Más comúnmente conocido como sistema endocrino, es un sistema de mensajeros químicos que consiste en hormonas.
El grupo de glándulas de un organismo transporta esas hormonas directamente al sistema circulatorio para transportarlas hacia órganos diana distantes, y los circuitos de retroalimentación de la homeostasis que impulsan las hormonas.
En los humanos, las principales glándulas endocrinas son la glándula tiroides y las glándulas suprarrenales. En los vertebrados, el hipotálamo es el centro neuronal de control de todos los sistemas endocrinos.
El campo de estudio que se ocupa del sistema endocrino y sus trastornos es la endocrinología, una rama de la medicina interna.
Las características especiales de las glándulas endocrinas son, en general, su naturaleza sin ductos, su vascularidad, y comúnmente la presencia de vacuolas o gránulos intracelulares que almacenan sus hormonas.
Por el contrario, las glándulas exocrinas, como las glándulas salivales, las glándulas sudoríparas y las glándulas del tracto gastrointestinal, tienden a ser mucho menos vasculares y tienen conductos o una luz hueca.
Varias glándulas que se señalan una a la otra se denominan normalmente eje, por ejemplo, el eje hipotalámico-pituitario-adrenal.
Además de los órganos endocrinos especializados mencionados anteriormente, muchos otros órganos que forman parte de otros sistemas del cuerpo, como los huesos, los riñones, el hígado, el corazón y las gónadas, tienen funciones endocrinas secundarias.
Por ejemplo, el riñón secreta hormonas endocrinas como la eritropoyetina y la renina. Las hormonas pueden consistir en complejos de aminoácidos, esteroides, eicosanoides, leucotrienos o prostaglandinas.
El sistema endocrino contrasta con el sistema exocrino, que secreta sus hormonas al exterior del cuerpo mediante conductos.
A diferencia de los factores endocrinos que recorren distancias considerablemente más largas a través del sistema circulatorio, otras moléculas de señalización, como los factores paracrinos que intervienen en la señalización paracrina, se difunden a una distancia relativamente corta.
La palabra endocrina deriva a través del Nuevo Latín de las palabras griegas ἔνδον, endon, «dentro» y «exocrina» del κρίνω, krīnō, «separar, distinguir».
Tipos de sistemas endocrinos principales
El sistema endocrino humano consiste en varios sistemas que operan a través de circuitos de retroalimentación. Varios sistemas de retroalimentación importantes están mediados a través del hipotálamo y la hipófisis.
Eje hipotálamo-pituitario-tiroideo (TRH-TSH-T3/T4)
El eje hipotálamo-hipófiso-tiroideo (eje HPT para la homeostasis tiroidea corta o cuadrática o control de retroalimentación tirotrópico) es parte del sistema neuroendocrino responsable de la regulación del metabolismo.
Como su nombre indica, depende del hipotálamo, la glándula pituitaria y la glándula tiroides.
El hipotálamo detecta bajos niveles circulantes de hormona tiroidea (triyodotironina (T3) y tiroxina (T4) y responde liberando hormona liberadora de tirotropina (TRH, por sus siglas en inglés).
La hormona liberadora de tirotropina estimula la parte anterior de la hipófisis para producir la hormona estimulante de la tiroides (TSH, por sus siglas en inglés).
La hormona estimulante de la tiroides, a su vez, estimula la tiroides para producir la hormona tiroidea hasta que los niveles en la sangre vuelvan a la normalidad.
La hormona tiroidea ejerce un control de retroalimentación negativa sobre el hipotálamo y la pituitaria anterior, controlando así la liberación tanto de la hormona liberadora de tirotropina del hipotálamo como de la hormona estimulante de la tiroides de la glándula pituitaria anterior.
El eje hipotalámico-pituitario-adrenal (eje HPA o eje HTPA), el eje hipotalámico-pituitario-gonadal (eje HPG) y el eje eje hipotalámico-pituitario-tiroideo son tres vías en las que la función neuroendocrina directa del hipotálamo y la hipófisis.
Hormona liberadora de gonadotropina, hormona luteinizante/hormona foliculoestimulante (GnRH – LH / FSH – hormonas sexuales)
El eje hipotalámico-pituitario-gonadal (eje HPG) se refiere al hipotálamo, a la glándula pituitaria y a las glándulas gonadales como si estas glándulas endocrinas individuales fueran una sola entidad.
