Daniel Salamone M.V. Gambini, Andrés Dr. Fernandez Martín Fisiolog ía Animal Facultad de...
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Daniel SalamoneM.V. Gambini, AndrésDr. Fernandez Martín
Fisiología AnimalFacultad de Agronomía
Bases biológicas para la producción animal
2Hipotólamo e Hipófisis: localización
3Sistema Porta-Hipofisario
Arteria Hipofisaria anterior
Adenohipófisis Neurohipófisi
s
Hipotálamo
Células Neurosecretoras
Eminencia Media
Se conecta por vasos
sanguíneos Se conecta por fibras nerviosas
4
Hipotálamo
Conexión vascular (sitema porta)•Factores liberadores
Conexión nerviosa•Nucleo supraóptico y paraventricular
•Oxitocina, hormona antidiurética
5Hipotálamo-Neurohipófisis
ADH
G. MamariaG. MamariaUteroUteroRiñónRiñón
OX
Neuro-HipófisisNeuro-Hipófisis
SNC SNC
ADH
OX
HipotálamoHipotálamo
ADH OX
OX
OX = OxitocinaADH = Hormona Antidiurética
6Oxitocina: Eyección de Leche
Células Mioepiteliale
s
Sin Oxitocina
Con Oxitocina
Alvéolos Mamario
s
Reflejo Neuro-Endócrino
Esquema GB Martin
7Eje Hipotálamo-Hipofisario
SNC SNC
HipotálamoHipotálamo
HipófisisHipófisis
Organo BlancoOrgano Blanco
Hormona liberadora
Hormona trófica
Hormona 3
Información externa
Información interna
8
Hormonas Hipofisarias
LH H Luteinizante
FSH H Folículo Estimulante
TSHH Estimulante de Tiroides (Tirotrofina)
ACTH H Adrenocorticotrofa (Corticotrofina)
GH H del Crecimiento (Somatotrofina)
PRL Prolactina
9
Hormonas Hipotálamo y Adenohipófisis
HipotálamoHipotálamo AdenohipófisisAdenohipófisis
TRH: H Liberadora de Tirotrofina TSH: H Estimulante de Tiroides (Tirotrofina)
CRH: H Liberadora de CorticotrofinaACTH: H Adrenocorticotrofa (Corticotrofina)
GnRH: H Liberadora de GonadotrofinasFSH: H Folículo EstimulanteLH: H Luteinizante
PRH: H Liberadora de Prolactina
PIH: H Inhibidora de Prolactina (Dopamina)
PRL: Prolactina
GRH: H Liberadora de H de Crecimiento
GIH: H Inhibidora de H de Crecimiento (Somatostatina)
GH: H de Crecimiento (Somatotrofina, STH)
10Hipotálamo-Adenohipófisis
PRH
SNC SNC
HipotálamoHipotálamo
Adeno-HipófisisAdeno-Hipófisis
TiroidesTiroides
AdrenalAdrenal
GónadasGónadas
SNC SNC
HipotálamoHipotálamo
G. MamariaG. Mamaria
HígadoHígadoCélulasCélulas
HuesoHueso
Adeno-HipófisisAdeno-Hipófisis
TSH
GIHPIH
GRH
PRL GH
CRH
LHFSH
ACTH
TRH
GnRH
11Prolactina
PRH
SNC SNC
HipotálamoHipotálamo
G. MamariaG. MamariaCélulasCélulas
Adeno-HipófisisAdeno-Hipófisis
PIH
PRL
Estimulada por PRH Inhibida por PIH Proteína de 194-199 AA Funciones:
•Desarrollo glándula mamaria
•Lactogénesis
Organos blanco:•Glándula Mamaria•Casi todas los tejidos del
organismo tienen receptores a PRL
12Hormona del Crecimiento
SNC SNC
HipotálamoHipotálamo
G. MamariaG. Mamaria
HígadoHígadoCélulasCélulas
HuesoHueso
Adeno-HipófisisAdeno-Hipófisis
GIH
GRH
GH
Estimulada por GRH Inhibida por GIH Mediada por IGF-I Respuestas biológicas:
consumo glucosa, glucemia
síntesis de proteínas movilización de grasas•crecimiento
Organos blanco:•Hígado•Músculo•Tejido adiposo
13
Efectos de GH
Efecto Indirecto
Hígado
IGF-I
Efecto Directo
GH
Grasa
Movilización de GrasaHueso
Crecimiento
14
IGF-I: mediador de la GH
Secretada por el hígado y otros tejidos Estimulada por la GH La mayoría de las acciones de la GH
son mediadas por la IGF-I Estimula:
•Mitosis
•Síntesis proteica
Vincula la nutrición con la reproducción
15Control de secreción de GH
SNC SNC
HipotálamoHipotálamo
HígadoHígado
Adeno-HipófisisAdeno-Hipófisis
GIH
GRH
GRH
GH
GIH
IGF-I
SueñoSueñoNutriciónNutrición EstrésEstrés EjercicioEjercicio
16
SNC SNC
HipotálamoHipotálamo
Adeno-HipófisisAdeno-Hipófisis
