Prof.: Dr. Reinaldo de Armas PhD.

Biotecnología AnimalLCPA - 425Módulo # 3

Módulo 3. Manejo de los procesos fisiológicos y ambientales empleando técnicas biotecnológicas

1.Modificación de la actividad endocrina

2.Manejo de los procesos metabólicos con el empleo de productos obtenidos por biotecnología

3.Empleo de microorganismos eficientes en el tratamiento de desechos de la producción pecuaria

4.Empleo de microorganismos eficientes para el incremento de la productividad

El sistema endocrino u hormonal es un conjunto de órganos y tejidos del organismo que liberan un tipo de sustancias llamadas hormonas y está constituido además de estas, por células especializadas y glándulas endocrinas.

Actúa como una red de comunicación celular que responde a los estímulos liberando hormonas y es el encargado de diversas funciones metabólicas del organismo, entre ellas:

Controlan la intensidad de funciones químicas en las células. Rigen el transporte de sustancias a través de las membranas de las células. Regulan el equilibrio (homeostasis) del organismo. Hacen aparecer las características sexuales secundarias. Otros aspectos del metabolismo de las células, como crecimiento y secreción.

El sistema nervioso funciona por impulsos eléctricos y pudiera tener similitud a la telefonía alámbrica de alta velocidad

El endocrino transmite por mensajes hormonales y es inalámbrico pero necesita de receptores

El sistema endocrino está formado por las siguientes glándulas endocrinas (que secretan sus productos a la sangre):Hipotálamo Hipófisis Glándulas hipófisis-dependientes

Glándula tiroides Ovarios y testículos

Glándulas no hipófiso-dependientes Glándula paratiroides Páncreas

Glándulas Endocrinas Glándulas Exocrinas Glándulas suprarrenales Timo (presente hasta la pubertad)

El sistema endocrino está íntimamente ligado al sistema nervioso, de tal manera que la hipófisis recibe estímulos del hipotálamo , la médula adrenal y del sistema nervioso simpático. A este sistema se le llama sistema neuroendocrino. Incluso el sistema inmunitario también está relacionado a este sistema neuroendocrino a través de múltiples mensajeros químicos.Mediante el proceso químico al que sean sometidas las glándulas endocrinas pueden efectuarse cambios biológicos mediante diversas acciones químicas.

Hormonas

Las hormonas son segregadas por ciertas células especializadas localizadas en glándulas de secreción interna o glándulas endocrinas, o también por células epiteliales e intersticiales. Son transportadas por vía sanguínea o por el espacio intersticial, solas (biodisponibles) o asociadas a ciertas proteínas (que extienden su vida media) y hacen su efecto en determinados órganos o tejidos diana.

Ya sea a distancia de donde se sintetizaron (acción endocrina), sobre la misma célula que la sintetiza (acción autocrina) o sobre células contiguas (acción paracrina) interviniendo en la comunicación celular. Existen hormonas naturales y hormonas sintéticas. Unas y otras se emplean como medicamentos en ciertos trastornos, por lo general, aunque no únicamente, cuando es necesario compensar su falta o aumentar sus niveles si son menores de lo normal.

ACTIVIDAD DE LA HORMONA SECRETADA

• PARACRINA• CÉLULAS CITUADAS INMEDIATAS A LA GLANDULA

(estrógenos, GnRH,

• ENDOCRINA• VAN AL TORRENTE CIRCULATORIO Y PUEDEN LLEGAR

LEJOS DE LA GLÁNDULA (FSH, LH, Hormona antidiurética)• AUTOCRINA

• LAS MISMAS CÉLULAS QUE LA PRODUCEN (insulina, IGF-1)

Características de las HORMONAS:

Actúan sobre el metabolismo Se liberan al espacio extra celular Viajan a través de la sangre Afectan tejidos que pueden encontrarse lejos del punto de origen de la hormona Su efecto es directamente proporcional a su concentración Independientemente de su concentración, requieren de adecuada funcionalidad del receptor, para ejercer su efecto. Regulan el funcionamiento del cuerpo

Efectos:

Estimulante: promueve actividad en un tejido. Ej: prolactina. Ej: guesina. Inhibitorio: disminuye actividad en un tejido. Ej: somatostatina Antagonista: cuando un par de hormonas tienen efectos opuestos entre sí. Ej: insulina y glucagón Sinergista: cuando dos hormonas en conjunto tienen un efecto más potente que cuando se encuentran separadas. Ej: hGH y T3/T4 Trópica: esta es una hormona que altera el metabolismo de otro tejido endocrino. Ej: gonadotropina sirven de mensajeros químicos

Estructura de los receptores de superficie celular

Estos son proteínas que están integrados a la membrana celular y pueden ser:

Extracelulares : Se encuentran expuestos en la superficie, interactuando el la unión con la hormona.

Transmembranosos : La característica hidrofóbica de los aminoácidos permiten su anclaje entre la bicápa lipídica de la membrana.

Citoplasmáticos o intracelulares : Su cola o lazos pasan a través de la membrana uniéndose a la hormona interactuando con otras moléculas y permitiendo la generación de un segundo mensajero, La parte citoplasmática es la región efectora del receptor.

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Localización del Receptor

Clase de Hormona Mecanismo de Acción

Receptores desuperficie celular (membrana plasmática)

Proteínicas y peptídicas, catecolaminas y lipídicas

Generación de segundo mensajero que altera la actividad de otras moléculas - usualmente enzimas – dentro de la célula

Receptores intracelulares (citoplasma y/o núcleo)

Steroidales y tiroideasAlteran la actividad transcripcional de los genes correspondientes

Segundo mensajero

Ejemplos de hormonas que usan este sistema

AMP CíclicoEpinefrina y norepinefrina, glucagón, LH, FSH, TSH ,calcitonin, hormona paratiroidea, antidiurética hormona

Proteina kinasaInsulina, GH, prolactina, oxitocina, eritropoyetina, algunos factores de crecimiento

Calcio y/o fosfoinositoles

Epinefrina y norepinefrina, angiotensina II, hormona antidiurética, GnRH, TRH.

GMP Cíclico hormona natriurética, oxido nítrico

Receptor asociado a proteínas G

Es un receptor multipaso con 7 hélices alfa transmembrana unido a una proteína G intercambiador de nucleótidos de guanina. Está divida en 3 sub-unidades: una Alfa Beta y Gamma, y cuando llega un factor de crecimiento al receptor asociado a la proteína G, este receptor se altera, produciendo un cambio conformacional. Esto permite al complejo G que la sub-unidad alfa se disocie de beta y gamma, ya que la sub-unidad alfa se encontraba unida al nucleótido de guanina, pero en ese instante se cambia por un nuevo nucleótido con carga GTP, entonces estos se disocian y van hasta la enzima Adenilato Ciclasa que utiliza esta energía para generar cAMP a partir de adenosín trifosfato (ATP) en el medio. El proceso inverso, de convertir cAMP a ATP, lo produce la enzima cAMP fosfodiesterasa.

Lo mismo ocurre con el cGMP. Éste ayuda a la vasodilatación y recordemos que también puede ser activado desde neurotransmisores como la acetilcolina, que estimula las células endoteliales a generar (NO) oxido nítrico posteriormente este traspasa la membrana celular y actúa sobre la enzima guanilato ciclasa con su dominio de hierro, lo que le confiere mayor actividad y por lo tanto produce mas cGMP.

AMPc

El cAMP puede ser utilizado por la proteína kinasa A (PKA) estas tienen 4 regiones, dos reguladores y dos catalíticas, el AMPc se une a la región reguladora y permite la disociación de las dos regiones catalíticas, estas se pueden translocar al núcleo y activar el factor de transcripción <<<CREB>>> o pueden actuar con proteínas serina. Hay una enzima que tiene una función antagonista a ésta, se llama Proteína Fosfatasa 1, que quita grupos fosfato.

La proteína Kinasa A y la proteína fosfatasa, funcionan como reguladoras de la activación y desactivación de otras proteínas.

Receptor proteína quinasa y no proteína quinasa asociadas a tirosina quinasa

Hay proteínas receptoras como las proteínas tirosina quinasa que tienen actividad catalítica, de manera que cuando se une un factor de crecimiento se dimerizan y se autofosforilan, esto crean sitios de unión para proteínas con dominio SH2( función de los dominios SH2 es interactuar con algunas proteínas que se encuentran fosforiladas en residuos tirosina, así su función esta regulada por procesos fosforilación-desfosforilación de estos aminoácidos. Por este motivo, un dominio SH2 puede interactuar con una fosfotirosina adyacente en la misma o en otra molécula. Cuando es sobre la misma molécula contribuye al control de su propia actividad enzimáticaHay enzimas contrarias que quitan grupos fosfato o desfosforilan a las proteínas receptoras con residuos de tirosina, éstas se llaman proteínas tirosina fosfatasas (actividad de las enzimas de quitar grupos fosfato).

Hay otros receptores que no tienen residuos de tirosina sino de serina/treonina como por ejemplo el receptor para TGF (factor de crecimiento transformante) estos receptores activados por la acción del ligando, activan factores de trascripción de genes como SMADs.

Fosfolípidos y Ca2+

Otra vía de señalización celular es la vía de los segundos mensajeros, como son los derivados de los fosfolípidos de membrana uno de los más conocidos es el PIP2 (fosfatidil inositol 4,5 bifosfato) es un componente de la membrana plasmática y se localiza en la cara interna de esta.

La vía de señalización intracelular derivada de segundos mensajeros comienza cuando una proteína G activa a la fosfolipasa C (PLC) (activada su isoforma PLC-B por una proteína G y otra PLC-Y tiene dominios SH2 y por lo tanto se asocia a proteínas tirosina quinasa) esta hidroliza a PIP2 en (DAG) diacilglicerol y en(IP3) inositol-1,4,5-trisfosfato. DAG activa proteínas serína treonína pertenecientes a la familia de las proteínas quinasas C. Mientras que IP3 actúa mediante canales iónicos del reservorio de calcio como es el (RE) retículo endoplasmático lo que libera el Ca2+, el Ca2+ es regulado por la calmodulina, armando un complejo entre los dos. La calmodulina/Ca2+ son importantes porque se necesitan para que se activen quinanas CaM. Estas regulan la liberación de neurotransmisores, también fosforila a <<<CREB>> (factor de trascripción nuclear).Por otro lado, PIP2 puede ser alterado por PI3 quinasa lo que lo convierte en PIP3, este tienen dianas como proteína serina/treonina quinasa denominada AKT, PIP3 se une a AKT con dominio PH, también a PDKs se une a otro PIP3 entonces PDKs fosforila a AKT.

Esta vía de señalización intracelular de segundos mensajes es muy importante en muchos procesos neurológicos, inmunes y endócrinos.

Quinasas MAP

La estimulación de los receptares tirosina quinasas generan auto fosforilación generando así, sitios de unión a proteínas SH2, esta proteína con este dominio SH2 se llama GRb2 que también tiene un factor intercambiador de nucleótidos llamada SOS, así todo el complejo de esta proteína al asociarse al receptor activado por el factor de crecimiento, hace que SOS se asocie a la membrana plasmática e interaccione con Ras (es una proteína con actividad parecida a las proteínas G, su diferencia reside en que ella activa otra vía de señalización y además sus tamaño constituye a la de una subunidad alfa)pequeña proteína de unión de GTP, Ras que interactúa con la proteína serína/treonína quinasa Raf, esta a su vez fosforila a MEK que tiene a su vez una doble especificidad en treonína y tirosina quinasa y MEK fosforila a ERK ( factor de transcripción nuclear )este se transloca al núcleo y fosforila a Elk-1. Elk-1 es otro factor de transcripción nuclear, en el que desempeña un importante función en la transcripción de genes.

Tipos de hormona según su composición química:

Esteroidales : solubles en lípidos, se difunden fácilmente hacia dentro de la célula diana. Se une a un receptor dentro de la célula y viaja hacia algún gen del ADN nuclear al que estimula su transcripción. En el plasma, el 95% de estas hormonas viajan acopladas a transportadores protéicos plasmáticos. No esteroidales: derivadas de aminoácidos. Se adhieren a un receptor en la membrana, en la parte externa de la célula. El receptor tiene en su parte interna de la célula un sitio activo que inicia una cascada de reacciones que inducen cambios en la célula. La hormona actúa como un primer mensajero y los bioquímicos producidos, que inducen los cambios en la célula, son los segundos mensajeros. Aminoacídicas: aminoácidos modificados. Ej: adrenalina, noradrenalina. Péptídicas: cadenas cortas de aminoácidos, por ej: OT, ADH. Son hidrosolubles con la capacidad de circular libremente en el plasma sanguíneo (por lo que son rápidamente degradadas: vida media <15 min). Interactúan con receptores de membrana activando de ese modo segundos mensajeros intracelulares. Protéicas: proteínas complejas. Ej: GH, PcH Glucoprotéicas: ej: FSH, LH

Hormonas esteroideas

Hormonas Esteroideas

Las hormonas esteroides son sintetizadas a partir del colesterol ejemplos de ellos son: estrógeno, progesterona, testosterona. Otras hormonas de propiedades distintas como vitamina D3, hormona tiroidea, (sintetizadas a partir de 7-dehidrocolesterol y tirosina en la hormona tiroidea, respectivamente) sus propiedades moleculares le permiten traspasar la bicapa lipídica, por ende estas hormonas tienen receptores intracelulares citosólicos o nucleares.

Las hormonas esteroideas y tiroideas se fijan a los receptores citoplasmáticos. El complejo resultante de hormona y receptor se transloca hasta el núcleo, sitio en el que se fija directamente en el ADN cerca de un sitio promotor y por tanto estimula la transcripción génica. Ni la hormona ni el receptor pueden iniciar por sí solos, la reacción de la célula diana.

Hormonas amionoacídicas

Hormonas Peptídicas

Las hormonas que se fijan a los receptores sobre la superficie celular emplean diversos mecanismos para desencadenar una reacción en sus células diana o denominadas también como células blanco. En cada caso, el complejo hormona-receptor parece inducir a una quinasa de proteínas para que fosforile a ciertas proteínas reguladoras, con lo que se genera una reacción biológica a la hormona.

Las hormonas peptídicas, conformadas por péptidos como: la insulina, glucagón, hormonas de la hipófisis (somatotrofina etc.), entre otras. Encontramos también los factores de crecimiento, el factor de crecimiento nervioso (NGF) estimula el desarrollo y mantenimiento de las neuronas, el factor de crecimiento epidérmico EGF, estimulante de la proliferación y diferenciación celular, factor de crecimiento plaquetario (PDGF) derivado de las plaquetas que ayudan en la generación de fibroblastos (esenciales para la síntesis de la matriz extracelular, fibras, entre otros) regeneración de tejidos y coagulación en el caso de las plaquetas. Encontramos también las citoquinas que ayudan al desarrollo y diferenciación de células sanguíneas.

