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Hipotalamo

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  • 1. 2008/11/27 RESPETAR El hipotálamo Máster nutrición Uvigo - 2008 Federico Mallo Prof. Titular Fisiología Universidad de Vigo SISTEMA NEURO-ENDOCRINO NEURO- RESPETAR HIPÓFISIS TIROIDES COMUNICACIÓN INTERCELULAR ISLOTES DE LANGERHANS SUPRARRENALES TESTÍCULO OVARIO METABOLISMO CALCIO/FÓSFORO SISTEMA ENDOCRINO SISTEMA NERVIOSO 1
  • 2. 2008/11/27 RESPETAR Hormonas y glándulas Organos endocrinos clásicos: • Hipotálamo: factores hipotalámicos Hipotálamo hipofisotropos estimuladores e inhibidores. • Hipófisis: hormona hipofisarias. • Epífisis o Pineal: melatonina => biorritmos • Tiroides: hormonas tiroideas, calcitonina • Paratirioides: hormona paratiroidea (PTH) • Adrenal. Esteroides y péptidos adrenales • Gónadas (testículo y ovario): esteroides y péptidos gonadales. • Páncreas: insulina, glucagón, somatostatina, PP. RESPETAR Hipotálamo Anatomía y fisiología (Tomado de Toni R., Ancient views on the hypothalamic- pituitary-thyroid axis: an historical and epistemological perspective, Pituitary 3: 83-95, 2000). Descripción del papel funcional ejercido por el tercer ventrículo según Mondino en “de' Liuzzi in ventrículo, Anathomia”. (A) Portada original de “Anathomia en una edición del siglo XIV; (B) Texto original en Anathomia” latín medieval (del manuscrito de 1316 A.D. conservado en la Società Medica Chirurgica de Bologna, Italy); (C) Una parte del fragmento en latín mostrado en (B) que contiene los conceptos más importantes; (D) Traducción al inglés de (B). 2
  • 3. 2008/11/27 RESPETAR Hipotálamo Vesalio Tomado de Toni R., Ancient views on the hypothalamic-pituitary-thyroid axis: an historical and epistemological perspective, Pituitary 3: 83-95, 2000 Esquemas del séptimo libro de la primera edición (1543) the “De Humani Corporis Fabrica” De Fabrica” de Andreas Vesalius, mostrando lo que representaban las viejas imágenes anatómicas de la Vesalius literatura occidental sobre la unidad Hipotálamo-hipofisaria (Biblioteca del Departamento Hipotálamo-hipofisaria. de Anatomía Humana de la Universidad de Parma, Italia). 1) Ampliación de la vista de la hipófisis (A) infundíbulo hipotalámico (B) y ductos incluyendo el (A), foramen lacerum y la fisura orbital superior (C, D, E, F), que se creia que drenaban el moco encefálico o flema (en latín pituita) desde la hipófisis a la nasofaringe pituita) nasofaringe; 2) relaciones anatómicas entre el infundíbulo (D), el diafragma sellae de dura (F), las arterias carótidas internas (C, D) y los nervios ocurlomotores (G); 3) composición de imágenes incluyendo a) una vista aumentada de la rete mirabilis formando el plexo reticular por la entrada de las arterias carótidas (A, B) y la salida (C, D) en torno a la hipófisis (E); b) detalle del plexo reticular saliendo de las carótidas (B, C) en cada lado de la hipófisis (A). RESPETAR Hipotálamo Anatomía y fisiología Dibujos de Leonardo da Vinci (1508-1509), tomados del “Codici di Anatomia” de la Codici Anatomia Windsor's Collection (Biblioteca del Departamento de Anatomía Humana de la Universidad de Parma, Italia) (A) Superficie inferior del cerebro, mostrando la rete mirabilis (flecha) que rodea la hipófisis; (B) Representación tridimensión de los ventrículos cerebrales. El tercer ventrículo (3v) se pensaba que era el lugar de aferencia y elaboración del "sensus communis sensus communis“ (Latin: sensaciones físicas periféricas). (Tomado de Toni R., The Human Hypothalamus: clinical anatomy of endocrine, autonomic and behavioral responses, J. Endocrinol. Invest 2003, in press). 3
