas múltiples necesitan además de valoración genética REFERENCIAS Baulieu EE: Hormones: From molecules to disease. En: Baulieu, E.E. and Kelly, P.A., (eds) Paris: Hermann, 1990. Bayliss WM, Starling EH: The mechanism of pancreatic secretion. J Physiol 1902;28:325-352. Calzada LR, Escalante A: Enfermedades endocrinas en niños y adultos. Sociedad Mexicana de Nutrición y Endocrino- logía. México: Intersistemas, 2001. Freeman ER, Bloom DA, McGuire JE: A Brief History of Tes- tosterone. J Urol 2001;165:371-373. Griffin JE, Ojeda SR: Textbook of Endocrine Physiology 4th ed. New York: Oxford University Press, 2000. 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INTRODUCCIÓN La información en los organismos terrestres se encuentra codificada en grandes moléculas complejas que tienen millones de años de existencia en nuestro planeta, estas moléculas son conocidas como ácidos nucleicos: desoxi- rribunucleico (DNA) y ribonucleico (RNA). Existen razones de tipo científico para creer que la vida en nuestro planeta comenzó con lo que se conoce en la actualidad como un sistema unicelular, forma predomi- nante de vida en la tierra. En comparación con las civilizaciones humanas en la Tierra, las célulastienen mayor antigüedad. Se estima que las primeras células en nuestro planeta se originaron hace cuatro mil millones de años. Se sabe también con certeza que los elementos químicos que constituyen a las células no difieren, en cuanto a calidad, con los elementos químicos existentes en nuestro planeta. En la actualidad, gracias a los pro- gramas de exploración espacial a la Luna, Marte y Venus, así como a los estudios de espectrofotometría de galaxias y otros cuerpos celestes, se tiene el conocimiento de que no únicamente la mayoría de los elementos químicos que conocemos abundan en el universo, sino que también un gran número de moléculas orgánicas, desde las más simples hasta otras de gran complejidad forman parte de los sistemas vivientes. FUNCIONAMIENTO GENERAL DE LOS ORGANISMOS Se estima que nuestro universo comenzó con una catas- trófica gran explosión hace cerca de veinte mil millones de años. Conforme la energía de la explosión se fue dila- tando y enfriando, se formaron las primeras subpartículas conocidas como quarks (aunque en la actualidad existe la teoría de que los quarks, a su vez, están formados por subpartículas denominadas cuerdas) y que éstas al unirse en proporciones y arreglos adecuados, dieron origen a partículas subatómicas como los electrones, protones y neutrones, los cuales más tarde se organizaron de ma- nera compleja de acuerdo con las leyes de la mecánica cuántica para constituir los átomos que conocemos en la actualidad. Si se analiza la estructura de un sistema viviente, ya sea unicelular o pluricelular, se encontrará que está consti- tuido por los mismos elementos químicos que existen en el resto del universo y que sólo difiere de él en la proporción y la complejidad con la que están organizados estos átomos. Los sistemas vivientes terrestres tienen como base estruc- tural y funcional la organización de sus átomos, los cuales al reaccionar químicamente forman los compuestos llamados macromoléculas, de estos últimos los más importantes son: proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos y lípidos. Estas moléculas, motivo de estudio de las disciplinas conocidas como química orgánica y bioquímica, son la base de toda estructura celular y del flujo de energía que caracteriza a los sistemas vivientes. Fenotipo y genoma En terminología genética al aspecto morfológico y fun- cional de un organismo vivo se le denomina fenotipo, al responsable del fenotipo de este organismo se le conoce, a su vez, como genotipo, término derivado de la genética Mendeliana. Al total de material genético de una célula se le denomina genoma. Desde el año 2000 (siglo XXI) se conoce práctica- mente en su totalidad el genoma humano; es decir, se conocen los veinticinco mil genes que constituyen la receta para fabricar a un ser humano completo. Los avances actuales en biología molecular han permitido al biólogo conocer (el médico es un biólogo de humanos) cada