Una característica principal de los factores de crecimiento, es que no pueden pasar la membrana plasmática, de manera que ellos necesitan de receptores de superficie celular, los más conocidos de ellos son las proteínas G.

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Hormonas proteicas

Hormonas lipídicas

Control de sistema endocrino

Uno de los aspectos más importantes del sistema endocrino es su regulación por medio de la autoregulación negativa. Esto significa que las glándulas que estimulan la liberación de una hormona (por ejemplo, la pituitaria) desde otra glándula (por ejemplo, la tiroides) se desactivan a un punto determinado, de manera que no se produzca un exceso de hormona.

Como ejemplo, el hipotálamo secreta la hormona liberadora de tirotropina (TRH por sus siglas en inglés) que hace que la pituitaria produzca la hormona estimulante de la tiroides (TSH por sus siglas en inglés), la cual hace que la glándula tiroides produzca T4 (hormona tiroxina). Cuando el cuerpo tiene suficiente hormona tiroides en la sangre, el T4 le comunica al hipotálamo y la pituitaria y causa una reducción en la producción de TRH y TSH. Este tipo de retroalimentación también existe en los ovarios y los testículos, y en las glándulas adrenales.

Mecanismo de retroalimentación: en el cual una hormona es capaz de regular su propia secreción (Feed Back), esto es muy típico del eje hipotálamo-hipófisis

Velocidad de acción:

Cantidad de hormona secretadaDistancia hasta el tejido u órgano dianaTiempo de vida media

Algunas glándulas endocrinas y sus hormonas

Glándula endocrina Hormona Tejido blanco Acciones principales

Hipofisis (producción) Lóbulo posterior de la hipófisis (almacenamiento y liberación)

OxitocinaÚtero

Estimula las contracciones

Glándulas mamarias Estimula la expulsión de leche hacia los conductos

Hormona antidiurética (vasopresina)

Riñones (conductos colectores)

Estimula la reabsorción de agua; conserva agua

Hipófisis (producción) Lóbulo anterior de la hipófisis

Hormona del crecimiento (GH)

GeneralEstimula el crecimiento al promover la síntesis de proteínas

Prolactina Glándulas mamarias Estimula la producción de leche

Hormona estimulante del tiroides (TSH)

Tiroides

Estimula la secreción de hormonas tiroideas; estimula el aumento de tamaño del tiroides.

Hormona adrenocorticotrópica (ACTH)

Corteza suprarrenalEstimula la secreción de hormonas corticosuprarrenales

Hormonas gonadotrópicas (foliculoestimulante, FSH; luteinizante, LH)

GónadasEstimula el funcionamiento y crecimiento gonadales

Tiroides

Tiroxina (T4) y triyodotironina (T3)

General

Estimulan el metabolismo; esencial para el crecimiento y desarrollo normal

Calcitonina Hueso

Reduce la concentración sanguínea de calcio inhibiendo la degradación ósea por osteoclastos

Glándulas paratiroides Hormona paratiroideaHueso, riñones, tubo digestivo

Incrementa la concentración sanguínea de calcio estimulando la degradación ósea; estimula la reabsorción de calcio por los riñones; activa la vitamina D

Islotes de Langerhans del páncreas

Insulina General

Reduce la concentración sanguínea de glucosa facilitando la captación y el empleo de ésta por las células; estimula la glucogénesis; estimula el almacenamiento de grasa y la síntesis de proteína

Glucagón Hígado, tejido adiposo

Eleva la concentración sanguínea de la glucosa estimulando la glucogenólisis y la gluconeogénesis; moviliza la grasa

Médula suprarrenal Adrenalina y noradrenalinaMúsculo, miocardio, vasos sanguíneos, hígado, tejido adiposo

Ayuda al organismo a afrontar el estres; incrementa la frecuencia cardiaca, la presión arterial, la tasa metabólica; desvía el riego sanguíneo; moviliza grasa; eleva la concentración sanguínea de azúcar.

Corteza suprarrenal

Mineralocorticoides (aldosterona)

Túbulos renales Mantiene el equilibrio de sodio y fosfato

Glucocorticoides (cortisol) General

Ayuda al organismo a adaptarse al estres a largo plazo; eleva la concentración sanguínea de glucosa; moviliza grasa

Glándula pineal Melatonina Gónadas, células pigmentarias, otros tejidos

Influye en los procesos reproductivos en criertos y otros animales; pigmentación en algunos vertebrados; puede controlar biorritmos en algunos animales; puede ayudar a controlar el inicio de la pubertad en el ser humano

OvarioEstrógenos (estradiol) General; útero

Desarrollo y mantenimiento de caracteres sexuales femeninos, estimula el crecimiento del revestimiento uterino

Progesterona Útero; mama Estimula el desarrollo del revestimiento uterino

TestículosTestosterona

General; estructuras reproductivas

Desarrollo y mantenimiento de caracteres sexuales masculinos; promueve la espermatogénesis;pro- duce el crecimiento en la adolescencia

InhibinaLóbulo anterior de la hipófisis

Inhibe la liberación de FSH

•La pituitaria anterior es una glándula clásica constituida por células que secretan hormonas proteica.

•La parte posterior es más bien una extensión del hipotálamo. Está compuesta por neuronas hipotalámicas y forma un reservorio de secreciones del mismo y parece sostener y suspender a la hipófisis.

La hipófisis es conocida como la glándula maestra del organismo debido a que sus hormonas actúan sobre casi todas las funciones del organismo. No obstante ella actúa bajo control del hipotálamo por los factores de liberación (RH). Tanto las hormonas liberadoras como las inhibidoras llegan a la hipófisis anterior por medio del sistema porta, uniéndose a los receptores correspondientes para modular la liberación de las hormonas producidas en la hipófisis.

Hormona Órgano diana Efecto fisiológico

Pituitaria Anterior

Hormona de crecimiento Hígado, tejido adiposo

Promueve el crecimiento(indirectamente), controla el metabolismo de las proteinas, lípidos y carbohidratos

Hormona estimulante del Tiroides Glándula Tiroidea Estimula la secreción de

hormonas tiroideas

Hormona adrenocorticotropa

Glándula adrenal (corteza)

Estimula la secreción de glucocorticoides

Prolactina Glándula mamaria Producción láctea

Hormonaluteinisante Ovario y testículo Control de las

funciones reproductivas

Hormona foliculo-estimulante Ovario y testículo Control de las funciones

reproductivas

PituitariaPosterior

Hormona antidiurética Riñón Conservación del agua corporal

Oxitocina Ovario y testículo Estimula la eyección láctea y las contracciones uterinas

Las células en el interior de la hipófisis secretan una sola hormona (o dos a lo sumo). Esto nos muestra que al menos la adenohipófisis contiene por lo menos 6 endocrinocitos. Así que las células que secretan TSH no secretan GH y tienen por supuesto receptores para TSHRH y no para GHRH. Esta imagen muestra tejido hipofisario teñido inmunológicamente donde las células negras tienen LH y las púrpuras Prolactina, mientras que las no teñidas secretarán otras hormonas hipofisarias.

Hormona del Crecimiento

La hormona de crecimiento (GH), es una hormona proteica de 190 aminoácidos que es sintetizada y secretada por las células llamadas células somatotrofas en la hipófisis anterior.

Es la hormona de mayor participación en los complejos procesos fisiológicos que se involucran con el metabolismo y el crecimiento. La GH posee un gran valor como droga tanto en animales como en el humano.

Efectos fisiológicos de la GH

Efectos directos: Al unirse con sus receptores en el adipocito estimula la degradación de los triglicéridos y suprime su habilidad de incorporarlos nuevamente de los circulantes en sangre y acumularlos.

Efector indirectos: Son mediados primariamente por la Hormona similar a la IGF-1, hormona secretada por el hígado y otros tejidos en repuesta a la GH. La mayoría de sus efectos promotores son debidos a la acción IGF-1 sobre sus células diana.

El crecimiento es un proceso complejo y resulta de un coordinado proceso en el que participan un gran número de hormonas. El papel principal lo tiene la GH estimulando al hígado y otros tejidos para que secreten IGF-1, Este estimula la proliferación de los condriocitos (célula cartilaginosas para el crecimiento óseo) produciendo un efecto directo sobre el crecimiento de los huesos.

La IGF-1 también es la llave del crecimiento muscular, estimulando tanto la proliferación como diferenciación de los mioblastos. También estimula la introducción de aminoácidos y síntesis proteica en el músculo y otros tejidos.

Efectos sobre el metabolismo:

•Metabolismo de las Proteinas : En general, la GH estimula el anabolismo en muchos tejidos. Por esto determina la entrada de aminoácidos, incrementando la síntesis de proteinas y disminución de la oxidación de las proteinas

•Metabolismo de las Grasas: Incrementa la la utilización de las grasas por estimulación de la ruptura de los trigliceridos y la oxidación en los adipocitos.

•Metabolismo de los Carbohidratos: La GH es una de las hormonas miembro de las baterias de hormonas que intervienen en el control del nivel de glucosa en sangre dentro de los niveles normales. Se dice que tiene un efecto anti insulina, ya que suprime la capacidad de la insulina para hacer ingresar glucosa a los tejidos perisféricos e incrementa la síntesis de glucosa a nivel hepático. Paradojicamente la aplicación de GH incrementa la secreción de insulina provocando hiperinsulinemia.

Control de la secreción de la GH

La producción de GH es modulada por multiples factores, incluyendo el stress, ejercicio, nutrición, sueño y la propia GH. A pesar de esto el control primario lo ejercen dos hormonas hipotalámicas y una hormona estomacal:

• Hormona liberadora de la GH: Es un péptido hipotalámico que estimula tanto la síntesis como la liberación de la GH. •Somatostatina: Es un péptido producido por diversos tejidos del cuerpo, incluyendo al hipotálamo. La somatostatina inhibe la liberación de la GH en respuesta a la GHRH y otros factores estimulatorios como los bajos niveles de glucosa en sangre.

•Ghrelina: Es un péptido secretado por el estómago. La Ghrelina se une a los receptores en las células somatotrofas y potencian la estimulación de la secreción de la GH.

La secreción de GH es a su vez parte del mecanismo de feed back negativo que envuelve a la IGF-1. Altos niveles de IGF-1 permite la disminución de la secreción de GH disminuyendo la actividad de las células somatotrofas, sino que activa la liberación de somatostatina en el hipotálamo.

La GH también actúa como feed back negativo para inhibir su secreción de forma directa (factor inhibitorio autocrino sobre las células somatotrofas).

La integración de todos estos factores afectan tanto la síntesis como la liberación de la GH, provocando un patrón de secreción pulsatil. Las concentraciones basales de GH en sangre son muy bajas en sentido general. En niños y adultos jóvenes, el período más intenso de liberación se produce durante un corto tiempo despues del inicio del sueño profundo.

Estados Patológicos:

Tanto en el exceso como en la disminución de la GH traen problemas en la fisiología del individuo. Estos desordenes pueden reflejar lesiones en el hipotálamo, hipófisis o células diana. (no solo refleja problemas en la producción).

Clínicamente las deficiencias en GH o defectos en su unión al receptor se aprecian en retardos de crecimiento (Dwafismo). Las manifestaciones de estas deficiencia s se corresponden con el momento de inicio del desorden y puede ser adquirido o heredable.

El efecto de la secreción en exceso, también está en dependencia de la edad del inicio del fenómeno y se pueden distinguir dos tipos de enfermedades:

•Gigantismo: Inicia en la etapa de niñez o adolescencia. Es raro, generalmente debido a tumores de la células somatotrofas.

•Acromegalia: Se produce en adultos y es debido a tumores en el hipotálamo. Se manifiesta en un sobre crecimiento de las extremidades, enfermedades cardiacas, crecimiento de la piel. El exceso de IGF-1 causará otros desórdenes metabólicos como hiperglicemia.

Empleo farmacológico y biotecnológico de la GH

Hace años que la GH purificada obtenida de hipófisis de cadáveres humanos se empleó para el tratamiento de niños con retardo de crecimiento. Más recientemente se ha logrado la producción de GH por vía recombinante la cual ha permitido su empleo en humanos y animales.

Como planteamos esta hormona ha sido usada en la terapia de niños con problemas de crecimiento, también la han utilizado para incrementar resultados atléticos competitivos.. A pesar de que esta terapia es relativamente segura no se pueden descartar problemas de salud asociados.

También la industria de los cosméticos la ha empleado por un supuesto retardo en el envejecimiento celular, pero esto está aún en tela de juicio.

La GH actualmente está autorizada para incrementar los niveles de producción láctea. No hay dudas sobre el efecto del GH sobre la producción de leche dependiendo en la forma en que la vaca lactante está siendo manejada para que este tratamiento sea económico. A pesar de esto ingerir leche de animales tratados con GH no trae riesgo alguno para los humanos.

Otra aplicación de la GH en la producción pecuaria es el tratamiento de cerdos en crecimiento, para lograr una mayor masa muscular y menor cantidad de grasa.

Hormona estimulante del Tiroides (Tirotropina)

La TSH conocida como tirotropina es secretada por células de la adenohipófisis llamadas tirotropas, encontrándose sus receptores en las células epiteliales de la glándula tiroidea, estimulando a esta a producir y secretar las hormonas tiroideas.

La TSH es una hormona glicoproteica compuesta por dos sub unidades unidas por enlaces no covalentes. La sub unidad alfa de la TSH está también presente en otras hormonas hipofisarias (FSH y LH) y en primates en la hormona placentaria HCG. Cada una de estas hormonas tienen una única sub unidad beta, la que le provee la especificidad de receptor, por esto solo tiene dos receptores los que son específicos para ellas. Tanto las sub unidades alfa y beta en sus formas libres no poseen actividad biológica.

El control mas importante de la secreción de TSH es la TSHRH. La TSHRH es secretada por las neuronas hipotalámicas hacia la circulación porta hipotálamo-Hipófisis para así llegar a los receptores tirotrópicos en la adenohipófisis.

Un aspecto interesante de la TSHRH es que solo está compuesta por 3 aminoácidos. La secreción de la TSHRH es inhibida por los altos niveles de hormonas tiroideas en un clásico feed back negativo.

Hormona Adrenocorticotropica (ACTH,corticotropina)

La Hormona Adrenocorticotropica como su nombre indica es la que estimula la corteza de la glándula adrenal. Mas específicamente ella estimula estimula la secreción de glucocorticoides como el cortisol y posee un pequeño control sobre la secreción de aldosterona la otra hormona esteroidal producida por la corteza adrenal.

