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Alberto Gómez Esteban
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Fisiología II
Alberto Gómez Esteban 2º Medicina
Alberto Gómez Esteban
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Bloque IV
Fisiología endocrina
Tema 28. Eje hipotálamo-adenohipófisis
Tema 29. Eje hipotálamo-adenohipófisis-adrenal
Tema 30. Hormonas tiroideas
Tema 31. Fisiología del aparato genital femenino (FALTA)
Tema 32. Fisiología del aparato genital masculino
Tema 33. Regulación de la calcemia
Tema 34. Regulación de la glucemia
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Tema 28. Eje hipotálamoadenohipófisis
Introducción
El sistema endocrino es un sistema de integración al que competen gran parte de las
funciones metabólicas y de las funciones homeostáticas generales. Se encarga de
parámetros tan importantes como la calcemia, la glucemia, etc…
Las glándulas endocrinas vierten su secreción hormonal a la sangre, y estas moléculas
pueden ser:
Peptídicas
Esteroideas
Tiroideas
Estas moléculas llegarán al órgano diana para provocar una respuesta a distancia que
causa una cascada de retroalimentación negativa encaminada a regular un determinado
parámetro.
Todas las glándulas del sistema endocrino pueden estar o bien jerarquizadas en el eje
hipotálamo-hipofisario-glándula, o bien estar regulados por su propio factor de control
(p.e. glucemia, la cual controla el funcionamiento del páncreas endocrino).
Dentro del hipotálamo existen dos núcleos neuronales, que son:
Núcleo supraóptico (SO)
Núcleo paraventricular (PV)
Estos núcleos contienen neuronas neurosecretoras y extienden sus axones hasta el
espacio porta del infundíbulo de la hipófisis.
En estos núcleos se producen pequeños péptidos hipotalámicos que son en su mayoría
releasing hormone (hormonas liberadoras) que promueven la liberación de hormonas
por parte de la adenohipófisis. También el hipotálamo libera factores inhibidores.
Las releasing hormones se liberan en el espacio porta hipofisario y bajan en dirección a la
adenohipófisis donde estimulan grupos celulares específicos de cada hormona. Los
grupos celulares pueden ser:
GHRH → Somatotropos → Hormona de crecimiento (GH ó STH)
CRH → Corticotropos → Corticotropina (ACTH)
TRH → Tirotropos → Hormona tirotropa (TRH)
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GnRH → Gonadotropos → Hormona foliculoestimulante (FSH), Hormona
luteinizante (LH)
Lactotropos → Prolactina (PRL)
Hay dos hormonas inhibidoras:
Somatostatina (SH) → Inhibe a los grupos somatotropos.
Factor inhibidor de la prolactina (Dopamina) → Inhibe a los grupos lactotropos,
esta hormona se libera de forma habitual para inhibir la glándula mamaria.
Eje hipotálamohipófisishígado (GH-IGF1)
El IGF-1 o somatomedina C es un factor producido por el hígado al recibir los hepatocitos
GH, y tiene un mecanismo de retroalimentación negativo con el eje hipotálamo-
hipofisario realizando una estimulación de la somatostatina.
La GH estimula al hígado el cual produce el 90% esta hormona peptídica circulante. El
IGF-1 ejerce una acción específica de promoción del crecimiento y desarrollo en múltiples
órganos y tejidos:
Musculo
Hueso
Tracto digestivo
Testículo
Cerebro
Ovario
También puede actuar de forma directa (antes se pensaba que era obra de la GH) sobre:
Cartílago de crecimiento
Tejido óseo
Testículo
Otros
El IGF-1 es una hormona peptídica de 70 aminoácidos con 4 dominios. Es muy similar a la
proinsulina y tiene efectos anabolizantes. Es sintetizado por el hígado (90%) con función
endocrina y por otros órganos y tejidos (10%) de forma local.
La deficiencia de IGF-1 conduce a la patología:
Síndrome de Laron. Se caracteriza por la carencia hepática de receptores para la
GH, estos individuos sufren de enanismo y tienen altos niveles de GH en sangre por
lo que carecen de la vía inhibitoria de la somatostatina.
Existen tratamientos sustitutivos de la IGF-1 que pueden revertir esta enfermedad
causando que el individuo crezca con normalidad.
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Cirrosis hepática. Se produce en la edad adulta, y es causada por fibrosis en el
hígado. En la cirrosis se produce entre otras cosas una desnutrición progresiva
debido a la carencia de IGF-1 que es una hormona anabolizante.
La desnutrición en el cirrótico disminuye la probabilidad de supervivencia y la viabilidad
de un posible trasplante.
Envejecimiento. A medida que la persona se va haciendo vieja, se produce un declive
del eje GH-IGF1.
El correcto funcionamiento del eje GH-IGF1 mantiene en correcto funcionamiento varios
órganos y tejidos.
Deficiencia o aumento de GH
Cuando hay un exceso de hormona de crecimiento y éste se produce en la infancia se
produce la patología del gigantismo.
Cuando el exceso de GH se da en adultos, el individuo no crece más, pero si se
engruesan las llamadas zonas acras: nariz, orejas, mandíbula, manos… Este exceso
puede deberse a un tumor hipofisario en las zonas somatotropas. Esta afección se conoce
como acromegalia.
El déficit de GH produce el enanismo hipofisario.
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Tema 29. Glándula suprarrenal. Corteza y médula
Introducción
Lo que vamos a estudiar en esta parte de la clase es:
Relación entre las funciones nerviosas y endocrinas de la corteza y médula
suprarrenal.
Examinar los factores que regulan la síntesis de catecolaminas y esteroides
Describir las funciones fisiológicas de las hormonas suprarrenales
Integrar la respuesta al estrés (PREGUNTA DE EXAMEN).
Las cápsulas suprarrenales se sitúan encima del riñón. Tienen dos porciones de origen
embrionario distinto: La corteza y la médula.
La corteza suprarrenal segrega hormonas esteroideas (anillo de colesterol modificado)
que actúan sobre receptores que se encuentran en el citosol, debido a que estas hormonas
son capaces de difundir por la membrana.
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Los esteroides más conocidos son los glucocorticoides (p.e. cortisol). Además en la
corteza se generan mineralocorticoides (p.e. aldosterona). Por último también se
producen hormonas sexuales (andrógenos y estrógenos suprarrenales).
La médula suprarrenal es un ganglio simpático modificado y por lo tanto segregará
neurotransmisores simpáticos como la adrenalina y la noradrenalina.
Estructura anatómica
La glándula suprarrenal es como una “boina” que tiene el riñón. Tiene dos zonas
diferenciadas que son la corteza y la médula.
La corteza se divide en tres capas. En cada una de las capas se producirá un tipo de
hormona esteroidea:
Capa glomerulosa. Tiene aspecto similar al de los glomérulos renales (ovillos).
Secreta mineralocorticoides como la aldosterona.
Capa fasciculada. Tiene forma de cordones que recuerdan a las trabéculas
hepáticas. Sus células tienen receptores para la ACTH lo que promueve la secreción
de glucocorticoides (corticoesterona, cortisol y cortisona).
Capa reticular. Las células aparecen formando redes enlazadas. Colabora
íntimamente con la capa fascicular para producir andrógenos a partir de la
androstenediona.
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Las hormonas esteroideas actúan intracelularmente en receptores citosólicos (muchas
veces en la membrana nuclear) modulando la expresión génica.
Eje hipotálamohipofisocorticosuprarrenal
El hipotálamo genera CRH que es una releasing hormone para la hormona
adrenocorticotropa (ACTH) la cual promueve la liberación de glucocorticoides por
parte de la corteza suprarrenal. Esto está modulado por una retroalimentación negativa.
La corticotropina es una hormona peptídica de 39 aminoácidos que estimula la
producción de glucocorticoides y andrógenos por la zona fasciculada y reticulada de la
corteza suprarrenal.
Glucocorticoides
El cortisol es una hidrocortisona. Supone el 95% de la actividad glucocorticoide del
organismo. Además del cortisol en el organismo existen la corticoesterona y la cortisona.
Los glucocorticoides están modulados por ritmos circadianos (PREGUNTA DE
EXAMEN).
Tiene unas funciones vitales en el organismo (hormonas de respuesta al estrés)
encaminadas a la supervivencia ante situaciones de desamparo. Tiene una potentísima
acción antiinflamatoria y sobre el sistema inmune.
En el hígado tienen función de gluconeogénesis (facilita la disponibilidad de la
glucosa)
En el musculo tiene acción proteolítica. Los aminoácidos resultantes pueden
retransformarse en enzimas o bien en ausencia de reservas, convertirlos en glucosa
en el hígado.
En el tejido adiposo fomenta la lipolisis, que también son convertidos en glucosa
por parte del hígado.
Todo va encaminado a la disponibilidad de nutrientes de las reservas del
organismo.
Tienen un importante papel en el mantenimiento de la presión arterial. Los
glucocorticoides permiten que las hormonas presoras (adrenalina y noradrenalina)
puedan actuar sobre los vasos.