  • 4. 2008/11/27 RESPETAR Hipotálamo Anatomía y Arte Detalle del fresco, “La Creación de Adan," Adan," por Michelangelo Buonarroti Buonarroti, visible en el techo de la Capilla Sixtina del Vaticano (Italia), pintado entre 1508-1512. (Italia), (A) Fotografia del fresco mostrando a Dios dando vida espiritual y el intelecto a Adan por su toque manual; (B) El contorno de la misma imagen recuerda un corte en sección medial-sagital medial- del cerebro incluyendo el hipotálamo, la hipotálamo, hipófisis y el tronco encefálico. encefálico. (Tomado de Toni R., The human hypothalamus: clinical anatomy of endocrine, autonomic and behavioral responses, J. Endocrinol. Invest 2003) RESPETAR Hipotálamo. Hitos históricos Tabla 1. Hitos históricos en la anatomía y fisiología de la unidad Hipotálamo Hipófisis II siglo Galeno describe en “De usum partium”, el infundíbulo hipotalámico y la glándula partium”, A.D. hipofisaria como la ruta de drenaje y recepción del “mucus cerebral” y la existencia de la “rete mirabilis” “rete 1316 Mondino dei Liuzzi da Bologna en su “Anathomia” se refiere al tercer ventrículo Anathomia” cerebral como integrador de las funciones corporales. corporales. 1522 Berangario da Carpi en “Isagogue breves”, niega la existencia de la “rete mirabilis” galénica en el cerebro humano. 1543 Vesalio incluye en “De humani corporís fábrica” los primeros dibujos anatómicos del infundífulo hipotalámico y la hipófisis. hipófisis 1561- 1561- Fallopio en las “Observationes anatomicae” y Casserio en la “Tabulae Anatomicae” 1527 mencionan el polígono arterial de la base del cerebro después descrito por Willis. 1664 Willis en la “Cerebri anatome” argumenta que los humores que salen del tercer ventrículo pueden ser transportados hasta la glándula hipofisaria. 4
  • 5. 2008/11/27 RESPETAR Hipotálamo. Hitos históricos Table 2. Hitos históricos en la anatomía y fisiología de la unidad Hipotálamo Hipófisis 1655- 1655- Schneider and Lower reflejan la idea galénica de que la hipófisis filtra las secreción 1672 cerebrales que van a la naríz. 1742 Lieutand descubre vasos sanguíneos en el tallo hipofisaria 1778 Sommering introduce el término "hipófisis" 1860 Von Luska describe el plexo capilar primario (o hipotalámico) de los vasos portales 1872- 1872- Meynert and Forel definen los bordes anatómicos de lo que llaman “porción neural 1877 extendida hacia adelante the la región subtalámica” (ergo: hipotálamo) 1893 His introduce el témino “hipotálamo” y propone la primera subdivisión anatómica basada en la ontogénesis del cerebro humano. 1894 Ramon y Cajal descubre en las ratas la conexión entre el hipotálamo y la hipófisis posterior (trácto supraóptico hipofisario) (trácto hipofisario) RESPETAR Hipotálamo. Hitos históricos Table 3. Hitos históricos en la anatomía y fisiología de la unidad Hipotálamo Hipófisis 1928 E. Scharrer describe las “células glandulares” en el hipotálamo de peces y con ello el concepto de “neurosecreción”. 1930 Popa and Fielding describen en el tallo hipofisario humano un sistema de vasos portales interpretado como un ruta por la que la sangre sube al hipotálamo. hipotálamo. 