Fisiología

Estructura del sistema hipotálamo-hipofisario

El hipotálamo (hypothalamus) es la parte inferior del diencéfalo y guarda una estrecha relación anatómico-funcional con la hipófisis, formando un coherente sistema hipotálamo-hipofisario (→ryc. IV.A.1-1). El hipotálamo se une con la hipófisis mediante un infundíbulo llamado tallo hipofisario, formado por fibras nerviosas y vasos sanguíneos del sistema portal. El hipotálamo transmite neurohormonas, principalmente de los núcleos supraópticos y paraventriculares (vasopresina y oxitocina) a la neurohipófisis, por vía neurosecretora mediante fibras nerviosas; así como neurohormonas de diversas regiones hipotalámicas a las células glandulares de la adenohipófisis, por vía de los vasos sanguíneos del sistema portal hipofisario (→fig. IV.A.1-2). Se trata de hormonas liberadoras e inhibidoras que estimulan o inhiben la liberación de hormonas de la adenohipófisis. La compresión o destrucción del hipotálamo o del infundíbulo causan profundas alteraciones en la función del lóbulo anterior y posterior de la hipófisis llevando al hipopituitarismo secundario.

La hipófisis (hypophysis) tiene forma de alubia, 0,6 cm de altura, 0,9 cm en la dimensión anteroposterior, 1,3 cm de ancho, ~0,6 g de peso. Es significativamente mayor en mujeres y puede aumentar 2 veces en la pubertad y el embarazo. Se sitúa en la fosa craneal media, en un nicho del hueso esfenoides, en la llamada silla turca. La estructura ósea de la silla turca rodea a la hipófisis por delante, por debajo y por detrás. La duramadre reviste la silla turca y, por encima, forma el diafragma selar extendido entre los procesos clinoides anteriores y el dorso de la silla por detrás (los defectos del diafragma o hipertensión del líquido cefalorraquídeo pueden causar la penetración del espacio subaracnoideo al interior de la silla turca y el desarrollo del síndrome de la silla turca vacía [→cap. IV.A.3.4]). En la parte anterior, por encima del diafragma se localiza el quiasma óptico. La silla turca constituye la bóveda del seno esfenoidal (la vía transesfenoidal de acceso neuroquirúrgico a los tumores intraselares). Lateralmente con respecto a la silla turca, se encuentran los senos cavernosos que contienen cisternas venosas, las arterias carótidas internas y los nervios craneales: el oculomotor (III), el troclear (IV), el abducens (VI) y las ramas oftálmica y maxilar del nervio trigémino (V). Por encima del diafragma selar se localiza el hipotálamo, unido con la hipófisis mediante el infundíbulo. Todas estas estructuras adyacentes a la silla turca pueden ser comprimidas, infiltradas y destruidas en el curso de procesos patológicos, particularmente tumores, mientras que la infiltración del seno cavernoso puede provocar síntomas de parálisis de los nervios craneales.

La hipófisis se compone de 2 partes principales: la adenohipófisis (el lóbulo anterior) y la neurohipófisis (el lóbulo posterior).

La adenohipófisis está formada por la parte glandular (adenohypophysis). Se origina en el ectodermo, en la llamada bolsa de Rathke. Los tumores derivados de los remanentes de la bolsa de Rathke  —craneofaringiomas (craniopharyngioma)— son los tumores no funcionantes más comunes de la región hipotálamo-hipofisaria. La adenohipófisis contiene 5 tipos principales de células glandulares productoras de hormonas tróficas que controlan la función de las glándulas endocrinas periféricas: somatotropas, GH; lactótropas, PRL, tirótropas, TSH; gonadotropas, LH y FSH; corticótropas, ACTH.

La neurohipófisis es la parte nerviosa (neurohypophysis). Se origina en el neuroectodermo del fondo del 3.er ventrículo cerebral. Constituye una prolongación anatómica del hipotálamo, que está formada por axones y sus terminaciones, así como de un tipo de células gliales llamadas pituicitos.

El hipotálamo está unido con la adenohipófisis mediante un tipo especial de comunicaciones vasculares: el sistema portal hipofisario (→fig. IV.A.1-2). En la base del tallo hipofisario, la llamada eminencia media, las arterias hipofisarias superiores —ramas de las arterias carótidas internas— forman la red capilar primaria. Allí también se encuentran las terminaciones de los axones de las neuronas hipotalámicas que producen hormonas liberadoras e inhibidoras hipotalámicas. Toda la producción neurohormonal hipotalámica es captada por la red capilar primaria y transmitida en las venas hipofisarias largas, a través del infundíbulo, directamente a las células de la adenohipófisis. Allí, las venas hipofisarias forman la red capilar secundaria. Este sistema de transmisión hace que las neurohormonas hipotalámicas no se diluyan en la sangre de la circulación sistémica, y a dosis altas penetren en las células glandulares objetivo de la adenohipófisis, donde producen un fuerte efecto biológico. La sangre de la hipófisis sale por las venas a los senos cavernosos y, a continuación, va a la circulación sistémica.

Hormonas hipotalámicas e hipofisarias

El hipotálamo, conectado con todas las regiones del sistema nervioso central (SNC) y regulado por los centros cerebrales superiores, controla la función hormonal de la hipófisis. Este sistema central responde por el mantenimiento de la homeostasis sistémica. El hipotálamo aloja también el centro del hambre, el de la sed, el termorregulador y el del sueño y la vigilia. Regula los ritmos circadianos de la actividad humana mediante los ritmos de secreción de hormonas, estimula los mecanismos de respuesta al estrés y a los estímulos externos, tanto físicos como psíquicos. El hipotálamo controla la función hipofisaria por dos vías:

1) por vía nerviosa transmite neurohormonas (vasopresina y oxitocina) mediante los axones de las neuronas de los núcleos supraópticos y paraventriculares a través del infundíbulo a la neurohipófisis

2) por vía humoral transmite neurohormonas (liberadoras e inhibidoras) desde los núcleos supraópticos a través del infundíbulo a la adenohipófisis, mediante el sistema portal hipofisario.

