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Sistema hormonal
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El sistema hormonal usa mensajeros químicos (hormonas) secretados en glándulas endocrinas que viajan por la sangre hasta órganos diana. La cinética es de primer orden: la concentración en estado estacionario C_ss = S/k_elim depende de la tasa de secreción y de la semivida plasmática. La semivida varía enormemente entre hormonas (insulina: 5 min; cortisol: 6090 min; T4: 7 días), lo que determina la rapidez de respuesta del sistema.

El eje HPA (hipotálamo-pituitaria-adrenal) es el ejemplo canónico de retroalimentación negativa hormonal: el estrés activa el hipotálamo (CRH) pituitaria (ACTH) suprarrenal (cortisol) retroalimentación negativa sobre hipotálamo y pituitaria (cortisol inhibe CRH y ACTH). El sistema dinámico de tres compartimentos produce oscilaciones ultradianas (~2 h) y el ritmo circadiano (pico 8 AM, nadir 2 AM) de cortisol.

El modelo de Goodwin (represor con retardo de tres pasos) explica la generación de oscilaciones circadianas (~24 h): el ARNm (X) produce proteína (Y) que forma un represor (Z) que inhibe la transcripción de X. Con suficiente retardo y no-linealidad (n 3 en la función de inhibición), el sistema oscila espontáneamente. Este modelo describe el reloj molecular circadiano (genes CLOCK/BMAL1/PER/CRY en mamíferos).

La fracción de receptores ocupados (isoterma de Hill) determina la respuesta biológica: E = E_max × [H]^n/([H]^n + K_D^n). En la resistencia hormonal (hipotiroidismo con TSH elevada pero T4 normal, resistencia a la insulina), la K_D efectiva está aumentada (o el n reducido): se necesita más hormona para el mismo efecto. El diagnóstico se realiza con pruebas de estimulación o supresión que evalúan la capacidad de respuesta del tejido diana.

El eje tiroideo (TSH T4 T3 retroalimentación sobre TSH) tiene la retroalimentación más sensible y precisa del sistema endocrino: la relación TSH-T4 libre es log-lineal con n_T 23 (Hill), lo que implica que pequeños cambios de T4 libre producen grandes cambios de TSH. Por eso la TSH es el mejor marcador funcional de la tiroides: un TSH normal (0.44 U/mL) prácticamente descarta disfunción tiroidea clínicamente significativa.

>Modelo

ID:('ky', 46)

Sistema hormonal
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Variables
Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$F_{oral}$
F_oral
Biodisponibilidad oral
1
$effect$
effect
Efecto hormonal
1
$E_{max}$
E_max
Efecto máximo
1
$n_G$
n_G
Exponente Goodwin
1
$n_{Hill}$
n_Hill
Exponente Hill
1
$n_T$
n_T
Exponente HPT
1
$\theta$
theta
Fracción receptores ocupados
1
$resistance$
resistance
Resistencia tisular
1
$k_a$
k_a
Absorción
1/s
$k_{elim}$
k_elim
Constante de eliminación
1/s
$k_{XY}$
kXY
Conversión Goodwin XY
1/s
$k_{YZ}$
kYZ
Conversión Goodwin YZ
1/s
$k_{dX}$
kdX
Degradación Goodwin dX
1/s
$k_{dY}$
kdY
Degradación Goodwin dY
1/s
$k_{dZ}$
kdZ
Degradación Goodwin dZ
1/s
$k_e$
k_e
Eliminación PK
1/s
$V_d$
Vd
Volumen distribución
m³
$Dose$
Dose
Dosis
mol
$ACTH$
ACTH
Adrenocorticotropina
mol/m³
$C_{ss}$
Css
Concentración estacionaria
mol/m³
$H$
H
Concentración hormonal genérica
mol/m³
$C_{pk}$
Cpk
Concentración PK oral
mol/m³
$K_T$
K_T
Constante HPT
mol/m³
$KD_{eff}$
KD_eff
Constante receptor efectiva
mol/m³
$Cort$
Cort
Cortisol
mol/m³
$CRH$
CRH
Hormona liberadora de corticotropina
mol/m³
$K_{i,G}$
Ki_G
Inhibición Goodwin
mol/m³
$TSH$
TSH
Tirotropina
mol/m³
$T4_{free}$
T4_free
Tiroxina libre
mol/m³
$TSH_{max}$
TSH_max
TSH máxima
mol/m³
$X$
X
Variable Goodwin X
mol/m³
$Y$
Y
Variable Goodwin Y
mol/m³
$Z$
Z
Variable Goodwin Z
mol/m³
$stressInput$
stressInput
Entrada de estrés
mol/m³·s
$S$
S
Secreción hormonal
mol/m³·s
$v_1$
v1
Síntesis Goodwin X
mol/m³·s
$t_{half,H}$
t_half_H
Semivida hormonal
s
$t$
t
Tiempo
s

ID:(0, 46)

gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Chile