Hormones du groupe I

Mecanismos de Acción Hormonal

Las hormonas son mensajeros químicos esenciales que regulan una vasta gama de funciones fisiológicas en el organismo. Son producidas por glándulas endocrinas y transportadas por la circulación sanguínea a células diana específicas, donde inducen cambios metabólicos mediante la interacción con receptores específicos. Su acción es fundamental para el mantenimiento de la homeostasis, la respuesta a circunstancias extremas y la ejecución de programas fisiológicos cíclicos y de desarrollo, como la maduración sexual o el embarazo.

La regulación metabólica a nivel enzimático es crucial para la acción hormonal. Esta regulación puede darse por:

• Cambios en la cantidad absoluta de la enzima: Procesos lentos como la inducción (aumento de la síntesis) o represión (disminución de la síntesis) de enzimas.
• Cambios en la eficacia catalítica de la enzima: Procesos rápidos que incluyen:
  • No Covalentes: Como las enzimas alostéricas (moduladas por moléculas que se unen a un sitio diferente del activo) y las enzimas Michaelianas (cinética simple).
  • Covalentes: Principalmente fosforilación-desfosforilación y la activación de proenzimas.
• Cambios en el conjunto de sustancias o reactantes diferentes a la enzima: Incluyendo coenzimas, isoenzimas o complejos multienzimáticos.

Generalidades del Sistema Endocrino y Hormonas

Las hormonas son sustancias químicas de naturaleza orgánica que se sintetizan y secretan por células especializadas. Se caracterizan por:

• Producirse en lugares precisos (glándulas endocrinas) en respuesta a estímulos específicos.
• Encontrarse en concentraciones muy bajas en el líquido extracelular ( a mol/L).
• Alcanzar las células diana a través de la circulación sanguínea.
• Poseer receptores proteínicos específicos que las reconocen.
• Regular el metabolismo modulando la actividad enzimática o controlando la expresión génica.
• Tener una duración de acción que depende de su vida media y la de sus receptores.

Según su naturaleza química, las hormonas se clasifican en:

• Proteicas o polipeptídicas: Insulina, Glucagón, Prolactina, TRH, Tirotropina, Calcitonina, Hormonas gastrointestinales, ACTH, GRH, Hormona Paratiroidea, Vasopresina, Oxitocina.
• Glicoproteicas: FSH, LH, GH, TSH.
• Aminoacídicas: T3, T4, Catecolaminas, Dopamina, Melatonina.
• Lipídicas:
  • Esteroideas: Glucocorticoides, Mineralocorticoides, Hormonas sexuales.
  • Eicosanoides: Prostaglandinas.
  • Derivadas de un aminoácido: Como el Calcitriol (Vitamina D).

La biosíntesis hormonal varía según su tipo: las hormonas proteicas y polipeptídicas se sintetizan por síntesis proteica; las aminoacídicas a partir de la tirosina; y las esteroideas a partir del colesterol.

El almacenamiento y la liberación también difieren: las hormonas proteicas o polipeptídicas se almacenan en gránulos de secreción y se liberan por exocitosis, mientras que las lipídicas se compartimentalizan y se liberan por difusión simple.

La vida media de las hormonas es variable:

• Catecolaminas: menos de 1 minuto.
• Hormonas Peptídicas: 5-60 minutos.
• Hormonas Esteroideas: 60-100 minutos.
• Tiroxina: aproximadamente 1 semana.

La activación de las hormonas proteicas a menudo implica la conversión de una preprohormona a una prohormona y luego a la hormona activa.

Clasificación y Receptores Hormonales

Las hormonas se clasifican en dos grupos principales según la ubicación de sus receptores en la célula diana:

Hormonas del Grupo I (Naturaleza lipídica)

Son hormonas liposolubles que se fijan a receptores intracelulares (citosólicos o nucleares).

