Hormona

Existeixen hormones naturals i hormones sintètiques. Les unes i les altres s'empren com a tractaments en certs trastorns, en general, encara que no únicament, quan cal compensar la seva falta o augmentar els seus nivells si són menors del normal.

Les hormones pertanyen al grup dels missatgers químics, que inclou també als neurotransmissors i les feromones. De vegades és difícil classificar a un missatger químic com a hormona o neurotransmissor.

Tots els organismes pluricel·lulars produeixen hormones, incloent-hi les plantes (fitohormona).

Les hormones més estudiades en animals (i humans) són les produïdes per les glàndules endocrines, però també són produïdes per gairebé tots els òrgans humans i animals.

L'especialitat mèdica que s'encarrega de l'estudi de les malalties relacionades amb les hormones és l'endocrinologia.

Cada cèl·lula és capaç de produir una gran quantitat de molècules reguladores. Les glàndules endocrines i els seus productes hormonals estan especialitzats en la regulació general de l'organisme i també en l'autorregulació d'un òrgan o teixit. El mètode que utilitza l'organisme per regular la concentració d'hormones és balanç entre la retroalimentació positiva i negativa, fonamentat en la regulació de la seva producció, metabolisme i excreció. També hi ha hormones tròfiques i no tròfiques, segons el blanc sobre el qual actuen.

Les hormones poden ser estimulades o inhibides per:

• Altres hormones.
• Concentració plasmàtica d'ions o nutrients.
• Neurones i activitat mental.
• Canvis ambientals, per exemple llum, temperatura, pressió atmosfèrica.

Un grup especial d'hormones són les hormones tròfiques que actuen estimulant la producció de noves hormones per part de les glàndules endocrins. Per exemple, la TSH produïda per la hipòfisi estimula l'alliberament d'hormones tiroidals a més d'estimular el creixement d'aquesta glàndula. Recentment s'han descobert les hormones de la gana: ghrelina, orexina i pèptid i els seus antagonistes com la leptina.

Les hormones poden segregar-se en forma cíclica, contribuint veritables bioritmes(p. ex.: secreció de prolactina durant la lactància, secreció d'esteroides sexuals durant el cicle menstrual). Pel que fa a la seva regulació, el sistema endocrí constitueix un sistema cibernètic, capaç d'autorregularse a través dels mecanismes de retroalimentació (feed-back), els quals poden ser de dos tipus:

• Feed-Back positiu: és quan una glàndula segrega una hormona que estimula a una altra glàndula perquè segregui una altra hormona que estimuli la primera glàndula.

Ej: la FSH segregada per la hipòfisi estimula el desenvolupament de fol·licles ovàrics que segrega estrògens que estimulen una major secreció de FSH per la hipòfisi.

• Feed-Back negatiu: quan una glàndula segrega una hormona que estimula a una altra glàndula perquè segregui una hormona que inhibeix a la primera glàndula.

Ej: l'ACTH segregada per la hipòfisi estimula la secreció de glucocorticoides adrenales que inhibeixen la secreció d'ACTH per la hipòfisi.

Al seu torn, segons el nombre de glàndules involucrades en els mecanismes de regulació, els circuits glandulars poden classificar-se en:

• Circuits llargs: una glàndula regula una altra glàndula que regula a una tercer glàndula que regula a la primera glàndula, per la qual cosa en l'eix estan involucrades tres glàndules.
• Circuit curts: una glàndula regula una altra glàndula que regula a la primera glàndula, per la qual cosa en l'eix estan involucrades només dues glàndules.
• Circuits ultra curts: una glàndula es regula a si mateixa.

Les hormones tenen la característica d'actuar sobre les cèl·lules, que han de disposar d'una sèrie de receptors específics. Hi ha dos tipus de receptors cel·lulars:

Receptors de membrana: els usen les hormones peptídiques. Les hormones peptídiques (1^er missatger) es fixen a un receptor proteic que hi ha en la membrana de la cèl·lula, i estimulen l'activitat d'una altra proteïna (unitat catalítica), que fa passar l'ATP (intracel·lular) a AMP (2n missatger), que juntament amb el calci intracel·lular, activa l'enzim proteïna-cinasa (responsable de produir la fosforilació de les proteïnes de la cèl·lula, que produeix una acció biològica determinada). Aquesta és la teoria o hipòtesi de 2º missatger o de Sutherland.

Receptors intracel·lulars: els usen les hormones esteroideas. L'hormona travessa la membrana de la cèl·lula diana per difusió. Una vegada dins del citoplasma s'associa amb el seu receptor intracel·lular, amb el qual viatja al nucli travessant junts la membrana nuclear. En el nucli es fixa a l'ADN i fa que se sintetitzi ARNm, que indueix a la síntesi de noves proteïnes, que es traduiran en una resposta fisiològica. O bé, pot situar-se en el lloc de la maquinària biosintetica d'una determinada proteïna per evitar la seva síntesi.