Este efecto es esencial en situaciones de estrés como la hemorragia en las que
es preciso restituir la presión arterial tras una bajada brusca.
Inhiben la respuesta celular a la inflamación
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Estabilizan las membranas celulares por mecanismos desconocidos. De este
modo impiden la salida de enzimas lisosomales que pueden autodigerir células y
tejidos.
Reducen la fragilidad capilar y la fagocitosis mediante la inhibición celular.
Reducen la producción de anticuerpos (inhiben a los linfocitos B)
Inhiben la regeneración del tejido conectivo por lo que retrasan la cicatrización.
Si se administran glucocorticoides en exceso (cáncer por ejemplo) se causa un Cushing
iatrogénico.
Andrógenos
Se producen en la capa reticular de la corteza suprarrenal (capa yuxtamedular). Se
producen en cantidades muy pequeñas en comparación con las producidas en las
gónadas.
Los andrógenos suprarrenales se encargan de la aparición de vello púbico y axilar en
ambos sexos. Los estrógenos suprarrenales en la menopausia suplen parcialmente la
ausencia de estrógenos ováricos.
Anomalías en la secreción pueden causar patología:
Hiperplasia adrenal congénita. Consiste en el déficit enzimático que impide la
síntesis de hidrocortisona, se produce un aumento de ACTH que es incapaz de
producir glucocorticoides, pero estimula la síntesis de andrógenos. Produce
virilización en la mujer.
Adenoma virilizante/feminizante. Aumentan las concentraciones de estrógenos lo
que puede dar lugar a hirsutismo en mujeres. En hombres son menos frecuentes y
puede dar lugar a ginecomastia y síntomas feminizantes.
Médula suprarrenal
La médula suprarrenal es la parte interna de la glándula suprarrenal y su origen es el de
ser neuronas de un ganglio simpático emigradas y diferenciadas por la acción de los
glucocorticoides. Es un gran ganglio simpático especializado en secretar a sangre grandes
cantidades de adrenalina (80%) y en menor cantidad noradrenalina (20%):
La adrenalina es la hormona de estrés fundamentalmente
La noradrenalina es un neurotransmisor simpático fundamentalmente
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La medula suprarrenal está formada por neuronas modificadas (células cromafines)
que son redondeadas y repletas de gránulos donde almacenan las catecolaminas de
secreción.
Puede considerarse como una glándula endocrina que realiza un vertido a la sangre en vez
de realizar su vertido a la hendidura sináptica como las neuronas comunes.
Síntesis de catecolaminas
Las catecolaminas se sintetizan a partir del aminoácido tirosina sobre el que se produce
una hidroxilación para dar lugar a dihidrofenilalanina (DOPA)
La DOPA sufre una descarboxilación para dar lugar a dopamina, que es un
neurotransmisor simpático clásico.
La dopamina a su vez sufre una oxidación para dar lugar a la noradrenalina
La noradrenalina se metila en su NTerminal para dar lugar a la adrenalina.
El último paso (paso de noradrenalina a adrenalina) requiere de cortisol para llevarse a
cabo (PREGUNTA DE EXAMEN).
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La descarga de catecolaminas desde los gránulos de las células cromafines es provocada
por estímulos de estrés físicos o incluso químicos. Todo lo que supone un estimulo
estresante actúa por una doble vía:
Actuación directa sobre la médula suprarrenal con descarga de adrenalina
Actuación sobre el sistema nervioso simpático
La síntesis de catecolaminas está regulada por impulsos nerviosos simpáticos que
proceden de los nervios esplácnicos y además por el cortisol.
Las catecolaminas se liberan en situaciones de estrés y dan lugar a una mayor liberación
de glucosa y ácidos grasos libres en sangre. Se promueve la liberación de glucagón
mientras que la insulina queda inhibida.
La adrenalina circulante ejerce múltiples acciones cardiovasculares:
Efecto cronotrópico e inotrópico positivo
Efectos variables sobre lechos vasculares
Aumenta la dilatación en vasos esplácnicos
Produce vasoconstricción en vasos de piel y mucosas
Las células cromafines son neuronas modificadas sin axón, que continúan inervadas por
fibras preganglionares simpáticas. La secreción de adrenalina (80%) es muy superior a la
de noradrenalina (20%). Su acción es más lenta que la estimulación simpática pero
también más duradera.
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Respuesta al estrés
La adaptación al estrés es un ejemplo de integración entre el sistema nervioso y el
endocrino. Se coordinarán el eje hipotálamohipófisiscorticosuprarrenal, con el eje
medulosuprarrenalsistema nervioso simpático.
Los estímulos estresores inciden sobre el hipotálamo que libera CRH y también se excita el
SNA.
La CRH provoca la liberación de ACTH y el sistema nervioso autónomo manda mensajes
vía sistema simpático.
La integración de ambos sistemas da lugar a una óptima respuesta al estrés.
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Tema 30. Hormonas tiroideas
Introducción
El tiroides es una glándula endocrina que produce las hormonas T3 y T4.
La triyodotironina (T3) es la forma activa de la hormona. Consiste en el 7% de la
secreción tiroidea.
La tiroxina (T4) es la forma inactiva de la hormona. Consiste en el 93% de la
secreción tiroidea.
Además de esas hormonas produce calcitonina, aunque las principales son las que
hemos mencionado.
La glándula tiroides se localiza sobre la tráquea junto al cartílago tiroides y tiene forma de
escudo. Es una glándula muy vascularizada de 15-20 gramos de peso. Al deglutir se
observa un movimiento que tiene relevancia clínica al permitirnos detectar agrandamiento
tiroideo.
La unidad funcional del tiroides es el folículo tiroideo, recubierto de células planas o
columnares según su grado de activación (más altas, más activas). Son células de
funcionalidad polarizada, es decir, sus orgánulos se orientan según polo basal o apical.
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Las células foliculares recubren un espacio que contiene una sustancia denominada
coloide donde encontramos la tiroglobulina.
Síntesis de hormonas tiroideas
Tanto la síntesis como el almacenamiento de las hormonas no se dan en el interior de la
célula folicular, sino en el coloide que delimitan estas células foliculares.
El yodo en forma de ion yoduro procedente de la sangre se introduce en la célula folicular
mediante transporte activo (cotransporte Na+/I-). Cada molécula de yodo que se introduce
mete consigo 2 moléculas de sodio.
El yodo intracelular se debe oxidar para unirse a la tirosina. Esta oxidación la llevara a
cabo la peroxidasa (TPO) junto con agua oxigenada.
La tiroglobulina es una glucoproteína sintetizada en el retículo endoplasmático. Su
aminoácido principal es la tirosina, a partir de la cual se forman las hormonas tiroideas.
Esta glucoproteína será excretada al coloide y será el sustrato sobre el que se formen las
hormonas tiroideas.
El yodo se une al residuo de tirosina (organificación del yodo). Dependiendo de si a la
tirosina se le unen 1 o 2 átomos de yodo, se puede conformar la monoyodotirosina (MIT)
o la diyodotirosina (DIT),
Para que se formen las hormonas tiroideas principales se deben acoplar las yodotirosinas,
existiendo dos posibilidades:
MIT + DIT = Triyodotironina (T3)
DIT + DIT = Tiroxina (T4)
Todas estas hormonas presentes en el coloide deben incorporarse a la sangre para lo cual
son incorporadas mediante pinocitosis por la célula folicular. Dependiendo de la
hormona que sea captada por la célula folicular pueden ocurrir dos cosas:
Hormonas (T3-T4). Irían directamente a sangre
Sustratos (DIT/MIT/tiroglobulina). Se desyodan y se reciclan hacia el coloide.
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Las hormonas tiroideas son liberadas a la sangre. La T3 es la forma activa, mientras que
la T4 es una prohormona de acción lenta cuyo fin es mantener los niveles basales de la
hormona.
Como la T4 no es utilizable por los tejidos periféricos, se debe transformar en T3 funcional
utilizando esta tiroxina como sustrato y realizando una desyodación.
Estas hormonas viajan en sangre unidas a proteínas, que serán:
Globulina fijadora de tiroxina (TBG). Fija el 75% de hormona T4.
Transtirretina (TTR). Fija el 15% de la hormona T4.
Albúmina. Fija menos del 10% de T4.
Sólo la hormona libre sin unir a proteínas tiene función activa (> 1%) por lo que deben
ser desligadas para ejercer su acción en la célula.
Cuando estas hormonas viajan en plasma, se disocian de las proteínas para entrar en la
célula mediante un transportador MCT-8 o bien por difusión. Una vez T4 entra en la
célula debe transformarse en T3 gracias a las enzimas desyodasas (I y II).
Una vez las hormonas han hecho su efecto en la célula deben inactivarse mediante otra
desyodasa que elimina el yodo del anillo interno de la molécula hormonal. Esta enzima
realiza las siguientes conversiones dependiendo de su sustrato:
T4 → T3 inversa
T3 → T2 (inactiva)
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Acciones de las hormonas tiroideas
Para ejercer su acción deben unirse a un receptor que es el receptor intranuclear de
hormonas tiroideas (TR). La actividad de estas hormonas es dentro del núcleo como
factor de transcripción modulando la expresión del DNA.