Debido a que estas glándulas a menudo actúan en concierto, los fisiólogos y endocrinólogos consideran conveniente y descriptivo hablar de ellas como un solo sistema.
El eje hipotalámico-pituitario-gonadal desempeña un papel crítico en el desarrollo y la regulación de varios sistemas del cuerpo, como los sistemas reproductivo e inmunitario.
Las fluctuaciones en este eje causan cambios en las hormonas producidas por cada glándula y tienen diversos efectos locales y sistémicos en el cuerpo.
El eje controla el desarrollo, la reproducción y el envejecimiento en los animales. La hormona liberadora de gonadotropina (GnRH, por sus siglas en inglés) es secretada por hipotálamo por las neuronas que expresan la hormona liberadora de gonadotropina.
La porción anterior de la glándula pituitaria produce la hormona luteinizante (HL) y la hormona folículoestimulante (FSH, por sus siglas en inglés), y las gónadas producen estrógeno y testosterona.
En organismos ovíparos (por ejemplo, peces, reptiles, anfibios, aves), el eje hipotalámico-pituitario-gonadal se conoce comúnmente como el eje hipotálamo-hipófisis-hígado gonadal (eje HHHG) en las mujeres.
Muchas yemas de huevo y proteínas coriónicas se sintetizan heterólogamente en el hígado, que son necesarias para el crecimiento y desarrollo de los ovocitos. Ejemplos de tales proteínas hepáticas necesarias son vitelogenina y coriogenina.
Los ejes hipotalámico-pituitario-adrenal, hipotalámico-pituitario-gonadal e hipotalámico-pituitario-tiroideo son tres vías en las que la función neuroendocrina directa del hipotálamo y la hipófisis.
Eje hipotalámico-pituitario-adrenal (CRH-ACTH-cortisol)
El eje hipotalámico-pituitario-adrenal (eje HPA o eje HTPA) es un conjunto complejo de influencias directas e interacciones de retroalimentación entre tres componentes:
El hipotálamo, la glándula pituitaria (una estructura en forma de guisante situada debajo del tálamo) y la suprarrenal (también llamadas glándulas «suprarrenales») (órganos pequeños y cónicos en la parte superior de los riñones).
Estos órganos y sus interacciones constituyen el eje hipotalámico-pituitario-adrenal, un importante sistema neuroendocrino que controla las reacciones al estrés y regula muchos procesos corporales, incluyendo la digestión, el sistema inmune, el estado de ánimo y las emociones, la sexualidad y el almacenamiento y gasto de energía.
Es el mecanismo común para las interacciones entre las glándulas, las hormonas y las partes del mesencéfalo que median el síndrome de adaptación general (SAG).
Mientras que las hormonas esteroides se producen principalmente en vertebrados, el papel fisiológico del eje hipotalámico-pituitario-adrenal y los corticosteroides en la respuesta al estrés es tan fundamental que también se pueden encontrar sistemas análogos en invertebrados y organismos monocelulares.
El eje hipotalámico-pituitario-adrenal, el eje hipotalámico-pituitario-gonada, el eje hipotalámico-pituitario-tiroideo y el sistema hipotalámico-neurohipofisario son los cuatro principales sistemas neuroendocrinos a través de los cuales el hipotálamo y la hipófisis dirigen la función neuroendocrina.
Renina – angiotensina – aldosterona
El sistema renina-angiotensina (SRA) o el sistema renina-angiotensina-aldosterona (SRAA) es un sistema hormonal que regula la presión sanguínea y el balance hídrico.
Cuando se reduce el flujo sanguíneo renal, las células yuxtaglomerulares en los riñones convierten el precursor prorenina, que ya está presente en la sangre en renina y lo secreta directamente en la circulación.
La renina plasmática luego lleva a cabo la conversión de angiotensinógeno, liberado por el hígado, en angiotensina I.
La angiotensina I se convierte posteriormente en angiotensina II por la enzima convertidora de angiotensina (ECA) que se encuentra en los pulmones.
