FISIOLOGÍA ENDOCRINA Tercera edición FISIOLOGÍA ENDOCRINA ALFREDO JÁCOME ROCA Academia Nacional de Medicina de Colombia 1 Alfredo Jácome Roca FISIOLOGÍA ENDOCRINA C° 2005. Tercera Edición. Academia Nacional de Medicina Alfredo Jácome Roca http://www.anmdecolombia.org e-mail: [email protected] Carrera 7ª No. 69-05 Fax (571) 2491914- (571) 3458890 Bogotá, DC, Colombia ISBN DERECHOS RESERVADOS Prohibida la reproducción total o parcial de este libro, Sin el permiso previo y escrito del titular del copyright Diagramación e impresión: Febrero de 2005-01-07 Las actividades de la Academia Nacional de Medicina Son apoyadas por el Ministerio de Ecuación Nacional Colombia, 2005 Dedico esta tercera edición a mi esposa Myriam, a mi hijo y colega Alfredo Luis, a mi nieta Valeria y a todos los investigadores de este gran campo de la ciencia que es la endocrinología. Ellos –y también los demás científicos que han escrutado las maravillas de la biología molecular- hicieron posible esta obra. 2 FISIOLOGÍA ENDOCRINA Tercera edición CONTENIDO Prefacio. Prólogo a la primera y segunda ediciones Hormonas, receptores y control endocrino Fisiología de la adeno-hipófisis Neuro-hormonas Fisiología de la glándula tiroides Fisiología de los islotes pancreáticos. Fisiología de la corteza suprarrenal. Fisiología de la medula suprarrenal. Función endocrina de los adipocitos. Hormonas calcio-tróficas y metabolismo óseo. Fisiología del testículo Fisiología del ciclo menstrual. Germán Barón-Castañeda, MD Fisiología de la lactancia. Germán Barón-Castañeda, MD Endocrinología del embarazo. Germán Barón-Castañeda, MD Autacoides y eicosanoides. Sistema neuro (inmuno) endocrino difuso. El Timo Glosario Alfredo Jácome Roca es internista-endocrinólogo especializado en las universidades de Tulane y Hahnemann en los Estados Unidos y licenciado para ejercer en el Commonwealth of Virginia. Fue profesor durante dos décadas en la Facultad de Medicina de la Universidad Javeriana –de Medicina Interna, Endocrinología y Fisiología Endocrina- y especialista en el Hospital San Ignacio de Bogotá. Es autor de varios libros y de numerosos artículos sobre el tema de endocrinología y diabetes y es miembro de número de la Academia Nacional de Medicina, del Colegio Americano de Médicos, de la Sociedad Colombiana de Historia de la Medicina y miembro honorario de la Asociación Colombiana de Endocrinología. Ha dictado cursos de Fisiología Endocrina también en las universidades del Rosario, del Norte e Industrial de Santander. Germán Barón Castañeda es médico ginecólogo endocrinólogo de la Universidad del Rosario. Profesor Distinguido de esta misma universidad y Profesor de la Universidad del Bosque. Jefe de Educación Médica del Hospital Universitario de la Samaritana, Bogotá. 3 Alfredo Jácome Roca PREFACIO ______________ Hace veinticinco años –en 1979- apareció la segunda edición de FISIOLOGÍA ENDOCRINA, con el sello de la Librería El Ateneo Editorial de Buenos Aires, al igual que había ocurrido con la primera edición, fechada en 1973. En vista de la gran cantidad de nuevos conceptos y conocimientos que han ocurrido en este campo, decidimos –con la ayuda del profesor Germán Barón- retomar la actualización de la obra, que presentamos ahora. Para mí, las grandes revoluciones han sido el descubrimiento de gran número de receptores –de membrana y nucleares- y el desarrollo del concepto de hormonas más allá del tradicional funcionamiento endocrino, al incluirse las acciones paracrinas, yuxtacrinas y demás, y el considerar hormonas en sentido amplio a sustancias como autacoides, eicosanoides, citoquinas, neuropéptidos cerebro-intestinales, etc. También se acepta hoy en día la idea del sistema neuro-inmuno-endocrino como el regulador de las funciones de los órganos, integrando de esta manera los conceptos de Pavlov –que aceptaba los reflejos condicionados y el sistema nervioso como controladores de las funciones viscerales- o el nuevo de Bayliss y Starling –que hablaba