Los efectos observados ante esta modulación son:
1. Aumento del metabolismo celular basal (aumento del número y funcionalidad de
las mitocondrias).
Aumenta el consumo de oxígeno y síntesis de ATP.
Aumenta la producción de calor.
2. Aumenta la actividad de la bomba Na+/K+/ATPasa.
3. Aumenta el consumo de hidratos de carbono y lípidos.
4. Aumenta la síntesis y degradación de proteínas. El aumento de síntesis de
proteínas promueve el crecimiento y maduración de las células.
5. Aumenta la actividad del sistema nervioso simpático.
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Son fundamentales en el periodo embrionario para el desarrollo general y específicamente
del sistema nervioso central.
Una ausencia de hormonas tiroideas en el periodo embrionario provoca cretinismo,
que se caracteriza por talla baja y retraso mental. Tras el nacimiento se produce un
diagnóstico de la función tiroidea mediante el pinchazo en el talón.
Regulación de las hormonas tiroideas
Las hormonas tiroideas son fundamentales para la vida, y es fundamental que tengan una
estrecha regulación.
El hipotálamo sintetiza una releasing hormone que se denomina hormona liberadora de
tirotropina (TRH) que se libera en el espacio porta del infundíbulo donde llega a las
células tirotropas adenohipofisarias donde estimula la liberación de tirotropina (TSH),
que llega a la tiroides estimulando la síntesis de hormonas tiroideas de las siguientes
formas:
1. Aumenta la actividad y numero de cotransportadores Na+/I- para aumentar la
cantidad de yodo disponible para las hormonas.
2. Estimula la síntesis de tiroglobulina
3. Estimula la peroxidasa tiroidea para aumentar la yodación de tiroglobulina
4. Estimula la captación de coloide mediante vesículas de reabsorción, e
hidrólisis.
5. Aumenta el tamaño y actividad de la célula folicular (cuboide → cilíndrica)
Las T4 y T3 ejercen una retroalimentación negativa sobre la TRH y la TSH sobre el
hipotálamo y la hipófisis.
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Yodo y tiroides
Como hemos dicho el yodo es fundamental para la síntesis de las hormonas tiroideas, y su
presencia es factor limitante para este proceso.
En un déficit de yodo se producirá una hipofunción tiroidea. La mayor parte del yodo
proviene de los alimentos marinos y últimamente las campañas de salud pública introducen
sal yodada que proporciona cantidad suficiente de yodo para el correcto desempeño
tiroideo
El exceso de yodo no suele ser fisiológico y es raro, suele ser iatrogénico (p.e. contraste
yodado). Ante un exceso de yodo el tiroides reacciona defendiéndose y produciendo una
disminución en la organificación de yodo y por tanto de la síntesis de hormonas
tiroideas (Efecto Wolf-Chaikoff).
En individuos sanos la función se recupera en semanas, pero en individuos con patología
tiroidea de base se puede producir un deterioro permanente de la función tiroidea.
En pacientes con patología tiroidea de tiroides autónomo (hiporregulado) ante el exceso
de yodo, se produce una función tiroidea también excesiva
Patología tiroidea
Estas enfermedades son relativamente comunes en la población general. Pueden darse
fundamentalmente a dos niveles:
Alteración en la función del tiroides
Aumento de las hormonas tiroideas (hipertiroidismo)
Disminución de las hormonas tiroideas (hipotiroidismo)
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Alteración de la morfología tiroidea. La más corriente es el bocio que consiste en el
aumento de tamaño de la tiroides, por carencia de yodo.
La carencia de hormonas tiroideas estimula la producción de THS de forma que crece
el tamaño de la tiroides para mejorar la captación de yodo. Es remisible parcialmente
con dietas más ricas en yodo, o bien con fármacos como yodo radiactivo que destruye
el tiroides hipertrófico.
Hay regiones en el mundo que tienen déficit de yodo de forma endémica de forma que
suelen presentar bocio.
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Hipertiroidismo
Consiste en el exceso de hormonas tiroideas circulantes en sangre. Las causas más
comunes del hipertiroidismo son las siguientes:
Enfermedad de Graves. Es la causa más común de hipertiroidismo en jóvenes es y
que se produce ya que nuestro organismo produce anticuerpos (inmunoglobulinas
estimulantes de la tiroides) que se unen al receptor de la TSH produciendo una falsa
reacción trófica y por tanto aumentando mucho la producción de hormonas tiroideas.
Bocio multinodular. Cuando funciona excesivamente se denomina bocio multinodular
tóxico. Los nódulos se vuelven autónomos al control de la TSH y aumentan la
síntesis de hormonas tiroideas.
El hipertiroidismo produce los siguientes síntomas, o bien todos, o bien algunos ya que es
una sintomatología inespecífica:
Nerviosismo con hiperactividad del sistema nervioso (cursa con insomnio, temblor
distal…).
Aumento de la frecuencia cardiaca (efecto cronotrópico positivo).
Aumento de la génesis de calor, por lo que se produce exceso de sudoración e
intolerancia al calor
Movilización de las reservas por aumento del metabolismo basal, por tanto se produce
pérdida de peso con cansancio.
Activación general del sistema nervioso simpático (diarrea, etc…)
En la enfermedad de Graves las inmunoglobulinas tiroideas atacan a la grasa periorbital de
los ojos de forma que éstos salen hacia afuera y los afectados tienen unos característicos
ojos saltones.
En el hipertiroidismo la T3 y la T4 están muy aumentadas y por tanto la TSH estará muy
disminuida debido a que estas hormonas ejercerán su retroalimentación negativa. El
diagnóstico por tanto es fácil de determinar por un análisis de sangre.
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Hipotiroidismo
Consiste en la disminución de la función del tiroides. Sus causas más comunes son:
Enfermedad de Hashimoto. Consiste en la destrucción autoinmune del tiroides.
Cursa con anticuerpos diferentes a los de Graves que atacan a la peroxidasa y a la
tiroglobulina.
Tiroidectomía
Déficit de yodo
Hipotiroidismo secundario. Causado por una disminución de la funcionalidad del
eje hipotálamo-hipofisario
Los pacientes hipotiroideos tienen el metabolismo disminuido con los siguientes síntomas:
Cansancio, bradipsiquia (pensamiento lento) y somnolencia
Carecen de la adecuada termogénesis por lo que hay intolerancia al frío
Aumenta el peso debido al descenso del metabolismo basal
Disminución de la actividad del sistema nervioso simpático (estreñimiento,
bradicardia…)
Mixedema, que se produce solo en los pacientes graves, y se produce un exceso de
acido hialuronico en el intersticio que retiene agua y causa edema. Esto también
contribuye al aumento de peso.
Las hormonas tiroideas están disminuidas en el hipotiroidismo mientras que las releasing
hormones (TRH y TSH) estarán más aumentadas para tratar de compensar el
hipofuncionamiento tiroideo.
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Preguntas de examen
El hipotiroidismo primario se caracteriza por:
T3 y T4 bajas, TSH alta
Hombre de 24 años que refiere astenia progresiva desde hace 6 meses, voz ronca,
lentitud del habla, somnolencia, hinchazón de manos, pies y cara.
Exploración: 52 lpm, cara abotargada y piel seca y pálida. Analítica: TSH: 187 (0,35-5,5)
T4: 0,2 (0,85-1,86).
Hipotiroidismo
Señala la opción correcta
La T4 tiene mayor actividad
Es necesario que las hormonas estén unidas a proteínas para realizar su efecto
La T3 pasa a T4 por peryodasas en el interior de la célula
Todas son incorrectas
Señala la opción correcta
El hipotiroidismo disminuye la realimentación negativa sobre la adenohipófisis y
por tanto aumenta la TSH
La TRH aumenta la organificación de yodo estimulando la TPO
Los hipotiroideos tienen la concentración de TSH en sangre indetectable
Todas son correctas
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Tema 32. Fisiología genital masculina
Eje hipofiso-testicular
El eje de regulación hormonal de la secreción de andrógenos por parte del testículo es muy
similar al del resto de sistemas hormonales del cuerpo.
El hipotálamo libera al espacio porta su releasing hormone, que es la GnRH que estimula
a los grupos gonadotropos de la adenohipófisis, que producirán las siguientes
hormonas:
FSH → Túbulos seminíferos (inhibina)
LH → Células de Leydig (testosterona)
Estas hormonas hipofisarias tienen entre otras funciones la de promover la secreción de
testosterona e inhibina por parte de sus respectivas dianas. La inhibina reducirá la
secreción de FHS mientras que la testosterona inhibirá la secreción de ambas
hormonas sexuales (FSH y LH) actuando sobre el hipotálamo para inhibir su secreción de
GnRH.
La testosterona también inhibirá directamente la secreción hipofisaria de LH.
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Organización anatómica
Testículo
El testículo es un ovillo de túbulos seminíferos. Se divide en un compartimento tubular en
el que apreciamos una membrana basal y epitelio germinal, con células germinales
inmaduras que son espermatogonias (46. XY cromosomas) que sufrirán meiosis para dar
lugar a espermatocitos (23, X/Y cromosomas).