La angiotensina II es un potente péptido vasoconstrictivo que hace que los vasos sanguíneos se estrechen, lo que da como resultado un aumento de la presión arterial.
La angiotensina II también estimula la secreción de la hormona aldosterona desde la corteza suprarrenal.
La aldosterona causa que los túbulos renales aumenten la reabsorción de sodio y agua en la sangre, mientras que al mismo tiempo causan la excreción de potasio (para mantener el equilibrio electrolítico).
Esto aumenta el volumen de líquido extracelular en el cuerpo, lo que también aumenta la presión sanguínea.
Si el sistema renina-angiotensina está anormalmente activo, la presión arterial será demasiado alta. Existen muchos medicamentos que interrumpen diferentes pasos en este sistema para disminuir la presión arterial.
Estos medicamentos son una de las principales formas de controlar la presión arterial alta, la insuficiencia cardíaca, la insuficiencia renal y los efectos nocivos de la diabetes.
Leptina vs. Insulina
En biología, la homeostasis energética, o el control homeostático del balance energético, es un proceso biológico que implica la regulación homeostática coordinada de la ingesta de alimentos (entrada de energía) y el gasto de energía (salida de energía).
El cerebro humano, particularmente el hipotálamo, desempeña un papel central en la regulación de la homeostasis energética y genera la sensación de hambre mediante la integración de una serie de señales bioquímicas que transmiten información sobre el balance de energía.
El cincuenta por ciento de la energía del metabolismo de la glucosa se convierte inmediatamente en calor. La homeostasis energética es un aspecto importante de la bioenergética.
Glándulas
Las glándulas endocrinas son glándulas del sistema endocrino que secretan sus productos, hormonas, directamente en espacios instersticiales y luego se absorben en la sangre en lugar de a través de un conducto.
Las principales glándulas del sistema endocrino incluyen la glándula pineal, la glándula pituitaria, el páncreas, los ovarios, los testículos, la glándula tiroides, la glándula paratiroides, el hipotálamo y las glándulas suprarrenales. El hipotálamo y la glándula pituitaria son órganos neuroendocrinos.
Principales órganos endocrinos
Glándula pituitaria
La glándula pituitaria se cuelga de la base del cerebro por un tallo y está rodeada por hueso.
Consiste en una porción glandular productora de hormonas (hipófisis anterior) y una porción neural (hipófisis posterior), que es una extensión del hipotálamo.
El hipotálamo regula la producción hormonal de la hipófisis anterior y crea dos hormonas que exporta a la hipófisis posterior para su almacenamiento y posterior liberación.
Cuatro de las seis hormonas de la hipófisis anterior son hormonas tropicales que regulan la función de otros órganos endocrinos.
La mayoría de las hormonas de la hipófisis anterior exhiben un ritmo diurno de liberación, que está sujeto a modificación por estímulos que influyen en el hipotálamo.
La hormona somatotrópica o la hormona de crecimiento (HC) es una hormona anabólica que estimula el crecimiento de todos los tejidos del cuerpo, pero especialmente de los músculos esqueléticos y los huesos. Puede actuar directa o indirectamente a través de factores de crecimiento similares a la insulina (IGF, por sus siglas en inglés).
La hormona del crecimiento moviliza las grasas, estimula la síntesis de proteínas e inhibe la absorción de glucosa y el metabolismo.
La secreción está regulada por la hormona liberadora de la hormona del crecimiento (GHRH, por sus siglas en inglés) y la hormona inhibidora de la hormona del crecimiento (GHIH, por sus siglas en inglés) o somatostatina.
La hipersecreción causa gigantismo en niños y acromegalia en adultos; la hiposecreción en los niños causa enanismo pituitario.
La hormona estimulante de la tiroides (HST) promueve el desarrollo y la actividad normales de la glándula tiroides. La hormona liberadora de tirotropina (TRH, por sus siglas en inglés) estimula su liberación; la retroalimentación negativa de la hormona tiroidea lo inhibe.
La hormona adrenocorticotrópica (ACTH, por sus siglas en inglés) estimula la corteza suprarrenal para liberar corticosteroides.
La liberación de la hormona liberadora de corticotropina (HLC) desencadena la liberación de la hormona liberadora de corticotropina e inhibe el aumento de los niveles de glucocorticoides.
