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Fisiología del riñón

1. Sistema endocrino

2. Endocrinología La ciencia que estudia las glándulas endocrinas, las sustancias hormonales que producen estas glándulas, sus efectos fisiológicos, así como las enfermedades y trastornos debidos a alteraciones de su función.

3. El sistema endocrino participa activamente en la regulación del crecimiento corporal , en la maduración del organismo , en la reproducción , en el comportamiento y en el mantenimiento de la homeostasis química .

4. Funciones Mantenimiento del medio interno Regir el transporte a través de las membranas de las células Hacer aparecer las características sexuales secundarias. Crecimiento y Desarrollo

5. El sistema endocrino se encarga de las secreciones internas del cuerpo, a través de unas sustancias químicas denominadas hormonas, producidas en las glándulas endocrinas .

6. Glándulas Una glándula es un conjunto de células que fabrican y secretan sustancias. Seleccionan y extraen materiales de la sangre, los procesan y secretan el producto químico resultante para que sea utilizado en otra parte del cuerpo. glándulas exocrinas liberan los productos que sintetizan en áreas específicas del cuerpo. Por ejemplo como las sudoríparas y las salivares, glándulas endocrinas liberan secreciones sobre la piel o en el interior de la boca. Sin embargo, liberan más de 20 tipos de hormonas diferentes directamente en el torrente sanguíneo, desde donde son transportadas a otras células y partes del cuerpo.

7. Las principales glándulas que componen el sistema endocrino humano incluyen: el hipotálamo la hipófisis la glándula tiroidea las glándulas paratiroideas las glándulas suprarrenales la glándula pineal las glándulas reproductoras (que incluyen los ovarios y los testículos).

8. Hormona Una hormona es una sustancia química secretada por las glándulas endocrinas, que alcanza el órgano diana a través de la sangre. Hormonas Endocrinas viajan por el aparato circulatorio hasta llegar a las células de todo el cuerpo, incluidas las del sistema nervioso en algunos casos, donde se unen a los receptores e inician numerosas reacciones

9. Las múltiples actividades de las células, los tejidos y los órganos del cuerpo están coordinadas mediante la interacción de diversos tipos de mensajeros químicos: Neurotransmisores liberados por los axones terminales de las neuronas en las uniones sinápticas y que actúan localmente controlando las funciones nerviosas . Hormonas endocrinas , producidas por glándulas o por células especializadas que las secretan a la sangre circulante y que influyen en la función de células diana situadas en otros lugares del organismo.

10. Hormonas neuroendocrinas , secretadas por las neuronas hacia la sangre y que influyen en las funciones de células diana de otras partes del cuerpo. Hormonas paracrinas , secretadas por células hacia el liquido extracelular para que actúen sobre células diana vecinas de un tipo distinto. Hormonas autocrinas , producidas por células y que pasan al liquido extracelular desde el que actúan sobre las mismas células que las fabrican.

11. Citocinas , péptidos secretados por las células hacia el liquido extracelular y que pueden funcionar como hormonas autocrinas , paracrinas o endocrinas. Entre ellas se encuentran las interleucinas y otras linfocinas secretadas por los linfocitos colaboradores que actúan sobre otras células del sistema inmunitario.

12. Algunas hormonas endocrinas afectan a muchos tipos distintos de células del organismo; así, la hormona del crecimiento (de la adenohipofisis ) es la responsable del crecimiento de la mayoría de los tejidos. Otras hormonas actúan principalmente en determinados tejidos efectores, ya que solo estos tejidos poseen receptores abundantes para esa molécula. Por ejemplo, la corticotropina (ACTH) de la adenohipofisis estimula específicamente la corteza suprarrenal, haciendo que secrete hormonas corticosuprarrenales ;

13. Características fisicoquímicas, biosíntesis y almacenamiento de las hormonas

14. Hormonas Las hormonas son sustancias secretadas por células especializadas, localizadas en glándulas de secreción interna o glándulas endocrinas cuyo fin es la de afectar la función de otras células.  La naturaleza química de una hormona determina: Cómo se sintetiza, almacena y libera Cómo se transporta en la sangre Su semivida biológica y modo de eliminación Su mecanismo de acción celular

