Cortisol
El cortisol es una hormona esteroide, en la clase de hormonas glucocorticoides. Cuando se usa como medicamento, se conoce como hidrocortisona.
Se produce en muchos animales, principalmente por la zona fasciculada de la corteza suprarrenal en la glándula suprarrenal. Se produce en otros tejidos en cantidades más bajas. Se libera con un ciclo diurno y su liberación aumenta en respuesta al estrés y la baja concentración de glucosa en sangre. Funciona para aumentar el azúcar en la sangre a través de la gluconeogénesis, para suprimir el sistema inmunitario y para ayudar en el metabolismo de las grasas, las proteínas y los carbohidratos.
También disminuye la formación de hueso.
Contenido
Efectos sobre la salud
Respuesta metabólica
Metabolismo de la glucosa
En general, el cortisol estimula la síntesis de ‘nueva’ glucosa a partir de fuentes que no son carbohidratos; Esto se conoce como gluconeogénesis, principalmente en el hígado, pero también en los riñones y el intestino delgado bajo ciertas circunstancias. El efecto neto es un aumento en la concentración de glucosa en la sangre, complementado además por una disminución en la sensibilidad del tejido periférico a la insulina, evitando así que este tejido tome la glucosa de la sangre.
Por último, el cortisol tiene un efecto permisivo sobre las acciones de las hormonas que aumentan la producción de glucosa, como el glucagón y la adrenalina.
El cortisol también desempeña un papel importante, pero indirecto, en la glucogenólisis hepática y muscular, la descomposición del glucógeno en glucosa–fosfato y glucosa, como resultado de los efectos sobre la acción del glucagón, descritos anteriormente. Además, el cortisol facilita la activación de la glucógeno fosforilasa, que es necesaria para que la adrenalina tenga un efecto sobre la glucogenólisis.
Paradójicamente, el cortisol promueve no solo la gluconeogénesis en el hígado, sino también la glucogénesis. Por lo tanto, se considera mejor que el cortisol estimula el recambio de glucosa / glucógeno en el hígado. Esto contrasta con el efecto del cortisol en el músculo esquelético donde la glucogenólisis se promueve indirectamente a través de las catecolaminas.
Metabolismo de proteínas y lípidos
Los niveles elevados de cortisol, si se prolongan, pueden conducir a la proteólisis (descomposición de las proteínas) y al desgaste muscular. La razón de la proteólisis es proporcionar al tejido relevante «bloques de construcción» para la gluconeogénesis; ver aminoácidos glucogénicos. Los efectos del cortisol sobre el metabolismo de los lípidos son más complicados ya que se observa lipogénesis en pacientes con niveles crónicos elevados de glucocorticoides circulantes (es decir, cortisol), aunque un aumento agudo en el cortisol circulante promueve la lipólisis.La explicación habitual para explicar esta aparente discrepancia es que la concentración elevada de glucosa en sangre (a través de la acción del cortisol) estimulará la liberación de insulina.
La insulina estimula la lipogénesis, por lo que esta es una consecuencia indirecta de la concentración elevada de cortisol en la sangre, pero solo ocurrirá en una escala de tiempo más larga.
Respuesta inmune
El cortisol previene la liberación de sustancias en el cuerpo que causan inflamación. Se usa para tratar afecciones resultantes de la hiperactividad de la respuesta de anticuerpos mediada por células B. Los ejemplos incluyen enfermedades inflamatorias y reumatoides, así como alergias. La hidrocortisona de baja potencia, disponible como medicamento sin receta en algunos países, se usa para tratar problemas de la piel como erupciones cutáneas y eccema.
Inhibe la producción de interleucina (IL) -12, interferón (IFN) -gama, IFN-alfa y factor de necrosis tumoral (TNF) -pha por las células presentadoras de antígeno (APC) y las células T ayudantes (Th) 1, pero regula al alza IL-, IL- e IL- por las células Th. Esto da como resultado un cambio hacia una respuesta inmune Th en lugar de una inmunosupresión general.
Se cree que la activación del sistema de estrés (y el aumento resultante en el cambio de cortisol y Th) durante una infección es un mecanismo protector que evita una sobreactivación de la respuesta inflamatoria.
