Fisiología del Páncreas Endocrino (Capítulo 79)

¿Qué hormonas secreta el páncreas?

• Insulina.
• Glucagón.

Otras hormonas pancreáticas:

• Amilina.
• Somatostatina.
• Polipéptido pancreático.

Funciones de la Insulina y el Glucagón

Son esenciales para la regulación del metabolismo de la glucosa, los lípidos y las proteínas.

Tejidos del Páncreas

• Los ácinos, que secretan jugos digestivos al duodeno.
• Los islotes de Langerhans, que secretan insulina y glucagón de forma directa a la sangre.

Islotes de Langerhans: Cantidad y Tamaño

El páncreas humano cuenta con 1 a 2 millones de islotes de Langerhans. Cada islote tiene unos 0,3 mm de diámetro.

Células Beta (β)

Representan casi el 60% de la totalidad de las células de los islotes, se encuentran sobre todo en el centro de cada uno y secretan insulina y amilina.

Células Alfa (α)

Componen casi el 25% del total y secretan glucagón.

Células Delta (δ)

Representan el 10% y secretan somatostatina.

Influencia Metabólica de la Insulina

La insulina influye en el metabolismo de los lípidos y de las proteínas casi tanto como en el de los hidratos de carbono.

Secreción de Insulina y Abundancia Energética

La secreción de insulina se asocia a la abundancia energética.

Factores que Aumentan la Secreción de Insulina

Un exceso de alimentos energéticos en la dieta, sobre todo de hidratos de carbono, aumenta la secreción de insulina.

Estructura Química de la Insulina

La insulina es una proteína pequeña. La insulina humana tiene un peso molecular de 5.808. Se compone de dos cadenas de aminoácidos, unidas entre sí por enlaces disulfuro. Cuando se separan las dos cadenas, desaparece la actividad funcional de la molécula de insulina.

Receptor de Insulina

Es una combinación de cuatro subunidades, enlazadas a través de puentes disulfuro: dos subunidades α, que se encuentran totalmente fuera de la membrana celular, y dos subunidades β, que atraviesan la membrana y sobresalen en el interior del citoplasma.

El receptor de insulina es, por tanto, un ejemplo de receptor unido a enzima.

Efectos Principales de la Estimulación Insulínica

1. Pocos segundos después de la unión de la insulina a sus receptores de membrana, se produce un notable incremento de la captación de glucosa por las membranas de casi el 80% de las células, sobre todo de las células musculares y adiposas, pero no de la mayoría de las neuronas encefálicas.
2. La membrana celular se hace más permeable para muchos aminoácidos y para los iones potasio y fosfato, cuyo transporte al interior de la célula se incrementa.
3. En los 10 a 15 minutos siguientes se observan efectos más lentos que cambian la actividad de muchas más enzimas metabólicas intracelulares.
4. Durante algunas horas e incluso días tienen lugar otros efectos, mucho más lentos, que se deben a cambios de la velocidad de traducción de los ARN mensajeros dentro de los ribosomas.

Acción General de la Insulina sobre la Glucosa

Provoca la captación rápida, el almacenamiento y el aprovechamiento de la glucosa por casi todos los tejidos del organismo, pero sobre todo por los músculos, el tejido adiposo y el hígado.

Consumo de Glucosa por el Músculo

El músculo consume mucha glucosa en dos situaciones principales:

1. Ejercicio moderado e intenso.
2. En las horas siguientes a las comidas.

Acción de la Insulina en el Hígado

Verdadero: La insulina facilita la captación, el almacenamiento y la utilización de glucosa por el hígado.

Efecto de la Insulina sobre el Glucógeno Hepático

Uno de los efectos importantes de la insulina es el depósito rápido de glucógeno en el hígado a partir de casi toda la glucosa absorbida después de una comida.