Control de la secreción

La ACTH es secretada por la adenohipófisis en respuesta a la Corticotropina RH secretada por el hipotálamo. La Corticotropina RH es secretada en respuesta a diferentes tipos de stress. La liberación de la Corticotropina RH es inhibida a su vez por los niveles de glucocorticoides mediante un mecanismo de feed back negativo

En el hipotálamo la ACTH es producida en un proceso que también genera otras hormonas a parte de una proteína precursora llamada propiomelanocortina.

•Lipotropina: Originalmente descrita como de actividad lipolítica, su importancia está en ser precursora de la beta endorfina.

•Beta-endorfina y Metaencefalina: Es un péptido opioide calmante del dolor y de efectos eufóricos.

•Hormona estimulante del melanocito (MSH): Conocida como controladora de la pigmentación de la piel en la mayoría de los vertebrados.

Prolactina

La Prolactina es una hormona proteica de simple cadena estrechamente relacionada con la GH. Ella es secretada por las células llamadas lactotrofas en la hipófisis anterior . Es también sintetizada y secretada por otras células en el organismo, entre ellas alguna células inmunitarias, el cerebro y deciduas del útero grávido.

La Prolactina es secretada como prohormona. Posteriormente con la salida de su peptido señal queda entre 194 y 199 amino ácidos en dependencia de la especie . La estructura hormonal queda estable por la unión de 3 enlaces disulfuro.

Efectos fisiológicos de la prolactina.

El mas importante tejido diana de esta hormona es el tejido mamario y la estimulación del mismo para la producción láctea define su nombre y función.

Aunque es difícil encontrar un tejido que no exprese receptores para la prolactina y a pesar de que la adenohipófisis es la mayor productora de Prolactina la hormona es secretada en muchos otros tejidos. Se han descrito mas de 100 diferentes acciones de la hormona en diferentes especies. A pesar de esto los mas importantes son los siguientes:

Desarrollo de la glándula mamaria, Producción láctea y Reproducción.

•Induce el crecimiento lobuloalbeolar de la glándula mamaria. Los alveolos están así incrustados de células que secretarán leche.

•Estimula la lactogénesis después del parto. La Prolactina, con el cortisol y la insulina, actúan en conjunto para estimular la transcripción de los genes que codifican las proteínas de la leche.

•La Prolactina también parece ser importante en otros aspectos fuera de la lactación como la reproducción. En algunas especies de roedores la prolactina es necesaria para el mantenimiento del cuerpo lúteo Finalmente la prolactina parece tener un efecto estimulante sobre la conducta materna, construcción de nidos y destete.

Efectos sobre las Fuciones Inmunes.

Los receptores de prolactina son expresados ampliamente por las células inmunes y algunos tipos de linfocitos producen y secretan prolactina . Estas observaciones sugieren que esta puede actuar autocrina o paracrinamente modulando la actividad inmune. Es interesante que ratones con delesión homocigota del gen de prolactina tienen respuestas inmunes anormales. Aunque puede modular la respuesta inmune no es estrictamente necesaria para estas funciones

Control de la secrecion de Prolactina

En contraste con lo que se ha visto en otras hormona hipofisarias el hipotálamo es quien suprime de forma tónica la secreción de prolactina. En otras palabras el hipotálamo es siempre el freno de las secreciones mientras que aquí la prolactina se secreta cuando se aplica el freno.

La Dopamina sirve como el mayor factor inhibidor o freno de la secreción de prolactina. La Dopamina es secretada en la circulación portal por las neurona hipotalámicas uniéndose a los receptores lactotrópicos e inhibiendo tanto la síntesis como la secreción de prolactina , Agentes y drogas que interfieren la secreción de dopaminas o la unión a su receptor incrementan la secreción de prolactina. En adición a la inhibición tónica por la dopamina, la secreción de prolactina es regulada positivamente por otras hormonas tales como TRH, GNRH, VAIP (polipéptido intestinal vasoactivo). La estimulación de los pezones durante el amamantamiento induce la liberación de prolactina . Aquí hay un arco reflejo espinal que causa la liberación de la PSH del hipotálamo.

Los Estrógenos proveen de un bien estudiado control positivo sobre la sintesis y secreción de prolactina. Los altos niveles de estrógenos al final de la gestación parecen ser los responsables de los incrementos en la síntesis y liberación de la prolactina tan necesarios para la preparación dela glándula mamaria para la lactación..

Gonadotropinas: Hormonas Luteinizante y Folículo Estimulante

La Hormona Luteinizante (LH) y foliculoestimulate (FSH) son llamadas agonadotropinas porque estimulan a las gónadas (testículos y ovarios). No son necesarias para la vida pero son indispensables para la reproducción. Estas dos hormonas son secretadas por las células de la adenohipófisis llamadas gonadotrofas. La mayoría de ellas secretan FSH o LH aunque algunas aparentemente pueden secretar ambas. Como se describió para la TSH, la LH y la FSH son largas glicoproteínas compuestas por dos sub unidades. Pero solo la beta determina la definición de su receptor específico y es diferente en cada hormona.

Control de la Secreción

Hormona Antidiuretica (Vasopresina)

Mas del 60% de la masa corporal es agua y a pesar de hay gran variación en la cantidad de agua ingerida cada día, el contenido de agua corporal se mantiene increíblemente estable. Este control preciso en la concentración de agua y solutos se debe a varias hormonas que actúan sobre los riñones y el sistema vascular, pero no hay dudas que la hormona antidiurética es la llave de estos procesos.

La Hormona Antidiurética, también conocida como arginina vasopresina, es una hormona peptídica de 9 amino ácidos secretada por la neurohipófisis. Después de ser empaquetadas las secreciones de las neurona hipotalámicas, junto con un transportador llamado neurofisina, ambos son secretados hacia la neurohipófisis de la cual saldrán juntos como secreción hormonal

Efectos Fisiologicos de la Hormona Antidiuretica

Efectos en el riñón

El efecto mas simple e importante de la hormona antidiurética es el de conservar el agua corporal reduciendo la perdida de agua en la orina Un diurético es un agente que incrementa el rango de formación de orina. La inyección de pequeñas cantidades de hormona antidiurética en un individuo resultaría en un decrecimiento en la formación de orina por lo que a esto se debe el nombre de la hormona.

La hormona antidiurética se une a sus receptores en las células de los túbulos colectores del riñón y promueve la reabsorción de agua y su reincorporación a la circulación sanguínea. En ausencia de ella los túbulos colectores son virtualmente impermeables al agua y la misma se perdería en la orina .

La hormona antidiurética estimula la reabsorción de agua estimulando los canales e agua en las membranas de los túbulos de los riñones. Estos canales transportan el agua libre de solutos, a través de las células tubulares la que regresa a la sangre, permitiendo disminuir la osmolaridad plasmática e incrementando la osmolaridad de la orina

Efectos en el Sistema Vascular

En muchas especies altas concentraciones de hormona antidiurética causa vaso contricción en las arteriolas , lo que provoca un aumento e la presión arterial . Es por este efecto que también recibe el nombre de vasopresina. En individuos e buena salud este efecto es mínimo.

Control de la Secreción de la Hormona Antidiuretica

La variable mas importante en el control de la secreción de la hormona antidiurética es la osmolaridad plasmática o lo que es lo mismo, la concentración de solutos en la sangre. La osmolaridad es monitoreada por sensores hipotalámicos (neuronas osmorreceptoras), estas neuronas estimulan la secreción de otras neuronas que producen la hormona antidiurética.

Cuando la osmolaridad plasmática está por debajo de ciertos niveles los osmorreceptores no se activan y la secreción de la hormona es suprimida. Cuando se incrementa la osmolaridad por encima de los niveles normales los siempre alerta osmorreceptores se activan y se produce el estímulo de las células que producen la hormona antidiurética. Como podemos apreciar las concentraciones de hormona antidiurética se incrementan escalonadamente y linealmente con el incremento de la osmolaridad.

Hay una interesante relación entre la secreción de hormona antidiurética y la sed. Ambos fenómenos parecen ser estimulados por los osmorreceptores hipotálamicos, al parecer probablemente no por los mismos De tal forma que los niveles umbrales para la liberación de la hormona antidiurética son mas bajos que para la sed. De tal forma parecería que el hipotálamo dijera que vamos a dejar tranquilo al animal mientras la hormona antidiurética pueda resolver y no molestarlo antes de tiempo.

La secreción de esta hormona es también estimulada frente a la disminución de la presión o volumen sanguíneo, condiciones monitoreadas estrechamente por sensores en el corazón y grandes arterias. Cambios en la presión sanguínea y volumen no son tan potentes en la estimulación, como el incremento de la osmolaridad, pero pueden serlo en condiciones extremas. Por ejemplo la perdida del 15 al 20% del volumen sanguíneo por una hemorragia resultaría en una descarga masiva de hormona antidiurética.

Otro potente estimulador de la hormona antidiurética son las nauseas y el vómito, ambos están controlados por regiones cerebrales conectadas con el hipotálamo.

Oxitocina

La Oxitocina es un péptido de 9 aminoácidos que es sintetizado en el las neuronas hipotalámicas y transportada por los axones hacia la hipófis posterior para su secreción en sangre.

La oxitocina es también secretada por el cerebro y por otros tejidos incluyendo ovarios y testículos. La oxitocina difiere de la hormona antidiurética en 2 de los nueve aminoácidos que la componen. Ambas hormonas son empaquetadas en gránulos y secretadas con una proteína transportadora llamada neurofisina.

Efectos Fisiológicos de la Oxitocina

Se pensaba que la oxitocina era una hormona sin complicaciones con solo algunas bien conocidas actividades relacionadas con el parto y la lactación. Las investigaciones actuales han demostrado que este pequeño péptido muchas nuevas funciones influenciadas por el. Como ejemplo la administración en un gran rango de especies han provocado cambios de comportamiento social, principalmente. Entre sus funciones mas importantes fundamentalmente en las hembras tenemos:

Estimulación de la eyección láctea (bajada de la leche): La leche es inicialmente secretada en un espacio pequeño (alveolos) en la glándula mamaria, de este debe de salir para su consumo. Los alveolos mamarios están rodeados e musculatura lisa que son las células diana de la oxitocina. De tal forma que la oxitocina estimula la contracción de las células mioepiteliales causando así la eyección de la leche en los conductos y cisterna del pezón.

Estimulación del musculo liso uterino para las contracciones de parto: Al final de la gestación el útero se contrae vigorosamente y por periodos prolongados para poder producir la salida del feto. Durante estos últimos estadios de la gestación hay un incrementos en abundancia de los receptores de oxitocina en el musculo liso del asociado con un incremento en la irritabilidad del útero. La oxitocina es liberada durante las labores de parto, cuando el feto estimula el cervix y la vagina, con lo que se incrementan las contracciones de la musculatura uterina para facilitar la expulsión durante el parto. En los casos en que las contracciones no son suficientes para la expulsión se puede suministrar oxitocina, siempre que nos aseguremos primero de que el feto puede ser expulsado sin ruptura del útero.

Establecimiento del la conducta maternal: Una reproducción exitosa en los mamíferos demanda de que las madres se sientan ligadas a sus crías inmediatamente del parto para garantizarles el amamantamiento. Es también importante que las vacas no lactantes no manifiesten este comportamiento. Este fenómeno que afecta tanto al útero como a la glándula mamaria también influye sobre el cerebro. Durante el parto, hay un incremento en las concentraciones de oxitocina en el líquido cerebroespinal que actúa sobre el cerebro estableciendo el comportamiento maternal. Todos estos efectos han sido bien estudiados, pero hay un caso en ratones donde hay una delesión el gen que codifica la oxitocina, sin embargo hay una expulsión fetal normal y conducta maternal donde no existe esta hormona A pesar de esto muestran déficit en la eyección láctea y trastornos en la conducta social.

Oxitocina en los machos:

Los machos sintetizan y secretan oxitocina igual que la hembras al igual que en los testículos y probablemente en otras partes del sistema reproductor. Al parecer esta hormona juega un importante papel en el transporte espermático en el tracto masculino y durante la eyaculación. Puede también tener alguna importancia en el tracto femenino para el transporte de los gametos y pudiera producir cambios de comportamiento sexual en el macho.

Control de la producción y secreción

El estimulo mas fuerte para la liberación de la oxitocina es la estimulación de las mamas y los pezones. Este arco reflejo solo toma unos pocos mili segundos para viajar a través de la médula espinal hasta el cerebro donde llega a las neuronas secretoras de oxitocina permitiendo su liberación..

Hay determinados factores que inhiben la liberación de oxitocina entre ellos el stress agudo. Esto ocurre ya que las neurona oxitoxicas son reprimidas por las catecolaminas liberadas por las adrenales en respuesta a muchos tipos de stress incluyendo el miedo.

Tanto la producción de oxitocina como la respuesta a la misma, están moduladas por los niveles circulantes de esteroides sexuales. El umbral de liberación de oxitocina al parto parece ser disminuido en parte por los estímulos del feto sobre el útero y el cervix, pero también está modificado por el descenso abrupto de los niveles de progesterona. Otro efecto de los esteroides es el incremento de la síntesis de receptores uterinos de oxitocina al final de la gestación, como resultado del aumento de los niveles circulantes de estrógenos.

Glándula Tiroidea

Esta glándula se localiza en el cuello, cerca de la primera parte de la tráquea. En el humano tiene una forma de mariposa con dos lóbulos laterales que están conectados por sección estrecha llamada istmo. En la mayoría de los animales aparece como dos glándulas separadas a los lados de la tráquea. Un examen minucioso demostrará uno o más nódulos sobresalientes de su superficie que no son más que las paratiroides

La estructura microscópica de la paratiroides es bien distinta a la de la tiroides, Las células epiteliales de la tiroides (responsables de la síntesis de las hormonas tiroideas), se organizan en esferas llamados folículos tiroideos. Estos están llenos con coloide (depósito proteinaseo de precursores de hormona tiroidea).

Adicionalmente a las células epiteliales tiroideas, la glándula alberga otras células endocrinas anidadas entre los espacios de los folículos tiroideos y son las células C o parafoliculares, responsables de la secreción de calcitonina.

A diferencia de la tiroides las células de la glándula paratiroides productoras de hormona para tiroidea se organizan en una densa red alrededor de los capilares. La imagen muestra la región de contacto de ambas glándulas (note las diferencias).

Las hormonas tiroideas son derivadas del aminoácido Tirosina, unido covalentemente al Iodo. Las dos principales hormonas Tiroideas son : •tiroxina (también conocida como T4 o L-3,5,3',5'-tetraiodotironina) •triiodotironina (T3 o L-3,5,3'-triiodotironina)

Como se puede apreciar en el siguiente diagrama, las hormonas tiroideas son básicamente 2 tirosinas unidas entre ellas con la adición de 3 o 4 Iodos en los anillos aromáticos. El número y posición de los Iodos es importante para su potencia y actividad y son las conocidas como reversas . Ej.T3 (3,3',5'-T3)

La actividad metabólica de la molécula reversa de T3 es nula, T4 reversa puede dar lugar a la T3 por deiodización en el hígado y riñón, así como otros tejidos. Es la T3 la de mayor actividad, pero la T4 es la mas abundantemente secretada.

