FUNDACIÓN DE ESTUDIOS MÉDICOSMOLINA DE SEGURA

LAS SEÑALES DE LA VIDA: HORMONAS, MENSAJEROSY OTRAS SEÑALES

Prof. José Carlos García-Borrón MartínezDepartamento de Bioquímica, Biología Molecular B e Inmunología

12 de Enero de 2011

BIOLOGÍA HUMANA, SALUD Y HÁBITOS SALUDABLES

Facultad de Medicina, Universidad de Murcia

Neuronas Adipocitos Melanocitos Eritrocitos Conos y bastones

El organismo humano está

formado por billones de células estructural y funcionalmente diferentes

Estas células trabajan coordinadamente gracias a mecanismos de

COMUNICACIÓN INTERCELULAR

MECANISMOS DE COMUNICACIÓN INTERCELULAR

EL SISTEMA ENDOCRINO: UN MECANISMO DE COMUNICACIÓN A DISTANCIA

1-

Comunicación autocrina:Célula productora = célula diana

2-

Comunicación paracrina:Célula productora cerca de célula diana

3-

Comunicación endocrina:Célula productora lejos de célula diana

MODELOS EXPERIMENTALES PARA EL ESTUDIO DE LA ACCIÓN HORMONAL

NIVELES SUBCELULAR Y CELULAR: CULTIVOS CELULARES

Ventajas: Limitaciones:BaratosAparataje básico limitadoTécnicamente sencillosPermiten manipulación genética de las células

Solo permiten analizar un tipo celular en cada experimentoAnálisis de efectos sistémicos imposibleExtrapolación al organismo “entero”

muy difícil

PROLIFERACIÓN

SIGNIFICADO DE LOS MENSAJES QUÍMICOS INTERCELULARES

CAMBIOSMETABÓLICOS

DIFERENCIACIÓNDIFERENCIACIÓNSUPERVIVENCI A

MUERTECélula

apoptótica

Para hormonas peptídicas y derivadas de aminoácidos (adrenalina, insulina, ….)

RECEPTORES DE SUPERFICIE CELULAR

Receptor desuperficie

Molécula de señalizaciónhidrofílica

Membrana plasmática

RECEPTORES HORMONALES (I): RECEPTORES DE LA SUPERFICIE CELULAR

RECEPTOR PROTEICO

PROTEÍNAS INTRACELULARESDE SEÑALIZACIÓN

Enzimas delmetabolismo

Proteínas delcitoesqueleto

Reguladores deexpresión génica

PROTEÍNASDIANA

CAMBIOS EN

Metabolismo Expresión génica

Forma ymovilidad

Requieren maquinarias intracelulares de transduccióncomplejas

Producen

efectos rápidos y pasajeros (cambios en actividad metabólica, la forma

o la movilidad

celular) y también cambios de expresión génica duraderos.

RECEPTORES INTRACELULARES

Molécula de señalizaciónhidrofóbica y pequeña

Núcleo Receptor intracelular

Proteína transportadora

RECEPTORES HORMONALES (II): RECEPTORES INTRACELULARES

Para hormonas esteroides: andrógenos, estrógenos, glucocorticoides, mineralcorticoides

Requieren proteínas transportadoras, pero no cascadas de transducción complejas

El complejo hormona-receptor

se transloca al núcleo celular donde regula la expresión de genes diana

El resultado es una combinación de efectos de instauración lenta y duraderos

MODELOS EXPERIMENTALES PARA EL ESTUDIO DE LA ACCIÓN HORMONAL

NIVEL SISTÉMICO: MODELOS ANIMALES

Ventajas: Limitaciones:

Permiten estudiar efectos sistémicosLa manipulación genética del organismo proporciona modelos de enfermedades

CarosProblemas éticos

1-

Mantenimiento del medio interno (homeostasis): insulina y control de la glucosa sérica

FUNCIONES DEL SISTEMA ENDOCRINO (I)

Después de una comida:

1-

La absorción de los nutrientes provoca un aumento de la concentración de glucosa en sangre

2-

La glucemia elevada dispara la secreción de insulina e inhibe la de glucagon

3-

Insulina provoca la disminución de los niveles de glucosa hasta recuperar los valores normales

Ante una situación de peligro, la secreción de adrenalina produce:

- Aumento del ritmo cardiaco

- Liberación de glucosa y otros combustibles a la sangre

- Vasoconstricción periférica

- Otros

2-

Adaptación al medio externo: adrenalina y emergencia o peligro

FUNCIONES DEL SISTEMA ENDOCRINO (II)

-Desarrollo de caracteres sexuales secundarios

- Ciclo menstrual

- Producción de leche materna

- Otros (sueño y melatonina)

3-

Ejecución de programas cíclicos o de desarrollo: andrógenos, estrógenos y otros

FUNCIONES DEL SISTEMA ENDOCRINO (III)

HipotálamoHipófisis

Glándula pineal

CorazónTracto gastrointestinal

Páncreas

Corteza suprarrenalMédula suprarrenal

Riñones

ParatiroidesTiroides

Timo

OvariosPlacenta

Testículos

LOCALIZACIÓN DE LAS GLÁNDULAS ENDOCRINAS

JERARQUÍA HORMONAL: EL EJE HIPOTÁLAMO-HIPOFISARIO

Estímulo sensorial externo

Músculos , hígado

Múltiples tejidos

Órganos reproductores

SNC

Hipotálamo

Hormonas hipotalámicas(factores de liberación)

Hígado,Hueso,

Cortisol, Tiroxina Estradiol TestosteronaAldosterona T3, T4 Progesterona

Glándulas mamarias

Corticotropina(ACTH) Tirotropina

(TSH)

Hormona estimulante del

folículoFSH Hormona

luteinizanteLH

Somatotropina(hormona del crecimiento)

GH

ProlactinaPRL

Corteza adrenal Tiroides Ovarios

Testículos

Hipófisis anterior

Dianas finales

Segundas dianas

Primeras dianas

ng

µg

mg

IGFs

SISTEMA NERVIOSO(estrés, fármacos, osmorreceptores,

factores ambientales, etc.)

Vuelta alnivel basal

Horas después de comer

Gluc

osa

sérica

GLUCOSA ALTAPÁNCREAS

INSULINA

Tejido adiposo

Otros tejidos

Aumento delconsumo

Captación y almacenamientoTransformación en grasas

La glucosa sérica vuelve a niveles normalesLA GLUCEMIA VUELVE RÁPIDAMENTE AL NIVEL BASAL

Acúmulo de grasas de reserva

CONTROL HORMONAL DE LA GLUCEMIA (I): GLUCOSA SERICA ALTA

PÁNCREAS

GLUCAGON

Tejido adiposo Otros tejidos

Movilizaciónde grasas

Inhibición delconsumo de glucosa

El consumo de glucosa disminuyeLa glucosa se reserva para el cerebro

LA GLUCEMIA SE MANTIENE EN LÍMITES ACEPTABLES

GLUCOSA BAJA

CONTROL HORMONAL DE LA GLUCEMIA (II): GLUCOSA SÉRICA BAJA

Conc

entr

ación

sérica

(m

M)

Días de ayunoGl

ucos

a sé

rica

(mM

)

Días de ayuno

GLUCOSA

CUERPOSCETÓNICOS

ÁCIDOSGRASOS

Síntesis y liberaciónde glucosa

MUERTECelula

apoptotica

EL PRESENTE (I): LAS HORMONAS COMO FÁRMACOS

- Tratamientos anti-inflamatorios

PROLIFERACIÓN

- Terapias de sustitución: el páncreas artificial

- Tratamiento de algunos cánceres

- Anticonceptivos, etc…

- Prácticas ilegales en engorde y cría de animales para consumo humano

- Animales transgénicos

EL PRESENTE (II): HORMONAS Y ALIMENTACIÓN

Nature ,16 Deciembre 1982

?

- Andrógenos: Aumento de masa muscular

- Eritropoyetina: Aumento del número de glóbulos rojosMayor capacidad del transporte de oxígeno y mayor resistencia

EL PRESENTE (III): HORMONAS Y DOPAJE EN EL DEPORTE

EL FUTURO: (RE)PROGRAMACIÓN CELULAR Y TERAPIA REGENERATIVA

ParkinsonAlzheimerEsclerosis múltipleInfarto cerebral

Infarto de miocardio

Diabetes

ArtrosisArtritis

Enfermedadesdel músculo

Enfermedadesdel hueso

Science, 19 Diciembre 2008