uno de sus genes, tanto aquellos que no presentan ninguna alte- ración, como aquellos que, por presentar una mutación o cambio en la información, determinan la aparición de variaciones nocivas en el fenotipo humano o bien, cambios funcionales que le impiden adaptarse a las condiciones cambiantes del medio ambiente. En términos médicos, 3 Hormonas y genes Roberto Lagunes Torres © E d it o ri al E l m an u al m o d er n o F ot oc op ia r si n au to riz ac ió n es u n de lit o. estas variaciones se conocen como enfermedades, síndro- mes o padecimientos. Matt Riddley establece en su obra Genoma que los genes no están en nuestro genoma para producir enferme- dades, sino para originar la estructura y la función propia de cada organismo, dotándole de esta forma de todas las capacidades que necesita para vivir adecuadamente en un entorno que le es propio, así también, la expresión vivir adecuadamente significa que la planta, animal o ser unice- lular tiene la capacidad de conseguir alimento, escapar de sus depredadores, construir civilizaciones y reproducirse en número y calidad adecuada para que la especie continúe en la faz del planeta y pueda evolucionar. ORGANISMOS UNICELULARES Y PLURICELULARES El genoma de los seres vivos está constituido por el DNA almacenado en los cromosomas de los núcleos y de las mi- tocondrias celulares. A pesar de que algunos virus poseen un genoma constituido por RNA, esta característica no esta muy extendida en los sistemas vivientes, además, los virus mas que seres vivos se asemejan más a elementos genéticos individuales como los cromosomas. Cuando un organismo vivo es unicelular, debe in- tegrar en un funcionamiento armónico el trabajo de sus estructuras y organelos, de modo tal que sus funciones vitales sean óptimas, precisas y oportunas. El universo molecular dentro de una célula es enorme, por lo que las moléculas, a fin de comunicarse y coordinarse en sus funciones, cuentan con otras moléculas especializadas en fungir como señales; esto es, las moléculas per se son un mensaje (portan información). El mensaje puede provenir de la membrana de la célula, esta a su vez lo recibe del exterior y le indica que, de acuerdo a las condiciones del medio ambiente celular, debe hacer o dejar de hacer tal o cual función. En un organismo integrado por múltiples células, el funcionamiento de ellas debe ser coordinado. Tomando en consideración que estos organismos tienen células especia- lizadas en funciones diferentes (locomoción, alimentación, reproducción), los organismos cuentan con sistemas de envío de mensajes entre células o grupos de células, de forma tal que las funciones de estos grupos se orientan a conseguir la función integrada del organismo. Transmisión nerviosa de señales En un organismo relativamente complejo existe un siste- ma de señales entre las células mediante prolongaciones celulares, en ocasiones de gran tamaño, conocidas en con- junto como nervios. Los nervios conducen la información mediante la propagación de una carga eléctrica (electro- química) a varios de los grupos celulares con los cuales establecen conexiones. A través de este sistema, conocido como sistema nervioso, el organismo puede integrar varios de sus aparatos de forma rápida; por ejemplo, el aparato o sistema osteomuscular, el cual si es activado de manera oportuna le permite al organismo adquirir motricidad, y de esta forma desplazarse en el medio que le rodea. El sistema nervioso y sus nervios tienen la capacidad de llevar información al interior del organismo a través de recepto- res que detectan los diferentes tipos de energía generados en el medio ambiente. Estos receptores o sentidos llevan información acerca de las condiciones en que se encuen- tra el entorno, esto permite a los organismos ajustar de forma rápida sus funciones y asegurar su persistencia en un medio cambiante. Transmisión química de señales Un segundo sistema de transmisión de señales, el cual quizá evolucionó antes que el sistema nervioso, se basa en el envío a distancia de señales químicas. Estas señales consisten en sustancias producidas por células o grupos celulares y que, al