15. Proteínas y polipéptidos Secretadas por: Esteroides Secretados por: Derivados del aminoácido tirosina Secretados por: - Adenohipófisis - Neurohipófisis -Páncreas (insulina y glucagón ) -Glándulas paratiroides (hormona paratiroidea) -Corteza suprarrenal ( cortisol y aldosterona) -Ovarios (estrógenos y progesterona) -Testículos (testosterona) -Placenta (estrógenos y progesterona) -Glándula tiroides (tiroxina y triyodotironina ) -Médula suprarrenal (adrenalina y noradrenalina ) Existen tres clases generales de hormonas:

16. Las hormonas polipeptídicas y proteicas se almacenan en vesículas secretoras hasta que se necesitan Casi todas las hormonas del organismo son polipéptidos y proteínas. Su tamaño oscila desde el de un pequeño polipéptido formado tan sólo por tres aminoácidos (hormona liberadora de tirotropina ) hasta el de proteínas de 200 aminoácidos (hormona de crecimiento y prolactina); consiguen su especificidad a aprtir de la secuencia de los a.a. principal, y por modificaciones tras la translación mediante glucosilación . Los polipéptidos con 100 o más aminoácidos se denominan proteínas . Aquellos que cuentan con menos de 100 aminoácidos se denominan péptidos .

17. Estas hormonas se sintetizan en el polirribosoma como preprohormonas o prehormonas más largas. Los péptidos nacientes muestran en su extremo amino terminal un grupo de 15-30 a.a. denominado péptido señal ; éste interacciona con una partícula de ribonucleoproteína que es la responsable última de dirigir la cadena de péptidos en crecimiento a través de un poro de la membrana del retículo endoplásmico al aparato de Golgi , donde se empaqueta en una vesícula de secreción rodeada de membrana, que luego se libera al citoplasma. Carmen Vazquez

18. La mayoría de las hormonas se producen como prohormonas , que contienen la secuencia pépti -dos de la hormona activa dentro de su secuencia primaria. Éstas moléculas son inactivas o muestran una actividad menor, y requieren la acción de endopeptidasas para eliminar las secuencias inactivas que contienen. Las hormonas proteicas/ peptídicas se almacenan en la glándula en forma de vesículas de secreción rodeadas de membrana, y se liberan mediante exocitosis por una vía secretora regulada; por ello, las hormonas no se segregan de forma continua sino que lo hacen como respuesta a un estímulo mediante un mecanismo de acoplamiento entre estímulo y secreción.

19. El estímulo de la exocitosis es el incremento de la concentración de calcio del citosol , provocado por la despolarización de la membrana plasmática. La ultraestructura de las células productoras de hormonas proteícas se caracteriza por un abundante retículo endoplásmico rugoso y membranas de Golgi , también de vesículas de secreción.

20. Las hormonas proteicas/ peptídicas son solubles en los líquidos corporales, circulan en la sangre principalmente sueltas, de forma que su semivida biológica es corta. Las hormonas proteicas son eliminadas de la sangre mediante endocitosis y degradación en los lisosomas de los complejos receptor-hormona.

21. Las hormonas esteroideas se sintetizan a partir del colesterol y no se almacenan La estructura química de las hormonas esteroideas se parece a la del colesterol ; las hormonas se sintetizan a partir de este. Son liposolubles y están formadas por tres anillos de ciclohexilo y un anillo de ciclopentilo , combinados en una estructura única.

22. Las hormonas esteroideas de estas glándulas pueden clasificarse en cinco grandes tipos: progestágenos , mineralcorticoides , glucocorticoides , andrógenos y estrógenos . Los progestágenos y los corticoides son esteroides de 21 carbonos, mientras que los andrógenos tienen 19 carbonos, y los estrógenos, sólo 18. Las hormonas esteroideas incluyen también el metabolito activo de la vitamina D, que es un secosteroide (es decir, uno de sus anillos está abierto).

23. Las hormonas esteroideas se sintetizan mediante una serie de modificaciones enzimáticas del colesterol y tienen un anillo de ciclopentanoperhidrofenantreno (o un derivado del mismo) central.

