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Kerolyn Cibelle- Medicina- Unit São substâncias químicas não nutrientes capazes de conduzir determinada informação entre uma ou mais células. São mensageiros bioquímicos. As atividades de células, tecidos e órgãos do corpo são coordenadas pelo inter-relacionamento de vários tipos de sistemas de mensageiros químicos: 1. Neurotransmissores são liberados por terminais de axônios de neurônios nas junções sinápticas e atuam localmente para controlar as funções das células nervosas. 2. Hormônios endócrinos são liberados por glândulas ou células especializadas no sangue circulante e influenciam a função das células- alvo em outro local do corpo. Podem desencadear vários efeitos ao mesmo tempo, não apenas um único sistema corporal. 3. Hormônios neuroendócrinos são secretados por neurônios no sangue circulante e influenciam a função de células-alvo, em outro local do corpo. 4. Parácrinos são secretados por células no líquido extracelular e afetam células-alvo vizinhas de tipo diferente. 5. Autócrinos são secretados por células no líquido extracelular e afetam a função das mesmas células que os produziram, ligando-se a receptores na superfície celular. 6. Citocinas são peptídeos secretados por células no líquido extracelular e podem funcionar como hormônios autócrinos, parácrinos ou endócrinos. Muitos dos sistemas de mensageiros químicos do corpo interagem entre si, para manter a homeostasia. Os múltiplos sistemas hormonais desempenham papel-chave na regulação de quase todas as funções corporais, incluindo o metabolismo, crescimento e desenvolvimento, equilíbrio hidroeletrolítico, reprodução e comportamento. Existem três classes gerais de hormônios: 1. Proteínas e polipeptídeos, incluindo hormônios secretados pela hipófise anterior e posterior, pelo pâncreas (insulina e glucagon), pela paratireóide (paratormônio) e por muitos outros. 2. Esteroides secretados pelo córtex adrenal (cortisol e aldosterona), pelos ovários (estrogênio e progesterona), testículos (testosterona) e pela placenta (estrogênio e progesterona). 3. Aminas (derivados do aminoácido tirosina), secretados pela tireoide (tiroxina e triiodotironina) e medula adrenal (epinefrina e norepinefrina). o Hormônios Polipeptídicos e Protéicos São armazenados em vesículas secretoras até que sejam necessários. A maioria dos hormônios no corpo é de polipeptídeos e de proteínas. Em geral, os polipeptídeos com 100 ou mais aminoácidos são chamados proteínas, e os com menos de 100 aminoácidos são denominados peptídeos. Hormônios e mecanismos de ação Etapa 1- Módulo 3- Aula 1 e 2 // Tratado de Fisiologia Médica- Guyton e Hall Tipos de mensageiros Estrutura química dos hormônios Síntese de hormônios hormônios Kerolyn Cibelle- Medicina- Unit Os hormônios protéicos e peptídicos são sintetizados na extremidade rugosa do retículo endoplasmático das diferentes células endócrinas, da mesma maneira que a maioria das outras proteínas. Geralmente, são sintetizados primeiro como proteínas maiores, que não são biologicamente ativas (pré-pró-hormônios), e clivados para formar pró-hormônios menores no retículo endoplasmático. Estes são então transferidos para o aparelho de Golgi, para acondicionamento em vesículas secretoras. Nesse processo, as enzimas nas vesículas clivam os pró-hormônios, a fim de produzir os hormônios menores biologicamente ativos e fragmentos inativos. A secreção dos hormônios (bem como os fragmentos inativos) ocorre quando as vesículas secretoras se fundem com a membrana celular e o conteúdo granular é expelido para o líquido intersticial ou diretamente na corrente sanguínea por exocitose. Em muitos casos, o estímulo para a exocitose é o aumento da concentração citosólica de cálcio, ocasionado por despolarização da membrana plasmática. o Hormônios Esteroides Em geral são sintetizados a partir do Colesterol e não são armazenados. Embora na maioria das vezes exista muito pouco armazenamento de hormônio em células endócrinas produtoras de esteroides, grandes depósitos de ésteres de colesterol em vacúolos do citoplasma podem ser rapidamente mobilizados para a síntese de esteroides após o estímulo. Grande parte do colesterol nas células produtoras de esteroides vem do plasma, mas também ocorre síntese de novo colesterol nas células produtoras de esteroides. o Hormônios aminados