1

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

37

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

72

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

73

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