difundir en el medio intercelular, llegan hasta otras células que cuentan en sus membranas con estructuras, por lo general de naturaleza proteica, que sirven de receptores y que interpretan el mensaje quími- co enviado por otras células. Las moléculas señal que se unen con el receptor y que lo hacen con gran afinidad y especificidad son conocidas como ligandos. En aquellos organismos que cuentan con un sistema vascular y sangre, muchas de estas sustancias viajan a través de este medio recorriendo grandes distancias hasta alcanzar a las células sobre las cuales actuarán y que se denominan células blanco. La acción de las señales sobre las células blanco consiste en desencadenar en su interior una serie de señales complejas que en ocasiones llegan hasta el propio programa genético activando o inactivando genes con funciones específicas.A estas sustancias se les ha denominado hormonas y a los conglomerados celulares que las producen glándulas. A este sistema en conjunto se le conoce como sistema endocrino o endocrinológico. En el sistema endocrino, todas las hormonas y sus receptores se encuentran perfectamente reguladas y armo- nizadas a fin de coordinar de manera eficiente la multitud de funciones y respuestas que el organismo debe efectuar para mantener su homeostasia. Las funciones metabólicas, digestivas, inmunológicas, reproductivas y de diferencia- ción celular, entre otras, que no requieren una respuesta inmediata, están regidas por el sistema endocrino. Un ejemplo interesante del funcionamiento de la transmisión de la información mediante señales químicas, y que a la vez es posible que sea el ancestro de los sistemas endocrinos, es el que se observa en la ameba Dictyostelium díscoideum, organismo de vida libre que habita en los suelos húmedos; cuando las ameba se encuentran en un medio propicio comienza a secretar monofosfato de ade- nosina cíclico (cAMP) el cual difunde al medio húmedo. Cuando esta molécula alcanza otras amebas cercanas y estimula receptores específicos, las células se activan y, con movimientos ameboideos comienzan a dirigirse al individuo que los “llama” para formar finalmente, un con- glomerado celular. Este conglomerado celular se organiza al poco tiempo, de tal manera que presenta una estructura similar a la de un hongo con una porción basal, un tallo y, en la parte superior, una especie de sombrero. Cada una de estas regiones se ocupa de funciones muy específicas: la © E d it o ri al E l m an u al m o d er n o F ot oc op ia r si n au to riz ac ió n es u n de lit o. base, de absorber agua y nutrientes, el tallo de conducirlas hasta la parte superior; la porción superior comienza a madurar hasta formar lo que se denomina un órgano frutal donde se originan células a manera de esporas las cuales se liberan cuando el órgano se rompe. Cada una de estas esporas volverá a dar origen a una ameba de vida libre que repetirá el ciclo sólo cuando una de sus compañeras cercanas vuelva a sintetizar cAMP y éste difunda en el medio. Este es un ejemplo muy claro de cómo, con el uso de una señal química, una célula es capaz de reclutar a varias células cuando las condiciones del medio ambiente les imponen una función en equipo (figura 3-1). De forma similar actúan las hormonas en un organis- mo complejo como el organismo humano, la diferencia con respecto a estas amebas radica en que en el organismo humano, no sólo es una señal química puesta en funciona- miento, sino cientos de ellas que, como redes de interac- ciones químicas, organizan el funcionamiento armónico del organismo completo. Aunque durante el desarrollo embriológico de los metazoarios se emplea una gran variedad de sustancias secretadas por grupos celulares y estas pueden actuar a distancia para reclutar a otras células y orientarlas a una diferenciación común para constituir un órgano, no se les llama hormonas y, en general, no se consideran objeto de estudio de la endocrinología. Estas sustancias reciben el nombre de mediadores químicos, va- rios de ellos tienen estructuras similares a las de hormonas clásicas como la insulina y la hormona del crecimiento a grado tal que se