Con base en los conocimientos que presenté en otros post, referidos al sistema de control, coordinación e integración, sobre la secuencia del eje hipotalámico-hipofisario-glandular, en esta oportunidad mostraré los mecanismos que utilizan las hormonas para cumplir con su papel fisiológico, una vez que llegan a la respectiva célula diana (o blanco), con base en la naturaleza química que le es propia y la composición del mosaico fluido que caracteriza las membranas biológicas, vale decir, de constitución básicamente lipídica.

Con base en lo indicado previamente, la manera en que estos mensajeros químicos son capaces de regular el comportamiento de las células (tejidos y órganos) hasta el nivel sistémico, está sujeto a una secuencia operativa que en fisiología animal y humana es denominada: mecanismos de acción hormonal. Con ello se atiende a las premisas referidas a que estas hormonas –en su mayoría- son producidas por glándulas de tarea exclusiva, pero también se sabe de las neurohormonas generadas por el tejido nervioso o por segmentos del tracto gastrointestinal e incluso el corazón. También, debe considerarse su asociación de transporte con el sistema cardiovascular y el hecho de que a muy bajas concentraciones son capaces de cumplir con su misión fisiológica, siempre atendiendo a una ruta anclada a su naturaleza química.


De acuerdo con lo anterior, se puede afirmar que el origen péptido-proteico o esteroideo de una hormona, le confiere una serie de cualidades para enfrentar todas las etapas y estadios por los cuales debe transitar, una vez que se consigue con su célula diana, hasta el momento en que dicha célula ejecuta la orden que le ha sido enviada para dar respuesta al requerimiento metabólico, en términos de fosforilar,generar proteínas estructurales y enzimas, así como o secretar otra hormona.

Con independencia de la gran cantidad de sustancias que pueden comportarse como hormonas, es importante recordar que –hasta ahora- cualquiera de ellas puede ser incluida en uno de los tres tipos: peptídicas (desde dos hasta cincuenta aminoácidos), proteicas con una cantidad superior a 50 aminoácidos y hasta 200 o más largas; esteroideas –derivadas del colesterol y con anillos carbonados generados a partir del colesterol; aminas biogénicas conformadas por varios aminoácidos. Mención adicional para los eicosanoides (leucotrienos y prostaglandinas) de constitución lipídica.

Mecanismos de Acción Hormonal Mediante Activación de Receptores Intracelulares

Mediante esta secuencia bioquímica, la hormona –como “primer mensajero” o testigo original- aprovecha su constitución lipídica (hidrofóbica) para atravesar la bicapa lipídica de las membranas celulares, logrando discurrir por el citoplasma y acceder al núcleo celular, donde está localizado el receptor específico de su célula diana, activando una serie de eventos asociados a la expresión génica. En este grupo se pueden contar las hormonas esteroideas y una clase de aminas biogénicas (solo las tiroideas T3 y T4) por su liposolubilidad manifiesta en su desempeño.


En el Video Tutorial inédito, les muestro la primera parte de la secuencia de eventos del mecanismo de activación intracelular.

Fuente: reproductor del video de @tomastonyperez en youtube.com insertado por código embebido

El receptor intracelular –ya activado por la hormona-, procede a poner en marcha o detener la expresión de determinados genes ubicados en la cadena bicatenaria, helicoidal y antiparalela del ADN (ácido desoxirribonucleico) alojado en el núcleo. A continuación se inicia la transcripción de ARNmensajero donde son copiadas las órdenes que serán leídas en los ribosomas mediante un proceso traduccional denominado síntesis de proteínas. Estas proteínas representan para la empresa celular una orden que ha de acatarse como cambios en el metabolismo, asociados a la hormona que los propició.


A continuación la segunda parte del Video gifs inédito, referido a la secuencia del mecanismo de activación intracelular.

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Las principales hormonas esteroideas no pueden ser almacenadas, por su carácter liposoluble, por lo que su producción se genera según los requerimientos del organismo. Su producción está asociada al pool enzimático mitocondrial y del retículo endoplasmático liso. En el catálogo de hormonas esteroideas se encuentran los glucocorticoides –como el cortisol-, los mineralocorticoides –aldosterona- y las producidas por las gónadas (asociadas a la reproducción de los vertebrados).

