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Secreción pulsátil

La secreción pulsátil es un fenómeno bioquímico observado en una amplia variedad de tipos de células y tejidos , en el que los productos químicos se secretan en un patrón temporal regular. Los productos celulares más comunes que se observan que se liberan de esta manera son moléculas de señalización intercelular como hormonas o neurotransmisores . Los ejemplos de hormonas que se secretan de forma pulsátil incluyen insulina , tirotropina , TRH , hormona liberadora de gonadotropina (GnRH) y hormona del crecimiento (GH). En el sistema nervioso, la pulsatilidad se observa en la actividad oscilatoria de los generadores de patrones centrales . En el corazón, los marcapasos pueden funcionar y secretar de forma pulsátil. Un patrón de secreción pulsátil es fundamental para la función de muchas hormonas a fin de mantener el delicado equilibrio homeostático necesario para los procesos vitales esenciales, como el desarrollo y la reproducción . Las variaciones de la concentración en una determinada frecuencia pueden ser críticas para la función hormonal, como lo demuestra el caso de los agonistas de GnRH , que causan una inhibición funcional del receptor de GnRH debido a una profunda regulación negativa en respuesta a una estimulación constante (tónica). La pulsatilidad puede funcionar para sensibilizar los tejidos diana a la hormona de interés y regular positivamente los receptores, lo que conduce a respuestas mejoradas. Esta respuesta intensificada puede haber servido para mejorar la aptitud del animal en su entorno y promover su retención evolutiva.

La secreción pulsátil en sus diversas formas se observa en:

Pulsatilidad neuroendocrina

El control del sistema nervioso sobre la liberación de hormonas se basa en el hipotálamo , de donde se originan las neuronas que pueblan los núcleos pariventricular y arqueado . [1] Estas neuronas se proyectan a la eminencia media, donde secretan hormonas liberadoras en el sistema portal hipofisario que conecta el hipotálamo con la glándula pituitaria . Allí, dictan la función endocrina a través de los cuatro ejes hipotálamo-hipofisario-glandular. [1] Estudios recientes han comenzado a ofrecer evidencia de que muchas hormonas pituitarias que se ha observado que se liberan episódicamente son precedidas por la secreción pulsátil de su hormona liberadora asociada del hipotálamo de una manera pulsátil similar. Las nuevas investigaciones sobre los mecanismos celulares asociados con la pulsatilidad de la hormona pituitaria, como la observada para la hormona luteinizante (LH) y la hormona folículo estimulante (FSH), han indicado pulsos similares en los vasos hipofisarios de la hormona liberadora de gonadotropina (GnRH). [2] [3]

Hormona luteinizante y hormona folículo estimulante (eje HPG)

La glándula pituitaria libera LH junto con FSH en respuesta a la liberación de GnRH en el sistema portal hipofisario. [4] La liberación pulsátil de GnRH provoca la liberación pulsátil de LH y FSH, que modula y mantiene los niveles adecuados de hormona gonadal biodisponible : testosterona en los hombres y estradiol en las mujeres, sujetos a los requisitos de un circuito de retroalimentación superior. [3] En las mujeres, los niveles de LH son típicamente de 1 a 20 UI/L durante el período reproductivo y se estima que son de 1,8 a 8,6 UI/L en los hombres mayores de 18 años. [5] [6] [7]

ACTH y glucocorticoides (eje HPA)

