Ejercicios: Los sistemas nervioso y endocrino

Compara la señal nerviosa y la señal hormonal atendiendo a su velocidad, su duración, su vía de transmisión y la precisión de su destino, y pon un ejemplo de respuesta típica de cada una.

Describe las partes de una neurona (dendritas, soma, axón y terminales) y explica la función de cada una en la recepción, conducción y transmisión del impulso nervioso.

¿Qué es una hormona y dónde se fabrica? Cita dos glándulas endocrinas humanas, la hormona que secreta cada una y su efecto principal.

Distingue el sistema nervioso central del periférico: qué órganos incluye cada uno, qué función general cumple y cómo se comunican entre sí.

1. a) Nombra las tres partes principales del encéfalo.
2. b) Indica una función característica de cada una de ellas.

¿Qué es una sinapsis? Explica por qué la señal no pasa eléctricamente de una neurona a otra en la mayoría de ellas y qué ventaja puede tener usar un mensajero químico (modulación, amplificación).

Diferencia nervios sensitivos y motores, y razona qué pérdida funcional produce la lesión de cada tipo en una mano (¿qué ocurre con la sensibilidad y con el movimiento?).

Cita tres hormonas humanas (insulina, tiroxina, adrenalina, hormona del crecimiento), la glándula que las secreta y el efecto principal de cada una.

Al tocar un objeto muy caliente retiras la mano antes de sentir dolor. Describe el recorrido del impulso nervioso en ese arco reflejo, nombrando las neuronas que intervienen y explicando por qué la respuesta no pasa primero por el encéfalo.

Observa la imagen de la neurona y de la sinapsis química. a) Describe el camino de la señal desde la estructura 2 hasta la 8, explicando qué ocurre en cada paso. b) Razona qué ventaja aporta la estructura 4 a la velocidad de conducción. c) Explica por qué la señal en la sinapsis solo puede viajar de 5 a 8 y nunca al revés.

Explica qué es la retroalimentación negativa (feedback negativo) en la regulación hormonal, describiendo un ejemplo concreto: la regulación de la glucemia por insulina y glucagón, o la del eje tiroides.

La médula espinal es a la vez centro reflejo y autopista de la información. Explica qué ocurre tras una lesión medular completa según su altura (paraplejia si es lumbar o dorsal, tetraplejia si es cervical) y razona por qué las neuronas del sistema nervioso central apenas se regeneran.

El bocio es el crecimiento del tiroides por falta de yodo. Explica, usando la retroalimentación negativa del eje hipófisis-tiroides, por qué la glándula crece cuando no puede fabricar hormona tiroidea, y por qué la sal yodada casi erradicó ese problema.

La melatonina regula el ritmo circadiano. Explica qué señal ambiental la controla (la luz), qué ocurre con su secreción cuando usamos pantallas brillantes por la noche y qué consecuencias tiene para el sueño y el rendimiento el desfase horario crónico.

Compara el sistema nervioso simpático y el parasimpático: efectos sobre el corazón, la digestión, las pupilas y los bronquios, y explica por qué se les resume como «lucha o huye» y «descansa y digiere», indicando en qué situaciones domina cada uno.

En una prueba diagnóstica de sobrecarga oral de glucosa, se monitorea la glucemia y la concentración plasmática de insulina de dos personas (sujeto A y sujeto B) en ayunas y a los 60 y 120 minutos tras ingerir 75 g de glucosa diluida:

• Sujeto A: parte de 85 mg/dL de glucosa; a los 60 min alcanza 135 mg/dL y a los 120 min regresa a 90 mg/dL. Su insulina plasmática pasa de 8 µU/mL a 70 µU/mL y luego baja a 12 µU/mL.

• Sujeto B: parte de 170 mg/dL de glucosa; a los 60 min sube a 290 mg/dL y a los 120 min se sitúa en 265 mg/dL. Su insulina permanece constante e indetectable (< 2 µU/mL) en todas las tomas.

1. a) Justifica cuál de los dos sujetos padece diabetes mellitus tipo 1 relacionando los datos con los mecanismos de retroalimentación negativa y los transportadores de glucosa en el tejido muscular y hepático.
2. b) Si el sujeto B se inyecta por error el triple de la dosis indicada de insulina exógena sin ingerir carbohidratos, predice qué ocurrirá en el tejido adiposo, muscular y en el encéfalo. Justifica por qué una hipoglucemia severa compromete la vida en cuestión de minutos, a diferencia de una hiperglucemia moderada mantenida.