de mensajeros químicos que manejaban estas funciones a distancia- además del involucramiento del importante sistema defensivo inmune en estas actividades. Nuevas hormonas, nuevas funciones en las antiguas hormonas, el concepto de receptores huérfanos en espera de una nueva droga que los ponga a actuar, en fin, gran cantidad de literatura científica que ha salido a la luz para de esta manera enriquecer los conocimientos sobre la fisiología endocrina y aportar mecanismos para el entendimiento fisiopatológico de las enfermedades y su terapéutica. El autor, Enero de 2005. PRÓLOGO A LA PRIMERA EDICIÓN _______________________________________ Hace mucho tiempo nuestros antecesores médicos trataban a sus pacientes con fórmulas empíricas, como las danzas rituales o las invocaciones a los espíritus. En sus acciones terapéuticas no había un fundamento científico del que ellos tuvieran conciencia. Sin duda sus pacientes con frecuencia mejoraban porque el curso natural de la enfermedad era benigno, o porque las acciones del médico-brujo aliviaban los componentes psico-dinámicos del síndrome. Hoy –cuando ya comienza a declinar el siglo XX- muchos actos terapéuticos de médicos en ejercicio se hacen sin conciencia de los disturbios fisiopatológicos subyacentes. A pesar de los esfuerzos de la educación médica, de la las adaptaciones curriculares, de los intentos integrativos, muchas de las prescripciones que se hacen a diario en consultorios, dispensarios, instituciones de seguridad social, etc. se realizan con tan poca conciencia del disturbio fisiológico como en los tiempos de nuestro antecesor brujo, porque a ello conduce fatalmente la rutinización del ejercicio profesional, las premuras del tiempo y la imposibilidad práctica de lograr eficientemente lo que se suele llamar educación médica continuada. Este pequeño volumen del doctor Jácome –producto de su entusiasmo por la enseñanza de la fisiología endocrina en nuestra facultad de medicina- es una contribución hacia la formación de bases científicas para la comprensión de los trastornos hormonales. Es breve porque –como su autor lo dice- no tiene pretensiones de texto consultivo; no está orientado a destacar el dramatismo de los casos extremos –relativamente raros en la práctica diaria- sino a mostrar en forma sencilla las interrelaciones glandulares que ocurren en el medio interno, preparando al estudiante para reconocer los trastornos endocrinos de sus pacientes. Lo informa y orienta sobre los recursos diagnósticos y terapéuticos que podrá utilizar en el ejercicio de su profesión para solucionar problemas endocrinos que estén a su alcance y le ayuda a reconocer cuándo necesita la colaboración de un especialista consultor. Libardo J. Meléndez, MD Bogotá, 1973. 4 FISIOLOGÍA ENDOCRINA Tercera edición + (1936-2003) Fue Jefe del Departamento de Medicina Interna Hospital Universitario San Ignacio Universidad Javeriana, Bogotá, Colombia. Posteriormente fue cardiólogo del Victoria Hospital London, Ontario, Canadá PRÓLOGO A LA SEGUNDA EDICIÓN _________________________________________ Sale a la luz la segunda edición del libro Fisiología Endocrina lo cual indica –modestia aparte- su aceptación por parte de los lectores, en su mayoría estudiantes de medicina. Aunque no hemos pretendido en momento alguno hacer de él una revisión exhaustiva de un tema tan extenso y tan interesante -estudiado en nuestros días- como es el tema de la fisiología de las glándulas endocrinas; aunque hemos omitido deliberadamente la discusión de aspectos tan importantes como la endocrinología renal, la genética en la endocrinología, etc. y aunque –hemos con dificultad querido utilizar- el tratar la enfermedad hormonal en sí, hemos hecho una serie de mejoras y ampliaciones que el lector podrá fácilmente notar si compara esta edición con la primera. Se ha aumentado el número de gráficas y tablas, se han escrito nuevos capítulos como el del hipotálamo, la pineal, el embarazo y la lactancia, las