Pulsos regulares de glucocorticoides, principalmente cortisol en el caso de los humanos, se liberan regularmente de la corteza suprarrenal siguiendo un patrón circadiano además de su liberación como parte de la respuesta al estrés . [8] [9] La liberación de cortisol sigue una alta frecuencia de pulsos que forman un ritmo ultradiano , siendo la amplitud la variación primaria en su liberación, de modo que la señal está modulada en amplitud . [8] Se ha observado que la pulsatibilidad de los glucocorticoides sigue un ritmo circadiano, con niveles más altos observados antes de despertarse y antes de las comidas previstas. [8] [9] Se observa que este patrón en la amplitud de liberación es consistente en todos los vertebrados. [9] Los estudios realizados en humanos, ratas y ovejas también han observado un patrón circadiano similar de liberación de adrenocorticotropina (ACTH) poco antes del pulso en el corticosteroide resultante. [8] Actualmente se plantea la hipótesis de que la pulsatilidad observada de ACTH y glucocorticoides es impulsada por la pulsatilidad de la hormona liberadora de corticotropina (CRH), sin embargo existen pocos datos que respalden esta hipótesis debido a la dificultad de medir la CRH. [8]

Tirotropina y hormonas tiroideas (eje HPT)

Ritmos circadianos y ultradianos de la concentración de tirotropina (TSH). Serie temporal simulada creada con SimThyr .

El patrón de secreción de tirotropina (TSH) está determinado por los ritmos infradianos , circadianos y ultradianos. Los ritmos infradianos están representados principalmente por la variación circanual que refleja la estacionalidad de la función tiroidea. [10] Los ritmos circadianos conducen a una secreción máxima (acrofase) alrededor de la medianoche y concentraciones mínimas alrededor del mediodía y a primera hora de la tarde. [11] [12] Se observa un patrón similar para la triyodotironina , sin embargo con un cambio de fase. [12] La liberación pulsátil contribuye al ritmo ultradiano de la concentración de TSH con aproximadamente 10 pulsos cada 24 horas. [13] [14] [15] La amplitud de los ritmos circadianos y ultradianos se reduce en el síndrome de enfermedad no tiroidea grave (TACITUS). [16] [17]

Las teorías contemporáneas suponen que los mecanismos de retroalimentación autocrinos y paracrinos (ultracortos) que controlan la secreción de TSH dentro de la glándula pituitaria anterior son un factor importante que contribuye a la evolución de su pulsatilidad. [18] [19] [20]

Insulina

La liberación de insulina del islote de Langerhans es pulsátil con un período de 3 a 6 minutos. [21]

La secreción pulsátil de insulina de las células beta individuales es impulsada por la oscilación de la concentración de calcio en las células. En las células beta que carecen de contacto (es decir, fuera del islote de Lagerhans ), la periodicidad de estas oscilaciones es bastante variable (2-10 min). Sin embargo, dentro de un islote de Langerhans, las oscilaciones se sincronizan por acoplamiento eléctrico entre células beta ubicadas cerca que están conectadas por uniones gap , y la periodicidad es más uniforme (3-6 min). [21] Además de las uniones gap, la coordinación de pulsos es manejada por la señalización de ATP . Las células α y δ en el páncreas también comparten factores de secreción de una manera pulsátil similar. [22]

Referencias

  1. ^ ab Kandel ER, Jessell TM, Schwartz JH, Siegelbaum SA, Hudspeth AJ (2013). Principios de la ciencia neuronal (5ª ed.). Nueva York. ISBN 9780071390118.OCLC 795553723  .{{cite book}}: Mantenimiento de CS1: falta la ubicación del editor ( enlace )
  2. ^ Wetsel WC, Valença MM, Merchenthaler I, Liposits Z, López FJ, Weiner RI, Mellon PL, Negro-Vilar A (mayo de 1992). "Actividad secretora pulsátil intrínseca de neuronas secretoras de hormona liberadora de hormona luteinizante inmortalizadas". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 89 (9): 4149–53. Bibcode :1992PNAS...89.4149W. doi : 10.1073/pnas.89.9.4149 . PMC 525650 . PMID  1570341. 
  3. ^ ab Stamatiades GA, Kaiser UB (marzo de 2018). "Regulación de gonadotropina por GnRH pulsátil: señalización y expresión génica". Endocrinología molecular y celular . 463 : 131–141. doi :10.1016/j.mce.2017.10.015. PMC 5812824. PMID  29102564 . 
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