Mecanismo de Acción de la Insulina en el Hígado

El mecanismo por el cual la insulina facilita la captación y depósito de glucosa en el hígado comprende varias etapas casi simultáneas:

1. La insulina inactiva la fosforilasa hepática, la enzima principal encargada de degradar el glucógeno hepático a glucosa.
2. La insulina aumenta la captación de la glucosa sanguínea por el hepatocito mediante el incremento de la actividad de la enzima glucocinasa.
3. La insulina fomenta asimismo la actividad de las enzimas favorecedoras de la síntesis de glucógeno (ej. glucógeno sintasa).

Efecto Neto sobre el Glucógeno Hepático

El efecto neto de estas acciones es el incremento del glucógeno hepático. El glucógeno puede aumentar hasta un total aproximado del 5 al 6% de la masa hepática, lo que equivale a casi 100 g de glucógeno almacenado en todo el hígado.

Liberación de Glucosa Hepática entre Comidas

Cuando la glucemia disminuye entre comidas, el hígado utiliza los siguientes mecanismos fisiológicos para liberar glucosa a la sangre:

1. El descenso de la glucemia hace que el páncreas reduzca la secreción de insulina.
2. La falta de insulina interrumpe la nueva síntesis de glucógeno en el hígado y evita la captación de nuevas moléculas de glucosa sanguínea por el hígado.
3. La falta de insulina (y el aumento de glucagón) activa a la enzima fosforilasa, que produce la degradación de glucógeno a glucosa fosfato.
4. La enzima glucosa-6-fosfatasa, inhibida previamente por la insulina, se activa ahora por la falta de la hormona y provoca la separación entre la glucosa y el radical fosfato, permitiendo la liberación de glucosa libre a la sangre.

Depósito Hepático de Glucosa Dietética

En el hígado se deposita casi el 60% de la glucosa de la dieta.

Insulina, Conversión de Glucosa a Ácidos Grasos y Gluconeogenia

Verdadero: La insulina favorece la conversión del exceso de glucosa en ácidos grasos e inhibe la gluconeogenia hepática.

Favorecimiento de la Conversión de Glucosa a Ácidos Grasos

La insulina favorece la conversión de todo este exceso de glucosa en ácidos grasos.

Tríada de Whipple (Hipoglucemia)

1. Síntomas de hipoglucemia.
2. Concentraciones bajas de glucosa en sangre confirmadas.
3. Alivio de los síntomas tras la administración de glucosa.

Acción de la Insulina en Otras Células y Tejido Adiposo

La insulina favorece el transporte de glucosa y su utilización por casi todas las demás células del organismo (excepto las neuronas encefálicas) de la misma manera que modifica el transporte y el uso de glucosa por las células musculares. Desempeña un papel crucial en el transporte de glucosa hacia las células adiposas y el depósito de grasa.

Efectos a Largo Plazo de la Deficiencia de Insulina

El efecto a largo plazo de la falta de insulina produce una ateroesclerosis marcada, a menudo con infartos de miocardio, ictus cerebrales y otros accidentes vasculares.

Insulina: Síntesis y Depósito de Lípidos

Verdadero: La insulina favorece la síntesis y el depósito de lípidos.

Factores que Incrementan la Síntesis Hepática de Ácidos Grasos

1. La insulina acelera el transporte de glucosa a los hepatocitos.
2. Con el ciclo del ácido cítrico se forma un exceso de iones citrato e isocitrato cuando se utilizan grandes cantidades de glucosa.
3. Casi todos los ácidos grasos se sintetizan en el hígado y se emplean para formar triglicéridos. Los triglicéridos se liberan desde los hepatocitos a la sangre con las lipoproteínas (VLDL).

Otros Efectos de la Insulina en el Depósito de Grasa Adiposa

La insulina ejerce otros dos efectos importantes, necesarios para que la grasa se deposite en las células adiposas:

1. La insulina inhibe la acción de la lipasa sensible a hormonas (LSH).
2. La insulina fomenta el transporte de glucosa a las células adiposas a través de la membrana celular, al igual que ocurre en los miocitos. Parte de esta glucosa se usa para sintetizar glicerol-fosfato, necesario para la esterificación de los ácidos grasos en triglicéridos.