El espacio intersticial encontramos vasos y células de Leydig. Es donde se produce la
esteroidogénesis.
En el compartimento tubular además de células germinales encontramos células de
Sertoli que envuelven a las células germinales para posibilitar la espermatogénesis.
Barrera hematotesticular
Las células de Sertoli se disponen cuidadosamente en la luz del túbulo seminífero
formando una capa continua en la circunferencia de cada túbulo. Se unen entre ellas
mediante uniones oclusivas que hacen que sean tremendamente impermeables. Esto es
la barrera hematotesticular.
Esta barrera se encarga de proteger la espermatogénesis, ya que no permite el paso de
moléculas inadecuadas en dirección a las células germinales, para que nada dañe al DNA
de las células germinales.
Las células de Sertoli también posibilitan que los túbulos seminíferos sean un lugar
inmunológicamente privilegiado, inhibiendo la respuesta inmune celular contra las
células germinales.
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Las células de Sertoli expresan FasL que se une al receptor FasR de los linfocitos T y les
induce apoptosis para evitar que puedan atacar a las células germinales.
También expresan la proteína ligadora de andrógenos (ABP) la cual secretan a la luz
tubular, de forma que se fije la testosterona dentro del túbulo, lo que tiene un papel
determinante en distintos estadios de la espermatogénesis.
Los receptores para FSH hipofisaria se expresan en las células de Sertoli, las cuales
promueven una serie de mecanismos intracelulares promotores de la espermiogénesis.
Cualquier efecto sobre el epitelio germinal de la FSH está mediado por las células de
Sertoli, que tienen un importante papel protector sobre este epitelio.
Las células de Sertoli expresan transferrina que es similar a la hepática, pero con mayor
número de polisacáridos asociados. Esta proteína en el túbulo seminífero tiene la función
de prevenir que el radical superóxido en presencia de hierro pueda generar radicales
hidroxilo. Esto se denomina reacción de Fenton la cual es ralentizada gracias al hierro.
La expresión de transferrina es el mayor indicador de la integridad de la barrera
hematotesticular.
Espermatogénesis
En la zona más externa del túbulo se disponen las espermatogonias, que se disponen
ordenadamente cercanas a la membrana basal de la célula de Sertoli, y protegidas por
ésta.
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El antígeno nuclear de proliferación celular (PCNA) se acumula en la fase G1 del ciclo
celular para dar lugar a la mitosis, por lo tanto las células PCNA+ corresponden a las
espermatogonias que delimitan la línea germinal.
Las espermatogonias se dividen mitóticamente para dar lugar a (2) espermatocitos
primarios con la misma dotación genética que la espermatogonia.
El espermatocito primario se dividirá meioticamente para dar lugar a (2) espermatocitos
secundarios, que tendrán un numero haploide (23, X/Y) de cromosomas.
Los espermatocitos secundarios experimentan una segunda meiosis que es “falsa”, es
decir, se dividen en 4 pero conservando los 23 cromosomas. Esto dará lugar a las
espermátides.
Las 4 espermátides que surgen de un espermatocito primario están interconectadas y
abrazadas por el citoplasma de la célula de Sertoli, la cual irá fagocitando restos
celulares para dar lugar a espermatozoides.
Cada uno de los estadios celulares de la espermatogénesis está separado de los demás, y
de los capilares gracias a uniones estrechas entre dos células de Sertoli.
Las espermatogonias y los espermatocitos primarios se disponen en las capas más
externas del túbulo seminífero.
Las espermátides y loas espermatogonias se sitúan en la zona más próxima a la luz
del túbulo.
Espermiogénesis
La espermiogénesis es específicamente el paso de espermátide a espermatozoide.
Consiste en la fagocitosis de los restos celulares de la espermátide para dar lugar al
espermatozoide por parte de la célula de Sertoli.
Durante la espermiogénesis se elimina gran parte del citoplasma el cual queda formando
parte del flagelo. Del cuerpo celular únicamente permanecen el núcleo y el acrosoma. El
acrosoma es una gran vacuola supranuclear que contiene gran cantidad de enzimas
proteolíticas que el espermatozoide utiliza para penetrar la corona radiada y zona
pelúcida del ovocito.
Los cuerpos residuales proporcionan información a las células de Sertoli. El
cromosoma X germinal está inactivo pero sintetiza proteínas esenciales, las cuales son
proporcionadas por el cromosoma X activo de la célula de Sertoli.
Alberto Gómez Esteban
30
En la espermatogénesis intervienen las siguientes hormonas:
FSH. Primera mitosis y espermiogénesis.
Testosterona. Divisiones meióticas
Fecundación
De los millones de espermatozoides que se liberan en una eyaculación, unos 200 son lso
que llegan al óvulo.
Hasta ese momento hace falta un proceso de capacitación de los espermatozoides para
que sean capaces de fecundar. Esta capacitación se da en la proximidad del óvulo, e
incluye la neutralización de inhibidores de las enzimas
La capacitación requiere tres fases:
1. Hipermotilidad debido a la viscosidad del liquido oviductal
2. Permite que el espermatozoide penetre en la zona pelúcida para reconocer lugares
específicos de unión con el ovocito
3. Prepara al espermatozoide para la unión acrosómica.
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31
Esteroidogénesis
Las células de Leydig se encuentran en el intersticio testicular y tienen receptores para la
LH, que al llegar da lugar a una secuencia a partir del colesterol que dará lugar a
testosterona que puede sufrir varas modificaciones para ejercer efectos en los órganos
diana:
1. Reducción. Dihidrotestosterona
3β-diol
3α-diol
2. Aromatización. 17β-estradiol (estrógeno), actúa en el cerebro mediante esta
hormona.
Alberto Gómez Esteban
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Funciones fisiológicas
La testosterona tiene las siguientes acciones:
1. Interviene en el desarrollo genital externo del embrión.
2. Actúa sobre los receptores de las células de Sertoli para promover la
espermatogénesis. Controla las células de Sertoli cuando ha ejercido su efecto la
hormona FSH hipofisaria.
3. Origina y mantiene los caracteres sexuales secundarios masculinos y el
impulso sexual. Proporciona características propias del varón como la masa
muscular, la laringe, comportamiento…
4. Efecto anabólico sobre el crecimiento osteomuscular.
Acción sinérgica del sistema nervioso autónomo
El sistema nervioso autónomo es una estructura que parte del sistema nervioso central y
se propaga periféricamente a todas las vísceras. Esta estructura de control tiene una
peculiaridad, y es que funciona de forma refleja a partir de las aferencias sensoriales
(receptores internos y externos).
El sistema nervioso autónomo está dividido en dos porciones:
Sistema nervioso simpático
Sistema nervioso parasimpático
Terminaciones de uno u otro pueden ir acompañando distintos pares craneales, nervios
esplácnicos, etc…
Prácticamente todos los efectos de estas dos subdivisiones del SNA son antagónicas y
por tanto se dan en situaciones fisiológicas contrarias.
Sistema nervioso y aparato genital masculino
La vejiga urinaria esta inervada simpáticamente por la cadena de ganglios paravertebral
(SNS). El esfínter interno tiene una poderosa inervación parasimpática por parte del nervio
pudendo que tiene raíces motoras voluntarias que inerva el esfínter perineo inferior
(voluntario).
La erección es una respuesta parasimpática que provoca vasodilatación de los tejidos
eréctiles del pene.
La eyaculación es una respuesta simpática que provoca las contracciones peristálticas
de todo el sistema tubular y los músculos de la base del pene.
Alberto Gómez Esteban
33
Cuando hay alteraciones en la erección debidas al estrés, se debe a las disfunciones del
SNA.
Micción. Diferencias
En la eyaculación hay pequeñas diferencias con el reflejo de la micción.
En la emisión y eyaculación se da fundamentalmente una respuesta simpática por lo
que se contrae fuertemente el esfínter superior de la uretra, de forma que impide el paso
de la orina junto con el semen. También impide la regurgitación vesical del semen.
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Alberto Gómez Esteban
35
Tema 33. Regulación de la calcemia
Introducción
En este tema vamos a abordar la regulación de la calcemia y fosfatemia, y en general
los mecanismos de modificación del hueso que es el mayor reservorio de estos iones
presente en el organismo.
La calcemia se encuentra estrechamente regulada en un pequeño intervalo que permite
poquísimas modificaciones, ya que la hipocalcemia e hipercalcemia tienen consecuencias
fisiopatológicas.
El calcio es un catión bivalente implicado en múltiples funciones fisiológicas:
1. Excitabilidad neuronal y neuromuscular
Permite la apertura de canales iónicos mediante la despolarización de la
membrana
Promueve la liberación de neurotransmisores al interactuar con proteínas
sensibles al calcio (como la calmodulina).
2. Contracción del músculo de cualquier tipo. Interviene en el acoplamiento
excitación-contracción y en la unión de las cabezas de miosina con los filamentos de
actina
Participa en la generación de potenciales en espiga en la musculatura lisa
del tracto digestivo
Participa en la contracción del musculo liso de las paredes vasculares
Tiene un papel en los mecanismos oculares de adaptación a la luz.