cree que los genes que las codifican evo- lucionaron de los mismos genes ancestrales. A continuación se analizan las estructuras y mecanis- mos responsables de la información necesaria tanto para construir y organizar un organismo, como para integrar sus funciones desde el nacimiento hasta el envejecimiento y muerte. BIOLOGÍA CELULAR La unidad básica para la estructuración y funcionamiento de los seres vivos es la célula. La célula constituye un sistema que dispone de los atributos propios de los sis- temas vivientes y que se podría definir como un sistema de macromoléculas organizado en subsistemas complejos de estructuras discontinuas (organelos) (figura 3-2) que posee la capacidad de mantener la complejidad estructural, invertir energía que toma del entorno y dar origen a copias A B C D A B C D Figura 3-1. Ciclo de Dyctiostelium discoideum. Dyctiostelium es una ameba de vida libre que, cuando está en un medio adecuado, alguno de los individuos comienza a producir monofosfato de adenosina (AMP) cíclico como se ve en A), esta sustancia al llegar a otras células hace el efecto de quimiotáctico; B) las amebas se reclutan para formar un individuo multicelular; C) este individuo tendrá una porción basal, un tallo y una porción superior llamada cuerpo frutal; D) el cuerpo frutal al madurar revienta liberando esporas que al eclosionar liberarán nuevas amebas de vida libre. meme ff gg vv NN rr rr ll ueue nunu mm mm Figura 3-2. Célula epitelial (MDCK). Micrografía electrónica (200 000 aumentos). N, núcleo; nu, nucleolo; me, membrana fundamental; r, retículo endoplasmático; ue, unión estrecha; g, aparato de Golgi; m, mitocondria; v, vacuola; l, lisosoma; f, filopodio. (Cortesía de Mercedes Urban, Unidad de Microscopía Electrónica Laboratorio 55, Departamento de Biología Celular, CINVESTAV-IPN). © E d it o ri al E l m an u al m o d er n o F ot oc op ia r si n au to riz ac ió n es u n de lit o. idénticas a sí misma. A pesar de que dentro de este siste- ma celular existen moléculas que se autoensamblan por razones fisicoquímicas (p. ej., lípidos de las membranas, subunidades de tubulina de y microtúbulos, entre otras), la mayoría de las estructuras celulares y sus funciones, incluyendo las reacciones bioquímicas que le permiten a la célula “extraer” la energía de los alimentos y que se conocen como metabolismo, están bajo la regulación de los genes. La estructura y las funciones celulares del ser humano y por ende, las del organismo completo, están codificadas en los 30 000 genes que se conocen en la actualidad y que constituyen nuestro genoma. GENÉTICA MOLECULAR Ácidos nucleicos y código genético La genética molecular, de manera general, es la interpre- tación a nivel molecular de los hallazgos que hizo Gregor Mendel en relación a los mecanismos de herencia de los caracteres. Los ácidos nucleicos son las moléculas con mayor ta- maño de las cuatro principales que constituyen a las células de los seres vivos. Por ejemplo, en el cromosoma número 1 de la especie humana existe una molécula de ácido desoxirribonucleico (DNA) de casi 20 cm de longitud y, si unimos las moléculas de DNA de los 46 cromosomas de una célula humana (diploide), obtenemos casi dos metros de DNA. Además de DNA, las células contienen otra mo- lécula similar conocida como RNA o ácido ribonucleico fabricado por la célula a partir del DNA. Cada vez existen más pruebas de que el RNA fue el primer ácido nucleico que existió en la Tierra y que, a partir de él, evolucionó el DNA, molécula más estable en cuanto a estructura, esta última característica la hace idónea para contener la información del programa genético de la mayoría de los seres vivos. Sólo algunos virus utilizan al RNA como depositario de su patrimonio genético. Los ácidos nucleicos son polímeros constituidos por unidades monoméricas conocidas como nucleótidos. A su vez, los nucleótidos están constituidos por tres tipos de moléculas: un azúcar de cinco carbonos, en su forma cíclica o de anillo, que puede ser ribosa o desoxirribosa. Unida al azúcar en el carbono 1, una de cinco bases nitrogenadas po- sibles (moléculas con estructura de anillos