Durante un experimento de respuesta al estrés agudo, se somete a dos grupos de personas a una prueba estresante imprevista de 30 minutos de duración:

• Grupo Control: experimenta un aumento inmediato de la frecuencia cardíaca (de 70 a 135 lpm en apenas 6 segundos), dilatación pupilar y un pico precoz de glucemia, seguido a partir de los 15-20 minutos de un aumento sostenido de la gluconeogénesis hepática y disminución de la síntesis proteica.

• Grupo Tratado: ha recibido previamente un fármaco bloqueante específico de los receptores beta-adrenérgicos.

1. a) Predice de forma justificada qué diferencias registrará el Grupo Tratado respecto al Grupo Control en la frecuencia cardíaca, la presión arterial y la glucemia durante los primeros 60 segundos tras el inicio del estímulo.
2. b) Explica por qué la respuesta mediada por la adrenalina (sistema nervioso simpático y médula suprarrenal) desencadena efectos celulares en segundos, mientras que la respuesta coordinada por el cortisol (eje hipotálamo-hipófisis-corteza suprarrenal) tarda decenas de minutos en consolidarse. Basa tu justificación en la naturaleza química de cada hormona y sus respectivos mecanismos de transducción celular.

Un paciente sufre un traumatismo craneoencefálico que provoca la sección traumática total del tallo hipofisario (infundíbulo), interrumpiendo tanto la red vascular del sistema porta hipotálamo-hipofisario como las fibras nerviosas axónicas procedentes de los núcleos supraóptico y paraventricular.

1. a) Predice razonadamente cómo variará la concentración en sangre (aumentará, caerá drásticamente o se mantendrá igual) de cada una de las siguientes hormonas:

1. Hormona estimulante del tiroides (TSH) y Hormona del Crecimiento (GH).

2. Prolactina (considerando que el hipotálamo ejerce un control tónico inhibidor mediado por dopamina).

3. Oxitocina y Hormona Antidiurética (ADH o vasopresina).

1. b) Durante las primeras 24 horas de ingreso hospitalario, el paciente elimina más de 12 litros de orina muy diluida (densidad 1,002 g/mL, similar al agua pura) y refiere una sed extrema e insaciable. Identifica qué patología endocrina concreta sufre, justifica qué hormona es responsable de este balance hídrico y describe el fallo de feedback homeostático que se ha producido.

En el tratamiento médico de niños con pubertad precoz central (desarrollo puberal anómalo antes de los 8 años debido a la activación prematura del eje hipotalámico), se emplea como fármaco un agonista potente de la hormona liberadora de gonadotropinas (GnRH) suministrado mediante un implante subcutáneo de liberación continua.

1. a) Sabiendo que en condiciones fisiológicas normales el hipotálamo secreta GnRH en pulsos intermitentes cada 60 a 90 minutos para inducir la síntesis de LH y FSH en la adenohipófisis, explica la aparente contradicción: ¿por qué la administración ininterrumpida y constante de un activador (agonista) de la GnRH detiene la pubertad en vez de acelerarla? Justifica el mecanismo celular que sufren los receptores de la adenohipófisis.
2. b) En las últimas décadas, la edad de inicio puberal se ha adelantado de manera significativa en las poblaciones con dietas hipercalóricas y mayor tasa de obesidad infantil. Formula una hipótesis biológica que relacione la masa de tejido adiposo corporal, la hormona leptina y el generador de pulsos de GnRH, y predice por qué una atleta juvenil con porcentaje de grasa corporal extremadamente bajo puede presentar amenorrea o retraso puberal.

Un varón de 23 años acude a consulta médica por infertilidad de un año de evolución y ginecomastia (desarrollo de tejido mamario). El análisis de sangre y el espermiograma arrojan los siguientes resultados:

• Andrógenos plasmáticos (testosterona total): 36 ng/mL (rango normal de referencia: 3,0 a 10,0 ng/mL).

• LH (hormona luteinizante): < 0,1 mUI/mL (rango normal: 1,5 a 9,0 mUI/mL).

• FSH (hormona foliculoestimulante): < 0,1 mUI/mL (rango normal: 1,4 a 14,0 mUI/mL).

• Espermiograma: azoospermia total (cero espermatozoides viables en la eyaculación) y marcada atrofia testicular bilateral.

1. a) Interpreta estos resultados deduciendo si el origen de los andrógenos es endógeno o exógeno (consumo de anabolizantes sintéticos). Justifica cómo responde el bucle de retroalimentación negativa hipotálamo-hipófisis y por qué, a pesar de tener una concentración de andrógenos cuatro veces superior al valor normal, el paciente no produce espermatozoides.
2. b) Si el paciente interrumpe de forma brusca el consumo de anabolizantes sin seguimiento médico, predice razonadamente qué valores hormonales y síntomas físicos y anímicos experimentará durante las semanas posteriores. Justifica por qué el eje endocrino no se normaliza de manera instantánea.