Las hormonas Tiroideas son poco solubles en agua y más del 99% de la T3 y T4 circulante en sangre está unida a una proteína transportadora. Esta glicoproteína transportadora sintetizada en el hígado es una globulina y otras como la albumina y la transdireina. Estas proteínas transportadoras permiten el mantenimiento estable del rango entre proteína activa y no activa liberada por la glándula.

Las hormonas tiroideas son sintetizadas por mecanismos fundamentalmente diferentes de aquellos hasta ahora vistos en el sistema endocrino. Los folículos Tiroideos funcionan como almacén y factoría de las hormonas Tiroideas

El proceso de síntesis se verifica en tres pasos, parecidos a los de los circuitos integrados: •Producción y acumulación de materias primas.•Fabricación o síntesis de las hormonas en su columna vertebral o matriz precursora. •Liberación de las hormonas de su matriz y secreción en la sangre.

Síntesis

La hormona tiroidea está compuesta por dos materias primas

•Tirosinas que son provistas por una matriz glicoproteíca llamada tiroglobulina sintetizada por las células epiteliales del tiroides y secretadas al lumen del folículo. En forma coloidal (una molécula de tiroglobulina contiene 134 tirosinas ).•Iodo (I -) que se obtiene de la sangre por las células epiteliales transportadas al lumen del folículo .

La Fabricacion de las hormonas tiroideas es realizada por la enzima tiroide peroxidasa:

•Iodación de las tirosinas •Sintesis de tiroxina o triiodotironina con 2 iodotirosinas.

Por medio de la acción de la tiroide peroxidasa se acumulan las hormonas tiroideas en forma coloidal en la superficie de las células epiteliales tiroideas. Pero aun esta unida a la molécula de tiroglobulina, para luego ser separada de la matriz y ser secretada en sangre.

Las hormonas tiroideas son cortadas de su matriz por digestión en los lisosomas de las células epiteliales del tiroides. Esta última acción se realiza se la siguiente forma

• Las células epiteliales tiroides ingieren el coloide por endocitosis desde su parte apical (este colide ya pose moléculas de hormona tiroidea colgando de su matriz de tiroglobulina).

• Los coloides se unen con los lisosomas que contienen enzimas que digieren la tiroglobulina liberándose las hormonas tiroideas.

• Finalmente las hormonas tiroideas libres salen de la célula por su membrana basal y llegan a sangre donde se unen a proteínas transportadoras para llegar a sus tejidos diana.

Control de la Síntesis y Secreción de Hormona Tiroidea

Cada uno de los procesos descritos anteriormente son estimulados por la hormona TSH secretada por la adenohipófisis . La unión de la TSH con sus receptores estimulan la síntesis del transportados de Iodo, de tiroide peroxidasas y tiroglobulina.

La magnitud de la señal de la TSH también induce la endocitosis de coloide con altas concentraciones de TSH , permitiendo su desacople y la rápida salida hacia la circulación. Cuando los niveles de TSH son bajos, los promedios de hormonas tiroideas bajan ya que tanto la síntesis como liberación disminuye.

Receptores y Mecanismo de acción

Los receptores para las hormonas tiroideas son proteínas con acción sobre el ADN, quienes funcionan de forma similar a los de las hormonas esteroidales.

Esta hormona entra a la célula a través de la membrana mediado por proteínas transportadoras. Este mecanismo difiere en diferentes tejidos y algunos de ellos requieren de ATP. Una vez en el interior se une al receptor y el complejo hormona receptor interactúa con secuencias específicas del ADN en los promotores de los genes de respuesta (modulando la expresión génica), inhibiendo o estimulando la transcripción de determinados genes.

Como ejemplo el incremento en la magnitud de la contracción cardiaca depende en parte del tipo de proteína miosina en el músculo cardiaco. De esta forma la transcripción de determinados genes de miosina es estimulado por las hormonas tiroideas., mientras la transcripción de otras es reprimida. Esta alteración de proporciones será la que determina una mayor contractibilidad.

Acciones y efectos de las Hormonas Tiroideas

Metabolismo: TH estimulan diferentes actividades metabólicas en la mayoría de los tejidos, induciendo un incremento en el metabolismo basal. Una consecuencia directa de esto es el incremento de la temperatura, con un incremento en el consumo de O2 y la hidrólisis de ATP.

Algunos otros efectos son:

•Lípidos: Estimula la movilización de las grasas, incrementando la cantidad de ácidos grasos en sangre (para la gluconeogenesis) y su oxidación en muchos tejidos. De esta forma un diagnóstico indirecto de hipotiroidismo es el determinar la cantidad de colestrol y trigliceridos en sangre (inversamente proporcionales a la producción de hormonas tiroideas).

•Carbohidratos: Estimula en casi todos los aspectos el metabolismo de los carbohidratos, incluyendo el aumento de la entrada a la célula de la glucosa (dependiente de insulina), la glucogenolisis y la gluconeogenesis para incrementar los niveles de glucosa disponibles.

Crecimiento: La hormona tiroidea es sumamente importante ´para el crecimiento normal en los animales jóvenes, demostrado por el retardo del mismo en casos de niveles subnormales. No nos sorprende este efecto promotor del crecimiento este conducido similarmente al de la GH. Lo cual es una clara confirmación de que el proceso de crecimiento depende de la participación de múltiples controles endocrinos.

Desarrollo: Un ejemplo clásico es que los gusarapos que se les elimina la tiroides no hacen su metamorfosis a ranas. El aspecto más crítico en mamíferos es, que los niveles normales de HT son esenciales para el desarrollo fetal y neonatal del cerebro.

•Sistema Cardiovascular: La TH incrementa la contractibilidad, el ritmo y la impelencia cardiaca. Promueve la vasodilatación, lo que incrementa el aporte de sangre a muchos órganos.

•Sistema Nervioso Central: Tanto el incremento como el descenso de TH producen alteraciones del estado mental. Poca cantidad de hormonas tiroideas provocan apatía, somnolencia y mucha cantidad inducen ansiedad y nerviosismo.

•Sistema Reproductivo: Un comportamiento reproductivo fisiológico depende de niveles normales de hormonas tiroideas. (tanto hipertiroidismo como hipotiroidismo son relacionadas con infertilidad)

Estados Patológicos

Hipotiroidismo es el resultado de cualquier condición que afecte la producción de hormona tiroidea:

•Deficiencia de Iodo: Absolutamente necesario para la producción de las hormonas tiroideas y sin un aporte del mismo estas no pueden ser sintetizadas. Esto se puede corregir con la adición de sales iodadas.

•Hipotiroidismo primario: Enfermedades inflamatorias que destruyan parte de la glándula.

Los síntomas comunes de este estado aparecen desde edades tempranas y son letargo, fatiga, intolerancia al frio, debilidad, caida del cabello y fallas reproductivas. La forma más severa y desbastadora se aprecia en niños con deficiencias tiroideas congénitas. Si la misma no es corregida con terapia suplementaria rápidamente después del nacimiento el niño puede sufrir de Cretinismo (retardo irreversible del crecimiento y del desarrollo mental). En la mayoría de los casos el hipotiroidismo se puede tratar con la administración oral de TH sintética.

Hipertiroidismo: Resulta de un incremento en la secreción de hormonas tiroideas. En la mayoría de las especies esta condición es menos frecuente que el hipotiroidismo. En humanos la forma más común es la enfermedad de Graves (enfermedad autoinmune que activa los receptores de la TSH produciendo una activación constante delos mismos, con una inducción permanente de la síntesis de TH). Esta enfermedad se trata con drogas anti-tiroideas, las cuales suprimen la síntesis de hormonas tiroideas interfiriendo la iodación de la tiroglobulina por la tiroideperoxidasa. Otra interesante pero rara causa de hipertiroidismo es el llamado tiroxicosis hamburguesa.

Los síntomas básicos del hipertiroidismo son los contrarios de los del hipotiroidismo e incluyen nerviosismo, insomnio, incremento de la contracción cardiaca y ansiedad.

Calcitonina:

Es una hormona conocida por su participación en el metabolismo del Ca y el metabolismo del Ca y el P. En mamíferos, la mayor fuente de calcitonin es de las células parafoliculares o C de la glándula tiroidea, pero es también sintetizada en una variada cantidad de tejidos, incluyendo el pulmón y el tracto intestinal. En las aves, peces y anfibios la calcitonina es sintetizada por glándulas branquiales.

La Calcitonina es un péptido de 32 aminoácidos desprendida de una larga pro-hormona.

Efectos Fisiológicos de la Calcitonina

Existen una gran cantidad de efectos que le son atribuidos a la Calcitonina. Lo que está bien comprobado es su papel en el control control de los niveles de Ca y de los niveles de Ca y P. Ella disminuye los niveles de Ca circulantedisminuye los niveles de Ca circulante inhibiendo la actividad de los osteoclastos inhibiendo la actividad de los osteoclastos (digieren la matriz del hueso para liberar Ca y P en la sangre) y a nivel renal inhibe la reabsorción de ambos iones, permitiendo un incremento de la perdida de ellos en la orina

Podemos plantear que existen diferencias entre especies en cuanto a la importancia de la Calcitonina en la homeostasis del Ca. En peces, roedores, y algunos animales domésticos. La calcitonina parece jugar un importante papel, pero en el humano no es tan importante.

Control de la Secreción de Calcitonina

El principal factor de control de la secreción de Calcitonina son los niveles extracelulares de Ca iónico. Elevados niveles en sangre, estimulan fuertemente la secreción de Calcitonina y la misma es suprimida cuando los valores regresan a niveles normales.

Se plantea, que un determinado número de hormonas pueden estimular la liberación de Calcitonina, en determinadas situaciones y también se ha encontrado un control de origen nervioso.

Estados Patológicos

A pesar de que la deficiencia o exceso de Ca está relacionado con múltiples enfermedades, no se ha demostrado efectos de la secreción de calcitonina “per se”. No obstante ella tiene usos terapeuticos en donde es necesario disminuir la hipercalcemia y puede tener valor en el tratamiento de la osteoporosis.

Glándula Paratiroidea (Paratohormona)

Es el regulador endocrino mas importante de la concentración de Ca y P en el fluido extracelular. Ella es secretada por las células de la glándula paratiroidea y posee su tejido diana en el hueso y el riñón.

Como otras muchas hormonas proteicas la hormona paratiroidea es sintetizada como una prohormona. Después de su procesamiento intracelular, la hormona madura es empacada en el aparato de Golgi en vesículas secretoras y la secreción en la sangre se produce por exocitosis. La hormona Paratiroidea es secretada como una proteína lineal de 84 aminoácidos.

Efectos Fisiológicos de la Hormona Paratiroidea (Paratohormona).

Esta hormona incrementa los niveles de Ca y disminuye los de P en sangre, efecto logrado por tres mecanismos: •Movilización de Calcio del hueso: A pesar de que los mecanismos no están bien esclarecidos si se ha demostrado la acción de la paratohormona en el estimulo de los osteoclastos para digerir el hueso liberando Ca a la sangre. •Aumento de la absorción de Calcio en el intestino delgado: Facilita la absorción de Ca en el intestino delgado. Esta estimulación es de manera indirecta por medio de la estimulación de Vit D en forma activa en el riñón. La Vit D induce la síntesis de las proteínas de unión al Ca, en las células del epitelio intestinal, las cuales facilitan una eficiente absorción de Ca y su paso a la sangre. •Supresión de la perdida de Calcio en la orina: En adición a esto la estimulación del flujo de Ca hacia la sangre desde el hueso y el intestino, también pone freno a la excreción de Calcio en la orina. Este efecto se logra por el estímulo de la re absorción tubular de Ca conservando de esta forma los niveles en sangre. También tiene un efecto contrario en relación al P estimulando su excreción en la orina.

Control de la secreción de la Paratohormona

La Paratohormona es liberada en respuesta a bajas concentraciones extracelulares de Ca libre. Cambios en las concentraciones de fosfato también pueden estar asociados con cambios en la secreción de hormona paratiroidea, pero esto no es por efecto directo del fosfato “per se”. Cuando las concentraciones de Ca caen del rango normal ocurre el primer escalón para la liberación de paratohormona.

Estados patológicos

Tanto el incremento como el decrecimiento de la secreción de Paratohormona pueden causar serias enfermedades:

La secreción excesiva se puede ver en dos formas:

•Hiperparatiroidismo primario: Es el resultado de tumores a nivel de la glandula (adenomas) perdiendo la capacidad de controlar su secreción. La elevación crónica de los niveles de Ca (hipercalcemia), como consecuencia puede provocar cálculos renales y descalcificación ósea.

•Hiperparatiroidismo secundario: Es cuando la enfermedad está fuera de la glándula pero aun así influyen en una alta producción de la hormona. Una causa común son daños o enfermedades renales que afectan la reabsorción de Ca a nivel de los túbulos. También estados de nutrición inadecuada con deficiencias de Ca o Vit D, o con exceso de P. Un efecto prominente es la descalcificación del hueso, favoreciendo fracturas patológicas.

Glándulas Adrenales

Las dos glándulas adrenales están localizadas inmediatamente por delante de los riñones, encapsulada en una capa de tejido conectivo y usualmente recubierta parcialmente de grasa. Al igual que los riñones las glándulas adrenales están sostenidas por el peritoneo y su forma y la localización exacta relativa a los riñones varía según especie.

Una inspección de las glándula adrenales una vez seccionadas revelan dos regiones diferentes:•Una interna (medular): Esta produce las catecolaminas (epinefrina y norepinefrina). Las células principales son las cromófilas. La médula está ricamente por fibras simpáticas pregangleonares y en esencia es una extensión del sistema nervioso simpático. •Una externa (cortical): Esta secreta diferentes clases de hormonas esteroidales (glucocorticoides, mineralocorticoides y algunas otras).

En esta glándula podemos diferenciar que a pesar de que es una sola glándula tanto desde el punto de vista de su origen (corteza – mesodermo y médula – cresta neural), como de sus funciones actúan como dos glándulas independientes. En anfibios y algunos peces aparecen en dos órganos independientes.

Las células de la médula adrenal sintetizan epinefrina y norepinefrina. El rango entre estas dos catecolaminas difieren mucho entre especies (humanos, gatos y gallinas un 80, 60 y 30% de epinefrina del total de catecolaminas. Después de su liberación en sangre estas hormonas se unen a los receptores adrenérgicos de las células diana, produciendo esencialmente el mismo efecto que una estimulación directa del sistema nervioso simpático.