heterocíclicos): dos de ellas pertenecen a la familia de las bases púricas con dos anillos unidos denominadas Adenina y Guanina y tres, que pertenecen a la familia de las pirimidinas con un solo anillo denominadas Citosina, Timina y Uracilo. Además del azúcar y la base que unidas constituyen un nucleósido, para que se considere nucleótido, el complejo molecular lleva unido en el carbono 5 uno o más grupos fosfato derivados delácido fosfórico. Cuando los nucleótidos contienen el azúcar ribosa constituyen ribonucleótidos, que al unirse formarán las moléculas de RNA; y son desoxirribonucleótidos cuando en la estructura participa el azúcar desoxirribosa. Los desoxirribonucleótidos al unirse con enlaces de tipo éster forman las cadenas de la molécula de DNA (figura 3–3). El ribonucleótido de uracilo sólo se encuentra en el RNA (figura 3-4). La timina participa de forma exclusiva como base en un desoxirribonucleótido que forma parte del DNA (figura 3-5). Regiones funcionales del DNA genómico El programa genético del ser humano contenido en el DNA de los cromosomas está constituido por dos tipos de regiones funcionales en las moléculas de DNA. El DNA génico está compuesto por genes que codifican proteínas o familias de proteínas que producen RNA mensajero (mRNA); genes que codifican RNA de transferencia (tRNA); y genes que codifican RNA ribosomal (rRNA). Estos RNA, al interactuar dentro de un organelo celular conocido como ribosoma, son los responsables de la sín- tesis de los polipéptidos y proteínas. El otro tipo de DNA que constituye el programa, está estructurado en forma de secuencias a veces lejos de los genes y dispersas en el genoma pero, con características que le permiten regular las funciones de un gen. Estas secuencias sirven para que los mensajes que llegan a la célula desde el exterior o de su propio interior, activen o desactiven genes que la C G T TT T T T T T G GGG GG G G G A A A AA A A A AC C C C C C C C A Adenina G Guanina C Citosina T Timina Bases nitrogenadas Surco mayor Surco menor Esqueleto fosfatos azúcar T Figura 3-3. Modelo de la doble hélice. Los listones laterales, representan las cadenas de azúcar y fosfato, las barras interiores marcadas con letras (A, C, G, T) representan a las bases nitrogenadas. Cada vuelta completa de la doble hélice contiene diez pares de bases nitrogenadas y mide 34 Å (3.4 nm) El ancho de la molécula es de 20 Å (2 nm). El giro de la hélice es a la derecha. Obsérvense los surcos mayor y menor. © E d it o ri al E l m an u al m o d er n o F ot oc op ia r si n au to riz ac ió n es u n de lit o. célula necesita en funcionamiento o bien, que detengan su funcionamiento en un momento preciso. En nuestro genoma existe otro tipo de DNA, consti- tuye casi 80% del total de éste y al cual no se le conocen funciones específicas. Está formado por una serie de secuencias repetitivas en ocasiones en tándem (una a con- tinuación de otra, p. ej., AGCTAGCTAGCTAGCT) y en ocasiones, aisladas. Sin embargo, a pesar de no tener una función aparente, este DNA repetitivo también se duplica cuando la célula duplica su genoma para dar origen a dos células hijas. En la actualidad en esta región del genoma (DNA repetitivo) se han encontrado secuencias muy in- teresantes que codifican pequeños RNAs conocidos como mini RNAs (miRNA) con funciones tan importantes como la regulación del ciclo celular y la apoptosis. El modelo de la doble hélice del DNA El DNA, descubierto por Miescher en 1886, fue carac- terizado en cuanto a su estructura molecular por James D. Watson, Francis C. Crick, Rosalind Franklin y Maurice Wilkins en 1953 quienes propusieron para su estructura lo que se conoce como el modelo de la doble hélice. El DNA es una molécula constituida por dos cadenas polinucleo- tídicas en las que los nucleótidos están unidos por enlaces fosfodiéster entre los carbonos 5’ y 3’ de la desoxirribosa. Las cadenas son antiparalelas, esto significa que una está orientada en la dirección 5’ g 3” mientras que la otra en dirección 3’ g 5’, las bases nitrogenadas están dirigidas en forma perpendicular al centro de la doble hélice y se unen por puentes de