Definición de Lipasa Sensible a Hormonas

La lipasa sensible a hormonas (LSH) es la enzima que hidroliza los triglicéridos ya depositados en las células adiposas, liberando ácidos grasos y glicerol a la sangre.

Deficiencia de Insulina y Metabolismo de Grasas

Verdadero: La deficiencia de insulina aumenta el uso de la grasa con fines energéticos.

Déficit de Insulina y Lipólisis

Verdadero: El déficit de insulina provoca la lipólisis de la grasa almacenada, con liberación de los ácidos grasos libres.

Consecuencias de la Falta de Insulina sobre la Grasa

Cuando falta insulina, se invierten todos los efectos promotores del depósito de la grasa. El más importante es que la enzima lipasa sensible a hormonas de las células adiposas experimenta una gran activación.

Consumo de Grasas, Cetosis y Acidosis en Déficit de Insulina

Verdadero: El consumo exagerado de grasas durante la falta de insulina provoca cetosis y acidosis.

Causas de la Síntesis Exagerada de Ácido Acetoacético

La falta de insulina causa una síntesis exagerada de ácido acetoacético en los hepatocitos. Además, la falta de insulina reduce la utilización de ácido acetoacético por los tejidos periféricos.

Sinergia entre Insulina y Hormona del Crecimiento

Verdadero: La insulina y la hormona del crecimiento actúan de manera sinérgica para promover el crecimiento.

Control Principal de la Secreción de Insulina

El principal factor de control de la secreción de insulina por las células β del páncreas es la respuesta al incremento de la glucemia.

Características de las Células Beta y Secreción de Insulina

Las células beta poseen un gran número de transportadores de glucosa (GLUT2), gracias a los cuales, la entrada de glucosa en ellas es proporcional a su concentración en la sangre dentro de límites fisiológicos.

Papel de la Glucosa-6-Fosfato en la Secreción de Insulina

Dentro de la célula beta, la glucosa es fosforilada a glucosa-6-fosfato por la glucocinasa. La glucosa-6-fosfato se oxida posteriormente para generar trifosfato de adenosina (ATP), que inhibe los canales de potasio sensibles al ATP de la célula. El cierre de estos canales despolariza la membrana celular, abre canales de calcio dependientes de voltaje, y el influjo de calcio provoca la exocitosis de las vesículas que contienen insulina.

Respuesta de Secreción de Insulina al Aumento de Glucemia

El aumento de la glucemia estimula la secreción de insulina en las células β del páncreas en dos fases:

1. La concentración plasmática de insulina se eleva casi 10 veces en los 3 a 5 minutos siguientes al incremento brusco de la glucemia (liberación de insulina preformada).
2. Aproximadamente 15 minutos después del estímulo, la secreción de insulina aumenta por segunda vez y alcanza una meseta en las 2 a 3 horas siguientes (liberación de insulina preformada y de nueva síntesis).

Retroalimentación Glucosa-Insulina

Se establece una retroalimentación entre la concentración sanguínea de glucosa y la tasa de secreción de insulina. Conforme aumenta la concentración sanguínea de glucosa por encima de 100 mg/100 ml de sangre, el ritmo de secreción de insulina se eleva con rapidez, hasta alcanzar máximos del orden de 10 a 25 veces los valores basales para glucemias de 400 a 600 mg/100 ml.

Definición y Origen del Glucagón

Es una hormona secretada por las células alfa (α) de los islotes de Langerhans cuando disminuye la glucemia. El glucagón es un polipéptido grande, con un peso molecular de 3.485, compuesto por una cadena de 29 aminoácidos.

Función Principal del Glucagón

La función más importante del glucagón consiste en elevar la concentración sanguínea de glucosa, efecto contrario al de la insulina.

Efectos del Glucagón sobre el Metabolismo de la Glucosa

Los principales efectos del glucagón sobre el metabolismo de la glucosa consisten en:

1. Degradación del glucógeno hepático (glucogenólisis).
2. Aumento de la gluconeogenia hepática.

Control Principal de la Secreción de Glucagón

El factor más importante en el control de la secreción del glucagón es la concentración sanguínea de glucosa. Una baja glucemia estimula su secreción.