Sintesis y Secrecion de las Catecolaminas

La síntesis de las catecolaminas se inicia con el aminoácido tirosina el cual es captado por las células cromófilas de la médula adrenal y lo transforman en norepinefrona y epinefrina a través de los siguientes pasos:

La norepinefrina y la epinefrina son almacenadas en gránulos electrodensos que también contienen ATP y otros neuropéptidos. La secreción de estas hormonas es estimulada por la liberación de acetilcolina por la fibras preganglionares del sistema simpático. Que inerva la zona medular. Diferentes tipos de stress estimulan esta secreción incluyendo ejercicios fuertes, hipoglicemia y traumas. Seguida de su secreción en sangre las catecolaminas se unen a un carrier (albuminas u otras proteínas del suero).

Receptores Adrenérgicos y Mecanismo de Acción

Los efectos fisiológicos de la epinefrina y norepinefrina son iniciados por su unión a los receptores adrenérgicos en la superficie de las células diana. Estos receptores son ejemplos prototípicos de proteínas transmembranosas de 7 pases que se acoplan a proteínas G las cuales estimulan o inhiben los patrones de señalización intracelulares.

Receptores Hormona Efecto

Alpha1Epinefrina,

NorepinefrinaIncrementa el calcio

libre

Alpha2Epinefrina,

NorepinefrinaDisminuye el AMP

cíclico

Beta1Epinefrina,

NorepinefrinaIncrementa el AMP

cíclico

Beta2 Epinefrina Incrementa el AMP cíclico

Fisiológicos Efecto de las Hormonas Medulares:

En general tanto una como otra actúan sobre los órganos diana como una estimulación directa del sistema nervioso simpático, además de esto sus efectos son más prolongados y pueden causar efectos en tejidos que no están directamente inervados. Estas hormonas son liberadas para contribuir a la lucha contra un stress. Efectos:

•Incrementan el ritmo y nivel de contracción del músculo cardiaco: principalmente la epinefrina sobre los beta receptores.

•Vaso constricción: Principalmente la norepinefrina causa vaso constricción general, resultando en un incremento de la presión sanguínea.

•Dilatación de los bronquiolos: Aumenta la ventilación pulmonar.

•Estimulación de la lipolisis en el tejido graso: Provee de ácidos grasos para producción de energía y el mantenimiento de los niveles de glucosa en sangre.

•Incrementa el ritmo metabólico: Incrementa el gasto de oxígeno y la producción de calor. También inducen glucogenolisis en el musculo esquelético para subir los niveles de glucosa.

•Dilatación pupilar: Para aumentar la agudeza visual.

•Inhibición de procesos no esenciales: Secreción gastrointestinal y actividad motora.

La corteza adrenal es una fabrica de hormonas esteroidales. En total mas de tres docenas de hormonas esteroidales son sintetizadas y secretadas por este tejido, pero dos tipos son los más importantes:

Clase de Esteroide Hormona Efectos Fisiologicos

Mineralocorticoides AldosteroneHomeostasis del Na+,

K+ y agua

Glucocorticoides Cortisol Homeostasis de la Glucosa y muchos otros

También las glándulas adrenales producen esteroides sexuales, particularmente andrógenos. Como todos los esteroides los corticoesteroides, estos son sintetizados a partir del colesterol por una serie de transformaciones mediadas por enzimas.

Cada uno de los tres patrones, pasan por procesos secuenciales, los cuales se realizan en el retículo endoplásmico y otros dentro de la mitocondria. Tanto el cortisol como la aldosterona tienen sus propios receptores aunque muy parecidos, tienen respuestas muy diferentes.

La extracción de las glándulas adrenales llevaría a la muerte en unos pocos días por los siguientes problemas:

•Elevación el potasio extracelular.

•Perdida de Na en la orina, declinando dramáticamente los niveles extracelulares.

•Disminución del volumen de los fluidos extracelulares y de sangre.

•Mal función cardiaca que culmina en shock.

Todos estos fenómenos resultan de la perdida de los niveles de mineralocorticoides, lo cual se puede solucionar con un tratamiento con sales y la hormona. Por esto podemos afirmar que los mismos son críticos para la vida.

El principal esteroide con actividad mineralocorticoide es la aldosterona a pesar de que el cortisol se produce en mayores cantidades (débil actividad).

Esto se debe a que el cortisol es destruido en las células diana permitiendo que la aldosterona sea quien se una a los receptores sin competencia. Las células diana expresan la enzima11-beta-hidroxisteroide deshidrogenasa, la cual no afecta a la aldosterona, pero transforma al cortisol en cortisona, la que tiene solo una pobre afinidad por los receptores de mineralocorticoides. En esencia estas enzimas protegen a la célula del cortisol y le permiten a la aldosterona actuar. En otros tejidos expresan abundantes receptores para mineralocorticoides pero no 11-beta-hidroxisteroide dehidrogenasa, por lo que no tienen respuesta a la aldosterona ya que la misma no estaría en cantidades suficientes para competir con el cortisol.

Efectos Fisiológicos de los Mineralocorticoides

Juegan un papel importante en la regulación de los minerales particularmente Na y K, en los fluidos extracelulares.

El tejido diana más relevante son los túbulos distales en el riñón, donde se realiza el mayor intercambio de Na y K. Los tres efectos fisiológicos más importantes de la aldosterona son:

•Incrementa la reabsorción de Na: Disminuye la perdida en la orina (efecto de la aldosterona).•Incrementa la reabsorción de agua: Como efecto osmótico directo al incremento de Na.•Incremento en la excreción de K.

Conociendo estos efectos podemos sugerirnos que la aldosterona estimula la transcripción que codifican la Na-K ATPasa, incrementando el número de bombas de Na-K en las membranas de los túbulos ,

La Aldosterona también posee efectos sobre las glándulas sudoríparas, salivares y colon muy parecidos a los que acontecen en los túbulos.

Control de la Secreción de Aldosterona

El control sobre la Aldosterona es multifactorial y cae dentro de la red que controla la regulación de fluidos y electrolitos y la presión sanguínea. Los dos factores que ejercen una mayor regulación sobre esta hormona son:

•Concentración de los iones de K en el fluido extracelular. Un pequeño incremento en los niveles sanguíneos de K en el fluido extracelular estimula una fuerte secreción. • Angiotensina II: La disminución del fluido sanguíneo en el riñon activa el sistema renina-angiotensina (normalmente asociado a una disminución del volumen sanguíneo). La disminución del volumen sanguíneo causa la liberación de angiotensina II, la que estimula la secreción de aldosterona.

Otros factores que estimulan la secreción de aldosterona incluyen a la hormona adrenocorticotropa y deficiencias de Na. Factores que suprimen la secreción de aldosterona lo son la hormona natriurética atrial, altas concentraciones de Na y pobres de K.

Estados Patológicos:

Una deficiencia de Aldosterona puede producirse por ella misma o mas comúnmente en conjunto con una deficiencia de glucocorticoides y su nombre es el de Hipoadrenocorticotropismo o enfermedad de Addison.

Sin tratamiento de reemplazo con hormonas mineralocorticoides, la falta de Aldosterona es letal, debido al desbalance de electrolitos, resultando en hipotensión y falla cardiaca.

Glucocorticoides

En contraste con la perdida de mineralocorticoides la de glucocorticoides no es tan peligrosa para el mantenimiento de la vida. A pesar de esto una perdida muy grande en la producción de glucocorticoides provoca estados de malfunsión metabólica e inacapacidad para enfrentar situaciones estresantes que de no ser tratados si puede ser fatal.

En adición con su importancia fisiológica, los glucocorticoides se encuentran entre las drogas farmacológicas mas usadas y la mas frecuentemente indicadas para el tratamiento de las inflamaciones.

Receptores para Cortisol y Glucocorticoides

La gran mayoría de la actividad glucocorticoide en la mayoría de los mamíferos es del cortisol, también conocido como hidrocortisona. La corticosterona es en los roedores otro glucocorticoide importante. El cortisol se une a los receptores en el citoplasma y el complejo hormona receptor es translocado al núcleo Aquí modula la transcripción de una batería de genes que modifican las funciones celulares. Solo alrededor del 10% del cortisol circulante es libre. La restante cantidad viaja unido a proteínas plasmáticas del tipo globulinas (transcortinas). Estas proteínas eliminan la actividad biológica y actúan como buffers de las concentraciones de cortisol.

Efectos Fisiológicos de los Glucocorticoides

Al parecer no existen células que no posean receptores para glucocorticoides, por lo que estas hormonas modifican un sin número de efectos fisiológicos.

Efectos sobre el Metabolismo

El nombre de glucocorticoides deriva de observaciones de la participación de esta hormona en el metabolismo de la glucosa. En los primeros estados el cortisol estimula varios procesos colectivamente que incrementan y mantienen las concentraciones normales de glucosa en sangre. Estos efectos incluyen:•Estimulación de la gluconeogenesis, particularmente en el hígado: Este patrón resulta en la síntesis de glucosa de sustratos no exosas, tales como aminoácidos y lípidos, particularmente importante en los carnívoros y ciertos herbívoros. •Movilización de aminoácidos de los tejidos extra hepáticos : Estos servirán como sustratos en la guconeogenésis.•Inhibición de la entrada de glucosa al musculo y tejido adiposo : Como mecanismo para conservar glucosa. •Estimulación de la ruptura del tejido adiposo: Los ácidos grasos liberados por la lipolisis son usados en la producción de energía en tejidos como el muscular y la liberación de glicerol provee también de otro sustrato para la gluconeogenesis.

Efectos sobre la Inflamación y Funciones Inmunes

Los Glucocorticoides poseen un potente efecto antiinflamatorio e inmunosupresivo. Esto es particularmente evidente cuando se administra farmacológicamente. Por esta razón son muy utilizados como antiinflamatorios y enfermedades autoinmunes.

Otros efectos de los Glucocorticoides

Los Glucocorticoides poseen efectos sobre el desarrollo fetal. Promueven la maduración pulmonar (surfactantes).

Otros aspectos conocidos son:

El miedo estimula la secreción de glucocorticoides de la glándula adrenal, por lo que el tratamiento con glucocorticoides en individuos con fobias antes del miedo inducido pueden bloquear la respuesta.

Niveles excesivos de glucocorticoides por hiperadrenocorticotropismo o por suministro externo, poseen efectos sobre diferentes sistemas provocando inhibición de la formación de hueso, supresión de la absorción de Ca y retardo en la cicatrización.

El Cortisol y los otros glucocorticoides son secretados en respuesta a la hormona adenocorticotropa (ACTH). La ACTH es a su ves secretada por acción del factor de liberación de la corticotropina. (CRH, hipotalámica). Cualquier tipo de stress (fisiológico o mental) resulta en la elevación de los niveles de cortisol en sangre debido a la secreción de CRH

La secreción de Cortisol es suprimida al elevarse los niveles de cortisol en sangre. Los continuos feed backs positivos y negativos resultan en una secreción pulsátil de cortisol. Generalmente esta secreción es mas intensa en el día que en la noche. La ACTH se une a sus receptores en la membrana celular activando el mecanismo adenil ciclasa para incrementar los niveles de AMPc intracelular, que a su vez activan un sistema enzimático que incluyen la síntesis del cortisol a partir del colesterol.

Control de la secreción

Estados patológicos

El desorden más importante es el hiperadrenocorticismo o enfermedad de Cushing. Los niveles excesivos de glucocorticoides se producen en dos situaciones:

• Producción endógena excesiva de cortisol: Puede deberse a un defecto primario en la adrenal o por excesiva secreción de ACTH (hipófisis).

•Por administración de glucocorticoides: Para propósitos terapéuticos .

La enfermedad de Cushing tiene muchas manifestaciones sobre el metabolismo y funciones orgánicas. Entre ellas tenemos hipertensión, obesidad aparente, perdida muscular, piel delgada y diabetes.

La producción insuficiente de cortisol, frecuentemente acompañada de deficiencia en la aldosterona, se conoce como hipoadrenocorticismo o enfermedad de Addison. Generalmente esta enfermedad es asociada a enfermedades infecciosas (tuberculosis) o procesos autoinmunes donde hay destrucción de la corteza adrenal. Los síntomas son problemas cardiovasculares, letargo, diarrea y debilidad.

El Páncreas

El páncreas alberga dos tejidos diferentes. La mayoría de su masa es dedicada a su acción exocrina asociado a conductos, que producen un fluido alcalino con enzimas que son vertidas en el duodeno facilitando la digestión de los alimentos. Dentro de este tejido exocrino, hay cientos de islas de células endocrinas las que producen las hormonas, glucagón e insulina.

La insulina y el glucagón son participantes críticos de la homeostasis de la glucosa y sirven para la regulación rápida de la glicemia.. Como una perspectiva médica la insulina es ampliamente utilizada en el tratamiento de la diabetes.

El páncreas es un órgano elongado que se encuentra conectado a la primera porción del intestino delgado debido a sus funciones exocrinas. El páncreas endocrino se refiere a los grupos de células que sintetizan hormonas.

La porción endocrina toma forma a partir de muchas isletas de células llamadas Isletas de Langerhans. En los humanos hay alrededor de un millón de isletas. En una sección histológica, las isletas se ven como grupos de células teñidas pálidamente dentro de un mar de células teñidas en color oscuro. La imagen muestra tres isletas en un páncreas equino.

En las isletas pancreática encontramos tres tipos de células, cada una de las cuales producen diferentes productos endocrinos:

•Células Alfa (células A): Secretan la hormona glucagón. •Células Beta (Células B): Producen la hormona insulina y son las mas abundantes de las células en las isletas.•Células Delta (Células D): Secretan la hormona somatostatina, la cual es también producida por un gran número de células endocrinas en el cuerpo.

Interesantemente, las diferentes tipos de células dentro de las isletas no están distribuidas uniformemente – Las B ocupan la porción central y están rodeadas por un anillo de células A y D. A parte de la insulina, el glucagón y la somatostatina. Hay un cierto número de hormonas que han sido identificadas también como productos de las isletas de células pancreáticas.

Las isletas están muy vascularizadas permitiendo a las hormonas secretadas alcanzar la circulación. A pesar de que las isletas solo representan entre el 1-2% de la masa pancreática, ellas reciben entre el 10 al 15% del fluido sanguíneo del páncreas. Adicionalmente ellas están inervadas por neuronas simpáticas y para simpáticas y señales nerviosas modulan la secreción tanto de insulina como de glucagón.

Estructura de la Insulina

Es una pequeña proteína con un peso molecular de 6000 kd. Está compuesta de dos cadenas unida por puentes di sulfuro.

La secuencia de aminoácidos esta altamente conservada entre los mamíferos de manera que son activas entre ellos. Actualmente una de las fuentes más empleadas para tratamiento humano es la insulina obtenida de páncreas porcino.