Segons la natura química de les hormones, hom les pot classificar en tres grups:^[1]

Hormones esteroides

Estructuralment estan basades en el ciclopentanoperhidrofenantrè (anomenat també esterà o gonà), un hidrocarbur policíclic que pot considerar-se un producte de la saturació del fenantrè associat a un anell de ciclopentà. Té 17 àtoms de carboni. D'aquesta base estructural deriven els esteroides, que són la molècula base per a multitud de molècules d'origen lipídic, com els esterols (colesterol), àcids biliars i les hormones esteroides. També se solen incloure dins d'aquest grup les hormones adrenocorticals i les hormones sexuals. En el còrtex suprarenal es produeixen més de 50 tipus d'hormones corticoesteroides mitjançant reaccions d'eliminació de l'anell D del colesterol, i introdueixen oxigen per crear els grups ceto i hidroxil.

• 
  Aldosterona
• 
  Estriol
• 
  Estrona
• 
  Cortisona
• 
  Cortisol
• 
  Testosterona
• 
  Progesterona
• 
  Nandrolona

Hormones derivades d'aminoàcids

Els aminoàcids són unes molècules que contenen un grup carboxil i un grup amino. Químicament són molt diversos. N'hi ha que formen part de proteïnes (proteics), mentre que d'altres mai s'hi presenten. Tots els aminoàcids que componen proteïnes presenten un carboni asimètric anomenat alfa on hi enllaça el grup carboxil, el grup amino, un hidrogen i un radical que és el que varia en cada aminoàcid.

• 
  Tiroxina
• 
  Diiodotiroxina
• 
  (+)-Efedrina
• 
  DHA

Hormones peptídiques

Els pèptids (del grec πεπτος, "digerible") són una família de molècules formades per la unió de diversos aminoàcids en un ordre determinat. Poden tenir de 3 a més de 200 residus d'aminoàcids. Els aminoàcids estan enllaçats entre ells mitjançant l'enllaç peptídic, atès que el grup funcional resultant és una amida. Els pèptids, igual que les proteïnes, estan presents a la naturalesa i són responsables d'un gran nombre de funcions biològiques, moltes de les quals encara no es coneixen. Els pèptids es diferencien de les proteïnes en què són més petits (tenen menys de deu mil o dotze mil Daltons) i que les proteïnes poden estar formades per la unió de diversos polipèptids, i de vegades grups prostètics. Un exemple de polipèptid és la insulina, la qual es compon de 55 aminoàcids i es coneix com una hormona d'acord amb la funció que té en l'organisme. S'inclouen dins d'aquest grup les hormones de la insulina, el glucagó i la somatostatina, la parathormona, la calcitonina i les hormones de l'hipotàlem i la hipòfisi.Existeix un grup d'Hormones peptídiques vegetals.

• 
  Insulina
• 
  Oxitocina
• 
  Vasopressina

Catecolamines

Són hormones sintetitzades a partir de tirosina, i reben aquest nom per la seva relació amb el catecol. Alguns exemples són la noradrenalina o l'adrenalina.Les que se sintetitzen al cervell actuen com a neurotransmissors, encara que algunes poden ser secretades per les glàndules suprarenals.

Icosanoides

Procedeixen totes elles de l'araquidonat. Són les úniques que no se sintetitzen i s'emmagatzemen, sinó que són sintetitzades al moment en què es necessiten. A partir del trencament del grup acil mitjançant la fosfolipasa A2 es poden sintetitzar hormones com les prostaglandines, els tromboxans o els leucotriens.

Hormones retinoides

Els retinoides regulen el creixement, la supervivència i la diferenciació cel·lular. La prohormona retinol se sintetitza al fetge a partir de la vitamina A. Ens els adults, les dianes principals d'aquesta hormona són la còrnia, la pell, l'epiteli del pulmó i de la tràquea i el sistema immunitari.

Hormones tiroidals

La tiroxina i la triiodotironina se sintetitzen a partir de la proteïna precursora tiroglobulina. Actuen a través de receptors que estimulen el metabolisme energètic mitjançant l'estimulació de gens catabòlics.

Monòxid de nitrogen

El monòxid de nitrogen, ${\displaystyle {\ce {NO}}}$ , se sintetitza a partir de l'oxigen molecular i del nitrogen del grup guanidina de l'arginina, gràcies a la NO-sintasa. Actua prop d'on s'ha alliberat, i es caracteritza per la vasodilatació que produeix als vasos propers.

Hormona de la vitamina D

El calcitriol s'obté a partir de la vitamina D al fetge i als ronyons. El calcitriol és capaç d'activar una proteïna intestinal que uneix calci i l'introdueix al metabolisme de l'organisme. La falta de vitamina D pot portar greus problemes i malalties com el raquitisme.