Mecanismos de Regulación de la Glucemia

Los mecanismos implicados en el control de la regulación de la glucemia son los siguientes:

1. El hígado funciona como un importante sistema amortiguador de la glucemia (almacenando o liberando glucosa).
2. La insulina y el glucagón operan como sistemas de retroalimentación esenciales para mantener la glucemia dentro de sus límites normales.
3. En las hipoglucemias graves, el efecto directo del descenso de la glucemia sobre el hipotálamo estimula al sistema nervioso simpático (liberación de adrenalina).
4. Durante unas horas o días, tanto la hormona del crecimiento como el cortisol se liberan en respuesta a la hipoglucemia prolongada, disminuyendo la utilización de glucosa y aumentando la gluconeogenia.

Las 4 «P» Clásicas de la Diabetes

1. Polifagia: Aumento del apetito o deseo excesivo de comer (las células no pueden usar la glucosa eficientemente).
2. Poliuria: Producción elevada de orina (debido a la diuresis osmótica causada por el exceso de glucosa en el filtrado glomerular).
3. Polidipsia: Sed excesiva (respuesta a la deshidratación causada por la poliuria).
4. Pérdida de peso: Reducción de peso sin causa aparente (especialmente en la diabetes tipo 1, por el uso de grasas y proteínas como fuente de energía ante la falta de acción de la insulina).

Diferencias entre Diabetes Tipo 1 y Tipo 2

1. Diabetes tipo 1: Es una enfermedad autoinmune en la que el sistema inmunitario destruye las células beta del páncreas, lo que impide la producción de insulina. Suele diagnosticarse en jóvenes y niños. Requiere tratamiento con insulina.
2. Diabetes tipo 2: Se caracteriza por resistencia a la insulina (las células no responden adecuadamente a la insulina) o una producción insuficiente de esta con el tiempo. Está fuertemente asociada a factores como obesidad, sedentarismo y predisposición genética. Suele diagnosticarse en adultos, aunque cada vez más en jóvenes.

Fisiología Reproductiva Masculina (Capítulo 81)

Divisiones de las Funciones Reproductoras Masculinas

1. La espermatogenia, que significa la formación de los espermatozoides.
2. La realización del acto sexual masculino.
3. La regulación de las funciones reproductoras del varón por diversas hormonas.

Composición del Testículo

El testículo está compuesto por hasta 900 túbulos seminíferos espirales, cada uno de más de 0,5 m de longitud, en los que se forman los espermatozoides. El epitelio de estos túbulos contiene las células germinales (espermatogonias) y las células de Sertoli.

Definición del Epidídimo

Es un tubo espiral de unos 6 m de longitud donde los espermatozoides maduran y se almacenan.

Definición de Espermatogonias

Durante la formación del embrión, las células germinales primordiales migran hacia los testículos y se convierten en células germinales inmaduras llamadas espermatogonias, que se encuentran en las capas más externas del epitelio seminífero.

Pasos de la Espermatogenia

1. Mitosis de espermatogonias.
2. Meiosis (formación de espermatocitos y espermátidas).
3. Espermiogenia (transformación de espermátidas en espermatozoides).

Meiosis en la Espermatogenia

Las espermatogonias que atraviesan la barrera hematotesticular y penetran en la capa de células de Sertoli se modifican progresivamente y aumentan de tamaño para formar espermatocitos primarios grandes. Estos entran en la meiosis I para formar dos espermatocitos secundarios haploides. Estos, a su vez, completan la meiosis II para formar cuatro espermátidas haploides.

Estructura del Espermatozoide: Cabeza

La cabeza está formada por el núcleo celular condensado revestido tan solo de una fina capa de citoplasma y de membrana celular en torno a su superficie. En la parte anterior de la cabeza se encuentra el acrosoma, que contiene enzimas importantes para la penetración del óvulo.