Biosíntesis de la Insulina

La Insulina es sintetizada en grandes cantidades solamente en las células B en el páncreas. El ARNm es traducido como un precursor de simple cadena llamado preproinsulina y se separa de su péptido señal en el retículo endoplásmico, generándose la proinsulina

La proinsulina posee tres dominios, una cadena aminoterminal B, otra carboxiterminal A y un péptido de conexión en el medio, conocido como péptido C. En el retículo endoplásmico la proinsulina es expuesta a diferentes endopeptidasas que le extraen el péptido C, generando la insulina madura. Esta y el péptido C son empacados en el aparato de Golgi y se almacenan en el citoplasma en forma de gránulos. Cuando las células B son estimuladas, la insulina es secretada de las células por exocitosis, difunde por los capilares de las isletas. El péptido C es también secretado en sangre pero se desconoce su acción biológica.

Control de la Secreción de Insulina

Su secreción es en respuesta a la hiperglicemia, ya que su función es la facilitadora de la entrada de la glucosa en las células. También estímulos nerviosos pueden estimular su secreción (la visión y el gusto), o incremento de moléculas en sangre tales como, aminoácidos y ácidos grasos.

El mecanismo de secreción es fragmentario según el siguiente modelo:•La glucosa es transportada a las células B por difusión facilitada por un transportador de glucosa, elevándose la glucosa en el fluido extracelular y luego en el interior de las células B.•La elevación de las concentraciones de glucosa en las células B induce una despolarización en la membrana y un influjo de calcio extracelular. Este incremento de Ca intracelular se considera como el estímulo primario para la liberación de los gránulos de insulina por exocitosis.•El incremento de los niveles de glucosa en las células B parece activar los patrones no dependientes de calcio que participan en la secreción de insulina.

La estimulación de la liberación de insulina es fácilmente observable en el humano y el resto de los animales. Los niveles normales de glucosa son de 80 a 90 mg por ml, asociados con muy bajos niveles de estímulo de secreción.

La figura muestra la secreción de insulina en respuesta al suministro parenteral de glucosa, que mantendrán altos los niveles de insulina por 1, 2 o 3 horas. Casi inmediatamente después de iniciada la infusión los niveles plasmáticos de insulina se elevan, gracias a la insulina que ya se había sintetizado y almacenado, pero decrece rápidamente. El segundo incremento es un reflejo de la insulina sintetizada nuevamente la que se libera inmediatamente de producida. Como es de suponer este incremento de glucosa no solamente estimulaba la secreción de insulina, sino que adicionalmente actúa sobre la transcripción y traducción de su ARNm.

La Insulina juega un importante papel en el control del metabolismo de los intermediarios (carbohidratos, lípidos, proteínas) y también sobre los minerales De manera tal que problemas con la insulina se reflejarían en efectos sobre todo el organismo.

Receptor de Insulina y Mecanismo de AcciónComo para el resto de las hormonas proteicas su receptor se encuentra en la membrana. Está compuesto en dos unidades alfa y dos beta unidos por enlaces disulfuro. La cadena alfa está extracelular y la beta atraviesa la membrana plasmática.

Este receptor es del tipo tirosina kinasa o sea, transfieren grupos fosfatos del ATP a tirosinas en proteínas intracelulares diana. La unión de la insulina a las subunidades B, provoca una autofosforilización. Activando la actividad catalítica del receptor, este receptor activado, fosforiliza una serie de proteínas intracelulares que alteran su actividad generando su respuesta biológica.

1. La Insulina facilita la entrada de la glucosa en el músculo, tejido adiposo y otros tejidos. El único mecanismo por el cual la célula puede tomar glucosa es por difusión facilitada a través de los transportadores de exosas. En muchos tejidos, músculo como primer ejemplo donde el mayor transportador es la GLUT4 el que se hace disponible en la membrana plasmática por acción de la insulina.

En la ausencia de insulina la GLUT4 está presente en vesículas citoplasmáticas, donde no pueden ser empleadas en el transporte de glucosa.La unión de la insulina a sus receptores en las células permiten la fusión de las vesículas con la membrana plasmática y la inserción de los transportadores de glucosa, brindándole la capacidad a la célula de obtener glucosa. Cuando los niveles sanguíneos de insulina decrecen y los receptores no están ocupados, los transportadores de glucosa son reciclados y almacenados en vesículas en el citoplasma.

Es importante conocer que hay tejidos que no requieren de insulina para poder utilizar la glucosa (hígado y cerebro). Esto es debido a que estas células no usan la GLUT4 para la entrada de glucosa, pero emplean otros transportadores que no son insulina dependiente.

2. La Insulina estimula al hígado para el almacenamiento de glucosa en forma de glucógeno. Una gran parte de la glucosa absorbida por el intestino delgado es tomada por los hepatocitos los que la convierten en el polímero glucógeno.

La insulina tiene efectos como la estimulación de la síntesis de glucógeno en el hígado, esto activa la enzima exokinasa, la que fosforila la glucosa, atrapándola en la célula. Coincidentemente la insulina actúa inhibiendo la actividad de la glucosa 6 fosfatasa. Dentro de las enzimas que activan la síntesis de glucógeno tenemos la fosfofructoquinasa y glucógenosintetása

La Insulina promueve la síntesis de ácidos grasos en el hígado. La insulina es estimulante de glucógeno en el hígado hasta ciertos límites. A pesar de esto la alta acumulación de este en el órgano (5% de la masa total), puede también inhibir dicha síntesis. Cuando el hígado es saturado con glucógeno, la glucosa es tomada por los hepatocitos y desviada a patrones de síntesis de ácidos grasos, los cuales son liberados del hígado como lipoproteínas. Las lipoproteínas son fraccionadas en sangre dejando libres a los ácidos grasos para ser utilizados en los diferentes tejidos, incluyendo el adiposo donde serán empleados en la síntesis de triglicéridos.

La insulina también inhibe la ruptura del tejido adiposo, por inhibición las lipasas intracelulares que hidrolizan los triglicéridos a ac. grasos. Esta hormona facilita la entrada de glucosa en el adipocito y con esta entrada permite la síntesis de glicerol. Este glicerol junto con los ac. grasos liberados por el hígado son empleados en la síntesis de triglicéridos en el adipocito, facilitando la acumulación de grasa en el tejido adiposo.

Otro efecto notable de la insulina es:

Además del efecto de facilitar la entrada de glucosa en las células, también estimula la entrada de aminoácidos, contribuyendo a un efecto anabólico en los tejidos. Cuando los niveles de insulina son bajos (dietas bajas en energía o períodos de abstinencia alimentaria) el balance se dirige a degradación de las proteínas intracelulares para compensar esto.

La insulina también incrementa la permeabilidad al potasio, magnesio y iones fosfatos (K, Mg y P) en muchas células. El efecto sobre el potasio es clínicamente importante ya que esta entrada de K a la célula se produce por la activación de las ATPasas de Na y K en muchas células. En ocaciones una inyección de insulina puede matar a un paciente debido a la disminución violenta de los niveles de K plasmáticos

Estados patológicos:

Diabetes mellitus, es un estado de deficiencia de insulina. (Existen 2 formas):

•Tipo I o insulina-dependiente: Comienza desde la niñez. Es debido a destrucción de las células B del páncreas (proceso autoinmune). Los efectos de la enfermedad aguda pueden ser controlados con el suministro externo de insulina. El mantener un estricto control de los niveles de glucosa en sangre por monitoreo, el suministro de insulina y una dieta adecuada minimizan los efectos adversos a largo plazo permitiendo una vida saludable.

•Type II o no-insulina-dependiente: Comienza como una resistencia a la insulina, donde los tejidos diana fallan en responder adecuadamente a la misma. Típicamente se inicia de adulto. A pesar de los esfuerzos realizados en el estudio de esta afección, es difícil su explicación. En algunos pacientes se detectan problemas en los receptores, en otros hay problemas con la señal de la propia insulina y en algunos el defecto no se puede identificar. Como esta no es en principio una deficiencia en la secreción de insulina la misma, no se puede tratar con suministros externos de la hormona, por lo que su control se realiza con la dieta y agentes hipoglicémicos.

Hiperinsulinemia o excesiva secrecion de insulina

Es mas comúnmente una consecuencia de la resistencia a la insulina, asociada a la diabetes de tipo II o un síndrome metabólico. Es mucho más raro que esta patología hiperinsulinemica sea causada por un tumor que incremente la secreción de las células B (insulinoma), en el páncreas. La hiperinsulinemia debido a una inyección deliberada o accidental de mucha cantidad de insulina, es muy peligrosa y puede causar hasta la muerte, pues los niveles de glucosa en sangre caerian muy rápidamente y el cerebro quearía sin energía (shock insulínico).

Glucagón.

El glucagón es una de las hormonas mas importantes en el mantenimiento de los niveles de glucosa en sangre, con efectos contrarios al de la insulina.

Esta constituido por un péptido lineal de 29 aminoácidos. Su secuencia primaria está muy conservada entre los vertebrados y está estructuralmente relacionado a la familia de hormonas peptídicas de la secretina. El Glucagón es sintetizado como proglucagón y procesada proteolíticamente por las células A, de las isletas pancreáticas para dar lugar al glucagón. El proglucagón es también expresado por las células del tracto intestinal, donde no es procesado hasta glucagón, sino como un péptido similar al glucagón (enteroglucagón).

Efectos fisiológicos del Glucagón:

El mayor efecto del glucagón es estimular el incremento de la concentración de glucosa en sangre. El cerebro en particular tiene una dependencia absoluta de la glucosa como principal alimento ya que las neuronas no pueden emplear otras fuentes como los ácidos grasos para producir glucosa. Cuando los niveles de glucosa comienzan a caer por debajo de lo normal es necesario algún mecanismo que bombee glucosa a la sangre. El glucagón ejerce control sobre dos mecanismos metabólicos de pivote en el hígado, permitiendo al mismo proveer de glucosa al resto del cuerpo:

Estimula la gucogenolisis hepática: Cuando bajan los niveles de glucosa caen, el glucagón es secretado y actúa sobre los hepatocitos activando las enzimas que depolimerizan al glucógeno pala liberar glucosa.Activa la gluconeogenesis hepática: Es de gran importancia en los carnívoros (mala absorción intestinal de glucosa) y se logra por la activación de las enzimas gluconeogenéticas.Al parecer también tiene efecto incrementando la lipolisis, de los triglicéridos, es una nueva fuente para la gluconeogenesis en el organismo.

Control de la Secreción de GlucagónConociendo los efectos de esta hormona sobre la glicemia podemos inferir que la disminución de los niveles de glucosa en sangre es el estímulo que desencadena la secreción de la misma.

También el glucagón es secretado frente a dos estímulos:

•Niveles elevados de aminoácidos después de una ingestión grande de proteínas incrementarían las cantidades de aminoácidos en sangre y el glucagón trataría de estimular la gluconeogenesis para que no se pierda esta fuente no hexosa de glucosa. También como hemos visto anteriormente los niveles altos de aminoácidos incrementan la liberación de insulina este sería un caso en el cual se verificaría secreción de ambas hormonas (ya que ambas favorecen la gluconeogenesis).

•El ejercicio intenso: Debido al empleo de glucosa en el mismo.

El control negativo de su secreción se debe a los altos niveles de glucosa en sangre. No se conoce si es por efecto directo sobre las células A, o por efecto de la insulina, la que detiene la liberación de glucagón. Otra hormona que inhibe la secreción de glucagón es la secreción de somatostatina.

Estados patológicos

Enfermedades asociadas al secreciones altas o pobres de Glucagón son raras de encontrar.

Producciones excesivas están relacionadas a procesos tumorales (glucagonomas), en estos casos se produce picazones, erupciones y otras lesiones cutáneas.

Hormonas Gastrointestinales

La digestión, absorción y asimilación de los alimentos requieren de una coordinación precisa de un gran número de procesos fisiológicos. El control sobre todas las funciones gastrointestinales es de esperar que sea desarrollado por el sistema nervioso y claro está por el endocrino.

Las hormonas mas importantes en el control de las funciones digestivas son sintetizadas en el mismo tracto gastrointestinal por células del epitelio del estómago y el intestino delgado. Estas células endocrinas y las hormonas que secretan se refieren al sistema endocrino entérico. Algo también interesante es que la mayoría o casi todas las hormonas gastrointestinales también son sintetizadas en el cerebro.

Hormona Actividad Estímulo para su secreción

GastrinaEstimula la secreción de los ácidos gástricos y proliferación del epitelio gástrico

Presencia de péptidos y amino ácidos en el lumen gástrico

Colecistokinina

Etimula la secrecion de las enzimas pancreaticas y contracción para el vaciamiento de la vesícula biliar

Presencia de ácidos grasos y aminoácidos en el intestino delgado

SecretinaEtimula la secreción de agua y bicarbonato por el pancreas y los conductos biliares

pH ácido en el lumen del intestino delgado

Ghrelina

Parece ser un gran estimulante para el apetito y potente estimulador de la secreción de GH.

No esta claro, pero su pico de secreción ocurre antes de iniciar la ingesta y disminuye con el llenado gástrico.

Motilina

Aparentemente está relacionada con la estimulación cuidado de los patrones de motilidad en el estómago e intestino delgado

No esta claro, pero su secreción esta asociada con el ayuno

Polipéptido inhibitorio gástrico

Inhibe la secreción gástrica y la motilidad y potencia la liberación de insulina de las células B en respuesta a concentraciones sanguíneas elevadas de glucosa

Presencia de grasa y glucosa en el intestino delgado

Estados Patológicos:

Hipergastrinemia: Síndrome de Zollinger-Ellison (humanos y carnívoros), consiste en ulceraciones gástricas y duodenales, debido a secreciones excesivas y no reguladas de los ácidos gástricos. (relacionados a tumores (gastrinomas), que se desarrollan en páncreas o duodeno.

Colesistokinina: Enfermedades relacionadas con exceso o deficiente secreción de esta hormona son raras. La deficiencia se ha asociado como parte de un síndrome poliglandular autoinmune, su sintomatología es una mala absorción similar a la insuficiencia pancreática exocrina. Adicionalmente se ha visto relacionada la deficiencia con ciertos tipos de ansiedad y esquizofrenia.

Secretina: No se han observado patologías asociadas.

Ghrelina: En personas obesas hay niveles bajos de esta hormona en sangre, pero no sabemos si esto es causa o efecto. Personas con anorexia nerviosa tienen niveles altos los que se normalizan cuando ocurre ganancia de peso.

Otros tejidos endocrinos y hormonas.

A pesar de que las glándulas mas reconocidas dentro del sistema endocrino son la hipófisis, las tiroides y paratiroides, las adrenales y el páncreas, hay una serie de tejidos endocrinos y hormonas que son menos conocidos y que controlan toda una serie de funciones corporales importantes para la vida. De esta forma incluso pudiéramos decir que no hay tejido alguno que no posea funciones endocrinas.