Corteza AdrenalCorteza Adrenal
Hígado, Músculo y GrasaHígado, Músculo y Grasa
Hipotálamo-Hipófisis-Adrenal
CRH
ACTH
Cortisol
Respuestas biológicas: gluconeogénesis:
transportador de glucosa
degradación de proteínas movilización de grasas
Organos blanco:•Hígado
•Músculo
•Tejido adiposo
Hormonas no controladas por Hipófisis:•Aldosterona
•Adrenalina
17
18Ubicación de Tiroides y Paratiroides
Tráquea
Esófago
Laringe
19
FOLÍCULOS DE COLOIDE (TIROGLOBULINA)+
CÉLULAS C (PARAFOLICULARES).
CALCITONINA.
20
Hormonas TiroideaSangre I-
NúcleoNúcleo
Coloide con tiroglobulinaColoide con tiroglobulina
T3 T4T3 T4
21
Hormona tiroidea
22
SNC SNC
HipotálamoHipotálamo
Adeno-HipófisisAdeno-Hipófisis
TiroidesTiroides
Tejidos PeriféricosTejidos Periféricos
Hipotálamo-Hipófisis-Tiroides
TRH
TSH
T3T4
Hormonas:•Tetra-iodo-tironina o
Tiroxina (T4)•Tri-iodo-tironina (T3)
Respuestas biológicas: Metabolismo basal:
consumo de O2
síntesis de enzimas metabólicas
síntesis de proteínas
Organos blanco:•Todos
Hormona no controlada por Hipófisis:•Calcitonina
23
Efectos metabólicos
Termogenesis y consumo de O2 hipertiroidismo : thermofobia.hipotiroidismo : sensibilidad al frío
Síntesis proteica:efecto en el desarrollo
Lipidos: hipertiroidismo : hipocolesterolemia.hipotiroidismo : hipercolesterolemia.
Síntesis de glucidos : glucemia Metabolismo del Agua y electrolitos:
hipotiroidismo: edema
24
Hormonas tiroidea
Efecto en el crecimiento –potencia la GH, esencial para la osificación y la maduración de órganos
Efectos en el sistema nervioso – SNC:maduración y conecciones nerviosasSNAutonomo: potencia el efecto de las catecolaminas, Ej frecuenciua cardiaca etc.
25Funciones que escapan al Eje H-H
Calcemia:• Parathormona
(Paratiroides)• Calcitonina (Tiroides)• Vitamina D3 (Riñón)
Glucemia (e.o.):• Insulina (Páncreas)• Glucagón (Páncreas)
Niveles de sodio:• Aldosterona (Corteza
Adrenal)• Angiotensina I y II
(Riñón)
Digestión (e.o.):• Secretina
• Gastrina
• Colecistoquinina
Producción de eritrocitos:• Eritropoyetina (Riñón)
Detección de fotoperíodo:• Melatonina (Pineal)
Otros…
26
27
PARATIROIDES
28
29Calcemia
Mamíferos: 10 mg/dl Rango de ajuste: 5%
Es la concentración de CALCIO en sangreEs la concentración de CALCIO en sangre
Es el resultado neto del equilibrio entre la entrada y salida de calcio
a la corriente sanguínea
Es el resultado neto del equilibrio entre la entrada y salida de calcio
a la corriente sanguínea
30Calcio en el organismo
1.5 % del Peso Vivo Esqueleto: 99% Plasma y LEC: menos del 1% Se pierde por:
•Leche
•Feto
•Cáscara de huevos
•Orina
•Heces
31Funciones del calcio
Componente estructural del esqueleto y los dientes
Excitabilidad neuronal y contracción muscular
Membranas celulares Adhesión y comunicación entre células Proliferación celular Actividad enzimática Coagulación de la sangre Liberación de hormonas/exocitosis
32Distribución de Calcio en plasma
10%
37%
6%
47%
Ionizado
Complejos
Unido a albúmina
Unido a las globulinas
33Entrada, salida y depósito
LECLEC
RiñónRiñón
IntestinoIntestino
HuesoHueso
Ca++ y HPO4
--
Ca++ y HPO4
--Heces
Ca++
HPO4--
Ca++
HPO4--
Orina
34Compartimentos corporales y Calcio
Líquido Extracelular
EpitelioIntestinal
OsteoblastosOsteocitos
Epitelio Renal
Hueso
Líquido Tubular Renal
Luz
Inte
stin
al
Dieta
Heces Orina
Osteoclasto
Líquido Oseo
McDonald 1991
35Control hormonal de calcemia
Parathormona (PTH) Calcitonina (CT) Colecalciferol (Vitamina D3) Otras hormonas de acciones
indirectas:•Estrógenos
•Hormona de crecimiento (GH)
•Prolactina (PRL)
•Lactógeno placentario (LP)
•GC, T4, Glucagón, etc...