La hormona estimulante del folículo de las gonadotropinas y la hormona luteinizante regulan las funciones de las gónadas en ambos sexos.
La hormona foliculoestimulante estimula la producción de células sexuales; La hormona luteinizante estimula la producción de hormonas gonadales.
Los niveles de gonadotropina aumentan en respuesta a la hormona liberadora de gonadotropina. La retroalimentación negativa de las hormonas gonadales inhibe la liberación de gonadotropina.
La prolactina (PRL) promueve la producción de leche en las mujeres. Su secreción es provocada por la hormona liberadora de prolactina (HLP) e inhibida por la hormona inhibidora de prolactina (HIP).
La neurohipófisis almacena y libera dos hormonas hipotalámicas:
La oxitocina estimula fuertes contracciones uterinas, que desencadenan el parto de un bebé, y la eyección de la leche en mujeres lactantes. Su liberación está mediada de manera refleja por el hipotálamo y representa un mecanismo de retroalimentación positiva.
La hormona antidiurética (ADH, por sus siglas en inglés) estimula los túbulos renales para reabsorber y conservar el agua, lo que resulta en pequeños volúmenes de orina altamente concentrada y disminución de la osmolaridad plasmática.
La hormona antidiurética se libera en respuesta a altas concentraciones de soluto en la sangre e inhibida por bajas concentraciones de soluto en la sangre. La hiposecreción produce diabetes insípida.
Glándula tiroides
La glándula tiroides está ubicada en la parte frontal del cuello, frente al cartílago tiroides, y tiene forma de mariposa, con dos alas conectadas por un istmo central.
El tejido tiroideo consiste en folículos con proteína almacenada llamada coloide, que contiene tiroglobulina, un precursor de otras hormonas tiroideas, que se fabrican en el coloide.
Las hormonas tiroideas aumentan la tasa de metabolismo celular e incluyen tiroxina (T4) y triyodotironina (T3). La secreción es estimulada por la hormona estimulante de la tiroides, secretada por la pituitaria anterior.
Cuando los niveles de tiroides son altos, hay retroalimentación negativa que disminuye la cantidad de hormona estimulante de tiroides secretada. La mayoría de T4 se convierte en T3 (una forma más activa) en los tejidos diana.
La calcitonina, producida por las células parafoliculares de la glándula tiroides en respuesta al aumento de los niveles de calcio en la sangre, deprime los niveles de calcio en sangre al inhibir la resorción de la matriz ósea y aumentar el depósito de calcio en el hueso.
Glándulas paratiroides
Las glándulas paratiroides, de las cuales hay 4-6, se encuentran en la parte posterior de las glándulas tiroides y secretan la hormona paratiroidea (HPT), que causa un aumento en los niveles de calcio en la sangre al atacar el hueso, el intestino y los riñones.
La hormona paratiroidea es el antagonista de la calcitonina. La liberación de la hormona paratiroidea se desencadena por la caída de los niveles de calcio en la sangre y se ve inhibida por el aumento de los niveles de calcio en la sangre.
Glándulas suprarrenales
Las glándulas suprarrenales se encuentran por encima de los riñones en los humanos y en frente de los riñones en otros animales. Las glándulas suprarrenales producen una variedad de hormonas que incluyen la adrenalina y los esteroides aldosterona y cortisol.
Controla el comportamiento durante crisis y situaciones emocionales. Estimula el corazón y sus tejidos conductores y procesos metabólicos.
Páncreas
El páncreas, ubicado en el abdomen, debajo y detrás del estómago, es una glándula exocrina y una glándula endocrina. Las células alfa y beta son las células endocrinas en los islotes pancreáticos que liberan insulina y glucagón y cantidades más pequeñas de otras hormonas en la sangre.
La insulina y el glucagón influyen en los niveles de azúcar en la sangre. El glucagón se libera cuando el nivel de glucosa en sangre es bajo y estimula al hígado para que libere glucosa en la sangre.
La insulina aumenta la tasa de absorción de glucosa y el metabolismo por la mayoría de las células del cuerpo.
La somatostatina es liberada por las células Delta y actúa como un inhibidor de la hormona del crecimiento, la insulina y el glucagón.