Mecanismos de Acción Hormonal Mediante Activación de Receptores de Membrana: Segundos Mensajeros

Cuando las hormonas son hidrosolubles y se les imposibilita difundir a través de la barrera dinámica, representada por la membrana biológica bilipídica, es necesario acudir a otro protocolo para llevar el mensaje y operacionalizar los cambios metabólicos a los que haya lugar. La manera de saltarse este obstáculo, es acudir a los receptores de membrana (guanilato ciclasas, tirosin quinasas y serina/treonina quinasas), que reciben el testigo del primer mensajero y lo entregan –generalmente- a proteínas G acopladas, que intermedian hacia la hemicapa interna membranal con las moléculas que actúan a manera de segundos mensajeros.

Las cascadas de transducción de señal iniciadas por los segundos mensajeros, que –para el caso que nos ocupa- se asocian con la producción de proteincinasas, desde la propia membrana o el citoplasma, fosforilando proteínas –enzimas-, cuyo papel fisiológico puede ser la regulación, secreción, cambios en la permeabilidad membranal o, inclusive, la producción de hormonas en términos de un segundo o tercer orden en la señalización celular.

En el Video inédito, les muestro la secuencia de eventos del mecanismo de activación en receptores de membrana o de segundo mensajero.

Fuente: reproductor del video de @tomastonyperez en youtube.com insertado por código embebido


Los mecanismos de acción hormonal, son las rutas, secuencias o cascadas fisiológicas que maneja el sistema endocrino para que el primer mensaje (químico) sea entregado al núcleo celular o al receptor membranal para dar la respuesta requerida en la célula. La opción que se operacionalice estará en función del carácter hidrofóbico o hidrofílico de la hormona, dicho de otro modo, que sean o no liposolubles.

Los diferentes mecanismos de acción hormonal, son una muestra de lo complejo y especializado que es el organismo –en este caso los vertebrados y particularmente el Homo sapiens, en cuanto a los protocolos celulares que garantizan la homeóstasis, por vía de la secuencia operativa del eje hipotálamo, hipófisis y glándulas que hemos descrito en otro post, pero, que se profundizó en esta ocasión.

En el Video Tutorial inédito, realizado especialmente para esta comunidad, les muestro paso a paso los mecanismos de acción hormonal en conjunto.

Fuente: reproductor del video de @tomastonyperez en youtube.com insertado por código embebido

• Los primeros mensajeros logran acceder al núcleo, activándose la expresión génica, dando paso a dos etapas de la secuencia preestablecida en el dogma central de la biología celular y molecular: transcripción y traducción. Con esto, el ARNmensajero propicia en los ribosomas la síntesis de proteínas estructurales, enzimáticas y hormonas.

• Cuando las hormonas –tienen carácter peptídico o proteico-, su ingreso al interior celular se imposibilita, activándose el mecanismo de acción hormonal de receptores membranales acoplados a la proteína G y segundos mensajeros, que propician cascadas de transducción de señal hasta alcanzar los cambios metabólicos que expresen el papel fisiológico requerido en la célula diana o blanco.

• Las hormonas esteroideas producidas en la corteza suprarrenal (aldosterona, cortisol y andrógenos), el calcitriol (renal), estrógeno, progesterona y testosterona (gonadales), así como las aminas biogénicas tiroideas, emplean mecanismos de acción intracelulares

• Las aminas biogénicas catecolaminas (adrenalina y noradrenalina), así como todas las hormonas péptido-proteicas, como las hipotalámicas e hipofisarias, requieren mecanismos de acción con activación de receptores de membranas, asociados a segundos mensajeros para transducir las señales que desemboquen en respuestas fisiológicas apropiadas en la célula diana respectiva.
  Al igual que algunas hormonas, determinados neurotransmisores, los eicosanoides, neuropétidos e inclusive la fototransducción (visión) y transducción química olfatoria (olfacción), acuden al mecanismo de segundo mensajero acoplado a la proteína G, similares a los empleados por las hormonas hidrofílicas.
  
  
  

  
  

• Ganong, W. ( 1996 ). Fisiología Médica. Decimoquinta. Edición en español. Editorial El Manual Moderno: México.

• Moyes, C. y Schulte, P.( 2007) Principios de Fisiología Animal. 1era Edición.Editorial Pearson.Addison-Wesley.

• Tórtora y Derrickson.( 2013 ). Principios de Fisiología y Anatomía. 11va edición. Editorial Harcourt Brace: Madrid.

• Van de Graff, K. Y Ward Rhees, R. (1989) Anatomía y Fisiología Humanas. México: Interamericana-McGraw-Hill.

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