36
Parathormona (PTH)Parathormona (PTH)
HipercalcemianteHipercalcemiante Secretada por la Paratiroides cuando hay
hipocalcemia Aumenta Ca y disminuye P en plasma Hueso: aumenta la reorganización
esquelética ( Nº de osteoclastos y la osteólisis)
Riñón:•reabsorción de Ca y P •acelera la formación de los metabolitos activos de la Vit D en el riñón
Intestino: estimula indirectamente la absorción de Ca
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Calcitonina (CT)Calcitonina (CT)
HipocalcemianteHipocalcemiante Secretada por las células C de la
Tiroides cuando hay hipercalcemia
Evita la hipercalcemia postprandial
Disminuye Ca y P en plasma
Hueso: estimula el depósito de Ca
Riñón: promueve la excreción de Ca y P
Intestino: inhibe indirectamente la absorción de Ca
38Vitamina D3 (Colecalciferol)
Vitamina D3 (Colecalciferol)
En la dieta hay pequeñas cantidades
En piel: se sintetiza como previtamina D3
En hígado: se transforma en Vit D3 inactiva (25-hidroxicolecalciferol)
En riñón: se convierte en 1,25-dihidroxicolecalciferol (Vit D3 activada)•La PTH estimula esta conversión
•La CT inhibe esta conversión
Hipercalcemiante
Hipercalcemiante
39Regulación hormonal del calcio
Ca++ y HPO4
--
Heces Orina
Ca++
Ca++
HPO4-- Mineral
OseoVit D3
Vit D3
- CT
CT
+ PTH
PTH PTH
CT
PTHCT )(PTH Ca++
McDonald 1991
40
HuesoHueso
Resorción de Ca++
IntestinoIntestino
Absorción de Ca+
+
SangreSangreCa++
Riñón
Retención de Ca++
Excreción de HPO4--
CTCT
Swenson 1984
Efectos de las hormonas
PTHPTH
1,25(OH)2D31,25(OH)2D3 25(OH)D325(OH)D3
41Resumen
La PTH y la CT ejercen un control de retroalimen-tación negativa dual, manteniendo las concentra-ciones de Ca++ en el LEC dentro de límites estrechos
Sus principales órganos blancos son hueso y riñón, lo que permite redistribuir pero no incrementar la cantidad total de calcio
Los efectos de la PTH y CT se complementan por la vitamina D y sus metabolitos, que son los únicos que permiten incrementar, a través de la absorción intestinal, la cantidad total de Ca++ en el organismo
42
43
La Glándula Adrenal
2 glándulasPeso total: 3.9 ± SEM 0.2 g (ovinos)Al lado de los riñones y cerca de la AortaRecibe el 25% del gasto cardíaco
Capsula Glomerulosa ReticularisFasciculata Médula
44
(5)
Esteroidogénesis Adrenal
(Glomerulosa)
(Fasciculata) (Reticularis)
(4)
Desoxicortisol
Cortisol
P450c11
P450c21
3HSD
Colesterol
Pregnenolona
Progesterona
Desoxicorticosterona
Corticosterona
Aldosterona
P450aldo
P450scc
3HSD
P450c21
P450aldo
DHEA(S)
3HSD
S-Tferase
17OHP5 DHEAP450c17P450c17
17OHP4 A4P450c17 P450c17
Conley & Bird 1997
45
Hipotálamo
GBM
Ejes Hipotálamo-Hipófisis-Adrenaly Simpático Adrenal
Adrenal
Corteza
Médula
NTNTEstrésEstrés
CortisolCortisolHomeostas
isHomeostas
is CatecolaminasCatecolaminas
Activación Sistema Simpático
Activación Sistema Simpático
Hipotálamo
Hipófisis
GBM
CRHCRHAVPAVP
ACTHACTH
46
Glucocorticoides
Catabolismo de proteinas Desaminación de aminoacidos:
- gluconeogenesis- elevación de los niveles de glucosa e insulina- de grasas y colesterol sanguineos
Resosorción de calcio oseo y unrinario Antiinflamatorio y antialérgico
47
Mineralocorticoides
Hormonas que regulan los electrolitos del cuerpo- mantiene niveles de Na + y de agua- incrementa perdidas de K+ e H +