1940- 1940- Harris and Green establecen las bases para el control nervioso de la secreción de la 1955 glándula hipofisaria y demuestra su conexión vascular con el hipotálamo. hipotálamo 1950- 1950- Nauta and Kuypers describen las conexiones del hipotálamo de mamíferos con el 1958 resto del cerebro y proponen que el sistema límbico influye en la función hipofisaria, introduciendo el concepto de “integración hipotalámica”. integración hipotalámica 1960 Martinez describe la estructura de la eminencia media 1962 Halaz extrae el concepto de “area hipofisotrópica del hipotálamo”. area hipotálamo 1964 Szentagothi define el tracto tuberoinfundibular 1968 Guillemin and Schally aislan el primer factor hipotalámico hipofisotropo y los siguientes 1970 Nakane produce la primera evidencia ultraestructural de las interacciones paracrinas en la glándula hipofisaria. 5
  • 6. 2008/11/27 Vista ventral RESPETAR Hipotálamo. Anatomía Vista transversal Vista coronal Límite anterior => quiasma óptico Limite posterior => cuerpos mamilares Límite superior => tálamo Límite inferior => infundíbulo – diafragma selar (duramadre) Límite lateral => comisura hipotalámica Dividido en dos por 3er ventrículo RESPETAR Hipotálamo Anatomía y fisiología Límite anterior => quiasma óptico Limite posterior => cuerpos mamilares Límite superior => tálamo Límite inferior => infundíbulo – diafragma selar (duramadre) Límite lateral => comisura hipotalámica Dividido en dos por 3er ventrículo 6
  • 7. 2008/11/27 RESPETAR Sistema Límbico Anatomía y fisiología Sistema límbico RESPETAR Hipotálamo Anatomía y fisiología 7
  • 8. 2008/11/27 RESPETAR Hipotálamo Rostral- Anterior Rostral- Núcleos: • Supraquiasmático • Supraóptico • Paraventricular • Area preoptica RESPETAR Hipotálamo Rostral- Anterior Rostral- Anterior Medio 8
  • 9. 2008/11/27 Núcleos: RESPETAR Hipotálamo • Arcuato Medial - Tuberal • Ventromedial • Dorsomedial • Periventricular • Paraventricular • Lateral tuberal • Eminencia Media Hipotálamo RESPETAR Núcleos: Mamilar - Posterior • Magnocelular Posterior • Periventricular • Fornix • Cuerpos mamilares 9
  • 10. 2008/11/27 RESPETAR Anterior Medio Posterior RESPETAR Histología de los núcleos hipotalámicos 10
  • 11. 2008/11/27 Hipotálamo RESPETAR Anatomía y fisiología Eminencia Media RESPETAR Anatomía y fisiología ØEntre el hipotálamo y la hipófisis existe una conexión anatómica que se denomina Tallo Hipofisario. Hipofisario. ØLa parte superior del tallo hipofisario es la eminencia media. media. ØEn ella terminan la mayor parte de los axones de las neuronas hipotalámicas que producen y segregan factores hipofisotropos. hipofisotropos. ØParte de estos axones, los procedentes de los núcleos supraóptico y paraventricular, atraviesan todo el tallo paraventricular, hipofisario y constituyen la neurohipófisis. neurohipófisis. 11
  • 12. 2008/11/27 RESPETAR Hipotálamo Anatomía y fisiología Células eminencia media: •Tanicitos •Terminaciones nerviosas aferentes • Terminales neurocrinas de núcleos hipotalámicas • Vascularización especial: fuera Barrera Hemato- Hemato-Encefálica Nucleo arcuato RESPETAR Aferencias Hipotalámicas. 1. Cortex 2. Sistema límbico: amígdala, hipocampo 3. Tálamo: sensibilidad general 4. Retina y pituitaria: sensibilidad visual y olfatoria 5. SNV: sensibilidad vegetativa (ortosimpático) SNV: (ortosimpático) 6. Pineal Cortex 12