prostaglandinas y la fisiología dentaria. Por eso debemos agradecer la colaboración de los doctores Francisco García Conti, Jairo Cañizares de León, Tomás García Angulo y Daniel Jácome Roca, de la Universidad Javeriana. Tampoco hemos querido poner en el título de este libro palabras como compendio, conceptos básicos o texto. Nuestro estilo ha sido el de resumir y la brevedad ha tratado de cumplir un objetivo quizás no logrado enteramente: la claridad en las explicaciones. Esta misma brevedad en los conceptos puede hacer parecer dogmáticos algunos temas de intensa controversia y tal vez de oscuridad en los actuales momentos investigativos. Estamos convencidos no obstante, de que sin el conocimiento de las funciones de las glándulas de secreción interna mal puede el médico o el estudiante tratar de entender la patología endocrina, que más que ninguna otra rama de la medicina, es una verdadera fisiopatología. Dirigida esta obra primordialmente al estudiante de medicina –quien la inspiró- y al médico general, nos sentiremos realmente satisfechos si logramos aumentar su bagaje de conocimientos en este campo, resolverle algunas dudas y recordarle algunos conceptos. Quizás nuestra labor alcance a estimular la curiosidad científica de nuestros lectores en tal forma que se animen a consultar alguna de las autorizadas y completas revisiones que existen sobre el funcionamiento de las diferentes glándulas endocrinas. Finalmente acordémonos de que la endocrinología dejó hace mucho tiempo de ser un circo de casos extraños y raros, para convertirse en una interesantísima ciencia con varios premios Nóbel, que se alimenta a sí misma e ilumina otras ramas de la medicina y de la biología. El autor Bogotá, 1979 5 Alfredo Jácome Roca CAPITULO 1 HORMONAS, RECEPTORES Y CONTROL ENDOCRINO ¿Qué es la fisiología endocrina’ paraneoplásicos- o hay situaciones en las que la hormona producida es La fisiología endocrina estudia las funciones estructuralmente anormal. Pero por regla normales de las glándulas de secreción general, tanto los excesos de producción interna; al igual que la anatomía y otras hormonal (conocidos como enfermedades disciplinas biológicas, puede ser comparada ―hiper‖) como las deficiencias (que resultan entre las diferentes especies de organismos en patologías ―hipo‖), son causantes de multicelulares vivos y los seres humanos. manifestaciones clínicas. Las células endocrinas usualmente se acumulan en un órgano específico pero En realidad el sistema nervioso y el también se pueden encontrar diseminadas hormonal actúan estrechamente, para en otros aparatos, constituyendo el sistema constituir el sistema neuroendocrino. endocrino difuso. Con el fin de coordinar la Las neuronas y sus axones envían función celular en áreas como la estímulos eléctricos, que por reproducción, el crecimiento y desarrollo, la despolarización de sus membranas homeostasis o equilibro del medio interno, el mandan sus mensajes a gran velocidad, ciclo sueño-estado de alerta y la regulación pero en la terminal nerviosa que hace de la disponibilidad de energía, células parte de la sinapsis elabora químicos especializadas liberan sustancias químicas a denominados neurotransmisores, que se la sangre y a los líquidos tisulares, las que fijarán a receptores localizados en la actúan como señales a otras células para neurona post-sináptica, o en el órgano controlar sus procesos. Estos químicos se blanco directamente. llaman ―hormonas‖ (del griego ―hormaos‖, que significa excitar, estimular, revolver) y Esta hacen parte de las moléculas que envían integración señales de una célula a otra. neuroendocri na se observa ¿Son hormonas todas las señales no sólo en las intercelulares? células secretorias Las primeras hormonas se descubrieron peptidèrgicas durante la investigación de enfermedades del específicas; el déficit de insulina es causa hipotálamo, de la diabetes, el de vasopresina, de la sino también en el sistema nervioso diabetes insípida, el de hormona