são derivados da Tirosina. Os dois grupos de hormônios derivados da tirosina, os hormônios da tireóide e da medula adrenal, são formados pela ação de enzimas nos compartimentos citoplasmáticos das células glandulares. Secreção de hormônios Kerolyn Cibelle- Medicina- Unit Cada um dos diferentes hormônios tem suas próprias características para início e duração da ação — cada um é moldado para realizar sua função de controle específica. As concentrações de hormônios necessárias para controlar a maioria das funções metabólicas e endócrinas são incrivelmente pequenas. De modo semelhante, as intensidades de secreção dos vários hormônios são extremamente pequenas. Dois fatores podem aumentar ou diminuir a concentração de um hormônio no sangue. Um desses é sua intensidade de secreção no sangue. O segundo é a intensidade da remoção do hormônio do sangue, chamada depuração metabólica e, em geral, é expressa em termos do número de mililitros de plasma depurado do hormônio por minuto. O Feedback negativo impede a hiperatividade dos sistemas hormonais. Embora as concentrações plasmáticas de muitos hormônios flutuem em resposta a vários estímulos que ocorrem durante todo o dia, todos os hormônios parecem ser estritamente controlados. Na maioria dos casos, esse controle é exercido por mecanismos de feedback negativo que asseguram o nível apropriado de atividade hormonal no tecido- alvo. Depois que o estímulo causa liberação do hormônio, condições ou produtos decorrentes da ação do hormônio tendem a suprimir sua liberação adicional. Em outras palavras, o hormônio (ou um de seus produtos) exerce efeito de feedback negativo para impedir a hipersecreção dele mesmo ou a hiperatividade no tecido-alvo. A variável controlada não costuma ser a secreção do hormônio, mas o grau de atividade no tecido-alvo. Portanto, somente quando a atividade no tecido-alvo se eleva até nível apropriado, os sinais de feedback para a glândula endócrina serão suficientemente potentes para identificar a secreção do hormônio. Em alguns casos, ocorre feedback positivo quando a ação biológica do hormônio causa sua secreção adicional. Por exemplo: a atividade do LH sobre o ovário provoca a produção de estrógeno, que por sua vez estimula a hipófise a produzir mais LH. Os hormônios hidrossolúveis (peptídeos e catecolaminas) são dissolvidos no plasma e transportados de seus locais de síntese para tecidos- alvo, onde se difundem dos capilares, entram no líquido intersticial e, finalmente, chegam às células-alvo. Esses mensageiros apresentam receptor de membrana. Os hormônios lipossolúveis (esteroides e da tireóide) diferentemente circulam no sangue, em grande parte, ligados às proteínas plasmáticas. No entanto, os hormônios ligados a proteínas não conseguem se difundir facilmente pelos capilares e ganhar acesso às suas células-alvo, sendo, portanto, biologicamente inativos até que se dissociem das proteínas plasmáticas. Esses hormônios passam livremente pela membrana e por isso seus receptores normalmente são citoplasmáticos ou nucleares. 1. Alteração no potencial de membrana 2. Ativação de uma enzima. 3. Inicia uma cascata de reações através de um segundo mensageiro. 4. Ativa proteínas quinases. 5. Interage com outras moléculas presentes na matriz extracelular e transmite a informação. 6. Provoca a transcrição do DNA em RNA. Para que a célula executeuma ação é preciso que ela detecte o sinal (estímulo), por isso a necessidade Mecanismos de ação CONCENTRAÇÃO HORMONAL CONTROLE DA SECREÇÃO HORMONAL Transporte de hormônios no sangue Receptores hormonais e sua ativação Kerolyn Cibelle- Medicina- Unit de um receptor. Ou seja, é uma forma de comunicação entre as células. Os receptores são: - Proteínas - Glicoproteínas 1. O hormônio se liga a receptores específicos na célula alvo. Esses receptores podem ser de membrana ou citoplasmáticos ou nucleares. Cada receptor costuma ser muito específico para um só hormônio; isso determina o tipo de hormônio que atuará sobre um tecido em particular. Os tecidos- alvo, afetados por um hormônio, são os que contêm seus receptores específicos. OBS: Células que não têm receptores para hormônios não respondem. 