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La comunicación química

Las señales químicas. El sistema endocrino humano. El sistema

nervioso y el sistema endocrino.

Referencia

Mike Boyle, Bill Indge, Kathryn Senior. Human Biology. Published by Collins Educational.

London, 2001.

Las señales químicas

El cuerpo humano se comunica internamente, y con elementos externos, a través de las redes neurales y por señales químicas. Entre estas últimas se distinguen las siguientes.

Aquellas que tienen una acción claramente local. Están las endorfinas (se produce en el encéfalo bloqueando las sensaciones de dolor), las prostaglandinas (sustancias grasas similares a las hormonas que participan en una variedad de funciones como la contracción y relajación muscular, el control de la presión sanguínea, la modulación de la inflamación), y las histaminas (generadas durante las alergias, pero también en eventos de protección de heridas).

Las hormonas. Son sustancias producidas por determinados tejidos llamados glándulas endocrinas, que ingresan al flujo sanguíneo y actúan en lugares distintos al de producción, llamados células objetivo y órganos objetivo en el cuerpo.

Las feromonas. Son mensajeros químicos que permiten la comunicación entre personas. Las feromonas son pequeñas moléculas volátiles que se esparcen en el ambiente. A diferencia de su importancia entre animales, se considera que no lo son tanto entre humanos.

Las hormonas

Se les definen como mensajeros químicos producidos por células o tejidos del sistema endocrino y que viajan a través de la sangre para actuar en células objetivos u órganos objetivos, hasta que se rompa la comunicación.

El sistema endocrino humano

En los humanos, más de una docena de tejidos y órganos producen hormonas.

Algunos son especializadas en segregar una o más hormonas. Es el caso de las glándulas pituitarias, tiroides, paratiroides, y adrenales.

Otras tienen sus propias funciones, y además de cumplirlas, segregan hormonas. Es el caso del páncreas, los ovarios, y los testículos.

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En términos de sus orígenes, unas están hechas de ácidos grasos (solubles en lípidos como los estrógenos) y otras son amino ácidos (solubles en agua como la insulina y la adrenalina).

El conjunto de estas glándulas componen el sistema endocrino humano. Parte principal es ilustrada en la Figura 1.

Funciones del sistema endocrino

Se distinguen las cuatro principales siguientes.

Mantiene el balance o equilibrio del cuerpo. Es la homeostasis (conjunto de fenómenos de autorregulación, que conducen al mantenimiento de la constancia en la composición y propiedades del medio interno de un organismo así como frente a agentes exteriores). Controlan el nivel de azúcar en la sangre, el pH en la sangre, o el equilibrio de líquidos, por ejemplo.

Trabaja con el sistema nervioso para ayudar al cuerpo a responder ante el stress. Es el caso del incremento de la adrenalina ante situaciones difíciles.

Controla la tasa de crecimiento del cuerpo.

Controla el desarrollo y la reproducción sexual.

Por ejemplo (Tabla 1) las glándulas gónadas (ovarios y testículos) tienen la siguiente producción y efectos.

Tabla 1. Producción y efectos de las glándulas gónadas

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Glándulas gónadas Hormona Efecto principal

Ovario (folículo) Estrógenos Característicos del sexo femenino. Reconstruye la cobertura interna del útero después de la menstruación.

Ovario (cuerpo) Progesterona Estimula la maduración de la recubierta interna del útero, mantiene la preñez.

Testículos Andrógenos (por ejemplo, la testosterona)

Apoya la producción de esperma. Importante en el desarrollo de las características sexuales del hombre.

Producción y lanzamiento de hormonas

Las glándulas endocrinas producen y lanzan hormonas. No llegan a su destino a través de ductos. Simplemente lo segregan en la sangre y de ahí viajan a las células objetivo o a los órganos objetivos.

Las hormonas se forman al interior de las células endocrinas. Algunos aminoácidos, de base hormonal, como la insulina y el glucagón, son producidos directamente desde una copia del gen por los procesos de transcripción y translación. La mayoría de las hormonas, sin embargo, son el resultado de una serie de reacciones químicas. En cada reacción se hace pequeños cambios al resultado predecesor hasta lograr la hormona activa. Es importante anotar que algunas, que conteniendo algunas de las hormonas que producen, son capaces las glándulas de generar procesos de realimentación a fin de mantener la homeostasis.