El cortisol puede debilitar la actividad del sistema inmune. Evita la proliferación de células T al hacer que las células T productoras de interleucina- no respondan a la interleucina- (IL-) y no puedan producir el factor de crecimiento de células T ( IL- Cortisol regula a la baja la expresión de el receptor de interleucina 2 IL-R en la superficie de la célula T auxiliar que es necesaria para inducir una respuesta inmune Th ‘celular’, favoreciendo así un cambio hacia el dominio Th y la liberación de las citocinas enumeradas anteriormente, lo que resulta en el dominio Th y favorece la respuesta inmune de anticuerpos mediada por células B ‘humorales’).
El cortisol también tiene un efecto de retroalimentación negativa sobre la interleucina-.
Aunque la IL- es útil para combatir algunas enfermedades, las bacterias endotóxicas han ganado una ventaja al forzar al hipotálamo a aumentar los niveles de cortisol (forzando la secreción de la hormona liberadora de corticotropina, antagonizando así la IL-). Las células supresoras no se ven afectadas por el factor modificador de la respuesta a los glucosteroides, por lo que el punto de referencia efectivo para las células inmunes puede ser incluso mayor que el punto de referencia para los procesos fisiológicos (que reflejan la redistribución de leucocitos a los ganglios linfáticos, la médula ósea y la piel ).
Administración rápida de corticosterona (el agonista del receptor endógeno tipo I y tipo II) o RU(un agonista específico del receptor de tipo II) a los animales adrenalectomizados indujo cambios en la distribución de leucocitos. Las células asesinas naturales se ven afectadas por el cortisol.
El cortisol estimula muchas enzimas de cobre (a menudo hasta el 50% de su potencial total), incluida la lisil oxidasa, una enzima que reticula el colágeno y la elastina. Especialmente valiosos para la respuesta inmune es la estimulación de cortisol de la superóxido dismutasa, ya que esta enzima de cobre es casi seguro utilizado por el cuerpo para permitir superóxidos a bacterias de veneno.
Otros efectos
Metabolismo
Glucosa
El cortisol contrarresta la insulina, contribuye a la hiperglucemia al estimular la gluconeogénesis e inhibe el uso periférico de glucosa ( resistencia a la insulina ) al disminuir la translocación de los transportadores de glucosa (especialmente GLUT ) a la membrana celular. El cortisol también aumenta la síntesis de glucógeno (glucogénesis) en el hígado, almacenando glucosa en forma fácilmente accesible.
El efecto permisivo del cortisol sobre la acción de la insulina en la glucogénesis hepática se observa en el cultivo de hepatocitos en el laboratorio, aunque se desconoce el mecanismo para esto.
Hueso y colágeno
El cortisol reduce la formación de hueso, favoreciendo el desarrollo a largo plazo de la osteoporosis (enfermedad ósea progresiva). El mecanismo detrás de esto es doble: el cortisol estimula la producción de RANKL por parte de los osteoblastos, lo que estimula, se une a los receptores RANK, la actividad de los osteoclastos, células responsables de la resorción de calcio del hueso, y también inhibe la producción de osteoprotegerina (OPG) que actúa como un receptor señuelo y captura algo de RANKL antes de que pueda activar los osteoclastos a través de RANK.
En otras palabras, cuando RANKL se une a OPG, no se produce respuesta en oposición a la unión a RANK que conduce a la activación de osteoblastos.
Transporta potasio fuera de las células a cambio de un número igual de iones de sodio (ver arriba). Esto puede desencadenar la hipercalemia del shock metabólico de la cirugía. El cortisol también reduce la absorción de calcio en el intestino. El cortisol regula a la baja la síntesis de colágeno.
Aminoácido
El cortisol aumenta los aminoácidos libres en el suero al inhibir la formación de colágeno, disminuir la absorción de aminoácidos por el músculo e inhibir la síntesis de proteínas. El cortisol (como opticortinol) puede inhibir inversamente las células precursoras de IgA en los intestinos de los terneros.
El cortisol también inhibe la IgA en el suero, como lo hace la IgM; sin embargo, no se muestra que inhiba la IgE.
Balance electrolítico
El cortisol aumenta la tasa de filtración glomerular y el flujo de plasma renal desde los riñones, lo que aumenta la excreción de fosfato, así como también aumenta la retención de sodio y agua y la excreción de potasio en grandes cantidades que actúan como aldosterona (en grandes cantidades, el cortisol se convierte en cortisona que actúa en la imitación del receptor de mineralcorticoides El efecto de la aldosterona).
También aumenta la absorción de sodio y agua y la excreción de potasio en los intestinos.
