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NUTRIÇÃO, UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA @larirodrigues.b 1 Glândulas Endócrinas reguladas e não reguladas pelo eixo Hipotálamo-Hipófise Diversos hormônios estão envolvidos na regulação do metabolismo a longo prazo, porém de hora em hora essa regulação depende muito da taxa de relação entre a secreção de insulina e o glucagon, dois hormônios secretados por células endócrinas do pâncreas. Ambos os hormônios têm uma meia-vida curta e precisam ser continuamente secretados para que tenham um efeito sustentado. Em 1869, o anatomista alemão Paul Langerhans descreveu a existência de pequenos aglomerados celulares, hoje conhecidas como ilhotas de Langerhans, distribuídas ao longo do corpo do pâncreas. As ilhotas de Langerhans contêm quatro tipos distintos de células, cada um associado à secreção de um ou mais hormônios peptídicos. Aproximadamente três quartos das ilhotas são células beta, as quais produzem insulina e um outro peptídeo, chamado de amilina. Outros 20% são compostos por células alfa, as quais produzem e secretam glucagon. A maioria das células restantes são células D que secretam somatostatina. Em número bem menor estão as células PP (ou células F), as quais produzem o polipeptídeo pancreático. A insulina e o glucagon atuam de forma antagonista para manter a concentração de glicose plasmática dentro de uma faixa aceitável. Ambos os hormônios estão presentes no sangue na maior parte do tempo. É a proporção entre os dois hormônios que determina qual hormônio predomina. No estado alimentado, quando o corpo está absorvendo os nutrientes, a insulina é o hormônio dominante, e o organismo entra em estado anabólico. A ingestão de glicose é utilizada como fonte de energia e todo e qualquer excesso será estocado como glicogênio e gordura no corpo. Os aminoácidos vão primeiro para a síntese proteica. No estado de jejum, as reações metabólicas previnem a queda da concentração da glicose plasmática (hipoglicemia). Quando o glucagon predomina, o fígado usa glicogênio e intermediários não glicídicos para sintetizar glicose para liberação no sangue. A figura a seguir mostra as concentrações de glicose, glucagon e insulina antes e após uma refeição. Pâncreas NUTRIÇÃO, UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA @larirodrigues.b 2 Em uma pessoa com metabolismo considerado normal, a concentração de glicose no jejum é mantida em cerca de 90 mg/dL de sangue, a secreção de insulina é mantida baixa e os níveis de glucagon estão relativamente elevados. Após a absorção dos nutrientes de uma refeição, a glicose plasmática aumenta. Esse aumento na glicose plasmática inibe a secreção de glucagon e estimula a liberação de insulina. A insulina, por sua vez, promove a maior entrada de glicose às células. Como resultado, a concentração de glicose começa a baixar até os níveis normais de jejum. Isso ocorre a cada refeição feita. A secreção de insulina é reduzida em conjunto com a concentração de glicose, e o glucagon lentamente começa a aumentar. INSULINA A insulina é um típico hormônio peptídico. Ela é sintetizada como um pró-hormônio inativo e ativada antes da secreção. A glicose é um importante estímulo à secreção da insulina, porém outros fatores têm influência sobre o aumento, a amplificação ou mesmo a inibição da secreção. 1. Aumento da concentração de glicose plasmática. O estímulo principal para liberação da insulina é a concentração plasmática de glicose maior do que 100 mg/dL. 2. O aumento da concentração de aminoácidos no plasma após uma refeição também desencadeia a secreção de insulina. 3. Efeitos antecipatórios dos hormônios GI. Mais de 50% de toda a secreção de insulina é estimulada por um hormônio chamado de peptídeo semelhante ao glucagon 1 (GLP-1). O GLP-1 e o GIP (peptídeo inibidor gástrico) são hormônios pertencentes à família das incretinas e produzidos pelas células localizadas no intestino (jejuno e íleo) em resposta à ingestão de nutrientes. As incretinas vão pela circulação até as células beta-pancreáticas e podem alcançá-las antes mesmo que a primeira glicose seja absorvida. NUTRIÇÃO, UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA @larirodrigues.b 3 A liberação antecipatória da insulina em resposta a esses hormônios evita um aumento súbito na concentração de glicose plasmática quando os alimentos são absorvidos. Outros hormônios GI, como CCK e gastrina, amplificam a secreção de insulina. 4. Atividade parassimpática. A atividade parassimpática para o trato GI e para o pâncreas aumenta durante e após uma refeição. O estímulo parassimpático para as células beta estimula a secreção de insulina. 