• Tipos: Esteroides, yodotironinas (hormonas tiroideas), Calcitriol (Vitamina D), Retinoides (Vitamina A).
• Solubilidad: Lipofílicas.
• Proteínas transportadoras: Sí necesitan, ya que al ser lipofílicas, no pueden viajar libremente en el plasma sanguíneo.
• Vida media plasmática: Larga (horas o días).
• Ubicación de su receptor: Intracelular (citosol o núcleo).
• Mediador de la acción hormonal: El complejo hormona-receptor directamente modula la expresión génica.

Ejemplos de Hormonas del Grupo I:

1. Hormonas Esteroideas: Derivan del colesterol. Se sintetizan en la corteza suprarrenal, gónadas y placenta.
   • Glucocorticoides (Cortisol, Cortisona): Afectan el metabolismo basal, mecanismos de defensa, presión arterial y son esenciales para la adaptación al estrés intenso. Suprimen la respuesta inflamatoria, mantienen el equilibrio hidroelectrolítico normal, promueven la gluconeogénesis y estimulan el metabolismo de proteínas.
   • Mineralocorticoides (Aldosterona): Promueven la retención de y la excreción de e , principalmente en el riñón, afectando el equilibrio electrolítico.
   • Andrógenos (Testosterona, Deshidroepiandrosterona, Androstenodiona): Responsables de la diferenciación sexual masculina, espermatogénesis, desarrollo de órganos sexuales secundarios, conducta masculina, anabolismo y regulación génica.
   • Estrógenos (Estradiol, Estrona, Estriol): Clave en la diferenciación sexual femenina, maduración de células germinales primordiales, conducta femenina, ritmo hormonal para la ovulación e inducción de la síntesis de enzimas del metabolismo de carbohidratos y lípidos.
   • Progesterona: Inhibe la ovulación, establece el ambiente para sostener el embarazo, desarrolla tejidos para la implantación del óvulo fecundado y prepara para el parto y la lactancia.
2. Hormonas Tiroideas (T3 y T4):
   • Biosíntesis y Liberación: Implica la concentración de yoduro (), oxidación, yodación de tirosina, acoplamiento de yodotirosilos y liberación. La es la forma metabólicamente activa.
   • Transporte: Se unen a la Globulina Fijadora de Tiroxina (TBG), Prealbúmina Fijadora de Tiroxina (TBPA) y Albúmina Fijadora de Tiroxina (TBA). La TBG es la más importante.
   • Efectos Metabólicos: Cruciales en crecimiento, desarrollo, diferenciación y metabolismo de casi todos los tejidos. Tienen un efecto calorigénico, aumentan el consumo de oxígeno y el metabolismo de carbohidratos, lípidos y proteínas. Pueden actuar como desacoplantes de la cadena respiratoria.
   • Condiciones Clínicas: El hipotiroidismo se asocia con frecuencia cardíaca lenta, hipertensión diastólica, estreñimiento, sensibilidad al frío, piel y cabello secos. El hipertiroidismo se manifiesta con frecuencia cardíaca rápida, insomnio, pérdida de peso, diaforesis excesiva, sensibilidad al calor, piel húmeda y enrojecida.
3. Vitamina D (Calcitriol o Dihidroxicolecalciferol): Estimula la absorción intestinal de calcio y fósforo.
4. Vitamina A (Retinol y Ácido Retinoico): Apoya el sistema reproductor, actúa como transportador de oligosacáridos para la síntesis de glicoproteínas y contribuye al crecimiento y diferenciación celular.

Estructura de Receptores del Grupo I:

Los receptores de hormonas esteroideas/tiroideas poseen "dedos de zinc", motivos estructurales que permiten la unión de alta afinidad al ADN para regular la expresión génica. Las interacciones proteína-ADN se mantienen por enlaces de hidrógeno y fuerzas de Van Der Waals.