En els invertebrats es troben hormones de caràcter morfogenètic que intervenen en el creixement, en la metamorfosi, en la reproducció, etc. Són ben conegudes les que intervenen en les metamorfosis dels insectes: l'ecdisona, que fa transformar l'eruga en crisàlide i aquesta en papallona, i l'hormona juvenil, antagònica de l'anterior que fa aparèixer característiques larvals, o sigui, que, de fet, produeix mudes d'eruga a eruga. L'equilibri en la producció de totes dues fa possible la metamorfosi. En els cefalòpodes i els crustacis hi ha hormones que produeixen canvis de color. També ha estat demostrada en molts invertebrats l'existència d'hormones sexuals, i fa uns quants anys han estat descrites, en els insectes, les feromones.

En els vegetals les hormones s'anomenen fitohormones i el sistema hormonal és l'únic regulador de l'activitat cel·lular conjunta.

• 
  Giberel·lina
• 
  Àcid jasmònic
• 
  Àcid abscíssic
• 
  Zeatina

• Estimulen la síntesi de determinades substàncies.
• Regulen el metabolisme cel·lular.
• Estimulen el creixement i la diferenciació cel·lular.

• Hormones proteiques:(exemples catecolamina i tiroxina) No penetren al medi intern de les cèl·lules de l'òrgan diana perquè tenen un pes molecular elevat. En unir-se al seu receptor de membrana, indueixen l'activació d'un enzim, l'adenilciclasa que catalitza la transformació de l'ATP en AMP cíclic que actua com a segon missatger activant l'enzim cinasa que indueix la resposta.
• Hormones esteroides: (com la prostaglandina) travessen la membrana plasmàtica s'uneixen als receptors específics que les introdueixen al nucli, un cop allí desinhibeixen gens que originen ARN missatger que indueixen la síntesi de proteïnes.

Hormones peptídiques i derivades d'aminoàcids

Són pèptids de diferent longitud o derivats d'aminoàcids; atès que la majoria no travessen la membrana plasmàtica de les cèl·lules diana, aquestes disposen de receptors específics per a tals hormones en la seva superfície.

Hormones lipídiques

La seva naturalesa lipòfila els permet travessar la bicapa lipídica de les membranes cel·lulars; els seus receptors específics es localitzen en el citosol o en el nucli de les cèl·lules diana.

Esteroides

A principis del segle xx dos fisiòlegs anglesos, William Maddock Baylis i Ernest Henry Starling, quedaren impressionants perquè el pàncrees segregava una substància dins del duodè, just en el moment en què els aliments abandonaven l'estómac i entraven dins l'intestí. Suposaren que l'ordre havia de ser donada pel sistema nerviós, l'únic sistema conegut de comunicació dins de l'organisme. Per comprovar-ho tallaren tots els nervis del pàncrees. Però el pàncrees seguia secretant en el moment just. El 1902 descobriren un missatger químic, secretat per les parets de l'intestí. Així arribaren a la conclusió de què l'aliment quan penetra dins el duodè estimula la seva mucosa que secreta aquesta substància, la qual viatja a través de la sang fins al pàncrees i desencadena l'alliberament del suc pancreàtic. Aquesta primera hormona era la secretina. A partir d'aquest descobriment, el 1907 anomenaren als missatgers fins a la sang hormones, a partir del grec hormõn, participi present de hormáō, "moure; excitar".

Gràcies a aquests treballs es descobriren noves hormones. Per exemple també era una hormona una substància aïllada el 1901 pel químic Jokichi Takamine de les glàndules suprarrenals, l'adrenalina. El 1915 Edward Calvin Kendall aïllà a partir de la glàndula tiroide un aminoàcid que contenia iode i que es comportava com una hormona, i que anomenà tiroxina. L'any 1916 el metge escocès Albert Sharpey-Shafer, indicà que els illots de Langerhans, una cèl·lules situades al pàncrees, secretaven una hormona que tenia propietats antidiabètiques, i que anomenà insulina del llatí insŭla, "illa" i -ina, per al·lusió als illots de Langerhans. Aquesta hormona fou aïllada finalment pel metge canadenc Frederick Grant Banting i pel fisiòleg Charles Herbert Best el 1921.

El 1927 dos fisiòlegs alemanys, Bernhard Zondek i Selmar Aschheim, descobriren que extractes de l'orina d'una dona embarassada, si eren injectats a femelles de rates o ratolins, incrementaven el zel sexual. D'aquesta manera descobriren la primera hormona sexual i a la primera prova d'embaràs. Aquesta hormona, que anomenaren estrona fou aïllada dos anys després per l'alemany Adolf Butenandt i pel nord-americà Edward Doisy. El 1931 Butenandt aïllà la primera hormona sexual masculina que anomenà androsterona.

• Estrogen i progesterona (en la píndola anticonceptiva)
• Insulina (en diabètics)
• adrenalina (en otorrinolaringologia)
• Oxitocina com a inductor del part.