5. Atividade simpática. A secreção de insulina é inibida pelos neurônios simpáticos. Em momentos de estresse, os estímulos simpáticos dão início a uma cascata de regulações no pâncreas endócrino, fato que também é reforçado pela liberação de catecolaminas da medula da glândula suprarrenal. A adrenalina e a noradrenalina inibem a secreção de insulina e desviam o metabolismo para a gliconeogênese, a fim de fornecer combustível extra para o sistema nervoso e o músculo esquelético. Assim como outros hormônios peptídicos, a insulina combina-se com um receptor de membrana em suas células-alvo. O receptor de insulina possui atividade tirosina-cinase, que inicia uma complexa cascata intracelular que ainda deve ser mais bem investigada. O receptor de insulina ativado fosforila proteínas que incluem um grupo conhecido como substratos do receptor de insulina (IRS). Essas proteínas atuam por vias complicadas para influenciar o transporte e o metabolismo celular. Os tecidos-alvo da insulina são o fígado, o tecido adiposo e o tecido muscular esquelético. A resposta normal da célula-alvo é aumentar o metabolismo da glicose. Em alguns tecidos-alvo, a insulina também regula os transportadores GLUT. A insulina diminui a glicose plasmática de quatro maneiras: 1. A insulina aumenta o transporte de glicose na maioria das, mas não em todas, células sensíveis à insulina. O tecido adiposo e o músculo esquelético necessitam de insulina para captarem quantidades suficientes de glicose. Sem a insulina, os transportadores GLUT4 nesses tecidos se reduzem significativamente na membrana e permanecem estocados nas vesículas do citosol – outro exemplo de reciclagem da membrana. Quando a insulina se liga ao receptor e o ativa, a cascata de transdução de sinal resultante faz as vesículas se moverem para a membrana celular e inserirem os transportadores GLUT4 por exocitose. As células, então, captam glicose do líquido intersticial por difusão facilitada. O tecido muscular esquelético quando exercitado não é dependente da atividade da insulina para que a glicose possa entrar na célula. NUTRIÇÃO, UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA @larirodrigues.b 4 Quando os músculos contraem, os transportadores GLUT4 são inseridos na membrana mesmo na ausência de insulina, e a captação da glicose aumenta. A sinalização intracelular é bastante complexa e ainda não totalmente elucidada, porém claramente envolve o metabolismo do Ca2+, bem como uma variedade de proteínas intracelulares. O transporte de glicose no fígado (hepatócitos) não é diretamente dependente de insulina, contudo é influenciado pela presença ou ausência da mesma. Os hepatócitos possuem transportadores GLUT2, sempre presentes na membrana da célula. No estado de jejum, quando os níveis de insulina estão baixos, a glicose move-se para fora do fígado, em direção à circulação sanguínea, no intuito de manter a homeostasia da glicose. Nesse processo, os hepatócitos estão convertendo o glicogênio armazenadoe os aminoácidos em glicose. A glicose recém- formada se move a favor de seu gradiente de concentração, para fora da célula, utilizando os facilitadores de transporte GLUT2. Se os transportadores GLUT fossem retirados da membrana durante o estado de jejum, como ocorre no músculo e no tecido adiposo, a glicose não teria como deixar o hepatócito. No estado alimentado, insulina ativa a hexocinase, uma enzima que fosforila a glicose à glicose-6-fosfato. Essa reação de fosforilação mantém a concentração de glicose intracelular mais baixa que a concentração plasmática. Agora, a glicose difunde-se nos hepatócitos, e os transportadores GLUT2 operam em direção reversa. 2. A insulina aumenta a utilização e o armazenamento da glicose. A insulina ativa enzimas para a utilização de glicose (glicólise) e a síntese de glicogênio (glicogênese). Simultaneamente, a insulina inibe as enzimas de degradação do glicogênio (glicogenólise), síntese de glicose (gliconeogênese) e degradação da gordura (lipólise), no intuito de garantir que o metabolismo vá em direção ao anabolismo. Se for ingerida mais glicose do que é necessário para a síntese e a produção de energia, o excesso é convertido em glicogênio ou ácidos graxos. 3. A insulina aumenta a utilização de aminoácidos. A insulina ativa enzimas para a síntese proteica e inibe enzimas que promovem a quebra de proteínas. Se uma refeição inclui proteínas, os aminoácidos do alimento ingerido são usados para a síntese proteica pelo fígado e pelo músculo. O excesso de aminoácidos é convertido em ácidos graxos. 