tiroidea autónomo y en el control neural directo de genera el cretinismo y el hipotiroidismo; su algunas células endocrinas. Los mensajes exceso, Enfermedad de Graves, el exceso o hormonales del sistema endocrino llegan a el déficit de hormona del crecimiento todas las células, pero sólo interactúan con produce gigantismo o enanismo, etc. Ni el aquellas que tienen receptores específicos déficit de calcitonina ni el exceso de que hacen que la célula responda a la señal testosterona masculina o de progesterona dada por una hormona determinada. La femenina causan manifestaciones clínicas. endocrinología es entonces el estudio de las En algunas ocasiones, las enfermedades hormonas, de sus receptores y de las hormonales están causadas por fenómenos señales intracelulares producidas por la de resistencia en el receptor –caso de la interacción de los dos primeros elementos. diabetes tipo 2- a veces el exceso de El sistema inmune también está secreciones internas proviene de formación íntimamente relacionado con el ectópica –como en los síndromes neuroendocrino, ya que tiene una 6 FISIOLOGÍA ENDOCRINA Tercera edición modulación neurohormonal para la de esteroides localmente activos en tejidos producción linfocitaria de citoquinas, las que de órganos blanco periféricos, como puede a su vez ejercen una influencia sobre las ser el caso de la producción prostática de células endocrinas. Hay glosarios que dihidrotestosterona a partir de precursores definen a las interleucinas como hormonas suprarrenales inactivos allí como la DHEA y segregadas por células inmunológicas la androstenediona. (linfocitos, macrófagos y células dendríticas) que afectan otras células del sistema inmune Estos términos –que parecen complicar el al atraerlas, activarlas o inactivarlas. El estudio de las señales intercelulares- han efecto de las citoquinas se ejerce por acción salido a flote gracias a la investigación en paracrina o autocrina. Sistemas similares neuro-inmuno-endocrinología. En sentido existen, no sólo en vertebrados e estricto, no deberíamos llamar hormonas a invertebrados, sino incluso en organismos las citoquinas, o a las moléculas ancladas a unicelulares; hay bacterias por ejemplo en membranas, que se ―cogen de la mano‖ a las que se observan remedos más sencillos, través de muescas, dando estímulos que indican que los sistemas de yuxtacrinos. Tampoco a los comunicación se presentan temprano en la neurotransmisores, a los medicamentos, evolución. Un complemento sobre esta ligandos que actúan por interacción con sofisticada comunicación intercelular lo receptores o a los bloqueadores enzimáticos, presentamos en el capítulo sobre el a los agonistas y antagonistas de receptores, Sistema Neuro-inmuno-endocrino, que a muchos antiandrógenos y antiestrògenos, en el pasado se hubiera simplemente etc. Pero en sentido amplio, todas las células llamado sistema endocrino entèrico o en el tienen actividad ―endocrina‖, por lo que con mejor de los casos, sistema endocrino difuso. mayor frecuencia encontramos autores que Tal vez la fisiología endocrina debiese llaman ―hormonas‖ a estos químicos. La llamarse de otra forma (algo así como serotonina liberada por la destrucción de ―signalologìa intercelular‖), a la manera plaquetas actúa localmente para producir como la radiología dio paso a la imaginología. vasoconstricción, mientras que la bradiquinina produce vaso dilatación Las señales intercelulares son también local. Las hormonas clásicamente endocrinas, pero también las neurovegetativas adrenales actúan sobre hay autocrinas y paracrinas. órganos a distancia cuando se liberan a la Son autocrinas, cuando el producto celular sangre, o localmente como sólo opera dentro del mismo citoplasma, o el neurotransmisores en las sinapsis; la químico segregado interactúa con el dopamina es una hormona cuando actúa receptor de la membrana de esa misma como PIH, pero es neurotransmisor en la célula; paracrinas, cuando entran a la generalidad de los