HORMONAS PROTEICAS

Las hormonas son sustancias producidas por diferentes glándulas endócrinas en pequeñas cantidades, actúan como mensajeros químicos al ser transportadas por la sangre hasta determinados órganos, los cuales constituyen sus blancos u objetivos, y en los que regulan una gran variedad de actividades fisiológicas y metabólicas en los seres vivos.

La síntesis y liberación de varias hormonas es controlada de un modo escalonado, que implica tres etapas continuas de las interacciones celulares hormona-blanco. Cuando el hipotálamo, recibe mensajes nerviosos específicos, secreta hormonas llamadas factores liberadores, que mediante las fibras nerviosas pasan a la glándula pituitaria anterior. Aquí, cada uno de los factores liberadores puede desencadenar la liberación de una hormona específica por parte de la glándula pituitaria anterior. Así mismo, el hipotálamo también secreta sustancias parecidas a las hormonas llamadas factores inhibidores, que son capaces de inhibir la liberación de algunas de las hormonas pituitarias.

Las distintas hormonas liberadas de la pituitaria anterior pasan por la sangre hasta las glándulas específicas que llevan a cabo sus objetivos. Estas glándulas así como las glándulas objetivo de otras hormonas de la pituitaria anterior, especialmente las gónadas, son estimuladas a producir sus hormonas características, que actúan finalmente sobre varios tejidos que son sus blancos. Aparte de secretar varios factores liberadores e inhibidores que actúan sobre la pituitaria anterior, el hipotálamo produce también, dos hormonas, la oxitocina y la vasopresina (hormona antidiurética) importantes en la secreción láctea y en el equilibrio del agua respectivamente.

Receptores hormonales

Las células blanco que responden a una determinada hormona, contienen receptores hormonales muy específicos, que son proteínas capaces de fijar a la molécula de la hormona con gran afinidad y especificidad. Estos receptores hormonales se localizan en la célula blanco en muy pequeñas cantidades. En las células blanco de las hormonas hidrófilas los receptores hormonales están localizados en la superficie celular.

La unión de la hormona a su receptor específico provoca la formación intracelular de una molécula mensajera que estimula o reprime alguna actividad química característica del tejido blanco específico de la hormona. En las hormonas solubles en agua, el mensajero intracelular es el ácido 3, 5-adenílico cíclico, o bien, AMP-cíclico (AMPc). En el caso de las hormonas esteroides liposolubles, el propio complejo hormona-receptor se convierte en el mensajero intracelular.

Clasificación de las hormonas

Las hormonas pueden clasificarse de acuerdo a composición química, solubilidad, ubicación de sus receptores y naturaleza de la señal usada para mediar su acción dentro de la célula. La clasificación de hormonas en función de su mecanismo de acción se divide en dos grupos. En el grupo I se encuentran las hormonas que se fijan a receptores intracelulares, en el grupo II se encuentran las hormonas que se fijan a receptores localizados en la superficie celular.

Hormonas del grupo I

• Andrógenos

• Calcitriol

• Estrógenos

• Glucocorticoides

• Mineralo corticoides

• Progestinas

• Hormonas tiroideas (T3 y T4)

El grupo II se puede dividir en cuatro subclases:

A. El segundo mensajero es AMPc.

B. El segundo mensajero es GMPc (Monofosfato de guanosina, 3, 5-cíclico).

C. El segundo mensajero es calcio o fosfatidilinosítido.

D. Se desconoce el mensajero intracelular.

Las hormonas del grupo I son lipofílicas y, con excepción de T3 y T4 se derivan del colesterol. Después de su secreción, estas hormonas se unen a las proteínas transportadoras, proceso que esquiva al problema de la solubilidad en tanto que prolonga su vida media plásmica. La hormona libre atraviesa con facilidad la membrana plasmática de todas las células y encuentra receptores en el citosol o en el núcleo de las células blanco.

El segundo grupo principal consiste en hormonas hidrosolubles que se unen a la membrana plasmática de la célula blanco. También se les llama a este grupo hormonas proteicas. Estas hormonas se fijan a la superficie celular se comunican con los procesos metabólicos intracelulares a través de moléculas intermediarias, llamadas segundos mensajeros. Los tipos de hormonas en el grupo II son: polipéptidos, proteínas, glucoproteínas y catecolaminas. Su vida media plasmática generalmente es corta dado que su receptor es la membrana plasmática.

Hormonas del grupo II

En el grupo II A tenemos hormonas como: acetilcolina, calcitonina, hormona liberadora de corticotropina (CRH), hormona estimulante de los folículos (FSH), glucagón, hormona luteinizante (LH), hormona paratiroidea (PTH), somatosina y la hormona estimuladora del tiroides (TSH).

El AMPc es un nucleótido ubicuo derivado del ATP a través de la acción de la enzima adenilato ciclasa, desempeña una función decisiva en la actividad de cierto número de hormonas. La concentración intracelular del AMPc es aumentada o disminuida por varias hormonas, y este efecto varía de tejido a tejido. Las combinaciones de concentraciones de eficacia máxima no son aditivas y los tratamientos que destruyen a un receptor no tienen efecto sobre la respuesta de la célula a otras hormonas. La interacción de la hormona con su receptor conduce a la activación o la inactivación de la adenilato ciclasa. Este proceso es mediado por lo menos por dos proteínas reguladoras dependientes de GTP, designadas Ge (estimuladora) y Gi (inhibidora), cada una de las cuales esta compuesta de tres subunidades, alga, beta y gamma. La adenilato ciclasa, localizada en la superficie interna de la membrana plasmática cataliza la formación de AMPc a partir de ATP en presencia de magnesio.