3. Participa en la interacción hormona-receptor como mediador
4. Es un segundo mensajero habitual en las cascadas de transducción
5. Suele ser cofactor en la actividad enzimática
6. Participa en la cascada de coagulación sanguínea (factor IV)
7. Participa en la fosforilación oxidativa
8. Participa en la secreción endocrina y exocrina mediando en la liberación de
vesículas de forma similar a como hacía con las vesículas de neurotransmisión
Alberto Gómez Esteban
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9. En su forma salina es un componente estructural esencial de los tejidos duros
(hueso).
El calcio en el organismo se encuentra entre 1000-1500 gramos, distribuido desigualmente
en los distintos tejidos
99% en el hueso
0,3% en el músculo (retículo sarcoplásmico)
0,1% en el medio interno
0,6% intracelular, pero no se encuentra en el citosol (0,2 μEq/L → 0,1 μmol/L), sino
en los calciosomas, en los que el calcio es bombeado gracias a la Ca2+-ATPasa
Tenemos un reservorio intracelular relevante de calcio dentro de los enterocitos y de los
hepatocitos. El sinusoide hepático es el único lugar del organismo donde se mezclan la
sangre arterial y la venosa, y expresa mucha bomba de calcio.
Fisiológicamente existe un gradiente extraordinariamente alto entre el plasma (y junto
al intersticio) y el interior celular. Fuera de la célula hay 10.000 veces más calcio que en el
citosol. Cualquier pequeña modificación de ese gradiente provoca efectos relevantes.
La capacidad del calcio para operar intracelularmente viene mediada por varias proteínas,
tanto fijadoras del calcio como aquellas que tienen efecto directo al entrar en contacto con
calcio.
Órganos implicados en el mantenimiento de la calcemia
Absorción gastrointestinal
Existen mecanismos gastrointestinales que aportan dosis de calcio exógenas (la única
fuente posible). Una persona sana y normal necesita un abastecimiento de 800-1000
miligramos diarios. Se consideran alimentos ricos en calcio los que tienen > 100 mg/100
g de calcio.
El calcio es ingerido y debe ser absorbido, lo cual entraña dificultad debido a que es un
catión bivalente (se absorbe de lo que se ingiere), asi pues de los 900 mg que se han
podido ingerir de una dieta balanceada, se han podido absorber unos 300 mg. Además se
elimina en secreciones gastrointestinales (150 mg/día) la absorción neta de calcio
entonces será de 150 mg/día de calcio.
En el borde en cepillo del enterocito se expresa una proteína fijadora de calcio (calbindina
D) que opera en buenas condiciones con vitamina D activada. También expresa Ca2+-
ATPasa y además el calcio difunde pasivamente por vía paracelular. Todo lo que
Alberto Gómez Esteban
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promueve la fosfatasa alcalina también lo hace de la absorción de calcio por mecanismos
desconocidos.
Por el borde basolateral existe Na/K-ATPasa que mantiene el gradiente, lo que es
aprovechado por un contratransporte calcio-sodio para enviar el calcio a la sangre.
También existe una Ca2+/H+-ATPasa que expulsa calcio a costa de meter protones y
gastar ATP de forma directa (el gradiente protónico es insuficiente para producir la salida
de calcio).
Hay condiciones fisiológicas que aumentan la absorción de calcio:
Embarazo
Lactancia
Crecimiento
También hay condiciones fisiológicas o fisiopatológicas que disminuyen la absorción
intestinal de calcio:
Envejecimiento
Malabsorción de lípidos (con esteatorrea) que disminuyen la absorción de vitamina
D y causan la pérdida de calcio como sal iónica.
Regulación renal
El calcio en el glomérulo se filtra aunque esté unido a aniones, aunque no se filtra aquella
porción de calcio unida a proteínas. El 60% del calcio se reabsorbe en el TCP, y el 30%
se reabsorbe en el asa ascendente de Henle por difusión pasiva.
Hay un 9% de calcio que se puede o no reabsorber. En presencia de PTH se producirá la
reabsorción de esta porción de calcio, mientras que en ausencia de esta hormona no habrá
reabsorción alguna. El resto del calcio se elimina siempre por la orina
El 1-10% de calcio se eliminará en cualquier caso mediante la orina.
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Hueso
En el hueso existen tres estirpes celulares fundamentales:
Osteoblastos. Se encargan de la formación de nuevo hueso.
Osteocitos. Regulan la modificación del hueso. Son osteoblastos que quedan
atrapados en la matriz rígida de hueso, emitiendo prolongaciones comunicantes
para formar la membrana osteocítica que se encarga de regular el metabolismo
del hueso.
Osteoclastos. Son monocitos modificados que se encargan de destruir el hueso
para remodelarlo mediante fagocitosis ácida.
El hueso neoformado por los osteoblastos es pobre en mineralización y se denomina
osteoide. La actividad osteoblástica predomina cerca del periostio, mientras que la
actividad ostoclástica predominará en el endostio.
Cuando se forma el hueso el osteoblasto queda atrapado diferenciándose a osteocito con
un capilar próximo a él. Entre el osteocito y el hueso duro hay sales amorfas de fosfato
cálcico fácilmente removibles y al lado el capilar sanguíneo. Toda la sangre del organismo
en 70 minutos pasa por el tejido óseo y la membrana osteocítica puede amortiguar
variaciones de calcio permitiendo su salida a favor de gradiente.
El hueso duro está formado por cristales de hidroxiapatita. La membrana que forman los
osteocitos junto a los capilares y las sales amorfas, se denominan en conjunto membrana
Alberto Gómez Esteban
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osteocítica la cual puede tamponar las concentraciones de calcio mediante la
reabsorción de las sales amorfas de fosfato cálcico.
Calcemia
La calcemia es la concentración de calcio en el plasma, la cual se encuentra en un
riguroso control, cuyo rango es [9 10’5 mg/dL].
Disminuciones pequeñas de la calcemia facilitan la apertura de canales de sodio, por lo
que la célula comienza a despolarizarse espontáneamente bajando enormemente el valor
umbral de las neuronas. Esto facilita la excitación neural y neuromuscular.
Hipocalcemia
En la hipocalcemia las concentraciones bajan de < 9 mg/dL y se produce el aumento de
la excitabilidad neuromuscular. Evidentemente cuanto más baje la calcemia, mayor será
la gravedad del cuadro clínico:
Tetania latente (signo de Trousseau)
Tetania hipocalcémica (< 6 mg/dL)
Tetania mortal por asfixia
Hipercalcemia
En caso de que se produzca hipercalcemia (> 10’5 mg/dL) se produce depresión del
sistema nervioso central, y consecuencias neurales generalizadas:
Anomalías electrocardiográficas (acortamiento del Q-T)
Arritmia cardiaca
Litiasis biliar o renal
Calcificación de tejidos blandos (alveolos, tubulos, arterias…)
Anorexia y estreñimiento
Alberto Gómez Esteban
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Regulación de la calcemia
El calcio en la sangre se encuentra de varias formas:
50% biodisponible para su utilización
41% secuestrado unido a proteínas, carente de función
9% unido a aniones, se filtra en el glomérulo pero carece de acciones fisiológicas
Es importante referir la calcemia a la albuminemia, es decir, en caso de
hiperalbuminemia podemos encontrar concentraciones normales de calcio, pero éste
estará secuestrado y disfuncional, por lo que tendrá consecuencias fisiológicas.
Regulación de la calcemia
Las células detectan la calcemia mediante receptores membranarios sensibles al
calcio. Estos receptores pertenecen a la superfamilia de receptores acoplados a proteínas
G, la cual ejerce una cascada de mensajeros que finaliza activando a la fosfolipasa A2.
Este receptor se expresa en gran cantidad de estirpes celulares.
El receptor del calcio tiene 600 aminoácidos y ha sido clonado a partir de células
paratiroideas en 2001 por Brown y colaboradores.
Mecanismos de acción rápida
Son los que logran mantener el equilibrio cuando ocurren pequeñas oscilaciones de la
calcemia (después de comer, por ejemplo).
Un mecanismo rápido es la unión plasmática a proteínas. Cuando baja la calcemia la
albúmina cede fácilmente sus cationes de calcio, quedando la misma cantidad disponible
Alberto Gómez Esteban
41
para su utilización. En este mecanismo aunque baja la calcemia global, la cantidad de
calcio biodisponible no se ve alterada.
Los enterocitos y hepatocitos pueden atrapar o liberar calcio según sus
concentraciones en sangre para regular las concentraciones dentro de la sangre,
neutralizando las oscilaciones.
La membrana osteocítica puede modificar su permeabilidad para liberar calcio a la
sangre, o bien captarlo.
Mecanismos de acción lenta
Las hormonas que regulan la calcemia son tres:
Parathormona (PTH). Es segregada por la glándula paratiroides que se encuentra en
forma nodular tras el tiroides. Tienen un aspecto parduzco y pesan de 20-50 mg (6x3x2
mm). La inervación vegetativa proviene de los nervios laríngeos superiores y laríngeos
recurrentes.