24. Las modificaciones enzimáticas del colesterol son de tres tipos: - Hidroxilación - Deshidrogenación /reducción -Reacciones mediante liasas El objetivo de estas modificaciones es producir un derivado del colesterol lo bastante característico como para ser reconocido por un receptor específico. Los progestágenos se unen al receptor de progesterona (RP), los mineralcorticoides al receptor de mineralcorticoides (RM), los glucocorticoides al receptor de glucocorticoides (RG), los andrógenos se unen al receptor androgénico (RA) y los estrógenos y el metabolito activo de la vitamina D se unen a los receptores de estrógenos (RE) y al receptor de la vitamina D (RVD), respectivamente. Las hormonas esteroideas son hidrófobas y atraviesan con facilidad las membranas celulares.

25. Las células esteroidogénicas se definen por su capacidad de convertir el colesterol en pregnenolona , (1ra reacción común a todas las vías de la esteroidogénesis ). Las células esteroidogénicas lo obtienen de las lipoproteínas ricas en colesterol (lipoproteínas de baja y de alta densidad). La pregnenolona se modifica después mediante varias reacciones enzimáticas. Dada su naturaleza hidrofóbica , las hormonas esteroideas y sus precursores salen de las células esteroidogénicas con facilidad, y no se almacenan. La esteroidogénesis se regula a nivel de la captación, almacenamiento y movilización del colesterol, y de la expresión de genes de las enzimas esteroidogénicas y de su actividad. Los esteroides no se regulan a nivel de la secreción de hormona preformada. Una implicación clínica de este tipo de secreción es que se pueden liberar grandes cantidades de precursores de hormonas esteroideas con facilidad hacia la sangre cuando una enzima esteroidogénica de una vía determinada está ausente o inactiva.

26. Por tanto, las células esteroidogénicas contienen, de forma característica, abundantes mitocondrias y retículo endoplásmico liso. Estas células contienen también gotículas de lípidos, que constituyen un almacén de ésteres de colesterol.

27. Dada su naturaleza no polar, las hormonas esteroideas no son solubles en la sangre; por ello, circulan ligadas a unas proteínas de transporte entre las que se incluyen la albúmina y también las proteínas transportadoras específicas globulina transportadora de hormonas sexuales (SHBG) y globulina transportadora de corticosteroides (CBG). La excreción de las hormonas del organismo implica modificaciones inactivadoras , que se siguen de la conjugación con glucurónido o sulfato a nivel hepático. Estas modificaciones aumentan la solubilidad en agua del esteroide y disminuyen su afinidad por las proteínas transportadoras, lo que permite la excreción renal de la hormona esteroidea inactivada. Los compuestos de tipo esteroideo se absorben con bastante facilidad en el tubo digestivo, lo que permite su administración oral.

28. Las hormonas amínicas derivan de la tirosina Los dos grupos de hormonas derivadas de la tirosina, las sintetizadas en la glándula tiroidea y en la médula suprarrenal , se forman gracias a la acción de las enzimas situadas en el citoplasma de las células glandulares. Las hormonas tiroideas se sintetizan y almacenan en la glándula tiroides y se incorporan a las macromoléculas de la proteína tiroglobulina . La secreción hormonal comienza cuando se escinden las aminas de la tiroglobulina y las hormonas no unidas se liberan hacia el torrente sanguíneo. Ya en la sangre, se combinan con proteínas plasmáticas, especialmente con la globulina ligadora de la tiroxina, que libera con lentitud las hormonas en los tejidos efectores. La adrenalina y noradrenalina se forman en la médula suprarrenal (secreta cuatro veces más adrenalina que noradrenalina ).

29. Las catecolaminas son captadas en vesículas preformadas, donde se almacenan hasta su secreción; las catecolaminas de la médula suprarrenal se liberan mediante exocitosis , cuando acceden a la circulación, permanecen en el plasma en forma libre o conjugadas con otras sustancias. Las catecolaminas se sintetizan por la médula suprarrenal y las neuronas, e incluyen noradrenalina , adrenalina y dopamina

30. El principal producto de la médula suprarrenal es la adrenalina, y en menor grado la noradrenalina . Las catecolaminas consiguen su especificidad mediante modificaciones enzimáticas del a.a. tirosina. Se almacenan en vesículas secretoras que forman parte de la vía de secreción regulada; se empaquetan junto con ATP, calcio y proteínas cromograninas (participan en la biogénesis de las vesículas secretoras). Son solubles en la sangre, y circulan libres o unidas de forma laxa a la albúmina. No atraviesan las membranas celulares con facilidad y por eso actúan a través de receptores de membrana. Muestran una semivida biológica corta (1-2 minutos) y se eliminan de la sangre principalmente mediante captación celular y modificación enzimática.