En las células procariotas, el AMPc se une a una proteína especifica, denominada proteína reguladora de catabolitos (CRP), la cual se une directamente con el DNA e influye en la expresión del gen. En las células eucariotas, el AMPc se une a una proteína cinasa que es una molécula heterotetrámera compuesta de dos subunidades reguladoras (R) y dos subunidades catalíticas (C). Las proteínas cinasas dependientes de AMPc han sido estudiadas con gran detalle. Estas cinasas comparten una subunidad catalítica común y tienen subunidades R diferentes. La mayor parte de los tejidos poseen las dos formas, pero hay una variación notable entre las especies y los tejidos en la distribución de las dos isoenzimas.

En el grupo II B se encuentra el factor nutriurético auricular (ANF). El GMPc es formado del GTP (trifosfato de guanosina) por la enzima guanilato ciclasa, qu existe en forma soluble y unida a la membrana. Cada una de estas isoenzimas tiene propiedades cinéticas, fisicoquímicas y antigénicas únicas. Las auriculopeptinas, familia de péptidos producidos en los tejidos de las aurículas, causan natriuresis, diuresis, vasodilatación e inhiben la secreción de aldosterona. Estos péptidos se unen y activan a la forma de la guanilatociclasa unida a la membrana. Una serie de compuestos causan relajación del músuclo liso y son vasodilatadores potentes. Estos agentes incrementan el GMPc por activación de la forma soluble de la guanilatociclasa y los inhibidores de la GMPc fosfodiesterasa amplifican y prolongan estas respuestas. El aumento de GMPc activa a la proteína cinasa dependiente de este monofosfato, la cual a su vez fosforila a cierto número de proteínas del músculo liso, incluyendo a la cadena ligera de la miosina.

En el grupo II C se encuentran las hormonas que su segundo mensajero es calcio o fosfatidilinosítido. Comprende las siguientes hormonas: Acetilcolina, gastrina, colecistocinina, homona liberadora de gonadotropina (GnRH), oxitocina, sustancia P, homona liberadora de tirotropina (TRH) y vasopresina. El calcio ionizado es un regulador importante de diversos procesos celulares incluyendo la contracción muscular, el acoplamiento de la estimulación con la secreción, la cascada de la coagulación sanguínea, la actividad enzimática y la excitabilidad de la membrana. La proteína reguladora dependiente del calcio es la calmodulina. Una función para el calcio ionizado en la acción hormonal es sugerido por las observaciones de que el efecto de muchas hormonas esta, amortiguado en los medios sin calcio ionizado o cuando el calcio intracelular se ha agotado, puede ser imitado por agentes que incrementan el calcio iónico citosólico; influye en el flujo del calcio celular. La adición de agonista alfa1 o de vasopresina a hepatocitos aislados conduce a un incremento triplicado del Ca2+ citosólico en unos segundos. Este cambio precede e iguala al incremento en la actividad de la fosforilasa A y las concentraciones requeridas de hormonas para que los dos procesos son comparables. Alguna señal debe proporcionar la comunicación entre el receptor de la hormona sobre la membrana plasmática y los reservorios intracelulares de Ca2+. Los mejores candidatos parecen ser los productos del metabolismo de los fosfoinosítidos. Los receptores de superficie celular, como aquellos que actilcolina, homona antidiurética y catecolaminas tipo alfa1 son activadores potentes de fosfolipasa C cuando están ocupados por sus respectivos ligandos. La fosfolipasa C cataliza la hidrólisis de 4, 5.bifosfato de fosfatidilinositol a trifosfato de inositol y 1, 2-diacilglicerol. Este es capaz de activar la proteína cinasa C, actividad que también depende de la presencia de iones calcio libres.

De un gran número de hormonas importantes aun no se conocen sus mensajeros intracelulares. Es curioso que estas hormonas se reúnan en dos grupos. Uno formando por insulina, los factores de crecimientos análogos a la insulina (IGF-I e IGF-II) y una diversidad de otros factores de crecimiento, que pueden compartir un ancestro común. El otro gurpo esta formado por proteínas de la familia del gen de hormonas de crecimiento (hormona de crecimiento, prolactina, somatomamotropina coriónica), que tienen una homología evidente. Hay cierto traslape entre estos dos grupos, puesto que muchas de las acciones de la hormona del crecimiento parecen ser mediados por IGF-I. Al parecer la oxitocina está separada. Se han realizado muchas investigaciones para descubrir el mediador intracelular d ela acción de la insulina. Se han propuesto varios candidatos incluyendo AMPc, GMPc, peróxido de hidrógeno, calcio y la propia insulina. En los extractos tisulares se han encontrado varias sustancias de derivación peptídica o fosfolípida, pero hasta la fecha éstas no se han purificado ni caracterizado.

Conclusión

Las acciones celulares y subcelulares de las hormonas requieren la fijación de una hormona a su receptor específico. Los receptores tienen las características siguientes: muestran gran afinidad por la hormona, el enlace revierte con facilidad, son saturables y altamente específicos. Son responsables de dos funciones básicas: retienen la hormona y acoplan esta hormona enlazada a la transducción de la señal. Los receptores pueden ser un componente de la membrana plasmática, como en el caso de las hormonas peptídicas o estar localizados dentro de la célula, como en el caso de la familia esteroides/tiroides.

Referencias

• Lehninger. Principios de Bioquímica Cox M. M., Nelson D. I., Ediciones Omega.

• Bioquímica de Harper, Murray R., Mayes P., Granner D., Rodwell V., Manual Moderno, 13° Ed.