Muchas de estas células o tejidos son conocidos como sistema endocrino difuso a manera de reconocer que muchos órganos poseen celdas de células que segregan hormonas. El riñón por ejemplo, contiene células que segregan eritropoyetina, una hormona esencial para la producción de células sanguíneas. El corazón contiene células que producen la hormona natriurética atrial, la cual es importante para el balance de Na y H2O

IGF 1 e IGF 2

Los factores de crecimiento similares a la insulina o IGFs son hormonas segregadas por muchas células diferentes. Su designación como similares a la insulina se originan de experimentos en los cuales el tratamiento de suero con anticuerpos contra la insulina fallaron en eliminar su actividad insulínica y su actividad como promotores de crecimiento les confirió este nombre.

Existen dos tipos principales de IGFs (IGF1 y IGF2). Cada uno de estos tienen diferentes variantes o formas, resultando en diferentes promotores de genes. Estructuralmente ambos IGFs se parecen a la insulina en que poseen 2 cadenas (A y B) conectadas por puentes disulfuro. Las IGF1 e IGF2 humanas son de un largo de 70 y 67 aminoácidos.

Una importancia determinante de la actividad de la IGF 1 es la familia de proteínas que se unen a la IGF. Las IGFs circulan en sangre en complejos unidos a estas proteínas, que no solo extienden la vida media de ellas, sino que modulan su interacción con los receptores. Hasta hoy se han descrito mas de 6 distintas proteínas de unión IGFs en el humano y la rata.

IGF-I: Secreción y Actividad biológica

La IGF-I es la hormona de mayor responsabilidad en el crecimiento, promoviendo las propiedades de la hormona de crecimiento.

La Glándula Pineal

La glándula pineal o epífisis sintetiza y segrega melatonina que es una hormona de estructura muy simple que comuníca información sobre la iluminación a diferentes partes del cuerpo. Esta hormona tiene un funcionamiento rítmico y posee gran importancia en las funciones reproductivas de algunos animales. Por esto se le denomina como el tercer ojo.

Anatomía de la Glándula Pineal

Es una glándula de pequeño tamaño en forma de un cono de pino. Está localizada en la línea media, adherida a la porción posterior del techo del tercer ventrículo en el cerebro. La misma varia en tamaño según la especie (1cm en el humano y a penas 1mm de largo en el perro).

El precursor de la melatonina es la serotonina, un neurotransmisor derivado del aminoácido triptófano.

La síntesis y secreción de la melatonina es dramáticamente afectado por la exposición de los ojos a la luz. El patrón fundamental de melatonina observado en suero sanguíneo, es que durante las horas del día es bajo e incrementa sus niveles hasta un pico en las horas de oscuridad (ritmo circadiano).

Como la retina transmite la información sobre la iluminación y la oscuridad a la glándula pineal? La exposición de la retina a la luz es primeramente enviada al núcleo supraquiasmático en el hipotálamo, un área del cerebro bien conocida por su papel de reloj biológico. Fibras nerviosas hipotalámicas descienden a la médula espinal y luego se proyectan al ganglio cervical y las fibras postganglionares ascienden hasta la glándula Pineal. Así la glándula pineal transforma señales del sistema nervioso en señales hormonales.

Efectos Fisiológicos

. Efectos sobre las funciones Reproductivas: Los cambios estacionales relacionados con la duración del día solar tienen un profundo impacto sobre la reproducción en muchas especies y la mes la llave en el control de estos eventos. En climas templados, animales como el hámster, caballo y ovejas poseen distintas épocas de apareamiento. Durante la época de no reproducción, las gónadas se hacen inactivas (Ej. Los machos no producen espermios o solo unos pocos), pero cuando se acerca la época de apareamiento esto se recupera. El fotoperiodo (duración de día–noche), es lo que le permite al animal conocer en que estación está. De esta forma la glándula pineal mide esto y ajusta su secreción de melatonina apropiadamente Un hámster sin glándula pineal no puede preparase para la época de reproducción ya que no puede procesar la foto información necesaria.

El efecto de la melatonina sobre el sistema reproductivo. Resumiendo se puede decir que la melatonina es una anti-gonadotropina. O lo que es lo mismo, inhibe la secreción de hormonas gonadotrópicas (FSH y LH). Este efecto inhibitorio lo causa al impedir la liberación de GnRH del hipotálamo. Una aplicación practica es la de la manipulación de los ciclos en especies fotoperíodicas.

Efectos sobre el sueño y vigilia:

La Melatonina es probablemente uno de los patrones del sueño normal. Se ha comprobado que en los insomnes los niveles de melatonina son menores que en los individuos normales. Por esta razón la melatonina se ha empleado en el tratamiento de este desorden del sueño.

Otro desorden del sueño es el que sufren los trabajadores de turnos contrarios, los que duermen de día y trabajan de noche, pero aquí la melatonina no tiene mayor efecto. Otra condición que afecta el ritmo circadiano es cuando volamos atravesando muchos usos horarios y al llegar a nuestro destino estamos en horarios contrarios. En este caso se ha demostrado que tomar melatonina cerca del momento de dormir puede aliviar este desorden.

En varias especies incluyendo al humano, la administración de melatonina ha mostrado una disminución de la actividad motora, induce la fatiga y puede disminuir la temperatura corporal, particularmente frente a dosis altas. El efecto sobre la temperatura corporal puede jugar un roll significativo en la habilidad de la melatonina en el control del ciclo vigilia-sueño.

Otros efectos de la Melatonina:

Uno de los primeros experimentos desarrollados para conocer la función de la glándula pineal, consistió en adicionar extractos de glándula pineal de bovinos al agua donde habían renacuajos. La respuesta fue interesante y consistió en que los mismos se tornaron de un color claro casi transparentes debido a una alteración en la distribución de los pigmentos de melanina. A pesar de esto, los efectos cutáneos anteriormente expuestos solo aparecen en especies menores, pero no tienen manifestaciones en aves ni mamíferos.

Somatostatina

Fue la primera hormona en ser descubierta dentro de los extractos hipofisarios e identificada como inhibitoria de la secreción de la hormona de crecimiento. Posteriormente se conoció que la somatostatina era producida por un sin número de tejidos, incluyendo el páncreas, tracto gastrointestinal y regiones del sistema nervioso central fuera del hipotálamo.

Estructura y Síntesis

La somatostatina es sintetizada en dos formas. Nos referimos a la SS-14 y la SS-28, lo que refleja el largo de la cadena de aminoácidos que la componen. Ambas formas de somatostatina son generadas por un proceso de escisión proteolítica a partir de la prosomatostatina, la que deriva de la preprosamostatina Las dos cisteínas residuales en la SS-14 le permiten al péptido formar un puente disulfuro interno.

Efectos Fisiológicos

La somatostatina actúa tanto de forma autocrina como paracrina sobre sus células diana. La mayor parte de la somatostatina circulante aparentemente proviene del páncreas y del tracto gastrointestinal. Si vamos a definir la acción de la somatostatina en breves palabras, podemos decir que ella inhibe la secreción de muchas otras hormonas.

Efectos sobre la Glándula Pituitaria.

La Somatostatina fue nombrada así por su efecto inhibitorio sobre secreción de la GH por la hipófisis. La aplicación experimental de la misma suprime la secreción de GH y aquellos tratados con antisuero contra la somatostatina mostraros concentraciones sanguíneas elevadas de GH. Finalmente la secreción de GH es controlada por la interacción con la somatostatina y GHRH y ambas son secretadas por las neuronas hipotalámicas.

Efectos en el Pancreas

Las células de las isletas pancreáticas secretan insulina, glucagón y somatostatina. Al parecer actúa primariamente de forma paracrina. Inhibiendo tanto la secreción de insulina como glucagón.También tiene un efecto supresor sobre la actividad exocrina del páncreas, inhibiendo la colesistoquinina y la de secretina.

Efectos en el Tracto Gastrointestinal

La Somatostatina es secretada por células del epitelio GI y por neuronas del sistema nervioso entérico. Se ha demostrado que es capaz de inhibir la secreción de muchas otras hormonas del sistema GI (gastrina, colecistoquinina, secretina y péptido intestinal vasoactivo).

También inhibe la secreción de ácidos gástricos y pepsina, disminuye en rango de vaciamiento gástrico. Todas estas actividades en forma sumatoria van a disminuir la absorción de nutrientes.

La Somatostatina posee una actividad neuromodulatoria con el SNC y al parecer posee una variedad efectos sobre la transmisión nerviosa. La inyección de somatostatina en el cerebro de ratones incrementa la actividad y disminuye el sueño.

Usos Farmacológicos

La Somatostatina y sus análogos sintéticos han sido usados clínicamente para tratar una variedad de neoplasias. También ha sido empleada para tratar el gigantismo y la acromegalia, debido a su posibilidad de inhibir la secreción de GH.

Vitamina D (Calciferol)

La Vitamina D en su forma activa se conoce que posee un importante papel en el control de los niveles de Ca y P y en la mineralización del hueso. Se ha encontrado que existen receptores para ella en casi todas las células y que su actividad se extiende más allá del metabolismo mineral.

Estructura y SíntesisEl término Vitamina D es impreciso y se debe solo por ser un miembro del grupo de las moléculas esteroidales. La Vit D3 también conocida como colecalciferol es generada en la piel de los animales, cuando la energía luminosa es absorbida por la molécula precursora 7-dehidrocolesterol La Vitamina D no es una verdadera vitamina, porque individuos con una adecuada exposición a la luz solar no necesitan suplementación en la dieta. A pesar de esto hay alimentos ricos en ella (yema de huevo, aceites de pescado y numerosas plantas. En las plantas aparece como Vit D2

(ergosterol).Dietas normales no poseen grandes cantidades de Vit D, por esto la exposición al sol o la adición en la dieta son indispensables para evitar deficiencias.

Control de la síntesis de Vitamina D

La síntesis hepática del 25-hydroxicolecalciferol es solamente regulada por la perdida y niveles sanguíneos de esta molécula como reflejo de la cantidad de vitamina D producida por la piel o suministrada en la dieta. En contraste, la actividad de la 1 alfahidroxilasa en el riñón es estrechamente regulada y sirve como el mayor punto controlador de la producción de la hormona activa. El mayor inductor de la 1 alfahidroxilasa es la hormona paratiroidea, aunque también es inducida por niveles bajos de fosfatos en sangre.

El Receptor de Vitamina D y su Mecanismo de Acción

La forma activa de la vitamina D se une a receptores intracelulares que su función es la transcripción de factores que modulan la expresión de determinados genes. Como los receptores de otras hormonas esferoidales y la hormona tiroidea, el receptor de la vitamina D tiene una unión de dominio de unión con ADN. En la mayoría de los casos estudiados el efecto es de activación de la transcripción, pero en algunas situaciones también es conocido que la vitamina D suprime la transcripción.

Los receptores de vitamina D se unen a diferentes formas de colecalciferol. Su afinidad por el 1,25-dihidroxicolecalciferol es mas de 1000 veces superior que por el 25-hidroxicolecalciferol, lo que explica su relativa potencia biológica.

Efectos Fisiológicos de la Vitamina D

La Vitamina D es reconocida por participar en el metabolismo mineral y crecimiento óseo. Su mayor efecto es el de facilitar la absorción intestinal de Ca, también estimula la absorción de iones de P y Mg. En ausencia de ella, el Ca de la dieta no se observe eficientemente y a su vez interviene en la expresión de proteínas que transportan el Ca, del lumen intestinal al torrente sanguíneo.

La vitamina D posee efecto en el hueso, regulando la transcripción de las proteínas de la matriz ósea, lo que induce la expresión de la osteocalcina y suprime la síntesis del colágeno de tipo 1. El efecto crucial de esta vitamina es entonces mantener un balance apropiado entre el Ca y el P que garantice la mineralización.

Ya que casi todas las células posee receptores para esta vitamina, se ha demostrado su papel en el crecimiento y diferenciación de diferentes tipos de células. Esto sugiere otras funciones que aún son investigadas..

Estados patológicos

Deficiencia de Vitamina D: Las manifestaciones clásicas de la deficiencia de vitamina D es el raquitismo, en el cual se ve en animales muy pequeños deformaciones ósea incluyendo huesos largos doblados. La deficiencia en adultos produce la enfermedad conocida como osteomalacia que representa una mineralización deficiente con formación de nueva matriz ósea y es en muchos casos una consecuencia de una deficiente exposición al sol o dietas deficientes en vitamina D.

Las deficiencia de vitamina D o su insuficiencia ocurren en otras situaciones en las cuales son alterados los patrones de síntesis:

Defectos genéticos en los receptores: Mutaciones en los receptores que producen resistencia contra la actividad de la vitamina D.

Enfermedades severas del hígado y riñón: Lo que interfiere con la síntesis de la vitamina D biológicamente activa.

Exposición insuficiente a la luz solar: Animales confinados con dietas pobres en la vitamina.

Toldos para sombra con un SPF superior a 8 bloquean la síntesis de vitamina D. En países islámicos a las mujeres con muchos atuendos deben ser suministradas con fuentes de vitamina D.

Toxicidad de la Vitamina D

Una exposición excesiva a la luz solar no implica una sobreproducción de vitamina D. Por esta razón una toxicidad es inevitablemente debido a una sobre dosificación de vitamina D en los suplementos. Nunca suministre grandes cantidades de vitamina D (miligramos), por períodos de semanas o meses pues puede ser severamente toxico tanto para el hombre como para los animales. De echo venenos con vitamina D son potentes rodenticidas.

Microorganismos Eficientes

MICROORGANISMOS EFICIENTES (EM) ?

Los microorganismos eficientes (EM) fueron desarrollados en la década de los 70, por el profesor Teruo Higa de la Facultad de Agricultura de la Universidad de Ryukyus en Okinawa, Japón.

Teóricamente este producto comercial se encuentra conformado esencialmente por tres diferentes tipos de organismos:

• levaduras, bacterias acidolácticas y bacterias fotosintéticas, las cuales desarrollan una sinergia metabólica que permite su aplicación en diferentes campos de la ingeniería, según sus promotores.

• Inicialmente este producto fue desarrollado para el mejoramiento de suelos y el tratamiento de residuos agropecuarios, sin embrago en los últimos años se ha intentado extrapolar su aplicación al campo del tratamiento de aguas.

Definición

EM, es una abreviación de Effective Microorganisms (Microorganismos Eficaces), cultivo mixto de microorganismos benéficos naturales, sin manipulación genética, presentes en ecosistemas naturales, fisiológicamente compatibles unos con otros.

Cuando el EM es inoculado en el medio natural, el efecto individual de cada microorganismo es ampliamente magnificado en una manera sinergista por su acción en comunidad.

Tipo de Microorganismos Los principales grupos de microorganismos presentes

en el EM son:

Bacterias Fototróficas

Bacterias Ácidolácticas

Levaduras

Modo de Acción de los Microorganismos

Los diferentes tipos de microorganismos en el EM, toman sustancias generadas por otros organismos basando en ello su funcionamiento y desarrollo.