2. Quando o hormônio se combina com seu receptor, essa ação em geral inicia uma cascata de reações na célula, com cada etapa ficando mais potencialmente ativada, de modo que até pequenas concentrações do hormônio podem ter grande efeito. O número de receptores na célula-alvo, em geral, não permanece constante. O aumento da concentração de hormônio e o aumento da ligação aos receptores de sua célula- alvo, algumas vezes, fazem com que o número de receptores ativos diminua. Essa regulação para baixo (down- regulation) dos receptores pode ocorrer em decorrência de: (1) inativação de algumas das moléculas de receptores; (2) inativação de parte das moléculas de sinalização das proteínas intracelulares; (3) sequestro temporário do receptor para o interior da célula, longe do local de ação dos hormônios que interagem com os receptores de membrana; (4) destruição dos receptores por lisossomos depois de serem interiorizados; (5) diminuição da produção dos receptores. Em cada caso, a regulação para baixo diminui a responsividade do tecido-alvo ao hormônio. Alguns hormônios causam regulação para cima (up- regulation) dos receptores e das proteínas de sinalização intracelular; isto é, estimular o hormônio induz a formação de receptores ou moléculas de sinalização intracelular, maior que a normal, pela célula-alvo ou maior disponibilidade do receptor para interação com o hormônio. Quando isso ocorre, o tecido-alvo se torna cada vez mais sensível aos efeitos de estimulação do hormônio. Assim, a quantidade de receptores não é fixa, já que a célula está a todo o momento fazendo síntese e secreção de hormônios. Isso serve para manter a homeostase. Se eu recebo uma grande quantidade de mensageiros, para não mudar a homeostase a célula reduz o número de mensageiros para tentar estabilizar e não gerar uma super sensibilização da célula- alvo. O hormônio afeta seus tecidos- alvo formando, primeiro, um complexo hormônio-receptor. A formação desse complexo altera a função do próprio receptor e o receptor ativado inicia os efeitos hormonais. * Receptor ligado a Canais Iônicos (Ionotrópicos) Essa combinação causa, quase sempre, alteração da estrutura do receptor, geralmente abrindo ou fechando o canal para um ou mais íons. A alteração Tipos de receptores Kerolyn Cibelle- Medicina- Unit do movimento desses íons pelos canais causa os efeitos subsequentes nas células pós-sinápticas. * Receptores ligados a proteína G Muitos hormônios ativam receptores que regulam indiretamente a atividade de proteínas-alvo por acoplamento com grupos de proteínas da membrana celular, chamadas proteínas heterotriméricas de ligação a guanosina trifosfato (GTP) (proteínas G). Quando o ligante (hormônio) se une à parte extracelular do receptor, ocorre alteração da conformação no receptor, ativando as proteínas G e induzindo sinais intracelulares que: (1) abrem ou fecham os canais iônicos da membrana celular (2) mudam a atividade de uma enzima no citoplasma da célula (3) ativam a transcrição gênica. As proteínas G triméricas são assim denominadas por sua capacidade de ligar-se a nucleotídeos de guanosina. Em seu estado inativo, as subunidades a, b e g das proteínas G formam complexo que se liga ao guanosina difosfato (GDP) na subunidade a. Quando o receptor é ativado, ele passa por alteração de conformação que faz com que a proteína G trimérica, ligada ao GDP, associe-se à parte citoplasmática do receptor e troque GDP por GTP. O deslocamento do GDP por GTP faz com que a subunidade a se dissocie do complexo trimérico e se associe a outras proteínas de sinalização intracelular; essas proteínas, por sua vez, alteram a atividade dos canais iônicos ou de enzimas intracelulares, o que altera a função da célula. * Receptor ligado a Enzimas Os receptores ligados a enzimas têm seu local de ligação ao hormônio no exterior da membrana celular e seu local catalítico ou de ligação a enzima, no interior. Quando o hormônio se liga à parte extracelular do receptor, é ativada (ou por vezes inativada) uma enzima, imediatamente dentro da membrana celular. * Receptor quinase (o receptor tirosina – quinase é o mais comum) Tem função enzimática, fosforilando outras proteínas por exemplo. * Citosólico * Nuclear Obs: Os dois últimos se conectam a receptores lipossolúveis. * Receptores intracelulares e ativação gênica Vários hormônios ligam-se a receptores proteicos dentro da célula, e não na membrana celular. Como esses hormônios são lipossolúveis, eles prontamente atravessam a membrana celular e interagem com receptores no citoplasma