  • 13. 2008/11/27 RESPETAR Hipotálamo Anatomía y fisiología Eferencias Hipotalámicas: Hipotalámicas: 1. Hipófisis. Vascular (adenohipófisis) y nerviosa adenohipófisis) (neurohipófisis) neurohipófisis) 2. Sistema límbico: amígdala 3. SNV: núcleos bulbares SNV: orto/para- orto/para-simpático 4. Sustancia Reticular 5. Médula espinal. 6. Pineal. RESPETAR Hipotálamo. Funciones 1. Control de la Temperatura corporal 2. Biorritmos. Ciclos sueño-vigilia. Reproducción. Otros sueño- 3. Control de las funciones vegetativas/autonómicas 4. Memoria y aprendizaje. Memoria a largo plazo 5. Respuesta emocional y modulación de conducta (Respuesta al estrés). 6. Control hidro-electrolítico y metabolismo del agua hidro- 7. Control de la lactancia y el parto. 8. Control de la ingesta de alimentos 9. Control de la función hipofisaria. 13
  • 14. 2008/11/27 1. Control de la Temperatura corporal RESPETAR Receptores: periféricos (dérmicos) de frio/calor. Receptores: Centrales: área preóptica. preóptica. Centro integrador: hipotálamo posterior. integrador: Respuesta: termogénesis/termolisis. Respuesta: termogénesis/termolisis. RESPETAR 2. Biorritmos. Ciclos sueño-vigilia. sueño- Receptores: Receptores: -Retina - Sistema reticular del tronco encefálico Centro integrador: integrador: - Hipotálamo anterior (N. SQ), centro del sueño. SQ) - Hipotálamo posterior: centro de la vigilia. Respuesta: orexinas, Respuesta: orexinas, biorritmos. 14
  • 15. 2008/11/27 RESPETAR 2. Biorritmos. Ciclos reproductivos Receptores: Receptores: retina, hormonas Centro integrador: integrador: Hipotálamo anterior (N.SQ), (N.SQ), => GCS=>Pineal=>hipotalamo GCS=>Pineal=>hipotalamo Respuesta: Ciclo ovárico Respuesta: RESPETAR 3. Control de las funciones vegetativas/autonómicas Receptores: Receptores: • vegetativos periféricos • baroceptores, baroceptores, • seno carotideo, • glucoceptores, glucoceptores, • etc… etc… Centro integrador: integrador: • área posteromedial hipotalàmica • área preóptica. preóptica. Respuesta: Respuesta: • activación sistema nervioso autónomo (orto/para-simpático, (orto/para- respectivamente) => NTS 15
  • 16. 2008/11/27 RESPETAR 4. Memoria y aprenizaje. aprenizaje. Memoria a largo plazo Receptores: Receptores: • Sistema olfatorio vomero-nasal. vomero- • Asociación de estímulos olfatorios con recuerdos emocionales intensos. Centro Integrador: Integrador: Como componente del sistema límbico. Respuesta: Respuesta: Condiciona conductas • sexual – feromonal, feromonal, • maternal, • supervivencia individual y de grupo, • alimentación, • afectividad RESPETAR 5. Respuesta emocional y modulación de conducta (Respuesta al estrés). Centro intergrador (Respuesta): Respuesta): - núcleo ventromedial (lesión: (lesión: agresividad), - area media y posterior (estímulo miedo y (estímulo horror, lesión apatía), -hipotálamo caudal (lesion agresividad y (lesion conducta hipersexual), hipersexual), - hipotálamo lateral (centro del placer en ratas). 16
  • 17. 2008/11/27 RESPETAR 6. Control Hidroelectrolítico y metabolismo del agua. agua. Receptores: Receptores: • Baroceptores periféricos, • Osmoceptores centrales (area (area preóptica hipotalámica). Centro Integrador: Integrador: • Núcleos SQ y PV (Hipotálamo anterior). Respuesta: Respuesta: • secreción de Vasopresina (ADH). ADH). 7. Control de la lactancia y el parto. RESPETAR Receptores: Táctiles y termo-algésicos periféricos Receptores: termo- Centro integrador: Núcleo SQ y PV integrador: Respuesta: Respuesta: Segrega oxitocina en la neurohipófisis. neurohipófisis. 17