Sodio
El cortisol promueve la absorción de sodio a través del intestino delgado de los mamíferos. El agotamiento de sodio, sin embargo, no afecta los niveles de cortisol, por lo que el cortisol no puede usarse para regular el sodio sérico. El propósito original del cortisol puede haber sido el transporte de sodio.
Esta hipótesis está respaldada por el hecho de que los peces de agua dulce usan cortisol para estimular el sodio hacia adentro, mientras que los peces de agua salada tienen un sistema a base de cortisol para expulsar el exceso de sodio.
Potasio
Una carga de sodio aumenta la intensa excreción de potasio por el cortisol. La corticosterona es comparable al cortisol en este caso. Para que el potasio salga de la célula, el cortisol mueve una cantidad igual de iones de sodio a la célula. Esto debería hacer que la regulación del pH sea mucho más fácil (a diferencia de la situación normal de deficiencia de potasio, en la que dos iones de sodio se mueven por cada tres iones de potasio que se mueven, más cerca del efecto de desoxicorticosterona ).
Estómago y riñones
El cortisol estimula la secreción de ácido gástrico. El único efecto directo del cortisol sobre la excreción de iones de hidrógeno de los riñones es estimular la excreción de iones de amonio desactivando la enzima glutaminasa renal.
Memoria
El cortisol funciona con adrenalina (epinefrina) para crear recuerdos de eventos emocionales a corto plazo; Este es el mecanismo propuesto para el almacenamiento de memorias flash y puede originarse como un medio para recordar qué evitar en el futuro. Sin embargo, la exposición a largo plazo al cortisol daña las células en el hipocampo;
Este daño resulta en problemas de aprendizaje.
Ciclos diurnos
Los ciclos diurnos de los niveles de cortisol se encuentran en humanos.
Estrés y estado de ánimo
El estrés sostenido puede conducir a altos niveles de cortisol circulante (considerado como una de las «hormonas del estrés» más importantes ). Dichos niveles pueden dar lugar a una carga alostática, que puede conducir a diversas modificaciones físicas en las redes reguladoras del cuerpo.
Efectos durante el embarazo
Durante el embarazo humano, el aumento de la producción fetal de cortisol entre las semanas 30 y 32 inicia la producción de surfactante pulmonar pulmonar fetal para promover la maduración de los pulmones. En los corderos fetales, los glucocorticoides (principalmente el cortisol) aumentan aproximadamente después del día 130, y el surfactante pulmonar aumenta considerablemente, en respuesta, aproximadamente el día 135, y aunque el cortisol fetal del cordero es principalmente de origen materno durante los primeros 122 días, el 88% o más es de origen fetal en el día 136 de gestación.
Aunque el momento de la elevación de la concentración de cortisol fetal en las ovejas puede variar, promedia aproximadamente 11.8 días antes del inicio del parto.En varias especies de ganado (por ejemplo, bovinos, ovinos, caprinos y porcinos), el aumento repentino del cortisol fetal en la gestación desencadena el inicio del parto al eliminar el bloqueo de progesterona de la dilatación cervical y la contracción miometrial.
Los mecanismos que producen este efecto sobre la progesterona difieren entre especies. En las ovejas, donde la placenta produce progesterona suficiente para mantener el embarazo después de aproximadamente el día 70 de gestación, el aumento de cortisol fetal preparto induce la conversión enzimática placentaria de progesterona en estrógeno.
El nivel elevado de estrógenos estimula la secreción de prostaglandinas y el desarrollo del receptor de oxitocina ).
La exposición de los fetos al cortisol durante la gestación puede tener una variedad de resultados de desarrollo, que incluyen alteraciones en los patrones de crecimiento prenatal y posnatal. En titíes, una especie de primates del Nuevo Mundo, las hembras embarazadas tienen niveles variables de cortisol durante la gestación, tanto dentro como entre hembras.
Los bebés nacidos de madres con cortisol gestacional alto durante el primer trimestre del embarazo tuvieron tasas más bajas de crecimiento en los índices de masa corporal que los bebés nacidos de madres con cortisol gestacional bajo (aproximadamente un 20% más bajo). Sin embargo, las tasas de crecimiento postnatal en estos lactantes con alto contenido de cortisol fueron más rápidas que los lactantes con bajo contenido de cortisol más tarde en los períodos posnatales, y la recuperación completa del crecimiento se produjo a los 540 días de edad.