ou no núcleo. O complexo hormônio-receptor ativado então se liga à sequência do DNA regulador (promotor) específico chamado elemento de resposta hormonal e, dessa maneira, ativa ou reprime a transcrição de genes Kerolyn Cibelle- Medicina- Unit específicos e a formação de RNA mensageiro (mRNA). Quando a interação receptor- mensageiro é feita pode ocorrer: - Mudança conformacional da proteína e consequentemente de sua função. (PRIMEIRO MENSAGEIRO) - Sinalização/ transdução do sinal para que a resposta possa ser executada por uma cascata de reações. Isso pode ocorrer através de ação enzimática, fosforilação, ativação de organelas ou outros. (SEGUNDO MENSAGEIRO) → Sinalização direta ou hormônio como primeiro mensageiro. → Cascata de reações ou hormônio como segundo mensageiro. Depende de outras estruturas para que a resposta celular aconteça. Características da interação: o Alta especificidade (semelhante a um quebra- cabeça/ modelo chave e fechadura) o Afinidade (se ligam com facilidade) o Saturação (controle pelo número de receptores ou controle pela secreção da glândula) Um dos meios pelos quais os hormônios exercem ações intracelulares é pelo estímulo da formação de segundo mensageiro, AMPc, na face interna da membrana celular. O AMPc então causa efeitos intracelulares subsequentes do hormônio. Desse modo, o único efeito direto que o hormônio tem sobre a célula é ativar um só tipo de receptor de membrana. O segundo mensageiro faz o restante. → Com a Adenilil Ciclase- AMPc A ligação dos hormônios ao receptor permite o acoplamento do receptor à proteína G. 1. Se a proteína G estimular o sistema adenilil ciclase-AMPc, ela será chamada proteína Ge, denotando proteína G estimuladora. A estimulação da adenilil ciclase, uma enzima ligada à membrana pela proteína Ge catalisa então a conversão de pequena quantidade de trifosfato de adenosina citoplasmático em AMPc, dentro da célula. Isso ativa a proteínocinase dependente de AMPc, que fosforila proteínas específicas na célula, desencadeando reações bioquímicas que, finalmente, produzem a resposta da célula ao hormônio. Mecanismo de segundo receptor Interação receptor- mensageiro Kerolyn Cibelle- Medicina- Unit Uma vez que o AMPc seja formado dentroda célula ele, em geral, ativa cascata de enzimas. Isso significa que a primeira enzima é ativada, o que ativa uma segunda enzima, que ativa uma terceira e assim por diante. 2. Se a ligação do hormônio a seus receptores for acoplada à proteína G inibitória (denotada como proteína Gi), a adenilil ciclase será inibida, reduzindo a formação de AMPc e, finalmente, levando à ação inibitória da célula. Desse modo, dependendo do acoplamento do receptor hormonal à proteína G inibitória ou estimuladora, o hormônio pode aumentar ou diminuir a concentração de AMPc e a fosforilação das proteínas-chave no interior da célula. Portanto, diferentes funções são desencadeadas em diferentes células-alvo, tais como iniciar a síntese de substâncias químicas intracelulares específicas, causar contração ou relaxamento muscular, iniciar a secreção pelas células e alterar a permeabilidade celular. - Alteração na permeabilidade. - Mudança no metabolismo. - Provoca uma atividade secretora. - Mudança na proliferação e diferenciação celular. - Provocar uma atividade contrátil. → Mensageiros lipossolúveis: passam pela membrana celular, encontram seu receptor, ativam uma área do DNA e provocam uma transcrição genética, promovendo a síntese protéica. → Mensageiros hidrossolúveis: normalmente precisam de segundo mensageiros, porque o receptor fica na membrana e começas a ativar outras proteínas para que possam promover uma resposta. Sinergismo- Ocorre quando hormônios diferentes trabalham juntos e têm um efeito maior que ação hormonal individual. Antagonismo- Um hormônio produz o efeito oposto do outro. Hormônio trófico- Hormônio cuja função principal é a regulação da secreção hormonal por outra glândula endócrina. Permissividade- Ocorre quando uma pequena quantidade de um hormônio permite o efeito total de um segundo hormônio em uma célula alvo, isto é, o primeiro hormônio permite a ação completa do segundo hormônio. Saber os hormônios da adeno e neurohipófise para prova Alterações possíveis pela ativação do receptor Tradução do sinal Princípios gerais da ação hormonal
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