casos, o precursor circulación e interactúan a muy corta hormonal en el caso de la epinefrina. Por distancia, con receptores de células vecinas; extensión llamamos también hormonas a los se trataría por ejemplo del caso de las análogos sintéticos de las hormonas citoquinas que causan una respuesta naturales, sean pèptidos o esteroides. Pero inflamatoria local, o de la liberación de los básicamente aquí nos referiremos a las neurotransmisores en los espacios sinápticos. hormonas naturales, que son ―agonistas‖, es Se ha visto que hormonas que decir, a las moléculas que se ligan a un fundamentalmente actúan a distancia sobre receptor e inducen todos los eventos post- otras células, pueden también servir de receptor que generan un efecto biológico, señales locales, tal como lo acabamos de con diferente potencia según el caso. Por mencionar. Pero además en otras ocasiones, otro lado, los ―antagonistas‖ son la molécula química que da la señal se (usualmente medicamentos) que al ligarse al encuentra anclada a la membrana celular, y receptor, bloquean la fijación del agonista y directamente –por medio de una conexión así no generan la señal que produce los en muesca- interactúa con un receptor en efectos intracelulares. otra célula inmediatamente vecina, dando Hay quienes incluso consideran que las una señal yuxtacrina. La señal intercelular verdaderas hormonas son las hidrofìlicas, es es intracrina cuando se produce la síntesis 7 Alfredo Jácome Roca decir los polipéptidos, mientras que las principal de producción. Podemos anotar que hidrofòbicas o liposolubles –como los no se han descubierto todas las hormonas esteroides y las hormonas tiroideas- se que ocurren en la naturaleza, ni identificado deberían llamar de manera diferente (pues todas sus funciones. La terminología a veces no son mensajeros), por ejemplo, confunde pues el nombre de la hormona se anacreones (un nombre futurible según refiere a la primera acción que se le Koeslag, mientras se aclaran bien ciertos encontró (Vg. La hormona del crecimiento, aspectos de su fisiología). También hay nombre que tiene que ver con esa acción quienes hablan de parahormonas (como el específica pero no con otras que posee, tales gas carbónico y los hidrogeniones), como la lipolìtica o la hiperglicemiante, o los productos finales del metabolismo celular estrógenos, que producen el estro, pero que que ejercen sus funciones en una amplia también actúan sobre el hueso, la piel, los gama de blancos. lípidos, etc. Los factores de crecimiento, que no se mencionan en esa tabla, podrían Estas comunicaciones intercelulares están considerarse hormonas naturales, y su afectadas por una serie de factores como la importancia en el manejo de determinadas distancia (a medida que la sustancia – o la enfermedades no puede desestimarse. hormona- se difunde o es transportada Muchos análogos de hormonas y varias desde el sitio de su producción, su antihormonas tienen un enorme valor concentración disminuye); la disponibilidad y terapéutico, particularmente en oncologìa. densidad de los receptores celulares; el medio local (proteínas fijadoras, enzimas Los polipéptidos y las proteínas son una que degradan o alteran factores); la forma química común de las hormonas. Ellas accesibilidad de la hormona (o de la droga se sintetizan en el retículo endoplàsmico a que actúa como hormona) a la célula blanco partir de un precursor, se transfieren al potencial. Dicho en otras palabras, la aparato de Golgi y son empacadas en respuesta se aumenta o se disminuye vesículas, antes de su liberación en forma de cuando ocurre lo mismo con la fuerza de la estallidos –la forma más común- que señal, la densidad del receptor, o el proceso permite la rápida secreción de gran cantidad de inactivación. Una hormona dada puede de hormona. Las hormonas de naturaleza actuar con más fuerza en determinada célula proteica se originan en grandes moléculas blanco, porque el receptor tiene allí una gran de ―prohormona‖, por