Góndolas
Los ovarios de la hembra, ubicados en la cavidad pélvica, liberan dos hormonas principales. La secreción de estrógenos por los folículos ováricos comienza en la pubertad bajo la influencia de la hormona folículo estimulante.
Los estrógenos estimulan la maduración del sistema reproductivo femenino y el desarrollo de las características sexuales secundarias.
La progesterona se libera en respuesta a niveles elevados de hormona luteinizante en la sangre. Funciona con estrógenos para establecer el ciclo menstrual.
Los testículos del hombre comienzan a producir testosterona en la pubertad en respuesta a la hormona luteinizante.
La testosterona promueve la maduración de los órganos reproductores masculinos, el desarrollo de características sexuales secundarias y la producción de espermatozoides por los testículos.
Glándula pineal
La glándula pineal se encuentra en el diencéfalo del cerebro. Principalmente libera melatonina, que influye en los ritmos diarios y puede tener un efecto antigonadotrópico en los humanos. También puede influir en melanotropos y melanocitos ubicados en la piel.
Otras estructuras productoras de hormonas
Muchos órganos del cuerpo que normalmente no se consideran órganos endocrinos contienen cúmulos celulares aislados que secretan hormonas.
Los ejemplos incluyen el corazón (péptido natriurético auricular); órganos del tracto gastrointestinal (gastrina, secretina y otros); la placenta (hormonas del embarazo-estrógeno, progesterona y otras); los riñones (eritropoyetina y renina); el timo; piel (colecalciferol); y tejido adiposo (leptina y resistina).
Función
Hormonas
Una hormona es una clase de moléculas de señalización producidas por las glándulas en organismos multicelulares que son transportadas por el sistema circulatorio para apuntar a órganos distantes para regular la fisiología y el comportamiento.
Las hormonas tienen diversas estructuras químicas, principalmente de 3 clases: eicosanoides, esteroides y derivados de aminoácidos/proteínas (aminas, péptidos y proteínas). Las glándulas que secretan hormonas comprenden el sistema endocrino.
El término hormona a veces se extiende para incluir sustancias químicas producidas por células que afectan a la misma célula (señalización autocrina o intracrina) o células cercanas (señalización paracrina).
Las hormonas se usan para comunicarse entre órganos y tejidos para la regulación fisiológica y actividades conductuales, como digestión, metabolismo, respiración, función tisular, percepción sensorial, sueño, excreción, lactancia, estrés, crecimiento y desarrollo, movimiento, reproducción y estado de ánimo.
Las hormonas afectan a las células distantes uniéndose a proteínas receptoras específicas en la célula diana dando como resultado un cambio en la función celular.
Cuando una hormona se une al receptor, da como resultado la activación de una vía de transducción de señal.
Esto puede conducir a respuestas específicas de tipo celular que incluyen efectos rápidos no genómicos o respuestas genómicas más lentas donde las hormonas que actúan a través de sus receptores activan la transcripción génica que da como resultado una expresión aumentada de proteínas diana.
Las hormonas basadas en aminoácidos (aminas y hormonas peptídicas o proteicas) son solubles en agua y actúan sobre la superficie de las células diana a través de segundos mensajeros.
Las hormonas esteroides, al ser liposolubles, se mueven a través de las membranas plasmáticas de las células diana (tanto citoplásmicas como nucleares) para actuar dentro de sus núcleos.
Señalización celular
El modo típico de señalización celular en el sistema endocrino es la señalización endocrina, es decir, el uso del sistema circulatorio para llegar a órganos diana distantes. Sin embargo, también hay otros modos, es decir, señalización paracrina, autocrina y neuroendocrina.
La señalización puramente neurocrina entre las neuronas, por otro lado, pertenece por completo al sistema nervioso.
Autocrino
La señalización autocrina es una forma de indicar que una célula secreta una hormona o un mensajero químico (llamado agente autocrino) que se une a receptores autocrinos en la misma célula, lo que provoca cambios en las células.
Paracrina
Algunos endocrinólogos y médicos incluyen el sistema paracrino como parte del sistema endocrino, pero no hay consenso. Las paracrinas son de acción más lenta y se dirigen a las células del mismo tejido u órgano.