- incrmenta la volemia
48Regulación mineralocorticoides
49
Catecolaminas
50
51Páncreas: Islotes de Langerhans
Representan el 1 a 3 % de la masa pancreática
Drenan principalmente en la Vena Porta: van directamente al hígado (principal órgano blanco)
60%
30%
10%
Células A/: Glucagón
Células B/: Insulina
Células D/: Somatostatina
Células F: Polipéptido
pancreático
52
Páncreas
Ducto
Vaso
Islote de Langerhan
s
Islote de Langerhan
s
Acinos
53
54
GlucemiaGlucemia
NO rumiantes: 80 a 120 mg/dl RUMIANTES: 40 a 60 mg/dl
medida en ayunas
Es la concentración de GLUCOSA en sangreEs la concentración de GLUCOSA en sangre
Es el resultado neto del equilibrio entre la entrada y salida de glucosa a
la corriente sanguínea
Es el resultado neto del equilibrio entre la entrada y salida de glucosa a
la corriente sanguínea
55
Glucosa
Es el carbohidrato de mayor importancia como fuente energético para las células en animales NO rumiantes
Es la única fuente de energía para el SNC
HO
CH2OH
OHHOH
OH
56
Fuentes de glucosa
Aporte:• Absorción a nivel
intestinal
• Neoglucogénesis
• Glucógenolisis
Depósito:• Glucógeno en
hígado
Salida:• Glucogenogénesis
• Anabolismo de lípidos y proteínas: precursor
Aporte
Salida
GLU
Sangre
DepósitoHígado
57
Glucógeno
Depósito energético de los carbohidratos en el animal
Hígado y los músculos
Unidades -D-glucosa unidas entre sí a través de sus átomos de carbono 1–4 y 1–6
58
Rol del HígadoRol del Hígado
Nutrientes llegan directamente al hígado vía la Vena Porta
Principal reservorio de glucosa: glucoGENOgénesis
Es el único órgano con capacidad de glucoNEOgénesis porque tiene glucosa-6-fosfatasa
59Sistema Porta - Hepático
HígadoVena PortaVena Hepática
Vena CavaAorta
ArteriaHepática
60
MúsculoMúsculo
Glucosa es el sustrato energético para la contracción
Almancena glucosa en forma de glucógeno
No posee Glucosa-6-fosfatasa, por lo que la degradación de glucógeno da piruvato y lactato
61El ciclo del Lactato o de Cori
SANGRESANGREHIGADOHIGADO MUSCULOMUSCULO
LactatoLactato
GlucosaGlucosa
GlucógenoGlucógenoGlucosaGlucosa
GlucógenoGlucógeno
LactatoLactato
Kaneko 1989
AnaerobiosisAnaerobiosis
62Organos involucrados en la regulación de la
glucemia SNC (Sistema Simpático y Parasimpático) Hipotálamo (CRH) Adenohipófisis (ACTH) Glándula Adrenal:
• Corteza (Glucocorticoides)
• Médula (Adrenalina)
Páncreas (Insulina, Glucagón y Somatostatina, Polipéptido Pancreático)
Tracto Gastrointestinal (Hormonas gastrointestinales)
63
Insulina (1)
HipoglucemianteHipoglucemiante
Polipéptido: Células B
Estimulada por: hiperglucemia, AA, AG, cuerpos cetónicos, glucagón, péptido inhibidor gástrico (PIG), gastrina, secretina, CCK
Inhibida por: hipoglucemia, somatostatina
Vida media en la circulación: 5 a 10 minutos, y está unida a una globulina
64
Insulina (2)
AnabólicaAnabólica Organos blancos principales: Hígado, tejido
adiposo y tejido muscular (no son los únicos)
Función DUAL:•Permeabilidad de las membranas•Utilización de la glucosa intracelular: induce
reacciones enzimáticas (energía, glucogeno-génesis, síntesis de proteínas y grasa)
Estimula la:•síntesis de proteínas a partir de los AA•síntesis de grasa a partir de AG y glicerol•la entrada de los precursores a las células