31. Secreción hormonal constitutiva y regulada. Proteínas plasmáticas transportadoras.

32. Exocitosis es el proceso por el que la célula libera material a su espacio extracelular. Las vesículas situadas en el citoplasma se fusionan con la membrana citoplasmática y liberan sus moléculas.  El producto más común que es liberado a través del proceso de exocitosis es la secreción de proteínas.

33. A nivel celular hay que distinguir entre dos tipos de secreción:   Constitutiva : las sustancias sintetizadas (proteínas, lípidos) se secretan sin pausa ni señal específica. Este tipo de secreción se da en todas las células. Regulada : las sustancias sintetizadas necesitan de una señal específica (como el paso de iones o el acople entre una hormona y su receptor) para ser secretadas. Se da en las células de las glándulas endocrinas y exocrinas, en los macrófagos y en algunos tipos de leucocitos y neuronas

34. Exocitosis Constitutiva  En esta vía las vesículas secretorias llevan como cargo generalmente proteínas que son continuamente secretadas por la célula.  Se produce en todas las células y se encarga de liberar moléculas que van a formar parte de la matriz extracelular o bien sirven para regenerar la propia membrana celular.

35. Exocitosis regulada Las hormonas proteicas/peptídicas se almacenan en la glándula en forma de vesículas de secreción rodeadas de membrana, y se liberan mediante exocitosis por una vía secretora regulada .

36. Las vesículas de secreción concentran su contenido en el citoplasma, donde permanecen retenidas hasta que la célula recibe una señal fisiológica (química o física) apropiada extracelular (ej. una señal hormonal o de un neurotransmisor) que indique que su contenido debe ser liberado al exterior.  La célula consigue que el contenido de las vesículas sea liberado solo cuando es fisiológicamente necesario.

37. Las vesículas de secreción regulada no se fusionan espontáneamente con la membrana plasmática sino que necesitan una señal que es un aumento de la concentración de calcio. Además, necesitan ATP y GTP.

38. Mientras que la vía secretora regulada opera solo en células especializadas, la vía secretora constitutiva opera en todas la células a través de un continuo transporte vesicular entre la red trans del Golgi y la membrana plasmática.

39. Proteínas plasmáticas Aproximadamente un 70% del plasma está hecho de proteínas, que pueden ser de tres tipos: Albúmina : es la proteína más abundante en el plasma, constituye aproximadamente el 60% del total de las proteínas. Es fabricada por el hígado y es responsable de transportar varias sustancias en la sangre, incluyendo las drogas. Contribuye a la presión osmótica.

40. Globulinas: son las enzimas, las proteínas transportadoras y las gamma globulinas, o anticuerpos, sustancias que produce el organismo para luchar contra las infecciones y las enfermedades.  Las gamma globulinas son fabricadas por un tipo de linfocitos llamados células plasmáticas.  Las globulinas se agrupan en cuatro tipos basados en su tamaño y carga eléctrica: gamma, beta, alfa-1 y alfa-2.

41. Fibrinógeno : La única función del fibrinógeno (también llamado Factor I), otra proteína plasmática producida por el hígado, es producir coágulos para detener el sangrado. Es un coagulante pegajoso que se encuentra en la sangre y produce trombina, que a su vez se convierte en fibrina, la principal proteína de un coágulo sanguíneo. Actuando en conjunto, los tres tipos de proteínas plasmáticas mantienen nuestro organismo saludable.

42. Receptores hormonales membranales e intracelulares

43. Receptores intracelulares Son componentes de la célula capaces de identificar mensajeros químicos como neurotransmisores y hormonas. Ligandos pueden traspasar la bicapa lipidica. se localizan en el  citosol .  son proteinas de regulacion genica o enzimas.

44. Las moleculas que utilizan receptores intracelulares mas conocidas son las hormonas esteroidales ( cortisol , estradiol, testosterona) y las hormonas tiroideas como la tiroxina.

