Efectos de las hormonas tiroideas sobre el metabolismo basal, la respiración celular y la fosforilación oxidativa.
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Metabolismo Basal. Fuente: Triana, J. Bajar de peso con ejercicios. [Artículo en línea]
El término “metabolismo” se refiere a todas las posibles rutas que pueden tomar los compuestos químicos que se encuentran en nuestro organismo para convertirse en sustancias aprovechables (anabolismo)/degradas (catabolismo) para producir energía, y asimismo se refiere a todas la interacciones de dichas sustancias dentro de esta ruta con otros compuestos químicos, así como a los mecanismos de regulación de dichas vías de conversión. “Metabolismo basal”, se refiere al gasto energético mínimo para poder cumplir con los requerimientos básicos del organismo y mantener las funciones vitales.

El efecto general de las hormonas tiroideas consiste en la regulación de la transcripción nuclear de un gran número de genes, aumentando la síntesis protéica de un mayor número de enzimas catabólicas produciendo de esta manera un aumento de los requerimientos energéticos del organismo. En ocasiones el exceso de hormonas tiroideas produce un déficit vitamínico, ya que las vitaminas actúan como coenzimas de los procesos metabólicos y al haber un incremento en la síntesis de enzimas se requiere del gasto de más vitaminas.
Por ello, mayor actividad de enzimas catalíticas se traduce en aceleración del metabolismo en el organismo. Las hormonas tiroideas estimulan la rápida captación de glucosa por las células, aumentando de glicólisis de los tejidos periféricos como el músculo y el tejido adiposo y la gluconeogénesis a nivel hepático como método de compensación a la disminución de la glicemia en sangre, producto del aumento de la velocidad de la glicólisis en los tejidos anteriormente nombrados asimismo, promueve la absorción intestinal de carbohidratos e incremento de la secreción de insulina. Como las hormonas tiroideas promueven un elevado requerimiento energético, se incrementa la concentración plasmática de ácidos grasos libres pero disminuye la de triacilglicéridos, colesterol y fosfolípidos mediante el incremento de receptores de LDL en las células hepáticas lo que determina su eliminación del plasma, secreción de los mismos por la bilis y excreción a través de las heces.
Asimismo un importante efecto de las hormonas tiroideas es el de aumentar la velocidad con la que se realiza la Bomba sodio-potasio ATPasa, este es un mecanismo de transporte activo de la membrana plasmática donde se introduce sodio dentro de la célula y se expulsa potasio (cotransporte) en contra del gradiente de concentración, este mecanismo requiere el uso de ATP citoplasmático y es por esto que la relación ADP/ATP citoplasmática aumenta. Este transporte se utiliza en favor de captar glucosa, puesto que ésta entra al intestino por medio de este mecanismo, y al haber más requerimientos de carbohidratos en la célula producto de el aumento de los requerimientos energéticos (metabolismo basal) del organismo inducidos por las hormonas tiroideas es necesario la utilización de más ATP para aumentar la velocidad de dicho transporte.
El aumento en la velocidad de las reacciones catabólicas conlleva a un déficit de energía que se presenta por una relación ATP/ADP baja en el citoplasma, lo que se traduce en un incremento del metabolismo basal. El ADP es capaz de entrar a la mitocondria por su transportador específico y éste actúa como un modulador alostérico positivo en varias enzimas del ciclo del acido cítrico (Krebs), aumentando su velocidad y el número de equivalentes reductores como NADH Y FADH, que son exportados a la cadena transportadora de electrones, en la fosforilación oxidativa para producir ATP, y de esta manera suplir las necesidades de la célula demandante. Dicho proceso es la causa de un aumento del ritmo de la respiración celular.
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Mitocondria. Fuente: Lujan, T. Estructura y Función de la Mitocondria. [Blog en línea]