Cómo las hormonas llegan a las células objetivos

Las hormonas ejercen sus efectos en diferentes maneras.

Las hormonas péptidas viajan en la sangre por todas partes del cuerpo. Sin embargo, no afectan a todas las células del cuerpo.

Las células u órganos objetivos tienen proteínas en su superficie que actúan como sitios receptores. La hormona se fija directamente, o lo hace como una enzima.

Una vez en el lugar, el receptor de la hormona desarrolla cambios al interior de la célula. Sin embargo no siempre la hormona ingresa al citoplasma, excepto las hormonas esteroides (pequeños lípidos solubles) que pueden ingresar y efectuar cambios bioquímicos al interior de la célula.

El sistema nervioso y el sistema endocrino

Las hormonas trabajan tanto con otras hormonas como con el sistema nervioso. Ambos, el sistema nervioso y el endocrino, controlan y coordinan las funciones de diferentes partes del cuerpo. Muestran diferencias que se resumen en la Tabla 2.

Tabla 2. Diferencias entre los sistemas neural y endocrino

Propiedades Sistema neural Sistema endocrino

Naturaleza de la señal

Los impulsos nerviosos son señales eléctricas, la transferencia de información es química a través de la sinapsis.

Todas las hormonas son señales químicas.

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Tabla 2. Diferencias entre los sistemas neural y endocrino

Propiedades Sistema neural Sistema endocrino

Tamaño de la señal Frecuencia modulada. Determinada por la frecuencia de los impulsos nerviosos enviados a lo largo de las fibras nerviosas, y el número de fibras que son estimuladas.

Amplitud modulada. Determinada por la concentración de hormonas.

Velocidad de la señal

Rápida. Los nervios conducen impulsos a velocidades entre 0.7 metros por segundo y 120 metros por segundo.

Usualmente lento. Por comparación, el lanzamiento de la insulina desde el páncreas en respuesta a una elevación del azúcar en la sangre toma varios minutos.

Efecto en el cuerpo Efecto localizado. Cada neurona individual se enlaza con una o muy pocas células.

El efecto es general. Las hormonas pueden influenciar células en muchas partes diferentes del cuerpo.

Capacidad para modificación

Puede ser modificada por el aprendizaje a partir de la experiencia previa.

No puede ser modificado. No hay aprendizaje en base a la experiencia previa.

Pese a las diferencias, el principal enlace físico entre ambos sistemas está entre el hipotálamo (en la base del cerebro) y la glándula pituitaria (una glándula endocrina justo debajo del hipotálamo). Aquí lo que hace la glándula pituitaria en sus dos lóbulos (Tabla 3).

Tabla 3. Producción y efectos de la glándula pituitaria

Glándula pituitaria Hormona Efecto principal

Lóbulo posterior Hormona antidiurética Reduce la cantidad de agua perdida en la orina. Eleva la presión sanguínea al constreñir las arteriolas (arterias pequeñas).

Oxitocina Contracción de los músculos suaves en recién nacidos. Estimula secreción de leche en las glándulas mamarias.

Lóbulo anterior Hormona adrenocorticotrófica Estimula la producción y retiro de hormonas de la corteza adrenal.

Hormona estimulante del folículo. También en el sexo masculino

Controla el desarrollo de los folículos en los ovarios, así como las células de esperma en los testículos.

Hormona del crecimiento Promueve el crecimiento (especialmente del esqueleto y de los músculos). Afecta el metabolismo del cuerpo.

Hormona luteinizante o lutropina

Estimula la ovulación y formación del cuerpo estimulante de la producción de testosterona en hombres.

Prolactina Estimula la producción de leche y la retira durante la preñez.

Hormona estimulante de la tiroides

Estimula el crecimiento de la glándula tiroides. Sintetiza y produce de hormonas de las tiroides.

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La pituitaria ha sido llamada la glándula maestra debido a que controla la actividad de la mayoría de las otras glándulas endocrinas, pero estrictamente está bajo el control del hipotálamo. El lóbulo posterior de la pituitaria se conecta al cerebro, estableciendo una comunicación nerviosa entre la pituitaria y el hipotálamo. También hay un vínculo del hipotálamo con el lóbulo anterior de la pituitaria, permitiendo el pase de las señales hormonales desde el cerebro a la pituitaria.