4. A insulina promove a síntese de lipídeos. A insulina inibe a β-oxidação de ácidos graxos e promove a conversão do excesso de glicose e aminoácidos em triacilgliceróis (lipogênese). Os triacilgliceróis em excesso são armazenados como gotículas de lipídeos no tecido adiposo. NUTRIÇÃO, UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA @larirodrigues.b 5 Em resumo, a insulina é um hormônio anabólico porque promove a síntese de glicogênio, de proteínas e de gorduras. Quando a insulina está ausente ou deficiente, as células vão para o metabolismo catabólico. GLUCAGON O glucagon é secretado pelas células alfa- pancreáticas, as quais são geralmente antagonistas à insulina e a seus efeitos metabólicos. Quando a concentração de glicose plasmática se reduz após algumas horas de uma refeição, a secreção de insulina torna-se bastante baixa, e os efeitos da secreção do glucagon sobre o metabolismo celular em todo o organismo crescem significativamente. A função do glucagon é prevenir a hipoglicemia, de modo que a concentração de glicose é considerada o estímulo primário mais importante para a secreção do hormônio. Quando a glicose plasmática se torna menor que 100 mg/dL, a secreção de glucagon aumenta significativamente. Em uma concentração de glicose acima de 100 mg/dL, ou seja, quando a insulina é secretada em maior quantidade, o glucagon é inibido e permanece em níveis baixos, mas constantes. O fígado é o tecido-alvo primário do glucagon. O glucagon estimula a glicogenólise (degradação de glicogênio) e a gliconeogênese (formação da glicose) para aumentar a produção de glicose. Estima-se que, durante o jejum noturno, 75% da glicose produzida pelo fígado é proveniente das reservas de glicogênio, e os 25% restantes, da gliconeogênese. A liberação de glucagon também é estimulada por aminoácidos plasmáticos. Esta via evita a hipoglicemia após a ingestão de uma refeição com proteína pura. Se uma refeição contém proteínas, mas não carboidratos, os aminoácidos absorvidos causam a secreção de insulina. Embora nenhuma glicose tenha sido absorvida, a captação de glicose estimulada pela insulina aumenta, e a concentração de glicose no plasma cai. A não ser que algo se oponha a esse processo, o suprimento de combustível para o encéfalo é ameaçado pela hipoglicemia. A cossecreção de glucagon nessa situação evita a hipoglicemia pela estimulação da produção de glicose hepática. Desse modo, embora apenas aminoácidos tenham sido ingeridos, ambos, glicose e aminoácidos, tornam-se disponíveis para os tecidos periféricos. NUTRIÇÃO, UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA @larirodrigues.b 6 Diabetes Mellitus O diabetes é caracterizado pela concentração de glicose plasmática anormalmente elevada (hiperglicemia) resultante da secreção inadequada de insulina, da resposta anormal das células-alvo ou de ambas. O pré-diabetes é uma condição que aos poucos leva ao diabetes se uma pessoa não altera seus hábitos alimentares e de atividade física. Os especialistas atribuem a causa da epidemia ao estilo de vida sedentário, à comida abundante, ao sobrepeso e à obesidade, os quais afetam mais de 50% da população. Diabetes tipo 1: Esta é uma condição de deficiência de insulina em consequência da destruição das células beta do pâncreas. O diabetes tipo 1 é mais comumente uma doença autoimune, na qual o corpo falha em reconhecer as células beta como “próprias” e as destrói com anticorpos e leucócitos. Diabetes tipo 2: Este tipo de diabetes é também conhecido como diabetes resistente à insulina, uma vez que, na maioria dos pacientes, os níveis de insulina no sangue são normais ou até mesmo elevados inicialmente. Posteriormente no processo da doença, muitos diabéticos tipo 2 se tornam deficientes de insulina e passam a necessitar de injeções dela. O diagnóstico do diabetes é feito pela mensuração da concentração sanguínea de glicose. A primeira indicação de que uma pessoa tem pré-diabetes ou diabetes normalmente ocorre com a realização de exames laboratoriais de rotina. Esses testes são feitos no estado de jejum de pelo menos 8 horas. Outro teste para o diabetes é o teste de tolerância oral à glicose de 2 horas. Primeiro, determina-se a concentração de glicose no estado de jejum (tempo 0). Então, é fornecida uma solução contendo 75 g de glicose dissolvidas em água, e a glicose plasmática é mensurada a cada 30 minutos pelo período total de 2 horas. Normalmente, as pessoas saudáveis apresentam uma pequena elevação na concentração de glicose plasmática imediatamente à ingestão de uma solução contendo glicose, mas o nível rapidamente retorna aos valores normais, devido à ação da secreção de insulina. Nos pacientes diabéticos, contudo, a concentração