Una disminución en la calcemia provoca la expresión en las glándulas paratiroideas de
PTH que es una hormona hipercalcemiante.
La PTH es una proteína de 84 aminoácidos y 9,5 KD. Tiene una vida media es de unas
4-5 horas. Se expresa en el cromosoma 11 y se sintetiza como preprohormona (110
aminoácidos) que sufre una hidrólisis quedando convertida en prohormona (90
aminoácidos). Al salir a sangre es la hormona definitiva de 84 aminoácidos. Al salir a
sangre puede tener una última hidrólisis quedando convertida en un péptido más
pequeño de 34 aminoácidos que tiene actividad más eficaz ya que mejora su acceso al
hueso, con mayor vida media y que conserva la actividad PTH.
Los receptores para PTH son expresados por las siguientes líneas celulares:
Alberto Gómez Esteban
42
Osteoclastos. Directamente no tienen receptores PTH pero indirectamente se
activan a partir de los osteoblastos que si tienen receptores para PTH, que
causan la liberación de moléculas que incrementan la proliferación y actividad de
los osteoclastos.
Los osteoclastos reciben moléculas que activan su adenilato ciclasa que provoca
un aumento del AMPc intracelular lo cual tiene las siguientes consecuencias:
Liberan enzimas proteolíticas (colagenasa)
Secretan hidrogeniones que bajan el pH y facilitan la reabsorción ósea
Secretan ácidos (citrato y lactato) que disuelven sales
Fagocitan hueso
Osteocitos. Aumenta la permeabilidad y prolongaciones de la membrana
osteocítica, lo que causa que se bombee más calcio desde las sales amorfas a
sangre.
Epitelio renal (TCD). En presencia de PTH las células del túbulo distal
reabsorben calcio. En condiciones de ausencia de PTH por el túbulo distal la
concentración de calcio es del 10% que queda reducida al 1% en presencia de
PTH (reabsorción del 9%).
La actividad neta de la PTH será activar a los osteoclastos y reducir la masa ósea,
lo que aumenta la calcemia. También como hemos visto reduce al máximo la
eliminación de calcio.
También permite la síntesis de vitamina D3 que aumenta la absorción de calcio
intestinal.
Alberto Gómez Esteban
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Calcitonina. Se secreta en respuesta a un aumento de la calcemia. Se secreta por
las células C parafoliculares (tiroides). Es un péptido de 32 aminoácidos con una vida
media de una hora.
El gen de la calcitonina se encuentra en el cromosoma 11. El péptido resultante sufre
un proceso postranscripcional.
La calcitonina promueve la proliferación y actividad de los osteoblastos, es decir,
promueve la formación de masa ósea nueva.
La calcitonina aumenta la actividad de la Ca2+ATPasa que introduce calcio contra
gradiente a través de la membrana osteocítica dentro del hueso en las sales amorfas.
El resultado neto de la calcitonina es el aumento de la masa ósea al tiempo que
reduce las concentraciones de calcio en sangre.
Cuando se produce una ingesta de alimentos, el incremento de gastrina provoca
automáticamente un estímulo en las células C del tiroides que causa un pequeño
incremento de calcitonina, la cual en el periodo postprandial promueve la utilización
ósea de calcio.
La calcitonina tiene fundamentalmente una acción sobre el hueso, ya que sobre el
riñón fundamentalmente tiene efecto hipocalcemiante la ausencia de PTH.
En el tracto digestivo la calcitonina más que dificultar la absorción intestinal, lo que
hace es aumentar las pérdidas de calcio en las secreciones gastrointestinales,
sobre todo la bilis.
Vitamina D3. La vitamina D procede de esteroles que son derivados del anillo de
colesterol, concretamente procede del 7-hidroxicolesterol.
Alberto Gómez Esteban
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Hay sustancias muy ricas en vitamina D como las sardinas (pescado azul), la
mantequilla, etc…
Los rayos ultravioleta incidiendo sobre la piel convierten el 7-hidroxicolesterol en
colecalciferol que es una vitamina D inactiva que en el hígado es hidroxilado para
convertirse en el 25-hidroxicalciferol que ejerce retroalimentación negativa sobre su
propia síntesis (inhibe hidroxilaciones sucesivas).
En presencia de PTH en el riñón ser convierte en 1,25-dihidroxicalciferol que
promueve la absorción de calcio intestinal.
Si hay un aporte de vitamina D excesivo y medimos las concentraciones de 25-
hidroxicalciferol en sangre observamos el aumento progresivo de estas
concentraciones hasta llegar a una fase de meseta.
La segunda hidroxilación del 25-hidroxicalciferol está regulada por la calcemia. Esta
reacción se ve muy inhibida por concentraciones elevadas de calcio en sangre.
La finalidad de esta doble regulación en la actividad de la vitamina D3 evita un exceso
de vitamina en sangre aunque la ingesta de precursores sea abundante. También se
produce la conservación de los depósitos de vitamina D en el hígado en forma de
colecalciferol.
La vitamina D activada (D3) es metabolizada muy rápidamente pero sus precursores
no se degradan, así que si se mantienen los depósitos de colecalciferol en el hígado,
nos aseguraremos de que haya una reserva de vitamina D para ser activada en el
futuro.
La vitamina D3 promueve la absorción paracelular de calcio en el intestino, y
además también favorece el bombeo contra gradiente en contratransporte sodio-calcio
en la membrana basolateral del enterocito.
Alberto Gómez Esteban
45
La variación al alza o la baja de 1 mg/dL de calcio dobla directamente la secreción de PTH
o de calcitonina (según cual haya sido la variación).
La regulación final de la calcemia es determinada principalmente por la parathormona
(PTH) ya que es la hormona de mayor vida media. Las otras dos también tienen un
importante papel en la regulación, pero es más rápido y menos prolongado.
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Tema 34. Regulación de la glucemia
Introducción
El páncreas es una glándula retroperitoneal que se sitúa en el abdomen bajo el
diafragma. Además de tener las funciones digestivas exocrinas que ya hemos estudiado,
tiene un papel hormonal a la hora de regular la glucemia o glucosa en sangre mediante
la secreción de dos hormonas: La insulina y el glucagón.
La glucosa es el principal combustible celular que viaja por la sangre, fundamentalmente
para las neuronas cerebrales, que debido a la barrera hematoencefálica no deja apenas
acceso a las grasas para las neuronas encefálicas.
El componente endocrino del páncreas se encuentra en los islotes de Langerhans, que
son masas celulares muy vascularizadas que secretan sus hormonas reguladoras a
sangre.
El control de la glucemia se ejerce de forma estricta por la insulina y el glucagón,
secretadas ambas por el páncreas. El rango de glucemia debe mantenerse en un intervalo
de [90-110 mg/dL].
Los valores de glucemia aumentan en periodo postprandial, por lo que debe secretarse
insulina después de comer para no producir hiperglucemia. La hiperglucemia se da en
patologías como la diabetes mellitus.
En el ayuno la glucemia desciende en exceso por lo que debe ser secretado glucagón
con el fin de producir glucogenolisis hepática y gluconeogénesis hepática y renal. La
hipoglucemia es la urgencia metabólica más frecuente (< 50 mg/dL).
Alberto Gómez Esteban
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Anatomía microscópica del páncreas
El páncreas se compone fundamentalmente de dos tipos de tejidos:
1. Acinos exocrinos. Vierten enzimas digestivas al duodeno
2. Islotes de Langerhans. Descargan insulina y glucagón directamente a la sangre.
Suponen el 1% de la masa del páncreas.
El páncreas cuenta con 1-2 millones de islotes de Langerhans, cada uno de unos 0,3 mm
de diámetro. Estas estructuras se organizan en torno a pequeños capilares hacia los que
vierten su secreción hormonal.
Cada islote de Langerhans contiene tres tipos de células principalmente y un tipo
secundario:
Células α. Componen el 25% del islote de Langerhans y secretan glucagón
Células β. Suponen el 60% de las células del islote. Secretan insulina y de forma
secundaria amilina.
Células δ. Suponen el 10% de la celularidad del islote y secretan somatostatina.
Célula PP (F). Es minoritaria y secreta una hormona de función incierta, el
polipéptido pancreático.
Alberto Gómez Esteban
49
El sistema vascular del páncreas endocrino interrelaciona estrechamente estos tipos
celulares y regula la secreción hormonal.
La insulina inhibirá la secreción de glucagón
La amilina inhibe la secreción de insulina
La somatostatina inhibe la secreción de glucagón e insulina
Los receptores de las células del islote tienen capacidad de saber que han producido otras
células (por ejemplo la concentración de insulina) gracias a la orientación del sistema
vascular portal que tiene el páncreas. Esto permite regular muy finamente la secreción de
hormonas pancreáticas
Insulina
Es la hormona anabolizante por definición. Tiene receptores con dos dominios α y dos
dominios β, a los cuales también se puede unir el IGF-1.