La "respiración celular" es un proceso catabólico en el de metabolismo (dependiente o no de oxígeno) que agrupa un conjunto de reacciones bioquímicas por las cuales determinados compuestos orgánicos son degradados completamente por oxidación, hasta su conversión en sustancias inorgánicas, obteniéndose a partir de los mismos, energía en forma de ATP.
El aumento del metabolismo basal ocasionado por las hormonas tiroideas T3 (más activa) y T4 se aumenta el consumo de O2 y por ende su demanda a nivel intramitocondrial en el proceso de respiración celular aeróbico (dependiente de oxígeno) debido a los altos requerimientos citoplasmáticos de ATP.
La "fosforilación oxidativa" Es un proceso que se realiza dentro de las mitocondrias de las células el cual consiste en la obtención de energía en forma de ATP producto de la transferencia de electrones desde el NADH o FADH2 hasta el O2 reduciéndolo hasta H2O (por medio de una serie de transportadores electrónicos), a medida de que sucede este procesos se van liberando protones al espacio intermembrana de la mitocondria, los cuales crearán una especie de gradiente con la matriz mitocondrial (espacio intermembrana = positivo/matriz = negativo) denominado fuerza protón motriz. Este proceso resulta ser la principal fuente de ATP en organismos aeróbicos. En la fosforilación oxidativa se lleva a cabo una conversión de fuerzas electrón-motriz a protón-motriz por medio de una cadena transportadora de electrones que consta de tres bombas de protones impulsadas por electrones; el Complejo I: NADH-ubiquinona oxidorreductasa / Complejo II: FADH2-ubiquinona llamado succinato deshidrogenasa, Complejo III: ubiquinol-citocromo C oxidorreductasa y Complejo IV: citocromo C oxidasa. La fase final de este proceso está dado por la enzima ATP sintasa quien se encarga de sintetizar ATP como consecuencia del gradiente de protones creado por dichas bombas que son impulsado a entrar la matriz mitocondrial. La cantidad de oxígeno consumido muestra la velocidad a la cual se realiza la fosforilación oxidativa, ya que el oxígeno es el último aceptor de electrones en la cadena trasportadora.
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Cadena Transportadora de Electrones. Fuente: Biología. Metabolismo Celular. [Blog en línea]

Las hormonas tiroideas son capaces de desacoplar este proceso, debido a que T3 promueve la transcripción génica de genes tales como el UCP 1 (gen de la termogenina) UCP2 y el UCP3 en tejidos como el músculo y tejido adiposo pardo, estos genes, codifican para desacoplantes de la membrana mitocondrial interna. Los desacoplantes son moléculas orgánicas que permiten la disipación de la fuerza protón motriz, permitiendo la entrada de de protones desde el espacio intermembrana a la matriz mitocondrial a favor del gradiente iónico. Dicha acción disminuye la formación de ATP puesto que el complejo ATP sintasa disminuye su velocidad producto de la menor disponibilidad de protones que estimulan la actividad del complejo y por ende la formación de ATP. Debido a que la relación de ATP/ADP sigue baja en proporción a las oxidaciones realizadas se produce un consumo en exceso de oxígeno.

La energía que no es transformada a ATP en la mitocondria, se libera a manera de CALOR en la célula. Dicho calor es lo que produce en la paciente, su estado febril de 38,3º C y la sensación de "calor en la piel".

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Fuente: Ken Beuchamp J. Clin. Invest.

Al aumentar el consumo de O2, también incrementa su demanda para suplir los requerimientos energéticos de la célula. Las hormonas tiroideas aumentan la concentración de 2,3-bisfosfoglicerato, que disminuye la afinidad de la hemoglobina por el O2 favoreciendo la conformación tensa de esta, y permitiendo mayor liberación del oxígeno a los tejidos.
Por otro lado, la hormona tiroidea T3 aumenta el número y el tamaño de las mitocondrias y además la superficie de las membranas mitocondriales, haciendo que este proceso se produzca a un ritmo acelerado.
De acuerdo con todo lo explicado: los grandes aumentos de producción de hormonas tiroideas casi siempre producen adelgazamiento (por el constante uso de glucosa y ácidos grasos libres los cuales no son almacenados a manera de grasa), mientras que su disminución produce ganancia de peso.