Neuroendocrinología

El hipotálamo es conocido comúnmente como un centro de integración del cerebro debido a su función de integrar las señales provenientes de todas las áreas cerebrales y producir una respuesta específica. En el sistema neuroendocrino, el hipotálamo recibe señales eléctricas de diferentes partes del cerebro y las transforma en señales químicas en forma de hormonas o factores liberadores. Estas sustancias químicas se transportan a la glándula pituitaria y, desde allí, a la circulación sistémica. ^{[ 2 ]}

La hipófisis se divide en tres lóbulos: la hipófisis anterior , la hipófisis intermedia y la hipófisis posterior . El hipotálamo controla la secreción hormonal de la hipófisis anterior mediante el envío de factores liberadores, denominados hormonas trópicas , a través del sistema porta hipotálamo-hipofisario. ^{[ 3 ]} Por ejemplo, la hormona liberadora de tirotropina, liberada por el hipotálamo en el sistema porta, estimula la secreción de la hormona estimulante de la tiroides por la hipófisis anterior.

La hipófisis posterior está inervada directamente por el hipotálamo; las hormonas oxitocina y vasopresina son sintetizadas por células neuroendocrinas del hipotálamo y almacenadas en las terminaciones nerviosas de la hipófisis posterior. Son secretadas directamente a la circulación sistémica por las neuronas hipotalámicas. ^{[ 3 ]}

La oxitocina y la vasopresina (también llamada hormona antidiurética), las dos hormonas neurohipofisarias de la neurohipófisis , se secretan desde las terminaciones nerviosas de las células neurosecretoras magnocelulares hacia la circulación sistémica. Los cuerpos celulares de las neuronas de oxitocina y vasopresina se localizan en el núcleo paraventricular y el núcleo supraóptico del hipotálamo, respectivamente ^{[ 2 ]} , y la actividad eléctrica de estas neuronas está regulada por aferencias sinápticas de otras regiones cerebrales ^{[ 4 ] .}

Por el contrario, las hormonas de la hipófisis anterior (la adenohipófisis) son secretadas por células endocrinas que, en los mamíferos, no están inervadas directamente; sin embargo, la secreción de estas hormonas ( hormona adrenocorticotrópica , hormona luteinizante, hormona foliculoestimulante, hormona tiroestimulante, prolactina y hormona del crecimiento ) permanece bajo el control del hipotálamo. El hipotálamo controla la hipófisis anterior mediante factores liberadores e inhibidores de la liberación ; estas son sustancias liberadas por neuronas hipotalámicas en los vasos sanguíneos de la base del cerebro, en la eminencia media . ^{[ 5 ]} Estos vasos, los vasos porta hipotálamo-hipofisarios, transportan los factores hipotalámicos a la hipófisis anterior, donde se unen a receptores específicos en la superficie de las células productoras de hormonas. ^{[ 3 ]}

Por ejemplo, la secreción de la hormona del crecimiento está controlada por dos sistemas neuroendocrinos: las neuronas de la hormona liberadora de la hormona del crecimiento (GHRH) y las neuronas de la somatostatina , que estimulan e inhiben la secreción de GH , respectivamente. ^{[ 6 ]} Las neuronas de GHRH se localizan en el núcleo arcuato del hipotálamo, mientras que las células de la somatostatina implicadas en la regulación de la hormona del crecimiento se encuentran en el núcleo periventricular . Estos dos sistemas neuronales proyectan axones a la eminencia media, donde liberan sus péptidos en los vasos sanguíneos portales para su transporte a la hipófisis anterior. La hormona del crecimiento se secreta en pulsos, que surgen de episodios alternos de liberación de GHRH y somatostatina, lo que puede reflejar interacciones neuronales entre las células de GHRH y somatostatina, y retroalimentación negativa de la hormona del crecimiento. ^{[ 6 ]}

Los sistemas neuroendocrinos controlan la reproducción ^{[ 7 ]} en todos sus aspectos, desde el vínculo hasta el comportamiento sexual. Controlan la espermatogénesis y el ciclo ovárico, el parto , la lactancia y el comportamiento materno . Controlan la respuesta del cuerpo al estrés ^{[ 8 ]} y a la infección . ^{[ 9 ]} Regulan el metabolismo del cuerpo , influyendo en el comportamiento de comer y beber, e influyen en cómo se utiliza la ingesta de energía, es decir, cómo se metaboliza la grasa. ^{[ 10 ]} Influyen y regulan el estado de ánimo, ^{[ 11 ]} la homeostasis de los fluidos corporales y los electrolitos, ^{[ 12 ]} y la presión arterial . ^{[ 13 ]}

Las neuronas del sistema neuroendocrino son grandes; son como mini fábricas que producen sustancias secretoras; sus terminales nerviosas son grandes y están organizadas en campos terminales coherentes; su actividad suele medirse fácilmente en la sangre; y su funcionamiento y la respuesta a los estímulos que generan son fácilmente objeto de hipótesis y experimentación. Por lo tanto, las neuronas neuroendocrinas constituyen buenos "sistemas modelo" para estudiar cuestiones generales, como "¿cómo regula una neurona la síntesis, el empaquetamiento y la secreción de su producto?" y "¿cómo se codifica la información en la actividad eléctrica?".