Estructura del Espermatozoide: Cola (Flagelo)

La cola del espermatozoide, denominada flagelo, tiene tres componentes principales:

1. Un esqueleto central constituido por 11 microtúbulos, denominados en conjunto axonema (estructura 9+2 típica).
2. Una fina membrana celular que reviste el axonema.
3. Una serie de mitocondrias que rodean el axonema en la porción proximal de la cola (denominada pieza intermedia o cuerpo de la cola), que proporcionan ATP para el movimiento.

Factores Hormonales Estimulantes de la Espermatogenia

1. La testosterona, secretada por las células de Leydig localizadas en el intersticio testicular, es esencial para el crecimiento y división de las células germinales.
2. La hormona luteinizante (LH), secretada por la adenohipófisis, estimula a las células de Leydig para que secreten testosterona.
3. La hormona foliculoestimulante (FSH), también secretada por la adenohipófisis, estimula a las células de Sertoli, facilitando la espermiogenia.
4. Los estrógenos, formados a partir de la testosterona por las células de Sertoli (por la enzima aromatasa), también son importantes para la espermatogenia.
5. La hormona del crecimiento (GH), necesaria para controlar las funciones metabólicas básicas de los testículos y promover la división temprana de las espermatogonias.

Componentes del Líquido Prostático

La secreción prostática es un líquido lechoso, ligeramente alcalino, que contiene:

• Iones citrato.
• Iones calcio.
• Iones fosfato.
• Una enzima de coagulación y una profibrinolisina.
• Antígeno prostático específico (PSA).

Composición Porcentual del Semen

• Líquido y espermatozoides del conducto deferente (epidídimo) → ~10%
• Líquido de las vesículas seminales (rico en fructosa y prostaglandinas) → ~60%
• Líquido de la glándula prostática → ~30%

Capacitación Espermática y Fecundación

Verdadero: La «capacitación» de los espermatozoides, un conjunto de cambios que ocurren en el tracto reproductor femenino, es necesaria para que puedan fecundar el óvulo.

Función de la Hialuronidasa

La hialuronidasa, liberada por el acrosoma del espermatozoide, despolimeriza los polímeros de ácido hialurónico del cemento intercelular que mantiene unidas a las células de la granulosa (corona radiada) del ovario, permitiendo el paso del espermatozoide.

Función de las Enzimas Proteolíticas

Las enzimas proteolíticas (como la acrosina), también liberadas del acrosoma, digieren las proteínas de los elementos estructurales de los tejidos que todavía permanecen adheridos al óvulo, especialmente la zona pelúcida.

Origen de los Reflejos del Acto Sexual Masculino

La fuente más importante de los reflejos nerviosos sensitivos que inician el acto sexual masculino es el glande del pene.

Emisión y Eyaculación

Son la culminación del acto sexual masculino.

Inicio de la Emisión

La emisión, controlada por el sistema nervioso simpático, comienza con la contracción del conducto deferente y de la ampolla para provocar la expulsión de los espermatozoides hacia la uretra interna. Luego se contraen las vesículas seminales y la próstata, añadiendo sus secreciones.

Andrógenos Principales

1. Testosterona: Producida principalmente en las células intersticiales de Leydig en los testículos. Es el andrógeno más abundante y potente.
2. Dihidrotestosterona (DHT): Se forma a partir de la testosterona en algunos tejidos diana (por la enzima 5α-reductasa). Es más potente que la testosterona en ciertos aspectos (ej. desarrollo genital externo).
3. Androstenediona: Un precursor con menor actividad androgénica.

Testosterona y Características Sexuales Secundarias Masculinas

La testosterona es la responsable de las características distintivas del cuerpo masculino (distribución del vello, voz grave, desarrollo muscular, etc.) que aparecen durante la pubertad.

Papel de la hCG Placentaria en la Vida Fetal

Durante la vida fetal, la gonadotropina coriónica humana (hCG) placentaria estimula a los testículos fetales para que produzcan cantidades moderadas de testosterona durante todo el período de desarrollo fetal y durante 10 semanas o más luego del nacimiento. Esta testosterona fetal es crucial para el desarrollo de los órganos sexuales masculinos.