Inhibe la degradación de proteínas y grasas
65
Efectos de la Insulina
Insulina
Páncreas
Glucosa
Glucógeno
H2O + CO2
Músculo
Glucosa
Glicerol
Acidos Grasos
TriglicéridosGrasa
Glucosa
Hígado
Glucógeno
Glucosa
66¿Qué células requieren de la Insulina para la entrada de
Glucosa?Células en las cuales
la insulina NO AFECTA la absorción de
glucosaCerebroHígadoEpitelio IntestinalEritrocitosEpitelio Tubular RenalLeucocitos
Células en las cuales la insulina AUMENTA la absorción de glucosa
Células Musculares:• Estriado
• Liso
• Cardíaco
Otras células periféricas
McDonald 1991
67
Glucagón
HiperglucemianteHiperglucemiante
CatabólicaCatabólica
Polipéptido: Células A
Estimulado por: hipoglucemia, AGL bajos, AA, CCK, gastrina, PIG, catecolaminas, GH, glucocorticoides
Inhibida por: hiperglucemia, insulina, somatostatina, AGL altos
Vida media en sangre: 5 minutos, al pasar por el hígado se inactiva el 30-40%
Actúa principalmente en el Hígado
68Proteínas
Glucógeno
Amino Acidos
MúsculoGrasa
HígadoGlucosa
Acidos Grasos
TriglicéridosGlucosa
Acetona
Cerebro
Coma
Cetoacidosis
McDonald 1991
NaAcetona
NaHCO3
+H
H2O + CO2
Urea
Diabetes
Riñón
69La regulación de Calcemia y Glucemia
CalcemiaCalcemia GlucemiaGlucemia
Reservorio inmediato para
mantener niveles sanguíneos
Reservorio inmediato para
mantener niveles sanguíneos
Mantenimiento de un
abastecimiento sostenido
Mantenimiento de un
abastecimiento sostenido
• Osteólisis osteocítica
• Reabsorción renal de Calcio
Glucógenolisis
Gluconeogénesis
• Osteólisis osteoclástica
• Absorción intestinal de Calcio
Rápido, intensidad limitada y sensible a cambios pequeños
Respuesta más lenta, intensidad de gran potencial y menos
sensible a pequeños cambios McDonald 1991
70
71
Leptina
La administración del producto del gen (Leptina) revierte los síntomas de los ratones obesos (1995)
Identificado en rumiantes en 1997 Leptina determinada en plasma en rumiantes en 2000
Deficientes en leptina, obesos, hiperinsulinemia, hiperfagia, hipotermia, hipotiroidismo, hipogonadismo (infertilidad)
Leptos = DelgadoLeptos = Delgado(Zhang et al., 1994)
Gen Ob en ratón
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Secreción de Leptina
Tejido Adiposo y Placenta Leptina se expresa además en
hipotálamo, hipófisis, estómago, músculo esqueletico, glándula mamaria
Doble control:• Nivel basal que NO es sensible a la
ingesta que refleja la adiposidad del organismo (CONDICION CORPORAL)
• Nivel que es sensible a la ingesta (variación diurna)
Adipocitos
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Acciones de la Leptina
Inhibe el apetito: inhibe al Neuropéptido Y (del hipotálamo) que estimula el apetito e inhibe la secreción de LH
Aumenta el metabolismo basal
Modula el sistema neuroendócrino (GH, LH)
Acciones periféricos sobre el sistema reproductivo (ovario, útero)
El tejido adiposo, además de recibir señales, también las
emite…
74
75
HipófisisHipófisis
OvarioOvario
RetinaRetina
NervioNervio
PinealPineal
LuzLuzDetección de Fotoperíodo
MelatoninaMelatonina
Pulsos de GnRHPulsos de GnRH
Pulsos de LHPulsos de LH
Días Largos
Baja Frecuenci
a
Días Cortos
Alta Frecuencia
Alta Frecuencia
Baja Frecuenci
a
Karsch et al. 1984
EstradiolEstradiol