Eje hipotalámico-pituitario-gonadal

El eje hipotalámico-pituitario-gonadal (eje HPG, también conocido como eje hipotalámico-pituitario-ovárico/testicular) se refiere a el hipotálamo, la glándula pituitaria y las glándulas gonadales como si estas glándulas endocrinas individuales fueran una sola entidad. Debido a que estas glándulas a menudo actúan en conjunto, a los fisiólogos y endocrinólogos les resulta conveniente y descriptivo hablar de ellas como un sistema único.

El eje HPG desempeña un papel fundamental en el desarrollo y la regulación de varios sistemas del cuerpo, como los sistemas reproductivo e inmunológico. Las fluctuaciones en este eje provocan cambios en las hormonas producidas por cada glándula y tienen diversos efectos locales y sistémicos en el cuerpo.

El eje controla el desarrollo, la reproducción y el envejecimiento en los animales. La hormona liberadora de gonadotropina (GnRH) es secretada por el hipotálamo por neuronas que expresan GnRH. La porción anterior de la glándula pituitaria produce la hormona luteinizante (LH) y la hormona folículo estimulante (FSH), y las gónadas producen estrógeno y testosterona.

En los organismos ovíparos (por ejemplo, peces, reptiles, anfibios, aves), el eje HPG se conoce comúnmente como eje hipotálamo-pituitaria-gonadal-hígado (eje HPGL) en las hembras. En el hígado se sintetizan de forma heteróloga muchas proteínas coriónicas y de yema de huevo, que son necesarias para el crecimiento y desarrollo de los ovocitos. Ejemplos de proteínas hepáticas tan necesarias son la vitelogenina y la coriogenina.

Los ejes HPA, HPG y HPT son tres vías en las que el hipotálamo y la hipófisis dirigen la función neuroendocrina.

Ubicación y regulación

El hipotálamo está ubicado en el cerebro y secreta GnRH. La GnRH viaja por la porción anterior de la hipófisis a través del sistema porta hipofisario y se une a los receptores de las células secretoras de la adenohipófisis. En respuesta a la estimulación de GnRH, estas células producen LH y FSH, que viajan al torrente sanguíneo.

Estas dos hormonas desempeñan un papel importante en la comunicación con las gónadas. En las mujeres, la FSH y la LH actúan principalmente para activar los ovarios para que produzcan estrógeno e inhibina y para regular el ciclo menstrual y el ciclo ovárico. El estrógeno forma un circuito de retroalimentación negativa al inhibir la producción de GnRH en el hipotálamo. La inhibina actúa inhibiendo la activina, que es una hormona producida periféricamente que estimula positivamente las células productoras de GnRH. La folistatina, que también se produce en todos los tejidos del cuerpo, inhibe la activina y le da al resto del cuerpo más control sobre el eje. En los hombres, la LH estimula las células intersticiales ubicadas en los testículos para producir testosterona y la FSH desempeña un papel en la espermatogénesis. En los hombres sólo se secretan pequeñas cantidades de estrógeno. Investigaciones recientes han demostrado que existe un eje neuroesteroide que ayuda a la corteza a regular la producción de GnRH por parte del hipotálamo.

Además, la leptina y la insulina tienen efectos estimulantes y la grelina tiene efectos inhibidores sobre la secreción de la hormona liberadora de gonadotropina (GnRH) del hipotálamo. Kisspeptina también influye en la secreción de GnRH.

Función

reproducción

Una de las funciones más importantes del eje HPG es regular la reproducción controlando los ciclos uterinos y ováricos. En las mujeres, el circuito de retroalimentación positiva entre el estrógeno y la hormona luteinizante ayuda a preparar el folículo en el ovario y el útero para la ovulación y la implantación. Cuando se libera el huevo, el saco folículo vacío comienza a producir progesterona para inhibir el hipotálamo y la pituitaria anterior, deteniendo así el circuito de retroalimentación positiva de estrógeno-LH. Si ocurre la concepción, la placenta se hará cargo de la secreción de progesterona; Por lo tanto, la madre no puede ovular de nuevo. Si no se produce la concepción, la disminución de la excreción de progesterona permitirá que el hipotálamo reinicie la secreción de GnRH. Estos niveles de hormonas también controlan el ciclo uterino (menstrual) que causa la fase de proliferación en la preparación para la ovulación, la fase secretora después de la ovulación y la menstruación cuando la concepción no se produce. La activación del eje HPG tanto en hombres como en mujeres durante la pubertad también hace que las personas adquieran características sexuales secundarias.