45. Receptores de membrana 1. Receptores acoplados a canales de iones 2. Receptores acoplados a Proteínas G 3. Receptores acoplados a Enzimas 4. Receptores de Citoquinas

46. Respuesta: muy rápida (mili segundos) - Ligandos: moléculas orgánicas pequeñas. Los más importantes son los NEUROTRANSMISORES - Unión (afinidad): de baja afinidad, si tiene baja afinidad significa que se necesitan concentraciones altas para alcanzar la respuesta

47. Cuando el receptor se une con su ligando se produce un cambio de conformación que se traduce en la apertura de un canal que permite la entrada de iones, lo que produce finalmente un cambio en el potencial de membrana.

48. Transmisión de la señal: modulan canales dependientes de voltaje (Ca2+). Abren otros canales por ese cambio en el potencial de membrana.

49. Tipos de receptores acoplados a canales iónicos mas importantes: (1) Aquellos que permiten el paso de CATIONES (+) producen una respuesta excitatoria : - Acetilcolina - Glutamato - Serotonina - ATP

50. (2) Aquellos que permiten el paso de ANIONES (-) generan respuestas inhibidoras de la señal: - GABA (Ácido Gamma- AminoButírico ) - Glicina

51. RECEPTORES ACOPLADOS A PROTEÍNAS G Respuesta: algo más lenta que en los receptores acoplados a canales Ligandos: gran variedad (distintos tamaños) y ejercen funciones o procesos de señalización muy distintos. Acción: autocrina, paracrina, endocrina o sináptica (neurotransmisores). Procesos: regulan los sentidos (olor, vista, sabor…), están implicados en la contracción cardíaca y en procesos metabólicos (regulación de la lipólisis). Unión (afinidad): media, nanomolecular,es decir, con concentraciones mucho mas pequeñas se produce respuesta

52. Funcionamiento (estructura): La proteína G es una proteína integral transmembrana con varios dominios. Se encuentra en el interior y es inactiva cuando tiene unido GDP.

53. Las proteínas G tienen varias subunidades: SubU alfa: contiene el sitio de unión al nucleótido de guanina (GDP/GTP) - SubU beta y gamma: participan en la activación y regulación de la proteína G

54. La molécula efectora puede ser, en el caso de las proteínas G: Un canal Una enzima

55. RECEPTORES ACOPLADOS A ENZIMAS Los grupos más importantes son los que presentan las siguientes actividades: Actividad QUINASA: mayoritariamente tirosina; también serina / treonina Actividad FOSFATASA Actividad PROTEASA Actividad FOSFODIESTERASA DE NUCLEÓTIDOS (como guanilato )

56. Efectos: mucho más lentos, largos. El tiempo de duración depende mucho del receptor y puede oscilar entre minutos y horas. Procesos que regulan: están implicados en la activación/inhibición de la expresión génica, en la división celular, en la diferenciación celular y también en los procesos de apoptosis.

57. Algunos tienen efectos muy importantes en la regulación del metabolismo, como el RECEPTOR DE INSULINA, que pertenece a este grupo. Ligandos: proteínas Unión (afinidad): alta, con rango picomolar (es decir, con concentraciones de 10 ya se están produciendo efectos)

58. RECEPTORES DE CITOQUINAS Las citocinas son péptidos pequeños que pueden ser producidos por cualquier tipo celular, y dentro de todos esos grupos celulares, las que las producen en mayores cantidades son las células sanguíneas.

59. Dentro del grupo de las citosinas encontramos: Interleuquinas (IL): regulan los procesos de diferenciación de los leucocitos - Interferones - Factor de necrosis tumoral (TNF) - Leptina

60. VÍA JAK/STAT I. Fosforilación JAK ( Janus Kinase ). II. Separación del receptor (dominios de reconocimiento de fosfotirosinas ) III. Dimerización. Para ello tiene que estar fosforilado. El dímero transloca al núcleo y allí se abre a regiones específicas del DNA modulando la transcripción. STAT (Señal Activadora y Transductora de la Transcripción)

61. REGULACION DE LA SECRECION HORMONAL

62. Se realiza de tres maneras Mecanismo de retroalimentación: en el cual una hormona es capaz de regular su propia secreción (Feed Back), esto es muy típico del eje hipotalamo-hipofisis.

63. Control nervioso: estímulos, visuales, auditivos, gustativos, olfatorios, táctiles, dolor y emoción, también produce secreción hormonal. Control cronotrópico dictado por ritmos: Ciclos sueño/despertar · Ritmos estacionales · Ritmos menstruales, etc.