La secreción de insulina se asocia a la abundancia energética, ya que se secreta cuando
el cuerpo recibe abundantes hidratos de carbono en la dieta, y los almacena como
glucógeno en hígado y músculo. Los carbohidratos que no puedan almacenarse como
glucógeno se almacenarán en el tejido adiposo como depósitos de grasa.
También tiene efecto directo promoviendo la absorción celular de aminoácidos y facilitando
la síntesis de proteínas, así como inhibiendo la degradación de proteínas.
Es una hormona polipeptídica formada por 51 aminoácidos. Se secreta en forma de
proinsulina (precursor inactivo). Este precursor consta de 4 dominios de los que se libera
un péptido (péptido C) quedando dos dominios de insulina unidos por puentes disulfuro.
Alberto Gómez Esteban
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La insulina liberada a sangre circula no ligada a proteínas, y tiene una vida media corta de
6 minutos, llegando a desaparecer completamente de la circulación en unos 10-15
minutos. Una parte de la insulina se une a sus receptores produciendo los efectos
correspondientes mientras que otra parte se degrada gracias a la actividad insulinasa
presente en hígado, riñones y musculo principalmente.
Efectos de la insulina
La insulina es la hormona anabolizante por excelencia, y tendrá los siguientes efectos en
el organismo:
1. Promueve la traslocacion de transportadores GLUT a la membrana celular, lo que
promueve la captación rápida de glucosa por parte del 80% de las células, sobre todo
de las adiposas y musculares pero no de las neuronas encefálicas que son bastante
poco sensibles a esta hormona.
Normalmente las membranas musculares son muy impermeables a la glucosa, pero
esto cambia en situación de ejercicio y en presencia de insulina, por lo que éste utilizará
glucosa en lugar de ácidos grasos en estos periodos.
Si el musculo no se ejercita tras la comida (y posterior aumento de la insulinemia) la
glucosa se depositará como glucógeno muscular que se aprovechará en condiciones
de ejercicio.
También se facilitará el depósito de glucógeno en el hígado a partir de la mayoría de
la glucosa postprandial. El glucógeno hepático tiene un efecto fundamental a la hora de
regular la glucemia en ayuno.
2. La membrana se hace más permeable a aminoácidos y para los iones potasio y
fosfato que incrementan sus concentraciones intracelulares.
3. La insulina favorece la conversión del exceso de glucosa en ácidos grasos por
parte del hígado e inhibe la gluconeogénesis hepática
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4. La insulina favorece la síntesis y el depósito de grasas por parte del tejido adiposo,
aunque los adipocitos también ven incrementada su síntesis, la mayor parte del
depósito de grasas proviene de lipoproteínas procedentes del hígado.
5. Varía la actividad de ciertas enzimas debido a fosforilaciones enzimáticas.
6. Cambia la velocidad de traducción de los mRNA para dar lugar a nuevas proteínas y
variaciones en la velocidad de transcripción en el núcleo celular.
Promotores de la secreción de insulina
Las células β pancreáticas tienen numerosos receptores GLUT-2 de difusión facilitada
por los que entra glucosa proporcionalmente a su concentración en sangre. La glucosa se
metaboliza en el interior de estas células dando lugar a una elevación de ATP que cerrará
los canales de potasio sensibles al ATP de esta célula, lo que despolariza la célula
dando lugar a entrada de calcio, que promoverá la secreción de vesículas con insulina.
La secreción de insulina es por tanto estimulada por varios factores que se basan en esta
vía de señalización:
Glucemia (regulador fundamental)
Presencia de ácidos grasos libres en sangre
Aumento de los aminoácidos en sangre
Hormonas gastrointestinales
Gastrina
CCK
Secretina
GIP
Hormonas no digestivas
Glucagón
GH
Cortisol
Estimulación parasimpática (colinérgica)
Estimulación β-adrenérgica
Resistencia a la insulina
Ciertos medicamentos
Conforme aumenta la glucemia por encima de los 100 mg/dL el ritmo de secreción de
insulina se eleva con rapidez hasta alcanzar máximos de 10 a 25 veces los niveles basales
Alberto Gómez Esteban
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de insulina para glucemias correspondientes a 400600 mg/dL. La secreción de insulina se
inactiva con rapidez a los 3-5 minutos tras regresar a los valores de glucemia del ayuno.
Todos los tejidos tienen transportadores de glucosa cuya expresión en membrana es
promovida por la insulinemia. Hay dos tipos generales de transportador:
SGLT. Transporte activo en cotransporte con sodio. Se expresa
fundamentalmente en el enterocito y en la nefrona.
GLUT. Transporte por difusión facilitada. Se expresa en todo el organismo.
La expresión de GLUT en neuronas encefálicas es independiente de insulina, y
por tanto el cerebro tiene siempre la misma tasa de captación de glucosa aunque
varíe la insulinemia.
En ausencia de insulina las células de ciertos tejidos (hígado, musculo y grasa
principalmente) no son capaces de captar glucosa, y por lo tanto los valores de glucemia
aumentan enormemente dando lugar a hiperglucemia. Esto ocurre por ejemplo en
diabetes.
El exceso de insulina se conoce como hiperinsulinemia y cursa con hipoglucemia.
Glucagón
El glucagón es una hormona secretada por las células α del islote de Langerhans en
respuesta a una disminución de la glucemia, sobre todo en periodo de ayuno. Cumple
funciones opuestas a la de la insulina, cuya acción más importante es la de elevar la
glucemia.
Es un polipéptido grande formado por una cadena de 29 aminoácidos que provoca
efectos de elevación de la glucemia a razón de 1μg/kg de peso eleva la glucosa 20 mg/dL,
por ello se conoce esta hormona como hiperglucemiante.
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Funciones del glucagón
Los principales efectos del glucagón sobre el metabolismo de la glucosa serán los
siguientes:
1. Degradación del glucógeno hepático (glucogenolisis) para su liberación a la
sangre.
2. Aumento de la gluconeogénesis hepática
El glucagón lleva a cabo estas funciones aumentando las concentraciones de AMPc
mediante la activación de la adenilato ciclasa.
Casi todos los demás efectos del glucagón, al margen de los que hemos nombrado se
manifiestan únicamente cuando su concentración aumenta por encima del máximo medido
en sangre:
1. Activa la lipasa de los adipocitos, por lo que aumentan los ácidos grasos en sangre
2. Inhibe el depósito de triglicéridos hepático, por lo que junto al efecto anterior,
aumenta la disponibilidad de ácidos grasos para su consumo por parte de los
tejidos.
3. Estimula la contracción cardiaca
4. Aumenta el flujo sanguíneo renal
5. Favorece la secreción biliar
6. Inhibe la secreción de HCl por parte de las células parietales del estómago
Parece probable que todos estos efectos secundarios carezcan de importancia para el
funcionamiento global del organismo.
Regulación de secreción del glucagón
La hiperglucemia inhibe la secreción del glucagón, de forma exactamente opuesta a como
ocurría con la secreción de insulina. El descenso de la glucemia desde un valor normal de
90 mg/dL hasta valores de ayuno aumenta varias veces la secreción de glucagón, y lo
mismo ocurre de forma opuesta con un aumento de la glucemia.
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El incremento de aminoácidos en la sangre estimula la secreción de glucagón, de
forma similar a como lo hacían sobre la insulina, de modo que ambas respuestas a la
concentración de aminoácidos no se oponen. Los aminoácidos estimulan el glucagón
debido a que son fácilmente convertibles a glucosa.
El ejercicio intenso estimula enormemente la secreción de glucagón a pesar de que
no haya descenso apreciable en la glucemia. Esto se debe a que evita la caída de la
glucemia a pesar de que los músculos la utilizan muy rápidamente. Uno de los factores
que podría estimular la secreción de glucagón en este caso es el aumento de aminoácidos
libres en sangre, o bien la estimulación β-adrenérgica de los islotes de Langerhans.
Somatostatina
La somatostatina es un polipéptido de 14 aminoácidos secretado por las células δ del
islote de Langerhans. Es una hormona con una vida media enormemente corta (3
minutos), que es estimulada por casi todos los eventos relacionados con la ingesta de
alimentos:
1. Aumento de la glucemia
2. Aumento de los aminoácidos
3. Aumento de los ácidos grasos
4. Aumento de la concentración de hormonas gastrointestinales
A su vez la somatostatina liberada a sangre ejerce numerosos efectos inhibitorios:
Actúa localmente sobre los propios islotes de Langerhans para inhibir la secreción
de insulina y glucagón.
Reduce la motilidad de algunos segmentos del tubo digestivo, entre ellos el
estómago, el duodeno y la vesícula biliar.
Disminuye tanto la secreción como la absorción en el tubo digestivo
Viendo en conjunto sus efectos tanto estimulantes de su secreción, como aquellos que
produce a nivel sistémico, se ha determinado que su función principal es la de ampliar el
tiempo durante el cual los nutrientes se pueden asimilar hacia la sangre.
Además la inhibición de la insulina y el glucagón promovería que una vez absorbidos,
estos nutrientes pudieran estar disponibles en sangre un cierto tiempo para evitar su
utilización por parte de los tejidos.