Inactivación y Excreción de Hormonas del Grupo I:

Se inactivan por desyodación, desaminación, descarboxilación, hidroxilación, oxidación, reducción y metilación. La glucuronidación y sulfatación hepática son procesos clave. Se excretan principalmente en la orina como conjugados de glucurónidos o sulfatos, y también por bilis o heces. Puede haber reabsorción intestinal.

Hormonas del Grupo II (Naturaleza proteica, peptídica y catecolaminas)

Son hormonas hidrosolubles que se fijan a receptores de membrana plasmática, utilizando segundos mensajeros para ejercer su acción.

• Tipos: Polipéptidos, Proteínas, Glicoproteínas, Catecolaminas.
• Solubilidad: Hidrofílicas.
• Proteínas transportadoras: Generalmente no necesitan, circulan libres en el plasma.
• Vida media plasmática: Corta (minutos).
• Ubicación de su receptor: Ubicado en la membrana plasmática.
• Mediador de la acción hormonal: Segundos mensajeros (AMPc, GMPc, , Fosfatidilinosítidos, cascadas de cinasas/fosfatasas).

Receptores Acoplados a Proteína G:

Son receptores transmembrana que activan proteínas G heterotriméricas (compuestas por subunidades , y ). Al unirse la hormona, la subunidad intercambia GDP por GTP, se disocia y activa enzimas efectoras que producen segundos mensajeros.

La enzima efectora determina el segundo mensajero sintetizado:

La inactivación de la proteína G ocurre por su actividad GTPasa, que hidroliza el GTP a GDP, permitiendo que las subunidades se reasocien y el sistema se inactive.

Hormonas que utilizan AMPc como Segundo Mensajero:

Activan la adenilato ciclasa. Ejemplos incluyen Glucagón, Catecolaminas (vía receptores -adrenérgicos), Paratohormona, LH, FSH, TSH, ACTH, Hormona Antidiurética (ADH).

Glucagón: Sintetizado en las células alfa de los islotes pancreáticos. Es una hormona hiperglicemiante que estimula procesos catabólicos e inhibe los anabólicos.

• Carbohidratos: Promueve la salida de glucosa del hígado y estimula la gluconeogénesis.
• Lípidos: Aumenta la lipólisis en el tejido adiposo, incrementando los ácidos grasos libres y es cetogénico.

Catecolaminas (Adrenalina, Noradrenalina, Dopamina): Hormonas hiperglicemiantes, lipolíticas y responsables de respuestas fisiológicas al miedo o violencia (aumento del estado de alerta, frecuencia respiratoria, fuerza de contracción muscular, "piel de gallina"). Poseen receptores y -adrenérgicos.

Paratohormona (PTH): Hormona polipeptídica que aumenta el calcio citoplasmático y disminuye el fosfato plasmático. Actúa en:

• Hueso: Estimula la liberación de calcio y fosfato.
• Riñón: Aumenta la excreción de fosfato y la reabsorción de .
• Tracto Gastrointestinal: Aumenta la absorción de calcio al estimular la formación de calcitriol.

Hormonas que utilizan cGMP como Segundo Mensajero:

Activan la guanilato ciclasa. Ejemplos incluyen el Factor Natriurético Auricular y el Óxido Nítrico.

• Factor Natriurético Auricular: Polipéptido vasodilatador secretado por las células del músculo cardíaco.
• Óxido Nítrico: Vasodilatador que dilata las células musculares, permitiendo mayor aporte de nutrientes y recuperación más rápida.

Hormonas que utilizan Calcio o Fosfoinosítidos como Segundo Mensajero:

Activan la fosfolipasa C. Ejemplos incluyen Acetilcolina, Oxitocina, TRH y Gastrina.

El calcio es un regulador fundamental de procesos celulares como la contracción muscular, la secreción, la cascada de coagulación, la actividad enzimática y la excitabilidad de la membrana. El complejo -calmodulina regula numerosas enzimas (Adenilil-ciclasa, ATPasa /, Fosfolipasa , Glucógeno Sintasa, etc.).