Walter Lee Gaines observó la actividad de la hipófisis en la lactancia de las vacas en 1915. ^{[ 14 ]} También observó que la anestesia podía bloquear la lactancia y la respuesta al reflejo de succión. ^{[ 15 ]}

Ernst y Berta Scharrer , ^{[ 16 ]} de la LMU de Múnich, el Colegio de Medicina Albert Einstein, son considerados cofundadores del campo de la neuroendocrinología con sus observaciones y propuestas iniciales en 1945 sobre los neuropéptidos .

Geoffrey Harris ^{[ 17 ]} es considerado por muchos como el "padre" de la neuroendocrinología. Harris, profesor titular de Anatomía en la Universidad de Oxford , es reconocido por demostrar que la hipófisis anterior de los mamíferos está regulada por hormonas secretadas por neuronas hipotalámicas en la circulación portal hipotálamohipofisaria . Por el contrario, las hormonas de la hipófisis posterior se secretan en la circulación sistémica directamente desde las terminaciones nerviosas de las neuronas hipotalámicas. Este trabajo fundamental se realizó en colaboración con Dora Jacobsohn de la Universidad de Lund . ^{[ 18 ]}

Los primeros factores que se deben identificar son la hormona liberadora de tirotropina (TRH) y la hormona liberadora de gonadotropina (GnRH). La TRH es un pequeño péptido que estimula la secreción de la hormona estimulante de la tiroides ; la GnRH (también llamada hormona liberadora de hormona luteinizante) estimula la secreción de la hormona luteinizante y la hormona foliculoestimulante .

Roger Guillemin , ^{[ 19 ]} estudiante de medicina de la Facultad de Medicina de Lyon , y Andrew W. Schally de la Universidad de Tulane aislaron estos factores del hipotálamo de ovejas y cerdos, e identificaron sus estructuras. Guillemin y Schally recibieron el Premio Nobel de Fisiología y Medicina en 1977 por sus contribuciones a la comprensión de la producción de hormonas peptídicas en el cerebro.

En 1952, Andor Szentivanyi , de la Universidad del Sur de Florida , y Geza Filipp escribieron el primer artículo de investigación del mundo que mostraba cómo el control neural de la inmunidad se lleva a cabo a través del hipotálamo. ^{[ 20 ]}

Hoy en día, la neuroendocrinología abarca una amplia gama de temas que surgieron directa o indirectamente del concepto central de neuronas neuroendocrinas. Las neuronas neuroendocrinas controlan las gónadas , cuyos esteroides , a su vez, influyen en el cerebro, al igual que los corticosteroides secretados por la glándula suprarrenal bajo la influencia de la hormona adrenocorticotrópica. El estudio de estas retroalimentaciones se convirtió en el campo de estudio de los neuroendocrinólogos. Se demostró que los péptidos secretados por las neuronas neuroendocrinas hipotalámicas en la sangre también se liberaban en el cerebro, y las acciones centrales a menudo parecían complementar las acciones periféricas. Así, la comprensión de estas acciones centrales también se convirtió en el campo de estudio de los neuroendocrinólogos, a veces incluso cuando estos péptidos aparecían en partes muy diferentes del cerebro que parecían desempeñar funciones no relacionadas con la regulación endocrina. Se descubrieron neuronas neuroendocrinas en el sistema nervioso periférico , regulando, por ejemplo, la digestión . Las células de la médula suprarrenal que liberan adrenalina y noradrenalina demostraron tener propiedades intermedias entre las células endocrinas y las neuronas, y resultaron ser excelentes sistemas modelo, por ejemplo, para el estudio de los mecanismos moleculares de la exocitosis . Y, por extensión, estas también se han convertido en sistemas neuroendocrinos .

Los sistemas neuroendocrinos han sido importantes para nuestra comprensión de muchos principios básicos en neurociencia y fisiología , por ejemplo, nuestra comprensión del acoplamiento estímulo-secreción . ^{[ 21 ]} Los orígenes y la importancia de la organización en la secreción neuroendocrina siguen siendo temas dominantes en la neuroendocrinología actual.

La neuroendocrinología también se utiliza como parte integral de la comprensión y el tratamiento de los trastornos neurobiológicos del cerebro . Un ejemplo es la potenciación del tratamiento de los síntomas del estado de ánimo con hormona tiroidea. ^{[ 22 ]} Otro ejemplo es el hallazgo de un problema de transtiretina (transporte de tiroxina) en el líquido cefalorraquídeo de algunos pacientes diagnosticados con esquizofrenia. ^{[ 23 ]}

En los inicios de la neuroendocrinología, se utilizaron experimentos de electrofisiología para identificar los procesos fisiológicos del hipotálamo y, especialmente, de la hipófisis posterior. En 1950, Geoffrey Harris y Barry Cross describieron la vía de la oxitocina mediante el estudio de su liberación en respuesta a la estimulación eléctrica. ^{[ 24 ]} En 1974, Walters y Hatton investigaron el efecto de la deshidratación hídrica mediante la estimulación eléctrica del núcleo supraóptico, el centro hipotalámico responsable de la liberación de vasopresina. ^{[ 24 ]} Glenn Hatton dedicó su carrera al estudio de la fisiología del sistema neurohipofisario, lo que implicó el estudio de las propiedades eléctricas de las neuronas hipotalámicas. ^{[ 24 ]} Esto permitió investigar el comportamiento de estas neuronas y los efectos fisiológicos resultantes. El estudio de la actividad eléctrica de las células neuroendocrinas posibilitó la distinción entre neuronas del sistema nervioso central, neuronas neuroendocrinas y células endocrinas. ^{[ 25 ]}