Estos resultados sugieren que la exposición gestacional al cortisol en los fetos tiene importantes efectos potenciales de programación fetal tanto en el crecimiento prenatal como postnatal en los primates.
Síntesis y lanzamiento
El cortisol es producido en el cuerpo humano por la glándula suprarrenal en la zona fasciculada, la segunda de las tres capas que comprende la corteza suprarrenal. La corteza forma la «corteza» externa de cada glándula suprarrenal, situada encima de los riñones. La liberación de cortisol es controlada por el hipotálamo, una parte del cerebro.
La secreción de la hormona liberadora de corticotropina por el hipotálamo provoca que las células de la hipófisis anterior vecina secreten otra hormona, la hormona adrenocorticotrópica (ACTH), en el sistema vascular, a través del cual la sangre la transporta a la corteza suprarrenal. La ACTH estimula la síntesis de cortisol y otros glucocorticoides, aldosterona mineralocorticoide yDehidroepiandrosterona.
Pruebas de individuos
Los valores normales indicados en las siguientes tablas pertenecen a los humanos (los niveles normales varían entre las especies). Los niveles medidos de cortisol, y por lo tanto los rangos de referencia, dependen del tipo de muestra (sangre u orina), el método analítico utilizado y factores como la edad y el sexo.
Los resultados de la prueba, por lo tanto, siempre deben interpretarse utilizando el rango de referencia del laboratorio que produjo el resultado.
Usando el peso molecular de 362.460 g / mol, el factor de conversión de µg / dl a nmol / l es aproximadamente 27.6; así, 10 µg / dl es aproximadamente 276 nmol / l.
El cortisol sigue un ritmo circadiano y para medir con precisión los niveles de cortisol es mejor probar cuatro veces al día a través de la saliva. Un individuo puede tener un cortisol total normal, pero tener un nivel inferior al normal durante un cierto período del día y un nivel superior al normal durante un período diferente.
Trastornos de la producción de cortisol
Algunos trastornos médicos están relacionados con la producción anormal de cortisol, como:
Hipercortisolismo primario ( síndrome de Cushing ): niveles excesivos de cortisol
Hipercortisolismo secundario (tumor hipofisario que produce la enfermedad de Cushing, síndrome de pseudo-Cushing )
Hiportisolismo primario ( enfermedad de Addison, síndrome de Nelson ): niveles insuficientes de cortisol
Hiportisolismo secundario (tumor hipofisario, síndrome de Sheehan )
Regulación
El control primario del cortisol es el péptido de la glándula pituitaria, ACTH, que probablemente controla el cortisol controlando el movimiento de calcio hacia las células diana secretoras de cortisol. La ACTH a su vez es controlada por el péptido hipotalámico, la hormona liberadora de corticotropina (CRH), que está bajo control nervioso.
CRH actúa sinérgicamente con arginina vasopresina, angiotensina II y epinefrina. (En los cerdos, que no producen arginina vasopresina, la lisina vasopresina actúa sinérgicamente con la CRH. )
Cuando los macrófagos activados comienzan a secretar IL-, que sinérgicamente con la CRH aumenta la ACTH, las células T también secretan el factor modificador de la respuesta de glucosteroides (GRMF), así como la IL-; ambos aumentan la cantidad de cortisol requerida para inhibir casi todas las células inmunes.
Las células inmunes luego asumen su propia regulación, pero a un punto de ajuste de cortisol más alto. Sin embargo, el aumento de cortisol en terneros diarreicos es mínimo en terneros sanos y disminuye con el tiempo. Las células no pierden toda su anulación de lucha o huida debido a la sinergia de la interleucina- con la CRH.
El cortisol incluso tiene un efecto de retroalimentación negativa sobre la interleucina-Especialmente útil para tratar enfermedades que obligan al hipotálamo a secretar demasiada CRH, como las causadas por bacterias endotóxicas. Las células inmunes supresoras no se ven afectadas por GRMF, por lo que el punto de referencia efectivo de las células inmunes puede ser incluso mayor que el punto de referencia para procesos fisiológicos.
GRMF afecta principalmente el hígado (en lugar de los riñones) para algunos procesos fisiológicos.
Los medios con alto contenido de potasio (que estimulan la secreción de aldosterona in vitro ) también estimulan la secreción de cortisol desde la zona fasciculada de las glándulas suprarrenales caninas, a diferencia de la corticosterona, sobre la cual el potasio no tiene efecto.