En los hombres, la producción de GnRH, LH y FSH son similares, pero los efectos de estas hormonas son diferentes. FSH estimula las células sustentaculares para liberar la proteína de unión a andrógenos, lo que promueve la unión de testosterona. LH se une a las células intersticiales, lo que hace que secreten testosterona. Se requiere testosterona para la espermatogénesis normal e inhibe el hipotálamo. La inhibina es producida por las células espermatogénicas, que, también a través de la activina inactivada, inhibe el hipotálamo. Después de la pubertad, estos niveles de hormonas permanecen relativamente constantes.

ciclo de vida

La activación y desactivación del eje HPG también ayuda a regular los ciclos de vida. Al nacer, los niveles de FSH y LH son elevados, y las mujeres también tienen un suministro de por vida de ovocitos primarios. Estos niveles disminuyen y permanecen bajos a través de la infancia. Durante la pubertad, el eje HPG se activa mediante las secreciones de estrógenos de los ovarios o testosterona de los testículos. Esta activación de estrógeno y testosterona causa cambios fisiológicos y psicológicos. Una vez activado, el eje HPG continúa funcionando en los hombres por el resto de su vida, pero se desregula en las mujeres, lo que lleva a la menopausia. Esta desregulación es causada principalmente por la falta de ovocitos que normalmente producen estrógenos para crear el circuito de retroalimentación positiva. Durante varios años, la actividad del eje HPG disminuye y las mujeres ya no son fértiles.

Aunque los machos permanecen fértiles hasta la muerte, la actividad del eje HPG disminuye. A medida que los machos envejecen, los testículos comienzan a producir menos testosterona, lo que lleva a una condición conocida como hipogonadismo postpubteral. La causa de la disminución de la testosterona no está clara y un tema actual de investigación. El hipogonadismo postpubteral da como resultado una disminución progresiva de la masa muscular, el aumento de la masa de grasa visceral, la pérdida de libido, la impotencia, la disminución de la atención, el mayor riesgo de fracturas y la producción anormal de esperma.

Dimorfismo y comportamiento sexual

Los esteroides sexuales también afectan el comportamiento, porque los esteroides sexuales afectan la estructura y el funcionamiento del cerebro. Durante el desarrollo, las hormonas ayudan a determinar cómo las neuronas sinapsis y migran para dar como resultado dimorfismos sexuales. Estas diferencias físicas conducen a diferencias en el comportamiento. Si bien no se ha demostrado que GNRH tenga ninguna influencia directa en la regulación de la estructura y la función del cerebro, se ha demostrado que las gonadotropinas, los esteroides sexuales y la activina tienen tales efectos. Se cree que FSH puede tener un papel importante en el desarrollo y diferenciación del cerebro.

se relacionan con el comportamiento prosocial. Esto ayuda a crear sinaptogénesis promoviendo el desarrollo y la migración de neuritas. La activina promueve la plasticidad neural a lo largo de la vida útil y regula los neurotransmisores de las neuronas periféricas. El entorno también puede afectar las hormonas y la interacción del comportamiento.

Relevancia clínica

trastornos

Los trastornos del eje hipotalámico -hipotuitivo -dgonal están clasificados por la Organización Mundial de la Salud (OMS) como:

• Grupo I de la OMS de trastornos de ovulación: Fallo hipotálmico–pituitario
• Grupo II de trastornos de ovulación de la OMS: Disfunción hipotálmica–pituitaria. El grupo II de la OMS es la causa más común de los trastornos de la ovulación, y el miembro causante más común es el síndrome de ovario poliquístico (PCOS).

