El sistema endocrino de los insectos y sus hormonas

Las hormonas son unas sustancias químicas que, al ser liberadas, producen variados efectos en los organismos, controlando muchos procesos. Principalmente pueden ser eicosanoides, esteroides, aminas, péptidos o proteínas. Cada una con una función que viene dada por su naturaleza bioquímica.

Las hormonas de los insectos han sido estudiadas en varias especies y sus patrones de producción y funciones se pueden extender a todas las especies de insectos. El papel de las hormonas es, por lo general, importante pero tiene un papel absolutamente crucial en el proceso de muda y metamorfosis

Las hormonas en los insectos son producidas por centros neuronales, neuroglandulares o glandulares. Hay órganos como los ovarios que también pueden producir hormonas aunque no sea su función principal..

En este esquema de un insecto se marcan los principales centros productores de hormonas. Vemos que hay muchas neuronas encargadas de producir hormonas, como algunas del cerebro o del ganglio subesofágico.

Las células neurosecretoras son las mayores productoras de hormonas. Son neuronas modificadas que se encuentran distribuidas por el sistema nervioso. Estas células producen la mayoría de hormonas conocidas en los insectos, exceptuando algunos ecdisteroides y hormonas juveniles que son producidas por tejido no neuronal. Aún así, la síntesis y posterior liberación de los ecdisteroides y hormonas juveniles siempre está regulada por la producción de neurohormonas del sistema nervioso central.

Glándulas productoras de hormonas

Corpora cardiaca: son un par de cuerpos neuroglandulares localizados a ambos lados de la aorta y detrás del cerebro.Pueden producir sus propias hormonas (como la AKH) pero también almacenan y liberan otros tipos de hormonas, como la PTTH, originada en el cerebro. La PTTH promueve la actividad secretora de las glándulas protorácicas.

Glándulas protorácicas: de localización difusa, siempre se encuentran a pares en varias regiones del cuerpo como el tórax o detrás de la cabeza. Secretan un ecdisteroide, normalmente la ecdisona, la cual, después de ser hidroxilada, promueve el inicio del proceso de muda de la epidermis. En la gran mayoría de los insectos estas glándulas se van atrofiando a medida que el insecto crece, hallándose casi inservibles en el estado adulto. En casos excepcionales como los pececillos de plata, estas glándulas siguen funcionando durante su adultez por que no dejan de mudar durante su vida.

Corpora allata: son pequeños y pareados cuerpos glandulares que se derivan del epitelio y se localizan a cada lado del tubo digestivo. En algunos insectos se encuentran fusionados como una única glándula. Su función es producir la hormona juvenil, la cual tiene papeles importantes en la regulación de la metamorfosis y la reproducción. En las mariposas, estas glándulas también almacenan y liberan la PTTH.

Células Inka: son células endocrinas y son el componente mayoritario de las glándulas epitraqueales, que son unas estructuras pareadas unidas a los tubos traqueales, cerca de cada espiráculo. Se encuentran en los segmentos protorácicos y abdominales de mariposas, moscas y algunos escarabajos e himenópteros. Las células Inka producen y liberan las hormonas pre-ecdisis y hormona iniciadora de la ecdisis, péptidos que activan la secuencia de fases de la muda, activando receptores del sistema nervioso central. Las fases de la ecdisis consisten en pre-ecdisis, ecdisis y comportamientos post-ecdisis, involucrando contracciones de grupos concretos de músculos esqueléticos, generando movimientos para facilitar la expulsión de la antigua cutícula.

Principales grupos de hormonas

Hay 3 principales grupos de hormonas en los insectos: ecdisteroides, hormonas juveniles y neurohormonas. 

Ecdisteroides: así se llama a cualquier esteroide con actividad promotora de la ecdisis. Todos los ecdisteroides derivan de los esteroles, como el colesterol, el cual no puede sintetizar y necesitan obtenerlo de la dieta. Se encuentran presentes en todos los insectos y forman un gran grupo de compuestos químicos, siendo la ecdisona y la 20-hidroxiecdisona los más comunes. La ecdisona es liberada por las glándulas protorácicas a la hemolinfa y suele ser convertida en la 20-hidroxiecdisona que es una forma más activa de la hormona, lo que ocurre en varios tejidos. Los ecdisteroides son también producidos por los ovarios de las hembras de los insectos y pueden tener también una función en la maduración ovárica. También pueden ser almacenados en los huevos para poder ser metabolizados para la formación de la cutícula embriónica.

Hormonas juveniles: forman una familia de compuestos sesquiterpenoides. El símbolo JH puede referirse a muchos de ellos. Son hormonas señalizadoras que, por via lipídica activan proteínas con papeles muy importantes en el desarrollo y fisiología. Las JH de insectos tienen dos funciones principales: control de la metamorfosis y regulación del desarrollo reproductivo. Las JH inhiben la muda, promoviendo el arraigo de rasgos larvarios en los individuos. La muda a la adultez se produce en ausencia de JH, por tanto, las JH controlan el grado y el sentido de la diferenciación en cada muda. En una hembra adulta, las JH estimulan la deposición de la yema en los huevos y afecta a la producción de hormonas y a la actividad de glándulas accesorias.

Neurohormonas: el grupo de hormonas más numeroso, son pequeños péptidos (compuestos de unos pocos aminoácidos). Son reguladores clave de todos los procesos fisiológicos , incluyendo el desarrollo homeostasis, metabolismo y reproducción, así como también la secreción de hormonas juveniles y ecdisteroides. Se han descrito más de 100 compuestos diferentes de este grupo, muchos existiendo en diferentes formas químicas. Muchos compuestos son producidos por el mismo gen. Los neuropéptidos regulan a través de señales inhibidoras y estimuladoras, alcanzando receptores via axones nerviosos o la hemolinfa. Los receptores son sitios de unión de alta afinidad , localizados en la membrana plasmática de las células diana, siendo la mayoría receptores acoplados a proteínas G. Otros como la PTTH y péptidos similares a la insulina, ejercen su función activando receptores tirosina-kinasa.

A continuación, algunos ejemplos de hormonas con efectos importantes y bien estudiados.

 

Esta es una representación en 3-D de una proteína de unión a hormona juvenil de mosquito. Su estructura ha sido obtenida y depositada en la base de datos del Protein Data Bank. Como todas las moléculas, su forma condiciona su función y, estudiando una puede uno dirigirse hacia la otra.