Un ejemplo de esto es la somatostatina que es liberada por algunas células pancreáticas y se dirige a otras células pancreáticas.
Juxtacrine
La señalización de Juxtacrine es un tipo de comunicación intercelular que se transmite a través de componentes de oligosacáridos, lípidos o proteínas de una membrana celular, y puede afectar a la célula emisora o a las células inmediatamente adyacentes.
Ocurre entre células adyacentes que poseen parches amplios de membrana plasmática estrechamente opuesta unidas por canales transmembrana conocidos como connexons. El espacio entre las celdas generalmente puede estar entre solo 2 y 4 nm.
Significación clínica
Enfermedad
Las enfermedades del sistema endocrino son comunes, incluyendo afecciones como diabetes mellitus, enfermedad tiroidea y obesidad.
La enfermedad endocrina se caracteriza por una liberación hormonal irregular (un adenoma pituitario productivo), una respuesta inadecuada a la señalización (hipotiroidismo).
Falta de glándula (diabetes mellitus tipo 1, eritropoyesis disminuida en insuficiencia renal crónica) o agrandamiento estructural en un sitio crítico como la tiroides (bocio multinodular tóxico).
La hipofunción de las glándulas endocrinas puede ocurrir como resultado de pérdida de reserva, hiposecreción, agenesia, atrofia o destrucción activa.
La hiperfunción puede ocurrir como resultado de hipersecreción, pérdida de supresión, cambio hiperplásico o neoplásico o hiperestimulación.
Las endocrinopatías se clasifican en primarias, secundarias o terciarias. La enfermedad endocrina primaria inhibe la acción de las glándulas aguas abajo.
La enfermedad endocrina secundaria es indicativa de un problema con la glándula pituitaria. La enfermedad endocrina terciaria se asocia con la disfunción del hipotálamo y sus hormonas liberadoras.
Como la tiroides y las hormonas se han visto implicadas en la señalización de la proliferación de tejidos distantes, por ejemplo, se ha demostrado que el receptor de estrógenos está involucrado en ciertos cánceres de mama.
La señalización endocrina, paracrina y autocrina han sido implicadas en la proliferación, uno de los pasos necesarios de la oncogénesis.
Otras enfermedades comunes que resultan de la disfunción endocrina incluyen la enfermedad de Addison, la enfermedad de Cushing y la enfermedad de Graves.
La enfermedad de Cushing y la enfermedad de Addison son patologías que involucran la disfunción de la glándula suprarrenal.
La disfunción en la glándula suprarrenal puede deberse a factores primarios o secundarios y puede dar lugar a hipercortisolismo o hipocortisolismo.
La enfermedad de Cushing se caracteriza por la hipersecreción de la hormona adrenocorticotrópica (ACTH, por sus siglas en inglés) debido a un adenoma pituitario que finalmente causa hipercortisolismo endógeno al estimular las glándulas suprarrenales.
Algunos signos clínicos de la enfermedad de Cushing incluyen obesidad, cara lunar e hirsutismo. La enfermedad de Addison es una enfermedad endocrina que resulta del hipocortisolismo causado por la insuficiencia de las glándulas suprarrenales.
La insuficiencia suprarrenal es importante porque se correlaciona con la disminución de la capacidad para mantener la presión arterial y el azúcar en la sangre, un defecto que puede ser fatal.
La enfermedad de Graves involucra la hiperactividad de la glándula tiroides que produce las hormonas T3 y T4.
Los efectos de la enfermedad de Graves varían desde sudoración excesiva, fatiga, intolerancia al calor y presión arterial alta hasta hinchazón de los ojos que causa enrojecimiento, hinchazón y, en casos raros, visión reducida o doble.
Otros animales
Se ha observado un sistema neuroendocrino en todos los animales con sistema nervioso y todos los vertebrados tienen un eje hipotálamo-hipófisis.
Todos los vertebrados tienen una tiroides, que en anfibios también es crucial para la transformación de larvas en forma adulta.
Todos los vertebrados tienen tejido de la glándula suprarrenal, y los mamíferos son únicos en organizarlo en capas. Todos los vertebrados tienen algún tipo de eje renina-angiotensina, y todos los tetrápodos tienen aldosterona como mineralocorticoide primario.