La carga de potasio también aumenta la ACTH y el cortisol en humanos. Esta es probablemente la razón por la cual la deficiencia de potasio hace que el cortisol disminuya (como se mencionó) y causa una disminución en la conversión de 11-desoxicortisol a cortisol. Esto también puede tener un papel en el dolor de artritis reumatoide;
El potasio celular es siempre bajo en RA.
También se ha demostrado que la presencia de ácido ascórbico, particularmente en dosis altas, media la respuesta al estrés psicológico y acelera la disminución de los niveles de cortisol circulante en el cuerpo después del estrés. Esto se puede evidenciar a través de una disminución en la presión sanguínea sistólica y diastólica y una disminución en el nivel de cortisol salival después del tratamiento con ácido ascórbico.
Factores que aumentan los niveles de cortisol
Las infecciones virales aumentan los niveles de cortisol a través de la activación del eje HPA por las citocinas.
El ejercicio aeróbico intenso (alto VO 2 máx. ) O prolongado aumenta transitoriamente los niveles de cortisol para aumentar la gluconeogénesis y mantener la glucosa en sangre; sin embargo, el cortisol disminuye a niveles normales después de comer (es decir, restablecer un equilibrio energético neutral )
Los traumatismos graves o los eventos estresantes pueden elevar los niveles de cortisol en la sangre durante períodos prolongados.
Bioquímica
Biosíntesis
El cortisol se sintetiza a partir del colesterol. La síntesis tiene lugar en la zona fasciculada de la corteza suprarrenal. (El nombre cortisol se deriva de la corteza). Mientras que la corteza suprarrenal también produce aldosterona (en la zona glomerulosa) y algunas hormonas sexuales (en la zona reticular), el cortisol es su secreción principal en los humanos y en otras especies.
Sin embargo, en el ganado bovino, los niveles de corticosterona pueden acercarse o exceder los niveles de cortisol). La médula de la glándula suprarrenal se encuentra debajo de la corteza, secretando principalmente las catecolaminas adrenalina (epinefrina) y noradrenalina (norepinefrina) bajo estimulación simpática.
La síntesis de cortisol en la glándula suprarrenal es estimulada por el lóbulo anterior de la glándula pituitaria con ACTH; La producción de ACTH es, a su vez, estimulada por CRH, que es liberada por el hipotálamo. La ACTH aumenta la concentración de colesterol en la membrana mitocondrial interna, mediante la regulación de la proteína reguladora aguda esteroidogénica.
También estimula el paso principal limitante de la velocidad en la síntesis de cortisol, en el que el colesterol se convierte en pregnenolona y es catalizado por el Citocromo P450SCC ( enzima de escisión de cadena lateral ).
Metabolismo
El cortisol es metabolizado por el sistema 11-beta hidroxiesteroide deshidrogenasa (11-beta HSD), que consta de dos enzimas: 11-beta HSD y 11-beta HSD.
11-beta HSD utiliza el cofactor NADPH para convertir la cortisona biológicamente inerte en cortisol biológicamente activo
11-beta HSD usa el cofactor NAD para convertir el cortisol en cortisona
En general, el efecto neto es que 11-beta HSD sirve para aumentar las concentraciones locales de cortisol biológicamente activo en un tejido dado; El 11-beta HSD sirve para disminuir las concentraciones locales de cortisol biológicamente activo.
El cortisol también se metaboliza en 5-alfa tetrahidrocortisol (5-alfa THF) y 5-beta tetrahidrocortisol (5-beta THF), reacciones para las cuales 5-alfa reductasa y 5-beta-reductasa son los factores limitantes de la velocidad, respectivamente. La 5-beta reductasa es también el factor limitante de la velocidad en la conversión de cortisona a tetrahidrocortisona.
Se ha sugerido que una alteración en 11-beta HSD desempeña un papel en la patogénesis de la obesidad, la hipertensión y la resistencia a la insulina conocida como síndrome metabólico.
Una alteración en 11-beta HSD se ha implicado en hipertensión esencial y se sabe que conduce al síndrome de exceso aparente de mineralocorticoides (MISMO).
Química
El cortisol es un corticosteroide pregnane natural y también se conoce como 11β, 17α, 21-trihidroxipregn–eno-,20-diona.
Animales
En animales, el cortisol se usa a menudo como un indicador de estrés y se puede medir en sangre, saliva, orina, cabello, y heces.
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