Mutaciones genéticas

Las mutaciones genéticas y las anomalías cromosómicas son dos fuentes de alteración del eje HPG. Las mutaciones únicas suelen provocar cambios en la capacidad de unión de la hormona y el receptor, lo que conduce a una inactivación o una activación excesiva. Estas mutaciones pueden ocurrir en los genes que codifican GnRH, LH y FSH o sus receptores. Dependiendo de qué hormona y receptor son incapaces de unirse se producen diferentes efectos pero todos alteran el eje HPG.

Por ejemplo, la mutación masculina del gen codificante de GnRH podría provocar hipogonadismo hipogonadotrófico. Una mutación que provoca una ganancia de función del receptor de LH puede provocar una afección conocida como testotoxicosis, que provoca que la pubertad se produzca entre los 2 y 3 años de edad. La pérdida de función de los receptores de LH puede causar pseudohermafroditismo masculino. En las mujeres, las mutaciones tendrían efectos análogos. El reemplazo hormonal se puede utilizar para iniciar la pubertad y continuar si la mutación genética ocurre en el gen que codifica la hormona. Las mutaciones cromosómicas tienden a afectar la producción de andrógenos más que el eje HPG.

Supresión

El eje HPG puede suprimirse mediante la administración de anticonceptivos hormonales. Aunque a menudo se describe como prevención del embarazo al imitar el estado del embarazo, los anticonceptivos hormonales son eficaces porque actúan en el eje HPG para imitar la fase lútea del ciclo de la mujer. Los principales ingredientes activos son las progestinas sintéticas, que imitan la progesterona de origen biológico. La progestina sintética impide que el hipotálamo libere GnRH y que la hipófisis libere LH y FSH; por tanto impide que el ciclo ovárico entre en la fase menstrual e impide el desarrollo de los folículos y la ovulación. Como resultado, muchos de los efectos secundarios son similares a los síntomas del embarazo. Se ha demostrado que el Alzheimer tiene un componente hormonal, que posiblemente podría utilizarse como método para prevenir la enfermedad. Los anticonceptivos masculinos que utilizan hormonas sexuales abordan el problema de manera similar.

El eje HPG también puede suprimirse mediante antagonistas de GnRH o la administración continua de agonistas de GnRH, como en las siguientes aplicaciones

• Represión ovárica como tratamiento del cáncer de mama, para prevenir la formación del estrógeno que puede estimular las células cancerosas de mama. Esto se hace generalmente por la administración continua de GnRH agonista.
• La supresión de la ovulación como parte de la hiperestimulación ovárica controlada en la fertilización in vitro, para prevenir la ovulación espontánea de los folículos ováricos antes de ser cosechados.

Estimulación

La inducción de la ovulación generalmente se realiza inicialmente administrando un antiestrógeno como citrato de clomifeno o letrozol para disminuir la retroalimentación negativa en la glándula pituitaria, lo que resulta en un aumento de FSH con el objetivo de aumentar la foliculogénesis. Es el principal tratamiento médico inicial para la anovulación.

Factores ambientales

El medio ambiente puede tener un gran impacto en el eje HPG. Por ejemplo, las mujeres con trastornos alimentarios tienden a tener oligomenorrea y amenorrea secundaria. La inanición por anorexia nerviosa o bulimia hace que el eje HPG se desactive, lo que provoca que los ciclos ováricos y uterinos de las mujeres se detengan. El estrés, el ejercicio físico y la pérdida de peso se han correlacionado con oligomenorrea y amenorrea secundaria. Del mismo modo, los factores ambientales también pueden afectar a los hombres, como el estrés, que provoca impotencia. La exposición prenatal al alcohol puede afectar las hormonas que regulan el desarrollo fetal, lo que resulta en un trastorno del espectro alcohólico fetal.

Anatomía comparada

El eje HPG está muy conservado en el reino animal. Si bien los patrones reproductivos pueden variar, los componentes físicos y los mecanismos de control siguen siendo los mismos. Se utilizan las mismas hormonas con algunas modificaciones evolutivas menores. Gran parte de la investigación se realiza en modelos animales, porque imitan muy bien el mecanismo de control de los humanos. Es importante recordar que los humanos son la única especie que oculta su período fértil, pero este efecto es una diferencia en el efecto de las hormonas más que una diferencia en el eje HPG.