Hormonas con actividad Tirosin-Cinasa intrínseca o asociada (Insulina):

La Insulina es una hormona anabolizante, producida por las células beta de los islotes pancreáticos. Es un polipéptido de dos cadenas unidas por puentes disulfuro, sintetizada como preprohormona. Su vida media plasmática es corta (3-5 minutos).

Su receptor es una glicoproteína con actividad tirosin-cinasa, capaz de transferir grupos fosfato a residuos de tirosina (autofosforilación, homofosforilación y heterofosforilación de sustratos intracelulares). Es un heterodímero de dos subunidades alfa y dos beta.

Los niveles de acción insulínica incluyen:

1. Unión hormona-receptor: Genera segundos mensajeros fosforilados en residuos de tirosina.
2. Activación de serin/treonincinasas: Como producto del paso anterior.
3. Efectos biológicos finales: Activación/inhibición o inducción/represión de enzimas metabólicas o proteínas.

Los efectos metabólicos de la insulina son:

• Transporte de Membrana: Estimula el transporte de glucosa (aumentando transportadores GLUT4), facilita la captación de aminoácidos y el movimiento de , y fosfato inorgánico a través de la membrana.
• Metabolismo de Carbohidratos: Hormona hipoglicemiante (aumenta la captación y utilización de glucosa), inhibe la gluconeogénesis y aumenta la síntesis de glucógeno.
• Metabolismo de Lípidos: Aumenta la síntesis de ácidos grasos y triacilglicéridos (lipogénesis) e inhibe la lipólisis.
• Metabolismo de Proteínas: Estimula la síntesis proteica y retrasa su degradación.
• Replicación Celular: Estimula la proliferación celular.

Inactivación y Excreción de Hormonas del Grupo II:

Se inactivan por proteólisis, oxidación, descarboxilación y desaminación. Se excretan principalmente por la orina.

Regulación de la Acción Hormonal

La acción hormonal está finamente regulada por diversos mecanismos que modifican su efecto final:

• Tasa de Síntesis y Secreción: La velocidad de producción y liberación hormonal es crucial.
• Sistemas Transportadores Plasmáticos: Proteínas como la globulina fijadora de cortisol (transcortina), albúmina o la globulina fijadora de tiroxina (TBG) regulan la disponibilidad de hormonas lipofílicas.
• Conversión en una forma más activa: Algunas prohormonas se convierten en hormonas activas (ej., proinsulina a insulina, a ).
• Interacción con Receptores: La cantidad, afinidad y estado de activación de los receptores son determinantes.
• Tasa de Degradación: La velocidad a la que la hormona es inactivada y eliminada del sistema.

La regulación de la síntesis de receptores también es importante y puede darse por efecto homólogo (la propia hormona regula sus receptores) o heterólogo (otras sustancias regulan los receptores).

La regulación hormonal puede depender de la concentración de una sustancia (ej., glucosa para insulina/glucagón) o de la concentración de otra hormona (ej., TRH-TSH-T3/T4).

Características Generales de los Receptores Hormonales

Los receptores son moléculas de reconocimiento, generalmente proteínas o glicoproteínas, con dominios de reconocimiento y dominios acopladores (que inician el efecto). Son específicos, poseen alta afinidad (), son saturables, y su unión con la hormona induce cambios conformacionales.

La interacción hormona-receptor es reversible y puede ser afectada por inhibición competitiva o no competitiva. Su síntesis, vida media y degradación son reguladas, incluyendo los efectos homólogos y heterólogos.

En resumen, los mecanismos de acción hormonal son complejos y diversos, adaptados a la naturaleza química de cada hormona y a su función específica en la intrincada red de regulación fisiológica del cuerpo. La comprensión de estos mecanismos es esencial para el estudio de la endocrinología y sus implicaciones clínicas.