hidrógeno formando los pares adenina frente a timina y guanina frente a citosina. Entre el primer par de bases se forman dos puentes de hidrógeno y entre el segundo par se forman tres de estos puentes. La hélice gira hacia la derecha y ambas cadenas giran a su vez, en torno a un eje común, esto se conoce como hélice plectonémica. Es interesante señalar que las bases nitrogenadas, al ser moléculas cíclicas, presentan el fenómeno de resonancia electrónica (o, de forma más correcta, aromaticidad), esta característica les confiere la propiedad de tener avidez para la absorción de luz ultravioleta; cuando la absorción de este tipo de energía rebasa la capacidad de reparación del DNA puede conducir a mutaciones. Al observar la molécula se pueden observar en ella dos surcos, uno denominado surco mayor, donde se distinguen G G G G C C C A A A A A A A A C C C U U U U UU U U U U G U Figura 3-4. Molécula de RNA. Aunque la molécula está plegada, la constituye una sola cadena de nucleótidos. Obsérvese la aparición de una base nitrogenada distinta a las del DNA, es el uracilo (U) que está en lugar de timina (T). Otra característica distintiva es que el azúcar de los nucleótidos es ribosa y no desoxirribosa como en el DNA. T GA O O C CH N H H H H HH H N N NN N O Figura 3-5. Representación de los pares de bases nitrogenadas A-T y C-G, se muestra la estructura química y los puentes de hidrógeno que se forman. Dos puentes en el par A-T y tres en el Par C-G. © E d it o ri al E l m an u al m o d er n o F ot oc op ia r si n au to riz ac ió n es u n de lit o. con facilidad las bases nitrogenadas y un surco menor, donde las bases son poco accesibles. Este detalle es de suma importancia, ya que las proteínas que regulan la actividad de los genes tienen acceso a la información de la secuencia de las bases nitrogenadas entrando en los surcos. Muchas proteínas reguladoras interactúan de manera física directa con las bases nitrogenadas. Codificación de la información en el DNA Desde hace años se conoce cómo se encuentra codifi- cada la información en el DNA, en un inicio gracias a los trabajos de Francis Crick quien, al utilizar modelos matemáticos de mutaciones virales, dedujo casi 16 de las palabras del código genético. Años después, el grupo de Nirenberg y Severo Ochoa, sintetizando mRNA descifra- ron el resto del código genético, encontrando 64 palabras en total (incluyendo las de F. Crick). Cada palabra del código genético está formada por tres letras representadas por tres de las cuatro posibles bases nitrogenadas (letras químicas). ATT, CCC y GTA, son ejemplos de tres pala- bras del código, cada una con tres letras. En el lenguaje químico, las palabras del código genético representan o especifican a cada uno de los 20 aminoácidos que forman las proteínas de los organismos terrestres, esto significa que existen palabras de más en el código y que algunos aminoácidos estarían codificados por más de un triplete de bases nitrogenadas. Cada uno de los tripletes recibe el nombre de codón y, dentro de ellos, hay algunos que sirven de signos de puntuación en el lenguaje genético, por ejemplo, el triplete AUG –que significa metionina– es el signo de inicio de todas las proteínas sintetizadas por los seres vivos, sean procariotas o eucariotas; el UAG es uno de los que sirven como punto final en la fabricación de una proteína. El código genético es universal e idéntico para la mayoría de los seres vivos. Una excepción interesante es el código genético de la mitocondria donde algunos tripletes codifican aminoácidos distintos de los que codifican los tripletes del código universal. Propiedades biológicas del DNA El DNA presenta algunas propiedades conocidas como biológicas, estas propiedades le confieren su calidad de molécula portadora de información genética. Duplicación La propiedad que le confiere la capacidad de heredar la información que contiene es la duplicación. Ésta consiste en que a partir de una molécula de DNA, un conjunto de enzimas –entre las que destaca la DNA polimerasa– producen dos moléculas de DNA. Otras enzimas como
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