ejemplo la Pro-opio- afinidad por ella, pero actuar con poca melanocortina, precursora del ACTH y de la fuerza en otra, pues el receptor de esta MSH o también - encontrarse enclavadas en célula despliega escasa afinidad. Así como la secuencia de un precursor de mayor una hormona puede actuar en diferentes tamaño- son liberadas por clivajes sitios, hay procesos fisiológicos que proteolìticos. En la tabla 1 vemos que requieren la acción de varias hormonas, bien algunos son péptidos con escasos tres directamente o por un efecto permisivo que aminoácidos mientras que otras son potencia la acción de la hormona primaria. glicoproteìnas grandes, con múltiples subunidades, que son el producto de una Clasificación de las hormonas. traducción de un RNAm a un ribosoma. Las hormonas pueden clasificarse en cuatro categorías según su estructura: 1) Pèptidos y proteínas, tales como las de la hipófisis o las pancreáticas .2) Esteroides, como las suprarrenales y gonadales. 3) Derivadas de aminoácidos, como las tiroideas o la epinefrina. 4) Derivados de ácidos grasos, los eicosanoides (prostaglandinas, prostaciclinas, leucotrienos y tromboxanos). La tabla 1 nos muestra las diferentes hormonas, su estructura y su fuente 8 FISIOLOGÍA ENDOCRINA Tercera edición TablA 1 (De Kimball, modificada) PRINCIPALES HORMONAS TEJIDO SEGUNDO HORMONA SIGLA ESTRUCTURA GLANDULAR MENSAJERO Glicoproteí ADENOHIPÓFISIS Tirotrofina TSH AMPc na (201) H. Folículo- Glicoproteí FSH AMPc estimulante na (204) Hormona Glicoproteí LH AMPc Luteinizante na (204) Prolactina PRL Proteína (198) PK Hormona del HGH Proteína (191) PK Crecimiento Adreno- ACTH Proteína (39) AMPc corticotrofina Hormona anti- NEUROHIPÓFISIS ADH Polipéptido (9) AMPc diurética Ocitocina TRH Polipéptido (9) IP3 HIPOTÁLAMO Tiro-relina GnRH Polipéptido (3) Gonado-relina GHRH Polipéptido (10) IP3 Somato-relina CRH Proteína (40) AMPc Córtico-relina GHR-IH Proteína (41) AMPc Somatostatina Polipéptido (14) Derivado tirosí Dopamina DA nico Derivado del PINEAL Melatonina triptòfano Derivado tirosí TIROIDES Tiroxina T4 nico Derivado tirosí Triyodo-tironina T3 nico Calcitonina CT Proteína (32) AMPc Hormona PARATIROIDES PTH Proteína (84) AMPc paratiroidea CORTEZA SUPRARRENAL Cortisol, Glucocorticoides cortisona, Esteroides C 21 corticosterona Aldosterona, Mineralocorticoides Esteroides C 21 DOCA DHEA-S, Andrógenos Esteroides C 19 Androstenediona MEDULA Epinefrina E Derivado tirosí IP3/AMPc 9 Alfredo Jácome Roca SUPRARRENAL nico Derivado tirosí Nor-epinefrina NE IP3/AMPc nico FOLÍCULO Estradiol E2 Esteroide C 18 OVÁRICO PLACENTA Estriol E3 Esteroide C 18 ADIPOCITO Estrona E1 Esteroide C 18 CUERPO Progesterona P Esteroide C 21 LÚTEO,PLACENTA TROFOBLASTO, gonadotropina Glicoproteína HCG PLACENTA coriónica (237) TESTÍCULO Testosterona T Esteroide C 18 ISLOTES DE Insulina (Células Proteína (51) PK LANGERHANS beta) Glucagón (Cé Proteína (29) AMPc lulas alfa) Somatostatina (C Proteína (28) élulas delta) RIÑÓN Eritropoyetina EPO Proteína (166) PK Derivado Calcitriol 1,alfa,D3 esteroide 7-dehidro- Derivado PIEL Provit.D3 colesterol esteroide Péptido auricular CORAZÓN ANP Proteína (28,32) GMPc natriurético ESTÓMAGO E Gastrina Polipéptido (14) AMPc INTESTINO Secretina Proteína (27) Colecistoquinina CCK Polipéptido (8) Somatostatina Proteína (28) Neuropéptido Y Proteína (36) NPY Gh-relina Gh-RH Proteína (28) IP3 PYY3-36 Proteína (34) Factor insulino- símil de IGF-1 Proteína (70) PK crecimiento-1 Angiotensinó HÍGADO Proteína geno Trombopoyetina Proteína (332) ADIPOCITO Leptina Proteína · Los primeros trece órganos son los endocrinos clásicos · Los números entre paréntesis representan la cantidad y los últimos siete los endocrinos difusos. de aminoácidos presentes en una proteína o en un · Algunas hormonas producidas en el aparato digestivo polipéptido. se han llamado también cerebro-intestinales, pues se producen también en el sistema nervioso. 10
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