Hormonas tiroideas y osmorregulación en los teleósteos

Ignacio Ruiz-Jarabo#, Luis Vargas-Chacoff*, Francisco Jesús Arjona*, María del Pilar Martín del Río¶ y Juan Miguel Mancera¶
# Alumno de Tercer Ciclo del Programa de Doctorado "Ciencias del Mar" (Universidad de Cádiz),
* Becarios predoctorales y ¶ Profesores Titulares del Departamento de Biología, Facultad de Ciencias del Mar y Ambientales, Universidad de Cádiz

El sistema endocrino de los teleósteos involucra numerosas glándulas, cuyas secreciones hormonales controlan diversos procesos fisiológicos del animal. Dentro de estas glándulas destaca la glándula tiroides, cuya hormonas controlan aspectos relacionados con metabolismo, metamorfosis, osmorregulación, esmoltificación en salmónidos, reproducción, etc (véase más abajo). Por este motivo, el conocimiento de la fisiología del sistema tiroideo es esencial para poder comprender los procesos que dichas hormonas controlan en los teleósteos. Además, en este grupo de animales, la fisiología del sistema tiroideo presenta interesantes diferencias respecto al modelo de los mamíferos (actividad de síntesis hormonal, sistema de transporte a nivel plasmático, actividades desoyodasas en los órganos periféricos, etc.), que se hace necesario profundizar en dicho estudio.

La glándula tiroidea de los teleósteos

La glándula tiroidea deriva de la porción del endodermo cefálico del tubo digestivo del embrión (endodermo de la base de la faringe). En los teleósteos no existe una organización típica de la glándula. Los folículos se encuentran aislados o bien formando pequeños grupos dispersos en el tejido conjuntivo debajo de la faringe. Sin embargo, la distribución es bastante aleatoria debido a que la glándula no se encuentra encapsulada por el material conjuntivo [Gorbman et al. Comp. Endocrinology. John Wiley & Sons, NY (1983); Norris. Vertebrate endocrinology. Academic Press, San Diego (1997)].

El tejido tiroideo está compuesto por un epitelio cuboide dispuesto en una sola capa que limita los espacios esféricos llenos de una sustancia coloidal. Esta estructura forma folículos tiroideos de diámetro variable según la especie y el estado funcional del tiroides. Los folículos tiroideos son la unidad básica de la glándula tiroidea. De esta forma, en la glándula tiroidea con células foliculares activas (forma cúbica), el tamaño del lúmen disminuye, mientras que si contiene células inactivas (formas aplanadas) aumenta el lúmen. El tiroides se encuentra muy vascularizado y presenta capilares fenestrados para facilitar el paso de las hormonas tiroideas (T3/T4) hacia los vasos [Handley. Endocrinología, 4ª edición. Prentice Hall, ed. Simon and Schuster Int. Group (1997)].

Síntesis de las hormonas tiroideas

La síntesis folicular de las hormonas tiroideas está regulada por la acción de la tirotropina u hormona estimulante del tiroides (TSH). La estimulación del tiroides por la TSH tiene como resultado un gran aumento en la cantidad y actividad de la maquinaria sintética (retículo endoplasmático rugoso y aparato de Golgi) de las células foliculares. Las células adquieren una forma columnar y el contenido luminar del coloide disminuye en gran medida. En ausencia de la TSH, la síntesis de las hormonas tiroideas es mínima o, simplemente, no existe [Handley. Endocrinología, 4ª edición. Prentice Hall, ed. Simon and Schuster Int. Group (1997)]. La TSH interacciona con sus receptores de la membrana de la célula folicular y, gracias a la acción del segundo mensajero (AMPc), origina la respuesta celular.

Eje hipotálamo-hipofisario-tiroideo

La secreción de las hormonas tiroideas se encuentra bajo control del llamado eje hipotálamo-hipofisario-tiroideo. En el hipotálamo existen neuronas que sintetizan, transportan y liberan a la neurohipófisis diversos factores que estimulan (TRH: hormona estimulante de la TSH) o inhiben (Somatostatina, TIF: factor inhibidor de la TSH) las células tirótropas localizadas en la pars distalis proximalis de la adenohipófisis. La TSH es sintetizada por dichas células y, gracias al torrente circulatorio, alcanza la glándula tiroidea, donde estimula la síntesis y liberación de las dos hormonas tiroideas (T3 y T4) a la sangre. Estas hormonas tiroideas son de naturaleza lipófila, y pueden atravesar la membrana plasmática y llegar al citoplasma donde la T4 se convierte en T3 (forma activa de la hormona) gracias a la actividad desyodasa. La T3 atraviesa la membrana nuclear para interaccionar con su receptor, que se encuentra en el núcleo. Una vez que se ha unido a su receptor, el complejo hormona-receptor se une a los elementos de respuesta tiroidea específicos presentes en los genes regulados por las hormonas tiroideas.

El sistema nervioso central integra diversos factores ambientales y se encarga de la estimulación del eje hipotálamo-hipofisario-tiroideo con un incremento de la liberación de T3 y T4. Además, en todo el eje existen varios mecanismos de retroalimentación negativa que permiten un estricto control del sistema (véase la figura 1).