64. Métodos de cuantificación de hormonas.

65. - Radioinmunoanálisis. - Enzimoinmunoanálisis . - Fluoroenzimoinmunoanálisis . - Quimioluminoinmunoanálisis .

66. Permite la cuantificación exacta de compuestos biológicos presentes en el organismo en concentraciones tan bajas como ng /ml ( nanogramo =10-9 g) o incluso de pg /ml ( picogramo =10-12 g). ¿Qué es el RIA? - tec . Inmunologica . -1959 - Yallow y Berson

67. 1 . ¿En que se basa esta tecnica ? En una reaccion : Ag - Ac . Donde -Se debe producir un anticuerpo , debe específicos contra la substancia que queremos determinar, y tener una gran afinidad. El antígeno es la hormona (de la muestra) que queremos determinar, (antígeno frío). Además del antígeno (hormona) presente en la muestra problema, se va añadir una cantidad constante y conocida de antígeno pero marcado (antígeno caliente).

68. 2 . Se toma una pequeña cantidad de este anticuerpo que: A) se mezcla con cierta cantidad de liquido extraido del animal y en el que existe la hormona objeto de la medicion . B) se mezcla de forma simultanea con una cantidad adecuada de la hormona patron purificada que se ha marcado con un isótopo radioactivo.

69. Una vez que la mezcla esta hecha, el: Antigeno frio (hormona que se pretende cuantificar). Antigeno caliente . (hormona marcada radioactivamente) Competiran en igualdad de condiciones para unierse a el Anticuerpo (altamente specifico a la hormona)

70. Durante este estudio de competencia, la cantidad de las hormonas que se unan al anticuerpo será proporcional a su concentración en el liquido evaluado.

71. 3 . Cuando la unión a alcanzado el equilibrio, se separa el complejo Ac-hormona del resto de la solución, y la cantidad de hormona marcada que se ha unido al complejo se mide, por medio de un contador de centelleo.

72. Interpretación de los resultados. Si: la cantidad de hormona radioactiva ligada al anticuerpo es elevada, quiere decir que solo existia una pequeña cantidad de hormona natural o fría para competir con la radioactiva. Pero: Solo se una pequeña cantidad de hormona radioactiva, la cantidad de hormona natural es elevada.

73. 4 . se realiza tambien con soluciones patron de distintas concentraciones de la hormona sin marcar, despues se traza una en la cual se extrapolan los valores obtenidos de la muestra. Como se observa en la sig figura:

74. ENZIMOINMUNOANÁLISIS (EIA) son técnicas inmunoquimicas cuantitativas basadas en reacciones Ag-Ac como en el RIA y siguiendo un protocolo experimental similar. La diferencia consiste en que, en este caso, el marcaje se hace con una enzima en vez de que con un isótopo radiactivo. FLUOROINMUNOANÁLISIS (FIA) Esta técnica sigue un protocolo básicamente igual al descrito para EIA, con-la diferencia de utilizar como marcador una molécula fluorescente o un sustrato que por la acción de un enzima se transforma en una molécula fluorescente. La lectura de fluorescencia es utilizada para el cálculo de los resultados en la misma forma que en RIA.

75. QUIMIOLUMINOINMUNOANÁLISIS Esta técnica sigue un protocolo básicamente igual al descrito para EIA, con la única diferencia de utilizar como enzima ligada un enzima (ej. peroxidasa ) que cataliza la oxidación de un sustrato adecuado (ej. luminol + peróxido de hidrógeno). Este sustrato, al oxidarse, alcanza un estado de excitación electrónica, y al volver posteriormente los electrones a sus órbitas primitivas de menor energía, emiten la diferencia en forma de energía luminosa (=luminiscencia).Esta energía luminosa es medida en un luminómetro . La lectura de luminiscencia es utilizada para el cálculo de los resultados en la misma forma que en RIA .

76. Métodos de cuantificación de los efectos biológicos Efecto que produce la radiación ionizante sobre los seres vivos. Representa el esfuerzo de los seres vivos para controlar la energía que han absorbido, como consecuencia de la interacción con alguna radiación ionizante. 

77. Modelos radiobiológicos . Se basan en la experencia clinica , en experimentos a nivel celular o en las matematicas . “Cuadro lineal” o modelo “alfa/beta”.