Funciones Diversas de la Testosterona

• La testosterona aumenta el grosor de la piel en todo el cuerpo y puede contribuir al desarrollo de acné (por aumento de secreción de glándulas sebáceas).
• La testosterona aumenta la matriz ósea y provoca la retención de calcio, contribuyendo al crecimiento óseo en la pubertad y al mantenimiento de la densidad ósea.
• La testosterona incrementa la tasa de metabolismo basal (hasta un 15%).
• La testosterona aumenta los eritrocitos (estimula la eritropoyetina), lo que resulta en un mayor hematocrito en hombres.
• Tiene un leve efecto sobre el equilibrio electrolítico e hídrico (aumenta la reabsorción de sodio en los túbulos distales renales).

Hormonas Liberadas por Estímulo de la GnRH

La hormona liberadora de gonadotropinas (GnRH), secretada por el hipotálamo, estimula la adenohipófisis para que secrete:

1. Hormona luteinizante (LH).
2. Hormona folículo estimulante (FSH).

Secreción Pulsátil de GnRH y su Regulación

La secreción de GnRH es intermitente (pulsátil), produciéndose durante unos minutos cada 1 a 3 horas. La intensidad de este estímulo hormonal depende de dos factores:

1. La frecuencia de los ciclos de secreción.
2. La cantidad de GnRH liberada en cada ciclo.

Hormonas Gonadotropas: LH y FSH

Ambas hormonas gonadótropas, LH y FSH, se sintetizan en las mismas células de la adenohipófisis, denominadas gonadótropas.

Regulación de la Testosterona por LH

Las células intersticiales de Leydig de los testículos secretan testosterona solo cuando son estimuladas por la LH adenohipofisaria. Además, la cantidad de secreción de testosterona aumenta en proporción casi directa con la cantidad de LH que está disponible.

Retroalimentación Negativa: Testosterona sobre LH y FSH

La testosterona secretada por los testículos en respuesta a la LH tiene el efecto recíproco de inhibir la secreción hipotalámica de GnRH y la secreción hipofisaria de LH (principalmente) y FSH. Este es un mecanismo de retroalimentación negativa que mantiene los niveles de testosterona en un rango fisiológico.

Regulación de la Espermatogenia por FSH y Testosterona

La FSH se une a receptores específicos situados en la superficie de las células de Sertoli de los túbulos seminíferos, lo que hace que estas células crezcan y secreten varias sustancias espermatógenas (ej. proteína ligadora de andrógenos, ABP). La testosterona (cuya concentración intratubular es mantenida alta por la ABP) también actúa sobre las células de Sertoli y es esencial para la espermatogenia.

Las células de Sertoli también secretan inhibina, una hormona que inhibe selectivamente la secreción de FSH por la adenohipófisis cuando la producción de espermatozoides es alta.

Estimulación Fetal de Testosterona por hCG Placentaria

Durante la gestación, la placenta secreta la hormona gonadotropina coriónica humana (hCG), que circula por la madre y por el feto. Esta hormona tiene efectos casi idénticos a los de la LH sobre los órganos sexuales. En el feto masculino, la hCG estimula las células de Leydig testiculares para producir testosterona. Esta testosterona es esencial para promover la formación de los órganos sexuales masculinos.

Parámetros Normales del Espermograma (Según OMS 2010/2021, valores de referencia inferiores)

• Volumen: ≥ 1.4 – 1.5 ml
• pH: ≥ 7.2
• Concentración (Recuento): ≥ 15 – 16 millones por ml
• Número total de espermatozoides: ≥ 39 – 40 millones por eyaculado
• Motilidad total (progresiva + no progresiva): ≥ 40 – 42%
• Motilidad progresiva: ≥ 30 – 32%
• Vitalidad (espermatozoides vivos): ≥ 54 – 58%
• Morfología (espermatozoides normales): ≥ 4%

Etiquetas: diabetes, fisiología, glucagón, glucosa, insulina, metabolismo, páncreas