 

Figura 1.- Esquema del eje hipotálamo-hipofisario-tiroideo (modificado de Norris, 1997)

 

Funciones de las hormonas tiroideas

Las funciones de las hormonas tiroideas se han modificado a lo largo de la línea evolutiva, pero, muy resumidamente, podemos agruparlas en dos grandes tipos de acciones: a) morfológicas y madurativas (crecimiento y diferenciación) y b) metabólicas (metabolismo de carbohidratos, lípidos, nitrógeno, etc). Las distintas funciones fisiológicas en las que intervienen las hormonas tiroideas en los teleósteos se representan en la tabla I [Gorbman et al. Comp. Endocrinology. John Wiley & Sons, NY (1983); Norris. Vertebrate endocrinology. Academic Press, San Diego (1997)].

Hormonas tiroideas y osmorregulación

En los teleósteos existen resultados contradictorios acerca del papel que juegan las hormonas tiroideas en los procesos osmorreguladores. Los receptores de las hormonas tiroideas se han encontrado, mediante estudios de ligandos y técnicas moleculares, en branquias, riñones e intestino. Esto podría sugerir que estas hormonas intervienen en los procesos osmorreguladores [Peter et al. Gen. Comp. Endocrinol. 120: 157-167 (2000); Shameena et al. Endocr. Res. 26: 431-444 (2000)].

En los salmónidos, el sistema tiroideo es importante durante el proceso de esmoltificación. En este proceso los salmones que viven en el río (agua dulce) comienzan una migración hacia el mar, y presentan una serie de cambios osmorreguladores que les permitirán vivir en el agua salada. Durante la esmoltificación se aprecia un incremento en la cantidad plasmática de la T3. En algunas especies, las inyecciones repetidas de la T4 inician el procesos de migración hacia el mar, aumentan la actividad Na+/K+-ATPásica branquial, el número de células de cloruro (células encargadas de eliminar el exceso de cloruro sódico a nivel plasmático), así como la capacidad de adaptación a los ambientes de elevada salinidad [McCormick. Fish Physiology. Academic Press. San Diego, CA. 14: 285-315 (1995)].

Sin embargo, en los peces no salmónidos, la función del tiroides en los procesos osmorreguladores no está clara. Con tratamientos con la tiourea (antagonista del sistema tiroideo) se ha visto que una tiroides funcional es esencial para la supervivencia de Fundulus heteroclitus en el agua de mar [García et al. Gen. Comp. Endocrinol. 135: 201-209 (2004)]. Sin embargo, los tratamientos sólo con la T3 no aumentaron la actividad Na+/K+-ATPásica branquial y la tolerancia salina de esta especie [Mancera and McCormick. Fish Physiol. Biochem. 21: 25-33 (1999)]. En las tilapias, Orechromis mossambicus, tratadas con la T4 no se apreciaron efectos sobre el sistema osmorregulador, mientras que una mezcla de T4 y cortisol incrementó la actividad Na+/K+-ATPásica branquial [Dange. Gen. Comp. Endocrinol. 62: 341-343 (1986)]. Algunos autores apuntan a que la influencia de las hormonas tiroideas sobre la estimulación de la actividad Na+,K+-ATPásica branquial y las células de cloruro, se debe posiblemente a la interacción sinérgica de estas hormonas con las hormonas del eje GH/IGF-I o el cortisol [McCormick. Fish Physiology. Academic Press. San Diego, CA. 14: 285-315 (1995); Mancera y McCormick. Fish Physiol. Biochem. 21: 25-33 (1999)].

En los últimos años se ha puesto de manifiesto que, para el conocimiento del papel de las hormonas tiroideas en los procesos osmorreguladores, se hace necesario el estudio de los procesos de desyodación en el hígado, las branquias y los riñones. Estos procesos permiten el paso de T4 a T3 en el citoplasma, que es la forma biológicamente activa de las hormonas tiroideas.

Tabla I: Funciones fisiológicas de las hormonas tiroideas en los teleósteos (tomado de Gorbman, 1983 y Norris, 1997).

OSMORREGULACIÓN

-Estimulación de la actividad Na+,K+-ATPásica branquial.

-Estimulación de esmoltificación en salmónidos.

NUTRICIÓN

-Estimulación del consumo de comida.

METABOLISMO

-Estimulación metabolismo intermediario: incremento consumo oxígeno, anabolismo proteico, lipólisis e hiperglucemia.

PIGMENTACIÓN

-Aclaramiento de la piel.

CRECIMIENTO Y DESARROLLO

-Estimulación de metamorfosis en peces planos.

-Estimulación del crecimiento (sinergismo con GH).

REPRODUCCIÓN

-Estimulación del desarrollo y la maduración gonadal.

MIGRACIÓN

-Disminución de la actividad natatoria y del comportamiento.

-Cambios de comportamiento asociados a la migración al mar.

A modo de conclusión

Aún no están del todo claras las funciones osmorreguladoras de las hormonas tiroideas en los teleósteos. Sin embargo, diversas pruebas indican que controlan los procesos osmorreguladores, bien solas o bien en cooperación con otras hormonas (GH y cortisol), y que participan en los procesos fisiológicos de adaptación a las diferentes salinidades ambientales. Nuestro grupo está realizando experimentos para medir actividades enzimáticas asociadas al eje tiroideo en distintas condiciones osmóticas, niveles de expresión de las distintas desyodasas (tipo I, II y III) en el hígado, el riñón y las branquias, así como diseños experimentales donde se evalúe la posible cooperación de las hormonas tiroideas con otras hormonas, como el cortisol o el eje GH/IGF-I, en los procesos osmorreguladores del lenguado (Solea senegalensis) y la dorada (Sparus auratus). Los resultados podrán dar nueva información sobre la importancia osmorreguladora de las hormonas tiroideas en los peces eurihalinos.