La vasopresina (hormona antidiurética, antidiuretic hormone, ADH), péptido formado por 9 aminoácidos, se produce principalmente en los núcleos supraópticos pares y se almacena en la neurohipófisis. Su acción principal consiste en concentrar la orina: es decir, inhibir la diuresis intensificando la reabsorción de agua desde la orina primaria en la parte distal de los túbulos renales. Además, la vasopresina en altas concentraciones contrae los músculos lisos de los vasos sanguíneos. Los estímulos que intensifican la liberación de vasopresina son: aumento de osmolalidad plasmática (aumento de natremia), que estimula los osmorreceptores hipotalámicos; y reducción del volumen de sangre circulante y disminución de la presión arterial (hemorragia y deshidratación), que originan una ausencia de impulsos desde los barorreceptores en el seno carotídeo y en el cayado aórtico. Otras hormonas, p. ej., la angiotensina II, la adrenalina, el cortisol y los esteroides sexuales, modulan la secreción de vasopresina. La oxitocina, péptido formado por 9 aminoácidos, se produce principalmente en los núcleos paraventriculares pares, especialmente en mujeres embarazadas y durante la lactancia. Su acción principal es la contracción de los músculos lisos del útero durante el parto, así como de las células mioepiteliales de los conductos de las glándulas mamarias durante la lactancia. El estímulo para su liberación es la irritación de los pezones al mamar.

Las hormonas liberadoras hipotalámicas (releasing hormone, RH) estimulan, mientras que las hormonas inhibidoras hipotalámicas (inhibiting hormone, IH) inhiben la síntesis y la liberación de las hormonas tróficas correspondientes en la adenohipófisis, influyendo también en la proliferación de las células hipofisarias (→tabla IV.A.1-1).

Estimulaciones y retroalimentaciones en el sistema endocrino

El lugar central en el sistema está ocupado por el hipotálamo, que controla la secreción hormonal de la adenohipófisis mediante las hormonas liberadoras e inhibidoras. Las neurohormonas hipotalámicas tienen una vida media corta (hasta unos cuantos minutos), a menudo se secretan de manera pulsátil (p. ej. la hormona liberadora de gonadotropina en personas sexualmente maduras), dependen de ritmos circadianos (p. ej. la hormona liberadora de corticotropina), mientras que algunas otras dependen de ritmos mensuales (p. ej. la hormona liberadora de gonadotropina). El ritmo hormonal cambia también a lo largo de la vida del individuo (p. ej. mayor secreción de gonadotropinas durante la pubertad). A través del mecanismo de retroalimentación negativa, las neurohormonas hipotalámicas son inhibidas (hormonas liberadoras) o estimuladas (hormonas inhibidoras) por las hormonas tróficas hipofisarias. Su secreción se regula también por las hormonas de la glándula endocrina objetivo. Estas retroalimentaciones negativas constituyen el sistema de control más común en el sistema endocrino (→fig. IV.A.1-3). El sistema es regulado adicionalmente por centros superiores mediante neurotransmisores, como acetilcolina y monoaminas, y responde a factores externos como el estrés, el esfuerzo físico, la dieta y la temperatura.

En el sistema endocrino existen también retroalimentaciones positivas (p. ej. a mediados del ciclo menstrual, una alta concentración de estradiol producido por los ovarios induce un repentino aumento de la secreción de LH).

A consecuencia de las retroalimentaciones existentes, una disfunción de una glándula endocrina periférica puede ser el resultado de una lesión de la glándula misma (hiperfunción o hipofunción primaria) o deberse a alteraciones de la función hipofisaria (hiperfunción o hipofunción secundaria) o hipotalámica (hiperfunción o hipofunción terciaria, llamada también central). Con referencia a la función de la hipófisis misma, a veces también se usan los términos de "hiperpituitarismo" o "hipopituitarismo secundarios" para subrayar que el origen de los trastornos es la función hipotalámica alterada.

Melatonina

La melatonina es un derivado del triptófano producido en la glándula pineal. Su secreción se regula por el ciclo luz-oscuridad (la oscuridad intensifica, mientras que la luz inhibe la secreción). La secreción de melatonina se caracteriza por un ritmo circadiano: su concentración es baja por el día y se incrementa por la noche, con un pico entre las 24:00-3:00 (a lo que debe su denominación de "hormona del sueño"). Este ritmo de secreción aparece entre la 6.ª y la 9.ª semana de vida; la amplitud de la secreción nocturna alcanza su máximo entre los 4 y 7 años de edad, disminuye antes de la pubertad, se mantiene en un nivel estable hasta los 40-50 años y en adelante se va reduciendo de forma sistemática. La secreción de melatonina correlaciona con el sistema de ritmos biológicos circadianos (p. ej. el ciclo de sueño y vigilia), así como con los cambios circadianos y estacionales de la función del sistema inmunitario (se le atribuyen propiedades inmunoestimulantes). La melatonina presenta una fuerte acción antioxidante (es un antioxidante que penetra en la célula con gran facilidad). Los preparados de melatonina se usan para normalizar el sueño, en las alteraciones del ritmo sueño-vigilia debidas al trabajo a turnos, en personas invidentes, así como durante viajes aéreos con cambio de zonas horarias.

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