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Control de la glucemia
La concentración de glucosa en sangre en una persona sana está sometida a un riguroso
control y como decíamos oscila entre 90-110 mg/dL:
Por la mañana antes del desayuno los valores se acercarán a 90-100 mg/dL
Tras una comida los valores se elevarán hasta 120-140 mg/dL
Durante el ayuno prolongado el hígado mediante la glucogenolisis y la gluconeogénesis
proporcionará estabilidad a los valores de glucemia para permitir mantener este
estrecho rango en valores normales.
El mantenimiento de la glucemia se mantendrá, como hemos desarrollado anteriormente,
por los siguientes mecanismos:
El hígado amortigua la mayoría de variaciones debido a que es capaz de formar
glucógeno (hipoglucemiante) tras la ingesta de hidratos de carbono. Posteriormente
en caso de escasez de glucosa, ese glucógeno puede ser hidrolizado de nuevo para
mantener los valores basales de glucosa en sangre.
La insulina y el glucagón son capaces de ejercer retroalimentación para mantener
la glucemia en sus valores normales:
La insulina será hipoglucemiante, promoviendo la captación de glucosa por
parte de los tejidos sensibles (musculo, hígado y adiposo)
El glucagón será hiperglucemiante, promoviendo la liberación de glucosa
por parte del hígado.
En hipoglucemias graves el efecto del descenso de la glucemia sobre el
hipotálamo desencadena una respuesta simpática que, junto con la secreción
endocrina de adrenalina promueve la liberación de glucosa por el hígado.
Durante horas o días la hormona de crecimiento y el cortisol se liberan como
respuesta ante la hipoglucemia prolongada y reducen la velocidad de utilización
de glucosa por parte de todas las células del organismo, que comienzan a consumir
más lípidos.
El mantenimiento de la glucemia en valores normales es de vital importancia. La mayoría
de los tejidos pueden utilizar normalmente ácidos grasos como nutrientes energéticos, pero
hay tejidos de fundamentales que únicamente pueden utilizar glucosa como metabolito
energético. Estos tejidos son la retina, el encéfalo y el epitelio germinal de las gónadas.
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Casi toda la glucosa formada en ayuno mediante gluconeogénesis es aprovechada por el
encéfalo, de forma que la secreción de insulina en estos casos está inhibida para evitar
que la glucosa neoformada sea captada por el hígado, el músculo o el tejido adiposo.
Por otro lado la glucemia tampoco puede aumentar en exceso debido a las siguientes
razones:
La glucosa es una partícula osmóticamente activa que podría generar
deshidratación en las células al atraer osmóticamente agua.
La concentración excesiva de glucosa en sangre puede producir su eliminación
urinaria, lo que causa diuresis osmótica renal que produce la pérdida importante de
agua y electrolitos.
El ascenso mantenido de la glucemia puede dañar daños tisulares, sobre todo en los
vasos sanguíneos, lo que aumenta el riesgo de enfermedad coronaria, ceguera e
insuficiencia renal terminal.
Diabetes Mellitus
La diabetes es una patología caracterizada por la alteración del metabolismo de los
hidratos de carbono, las grasas y las proteínas. Tiene relación con la secreción de insulina,
existiendo fundamentalmente dos variaciones:
Diabetes tipo I (DMID). Se debe a la falta de secreción de insulina
Diabetes tipo II (DMNID). Se debe a la sensibilidad disminuida de los tejidos
efectores a las acciones metabólicas de la insulina. Esto se conoce como
resistencia a la insulina.
El metabolismo de todos los principios
inmediatos se altera en ambos tipos de diabetes
mellitus debido a que las células de todos los
tejidos corporales a excepción del encéfalo
dejan de absorber y utilizar de modo eficiente
la glucosa, lo que trae como consecuencias
la hiperglucemia y el descenso de la utilización
celular de glucosa sustituida por grasas y
proteínas.
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Diabetes tipo I
La lesión de células pancreáticas o las enfermedades que alteran la producción de
insulina pueden causar esta patología. Las infecciones víricas y la destrucción autoinmune
contribuyen a la destrucción de células β, aunque también se han establecido factores
hereditarios que darían lugar a degeneración de éstas.
Puede producirse a cualquier edad aunque suele comenzar en individuos juveniles. Se
produce de forma brusca con los siguientes síntomas:
1. Hiperglucemia. Se reduce la captación periférica de glucosa y aumenta la
gluconeogénesis por lo que la glucemia aumenta muchísimo (300-1200 mg/dL)
Se produce glucosuria debido a que se saturan los transportadores de
reabsorción de glucosa en el túbulo proximal. La glucosuria comienza a
percibirse a partir de los 180 mg/dL. A partir de valores mayores a 300 mg/dL se
pierden enormes cantidades de glucosa por la orina (hasta 100 g/dia).
Se produce deshidratación debido a que la glucosa no difunde con facilidad por
los poros celulares y además a que la glucosa produce presión osmótica en
dirección al líquido extracelular, lo que da lugar a salida de agua desde la
célula.
Además de los efectos celulares la glucosa produce diuresis osmótica que
reduce la reabsorción tubular de líquido, lo que produce poliuria y pérdida de
electrolitos.
Provoca lesiones tisulares debido a que los vasos sanguíneos se ven
alterados en su morfología, lo que alterara el aporte sanguíneo periférico. Esto
aumenta el riesgo de enfermedad coronaria entre otras muchas cosas.
2. Aumento de la utilización de grasas. Se utilizan con fines energéticos y para la
síntesis endógena de colesterol.
Produce acidosis metabólica debido a que se liberan α-cetoácidos los cuales,
junto a la deshidratación diurética cursan con una acidosis intensa, de modo que
puede llegar a producirse coma diabético.
Durante la acidosis diabética se producen compensaciones fisiológicas como
respiración rápida y profunda, lo que compensa la acidosis pero también
reduce la reserva de bicarbonato, lo que es tratado de compensar por el riñón
reduciendo la pérdida de bicarbonato y produciendo más.
La utilización excesiva de grasas por parte del hígado prolongadamente hace
que la sangre se sature de colesterol el cual se deposita en las paredes
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arteriales, lo que produce arteriosclerosis y agravamiento de las lesiones
vasculares.
3. Pérdida de proteínas orgánicas. La falta de uso de glucosa con fines energéticos
conlleva la mayor utilización de proteínas para ese fin, y por tanto un menor
almacenamiento de proteínas y grasas. Esto supone un adelgazamiento rápido y
astenia (cansancio) aunque se consuman grandes cantidades de alimento.
Supone el 5-10% de todos los casos de diabetes mellitus.
Diabetes tipo II
Es mucho más frecuente que la diabetes insulinodependiente tipo I, y supone el 90% de
los casos.
Se suele manifestar tras los 30 años, mayoritariamente entre los 50-60 años, y se
desarrolla de manera gradual. La obesidad es el mayor factor de riesgo para el
desarrollo de esta enfermedad en todas las edades.
En esta enfermedad se produce el aumento de las concentraciones de insulina
(hiperinsulinemia) como respuesta compensatoria a la disminución de sensibilidad de los
tejidos efectores ante la insulina. Esto altera la utilización y almacenamiento de los hidratos
de carbono y además se produce el incremento compensatorio de la secreción de insulina.
Suele darse por un proceso gradual que obedece a la ganancia de peso que lleva a la
obesidad. Se cree que el numero de receptores de insulina es menor en obesos que en
personas de peso normal.
La resistencia a la insulina forma parte de una serie de trastornos que se conoce en su
conjunto como síndrome metabólico. Esta patología se caracteriza por:
Obesidad con exceso de grasa abdominal
Resistencia a la insulina
Hiperglucemia en ayunas
Dislipemias (hipertrigliceridemia y aumento del colesterol libre sin unir a HDL)
Hipertensión arterial
Además de la obesidad, hay otros casos graves de diabetes tipo II asociados a otros
cuadros clínicos o genéticos que alteran la señalización de la insulina en tejidos periféricos.
En algunos casos la diabetes tipo II se puede tratar en sus primeras fases con ejercicio,
restricción calórica y adelgazamiento sin necesidad de recurrir a la administración
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exógena de insulina. También podemos administrar fármacos que aumenten la
sensibilidad a la insulina.
En ambos tipos de diabetes podemos encontrar las siguientes complicaciones debidas a
los síntomas y causas ya descritas:
Trastornos circulatorios: aterosclerosis, isquemias, coronariopatías, insuficiencia
cardiaca, infarto de miocardio, etc…
Neuropatías del sistema nervioso periférico (entumecimiento, ardor, hormigueo,
dolor, …)
Neuropatías del sistema nervioso autónomo. En el tubo digestivo observamos
trastornos como estreñimiento, diarrea, retraso vaciamiento gástrico.
Trastornos funcionales del aparato urogenital. Se manifiestan en la vejiga
urinaria y en ocasiones como impotencia en el aparato genital.
Nefropatía (engrosamiento capilares glomerulares)
Retinopatía diabética (hemorragias retina, edemas, ceguera, …)