Las raíces de las plantas secretan sustancias que son utilizadas por los Microorganismos Eficaces para crecer, sintetizando aminoácidos, ácidos nucléicos, vitaminas, hormonas y otras sustancias bioactivas.

Cuando los Microorganismos Eficaces incrementan su población, como una comunidad en el medio en que se encuentran, se incrementa la actividad de los microorganismos naturales, enriqueciendo la microflora, balanceando los ecosistemas microbiales, suprimiendo microorganismos patógenos.

Bacterias Fototróficas

Son bacterias autótrofas que sintetizan sustancias útiles a partir de secreciones de raíces, materia orgánica y gases dañinos, usando la luz solar y el calor del suelo como fuentes de energía.

Las sustancias sintetizadas comprenden aminoácidos, ácidos nucleicos, sustancias bioactivas y azúcares, promoviendo el crecimiento y desarrollo de las plantas.

Los metabolitos son absorbidos directamente por ellas, y actúan como sustrato para incrementar la población de otros Microorganismos Eficaces.

Bacterias Ácido Lácticas

Estas bacterias producen ácido láctico a partir de azúcares y otros carbohidratos sintetizados por bacterias fototróficas y levaduras.

El ácido láctico es un fuerte esterilizador, suprime microorganismos patógenos e incrementa la rápida descomposición de materia orgánica.

Las bacterias ácido lácticas aumentan la fragmentación de los componentes de la materia orgánica, como la lignina y la celulosa, transformando esos materiales sin causar influencias negativas en el proceso.

Levaduras

Estos microorganismos sintetizan sustancias antimicrobiales y útiles para el crecimiento de las plantas a partir de aminoácidos y azúcares secretados por bacterias fototróficas, materia orgánica y raíces de las plantas.

Las sustancias bioactivas, como hormonas y enzimas, producidas por las levaduras, promueven la división celular activa. Sus secreciones son sustratos útiles para Microorganismos Eficaces como bacterias ácido lácticas y actinomycetos.

Aplicaciones en la Agricultura

Entre los efectos sobre el desarrollo de los cultivos se pueden encontrar:

En semilleros:

•Aumento de la velocidad y porcentaje de germinación de las semillas, por su efecto hormonal, similar al del ácido giberélico. •Aumento del vigor y crecimiento del tallo y raíces, desde la germinación hasta la emergencia de las plántulas, por su efecto como rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal. •Incremento de las probabilidades de supervivencia de las plántulas.

El EM, como inoculante microbiano, restablece el equilibrio microbiológico del suelo, mejorando sus condiciones físico-químicas, incrementa la producción de los cultivos y su protección, además conserva los recursos naturales, generando una agricultura y medio ambiente más sostenible.

En las plantas:

•Genera un mecanismo de supresión de insectos y enfermedades en las plantas, ya que pueden inducir la resistencia sistémica de los cultivos a enfermedades.

•Consume los exudados de raíces, hojas, flores y frutos, evitando la propagación de organismos patógenos y desarrollo de enfermedades.

•Incrementa el crecimiento, calidad y productividad de los cultivos.Promueven la floración, fructificación y maduración por sus efectos hormonales en zonas meristemáticas.

•Incrementa la capacidad fotosintética por medio de un mayor desarrollo foliar.

En los suelos:

Los efectos de los microorganismos en el suelo, están enmarcados en el mejoramiento de las características fís icas, químicas, biológicas y supresión de enfermedades. Así pues entre sus efectos se pueden mencionar:

•Efectos en las condiciones f ís icas del suelo: Acondicionador, mejora la estructura y agregación de las partículas del suelo, reduce su compactación, incrementa los espacios porosos y mejora la infiltración del agua. De esta manera se disminuye la frecuencia de riego, tornando los suelos capaces de absorber 24 veces más las aguas lluvias, evitando la erosión, por el arrastre de las partículas.

•Efectos en las condiciones químicas del suelo: Mejora la disponibilidad de nutrientes en el suelo, solubilizándolos, separando las moléculas que los mantienen fijos, dejando los elementos disgregados en forma simple para facilitar su absorción por el sistema radical.

•Efectos en la microbiología del suelo: Suprime o controla las poblaciones de microorganismos patógenos que se desarrollan en el suelo, por competencia. Incrementa la biodiversidad microbiana, generando las condiciones necesarias para que los microorganismos benéficos nativos prosperen.

Aplicaciones en la Producción Animal

La tecnología EM en la producción animal se puede utilizar en la cría de animales, manejo de excretas e instalaciones, incrementando las variables productivas y maximizando la eficiencia de los sistemas.

Instalaciones de Alojamiento

El objetivo de aplicar EM en las instalaciones de alojamiento de los animales, es el de reducir la acción de microorganismos perjudiciales que causan putrefacción.

•Reduce de malos olores (amoniaco), y poblaciones de insectos plaga, como consecuencia del proceso de fermentación de las excretas in situ.

•Disminuye el consumo de agua de lavado, implementando el manejo de camas secas para colectar excretas y orina, reduciendo la frecuencia de utilización de agua.

•En el mantenimiento de las instalaciones, aminora la oxidación y formación de herrumbre.

•Reduce el requerimiento y utilización de desinfectantes, y los costos de producción y mantenimiento.

Manejo de Desechos Animales•Reduce de malos olores provenientes de estiércol y orina.

•Ayuda al aprovechamiento eficiente de los desechos animales como subproductos enriquecidos y seguros, eliminando microorganismos patógenos y semillas de malezas.

•Mejora calidad del Bokashi, asegurando una buena fermentación, evitando que las bacterias del ácido butírico actúen sobre la materia orgánica, provocando putrefacción y malos olores.

•Aumenta la rapidez de la elaboración del abono, llevando el proceso de 15 a 20 días, ya que en el abono tipo Bokashi, no se necesita que el material este totalmente descompuesto para ser usado.

•Reincorporación de las aguas residuales como aguas de riego.

Sanidad y Salud Animal•Reduce la incidencia de enfermedades y estrés en el animal por el mejoramiento de las líneas celulares de defensa a causa de los antioxidantes generados por los EM, incidiendo en la disminución del requerimiento de medicamentos (vitaminas, antibióticos y agentes hormonales).

•Aumenta la conversión de alimento y ganancia de peso, al enriquecer los microorganismos ruminales.

Mantenimiento y Mejoramiento de Praderas

•Aumenta la producción de pastos y forrajes por la síntesis de sustancias bioactivas y nutritivas generadas, influyendo directamente la mejora de su calidad nutricional.

Alimentación Animal

El uso del EM en la alimentación animal puede darse en el agua de bebida y sobre los suplementos alimenticios.

•En el agua de bebida, la adición de EM mejora la microflora intestinal de los animales, reduciendo la incidencia de enfermedades, fortificando el sistema inmunológico.

•Mejora la calidad del heno, haciéndolo más palatable. En el ensilaje, incrementa el aporte de aminoácidos, sintetizados por los EM, aprovechables por los animales, ayudando a poblar el rumen con microorganismos zimógenos. Las sustancias producto de la fermentación mejoran el balance de la microflora intestinal, la condición física y aumentan el consumo de alimento por parte de los animales.

Mejoramiento de la Calidad de los Productos Animales

•Mejora la calidad de leche, por el aumento de ácido butírico, proveniente del proceso de fermentación bacteriana ruminal, que incrementa los sólidos totales y grasas en la leche. •Mejora la calidad de la carne, disminuyendo el colesterol y el porcentaje de grasa.

•Mejora la calidad del huevo, disminuye el colesterol, homogeniza su tamaño y aumenta el contenido de carotenos.

•Aumenta la vida útil de los alimentos fermentados por la presencia de agentes antioxidantes.

Aplicaciones en el Medio Ambiente

•Promueve la transformación aeróbica de compuestos orgánicos, evitando la descomposición de la materia orgánica por oxidación en la que se liberan gases generadores de olores molestos (sulfurosos, amoniacales y mercaptanos).

•Evita la proliferación de insectos vectores, como moscas, ya que estas no encuentran un medio adecuado para su desarrollo.

•Incrementa la eficiencia de la materia orgánica como fertilizante. Durante el proceso de fermentación se liberan y sintetizan sustancias y compuestos como: aminoácidos, enzimas, vitaminas, sustancias bioactivas, hormonas y minerales solubles, que al ser incorporados al suelo a través del abono orgánico, mejoran sus características físicas, químicas y microbiológicas.

•Acelera el proceso de compostaje a una tercera parte del tiempo de un proceso convencional.

•Elimina microorganismos patógenos en el material compostado, por efecto de las altas temperaturas generadas en los núcleos de las pilas, que alcanzan los 70°C. La mayoría de este tipo de microorganismos perecen a los 40-50°C.

En el Tratamiento de Aguas Servidas•Transforma y sintetiza la materia orgánica. •Reduce los valores de DBO y DQO. •Incrementa los valores de oxígeno disuelto. •Reduce producción de lodos en sistemas de tratamiento convencionales.

En el Tratamiento de Aguas para Consumo Humano•Evita la formación de compuestos cancerígenos como los trialometanos.•Elimina la presencia de microorganismos patógenos. •Mejora las condiciones de oxígeno disuelto. •Induce características benéficas mediante sustancias antioxidantes

AGROPLUX

DEFINICIÓNAGROPLUX es un cultivo líquido de microorganismos, compuesto de diversas especies de bacterias, hongos, levaduras y actinomicetos, producido mediante fermentación, con el fin de devolver el componente biótico a los suelos.

PORQUÉ? Se desarrolló el AGROPLUX, orientado a romper con la dependencia de los productores de adquirir insumos de síntesis química, transfiriendo la tecnología y la producción del cultivo de microorganismos directamente a las fincas.

AZOBAC

ORIGEN: El aislamiento de las cepas de Azotobacter sp. y Azospirillum sp. partió de un muestreo de suelos, estandarizando la metodología para la multiplicación de los microorganismos en el laboratorio, entregando al productor una tecnología efectiva para la fijación de N atmosférico.

DEFINICIÓN: AZOBAC es un biopreparado microbiano de uso agrícola, que contiene microorganismos fijadores libres de nitrógeno y productores de sustancias biológicamente activas, que estimulan el enraizamiento, germinación de semillas, crecimiento vegetativo y floración. que fijaran eficientemente el nitrógeno al suelo.

TIPO DE MICROORGANISMOS: Azotobacter sp. y Azospirillum sp.

MODO DE ACCIÓN DE LOS MICROORGANISMOS:

La fijación microbiológica efectuada por las bacterias de vida libre, que hacen uso del N por medios no simbióticos, tiende a ajustar el balance del nitrógeno en el suelo, llegando a fijar hasta 40 kg / ha de nitrógeno elemental al año.

Las bacterias pertenecientes a estos géneros se caracterizan por ser aerobias estrictas, mesófilas, de vida libre, fijando nitrógeno atmosférico al suelo.

Es así como los microorganismos presentes en AZOBAC fijan N, considerado inerte o no reactivo, por medio de la enzima nitrogenasa.

Otros efectos benéficos de estos microorganismos en la rizósfera son:

• Abastecimiento a las plantas con sustancias nutritivas. •Síntesis de vitaminas •Generación de sustancia promotoras del crecimiento.

•Protección a la planta de ataques de patógenos.

AGROPHOS

ORIGEN: AGROPHOS fue desarrollado en 1996 por el equipo de investigación de FUNDASES, en la búsqueda de microorganismos específicos que solubilizaran el fósforo en el suelo.Luego de la selección de cepas de Pseudomonas sp., aisladas de suelos colombianos, se estandarizó una metodología para la multiplicación de los microorganismos en el laboratorio para entregar al productor una tecnología efectiva para solubilizar fósforo en el suelo. DEFINICIÓN: AGROPHOS es un biopreparado microbiano de uso agrícola constituido por microorganismos solubilizadores de fosfatos, que mediante la producción de ácidos orgánicos liberan el fósforo inmovilizado en el suelo.

TIPO DE MICROORGANISMOS: Pseudomonas sp.

MODO DE ACCIÓN DE LOS MICROORGANISMOS: La importancia del fósforo, para microorganismos y plantas, radica en su papel en algunos pasos esenciales de acumulación y liberación de energía durante el metabolismo celular, influyendo en el crecimiento vegetal y en la biología del suelo.

Las Pseudomonas sp. producen ácidos orgánicos e inorgánicos como principal mecanismo microbiológico para solubilizar fósforo fijo en el suelo, aumentando su disponibilidad. Son un componente importante de la comunidad bacteriana de la rizósfera, por poseer un periodo de latencia reducido y una rápida velocidad de crecimiento. Tienden a disminuir el pH del medio que los circunda, metabolizando azúcares de los exudados de las raíces, produciendo pigmentos fluorescentes con capacidad inhibidora de bacterias y hongos fitopatógenos al sintetizar antibióticos como la pirrolnitrina.

APLICACIONES: En la agricultura moviliza el fósforo en el suelo, tornando los fosfatos insolubles a formas solubles en el área radical. Disminuye las necesidades de fertilización fosfórica.

AGROCID

ORIGEN: Búsqueda de opciones orgánicas de control y manejo de insectos plaga en los cultivos.

DEFINICIÓN: AGROCID es un producto natural compuesto por extractos botánicos alelopáticos de diferentes especies vegetales, usado para repeler y controlar plagas del follaje.

COMPOSICIÓN: Extractos vegetales obtenidos por arrastre en frío, no alcohólico, que evita la degradación de metabolitos.

APLICACIONES: AGROCID, aplicado al follaje realizando una aspersión fina, tipo nebulización, sobre el área foliar, reduce y controla la incidencia de insectos plaga en los cultivos, tales como áfidos, ácaros, trips y mosca blanca.

DOSIFICACIÓN GENERAL: La concentración del repelente depende de la intensidad del ataque de insectos plaga que tenga el cultivo. Si la aplicación es de control se recomienda la dosis mayor a una frecuencia de 8 días, si la aplicación es preventiva la frecuencia de aplicación debe ser de 15 días con la dosis más baja.

AGROGREEN

ORIGEN: Búsqueda de estimulantes de desarrollo vegetativo, yemas y brotes, en las plantas. El asilamiento de las cepas de Azotobacter sp., Pseudomonas sp. y Bacillus sp. parte de un muestreo de suelos, para luego de la selección e identificación de cepas, estandarizar la multiplicación de los microorganismos en laboratorio y entregar al productor una tecnología inocua y efectiva para estimular el crecimiento y reproducción celular.

DEFINICIÓN: AGROGREEN es un biopreparado microbiano de uso agrícola constituido por microorganismos productores de sustancias biológicamente activas, que promueven el desarrollo vegetativo y la emisión de rebrotes.