  • 18. 2008/11/27 RESPETAR 8. Control de la ingesta de alimentos Receptores: Receptores: • sensor lipídico periférico (leptina) • mecanoceptores intestinales, • glucoceptores hipotalámicos, • glucoceptores hepáticos, • Neuropéptidos (NPY, CCK). (NPY, CCK). •Centro integrador: integrador: • hipotálamo lateral (centro del apetito) Respuesta: Respuesta: •regulación de la ingesta calórica. RESPETAR 8. Control de la ingesta de alimentos • Que factores son responsables de:? – Inicio de la ingesta – Mantenimiento de la conducta alimentaria una vez iniciada – Terminación de la comida – Duración de los intervalos entre comidas – Tamaño/cantidad de cada comida individual (en términos energéticos) – Relación entre la ingesta de alimentos y las demandas energéticas a corto y largo plazo. 18
  • 19. 2008/11/27 RESPETAR 8. Control de la ingesta de alimentos • Hipotálamo (desde hace 50 años): años): – Núcleo hipotalámico lateral (LH) “centro de saciedad” LH) – Núcleo hipotalámico ventromedial (VMH) “centro del apetito” VMH) • Regulación apetito y gasto energético: energético: – Regiones hipotalámicas: ARC, PVN, DMH, VMH, LH hipotalámicas: ARC, PVN, DMH, VMH, – Regiones no hipotalámicas: NTS hipotalámicas: • Circuitos neuronales neuropéptidos específicos • Tracto Gástro- Gástro-Intestinal (quimiorreceptores y presorreceptores) presorreceptores) SNC 8. Control de la ingesta de alimentos RESPETAR - Señales de apetito: orexigénicas - Señales que bloquean la ingesta: anorexigénicas: la mayoría anorexigénicas: Hipotálamo (ARC) papel fundamental 2 poblaciones neuronales Ghrelina Leptina Insulina Glucosa POMC/CART Inhibidor NPY/AgRP Estimulante 19
  • 20. 2008/11/27 RESPETAR Señales NPY/AgRP Estimulante Orexigénicas POMC/CART Inhibidor Mecanismos hipotalámicos: hipotalámicos: NPY Mecanismos periféricos: periféricos: Ghrelin RESPETAR Resumen • Control central: – SNC: Hipotálamo y otras regiones (NTS) SNC: (NTS) – 2 poblaciones neuronales • Inhibidora: POMC/CART Inhibidora: POMC/ • Estimulante: NPY/AgRP Estimulante: NPY/ • Control periférico: periférico: – Sustancias anorexigénicas • Insulina, leptina, GLP-1, CCK GLP- – Sustancias orexigénicas: orexigénicas: • Ghrelina, endocannabinoides, corticoides 20
  • 21. 2008/11/27 9. Control de la función endocrina RESPETAR hipofisaria. Receptores: Mensajes hormonales Receptores: periféricos Centro integrador: hipotálamo medial integrador: tuberal Respuesta: secreción adenohipofisaria Respuesta: HIPÓFISIS RESPETAR Comunicación hipotálamo - hipofisaria 21
  • 22. 2008/11/27 RESPETAR 9. Control de la función hipofisaria Receptores: muy diversos periféricos y centrales. Receptores: Centro integrador: núcleos arcuato, ventromedial, dorsomedial, integrador: arcuato, ventromedial, dorsomedial, paraventricular y periventricular. periventricular. Respuesta: Respuesta: Segrega factores hipofisotropos estimulantes e inhibitorios. REGULACIÓN DE LA SECRECIÓN DE RESPETAR GONADOTROPINAS hipotálamo - GnRH Neuropéptidos Neurotransmisores activinas Noradrenalina Péptidos opioides Dopamina Galanina Serotonina NPY GABA + + - hipófisis - LH FSH Aminoácidos excitatorios NO + + esteroides activinas gónadas inhibinas 22
  • 23. 2008/11/27 REGULACIÓN DE LA SECRECIÓN DE TSH RESPETAR Noradrenalina TSH Dopamina Hormona glucoproteica - Cadena alfa TRH SS Cadena beta Estimulación de: síntesis hormonas tiroideas secreción hormonas tiroideas + - Crecimiento tiroideo - TSH Receptores acoplados a Gs Pro-TRH TRH + T 3, T 4 N. periventricular TRHR-1, TRHR-2, acoplados Gq RESPETAR Regulación por hormonas Ej: Ej: ciclo ovárico 23