elevada de glicose no estado de jejum está acima do normal e aumenta ainda mais à medida que a glicose é absorvida pelo organismo. No diabetes, a concentração de glicose permanece elevada (acima de 200 mg/dL após 2 horas de teste). Esta lenta resposta indica que as células não estão conseguindo captar e metabolizar a glicose de forma normal. Os pacientes pré-diabéticos apresentam uma resposta intermediária; após 2 horas da ingestão de glicose, os valores plasmáticos ficam em torno de 140 a 199 mg/dL de sangue. O teste não pode distinguir entre problemas relacionados à síntese de insulina, à liberação de insulina ou à responsividade dos tecidos-alvo à insulina. NUTRIÇÃO, UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA @larirodrigues.b 7 Os diabéticos tipo 1 são propensos à cetoacidose O diabetes tipo 1 é um distúrbio complexo cujo início em sujeitos geneticamente suscetíveis é, às vezes, precedido por uma infecção viral. Muitos diabéticos tipo 1 desenvolvem a doença na infância, dando origem ao antigo nome, diabetes juvenil. Os eventos que ocorrem após a ingestão de alimentos em um diabético com deficiência de insulina criam uma situação diferente no metabolismo pela ausência dos efeitos da insulina. Os diabéticos também apresentamalterações fisiológicas de diferentes naturezas, se comparados a sujeitos comuns, uma vez que os problemas associados à falta de insulina ou aos seus efeitos afetam quase todos os órgãos do sistema corporal. Após uma refeição, a absorção de nutrientes pelo intestino ocorre normalmente, uma vez que esse processo é independente de insulina. No entanto, a captação dos nutrientes do sangue e o metabolismo celular em muitos tecidos são dependentes de insulina e, consequentemente, bastante diminuídos na ausência dela. Sem nutrientes para metabolizar, as células vão para o metabolismo do estado de jejum: (deficiência de insulina) 1. Metabolismo das proteínas. Sem glicose para produzir energia e aminoácidos para a síntese proteica, os músculos degradam as suas proteínas para fornecer substrato para a produção de ATP. Os aminoácidos são também convertidos a piruvato e lactato, os quais são liberados pelo tecido muscular, sendo transportados para o fígado. NUTRIÇÃO, UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA @larirodrigues.b 8 2. Metabolismo das gorduras. O tecido adiposo no metabolismo no estado de jejum degrada a sua gordura armazenada. Os ácidos graxos entram no sangue para serem transportados para o fígado. O fígado usa a β-oxidação para quebrar os ácidos graxos. Contudo, esse órgão é limitado na sua capacidade de enviar ácidos graxos para o ciclo do ácido cítrico, e o excesso de ácidos graxos é convertido em cetonas. Os corpos cetônicos entram novamente na circulação e podem ser usados por outros tecidos (como o músculo e o encéfalo) para a síntese de ATP. No entanto, as cetonas são ácidos metabólico, criando um estado de cetoacidose. 3. Metabolismo da glicose. Na ausência de insulina, a glicose permanece no sangue, causando hiperglicemia. O fígado, impossibilitado de metabolizar a glicose, inicia um processo de estado de jejum das vias da glicogenólise e da gliconeogênese. A ativação de ambas as vias produz quantidade adicional de glicose a partir de glicogênio, de aminoácidos e de glicerol. Quando o fígado coloca toda essa quantidade de glicose no sistema circulatório, a hiperglicemia aumenta significativamente. A hiperglicemia diabética promove o aumento da osmolaridade no sangue e cria um estado conhecido como hiperglicemia hiperosmótica. A osmolaridade elevada estimula a secreção do hormônio vasopressina (ADH), uma resposta hormonal de esforço do organismo em conservar a quantidade de água corporal e manter a osmolaridade em níveis normais. 4. Metabolismo do encéfalo. Os neurônios localizados no centro da saciedade do cérebro são sensíveis à insulina. Como consequência, na ausência de insulina, o centro da saciedade é incapaz de captar a glicose do plasma. Esse centro percebe a ausência de glicose intracelular como inanição e permite que o centro da fome aumente a ingestão alimentar. O resultado é a polifagia (excesso de vontade de comer), um clássico sintoma associado ao diabetes mellitus tipo 1 não tratado. 5. Diurese osmótica e poliúria. Se a hiperglicemia (aumento na concentração de glicose plasmática) do diabetes ultrapassa o limiar renal para a glicose, a reabsorção da glicose no túbulo proximal do rim torna-se saturada. Como resultado, alguns açúcares não são filtrados e absorvidos, sendo, portanto, excretados na urina (glucosúria). A presença de solutos adicionais no lúmen do ducto coletor faz com que menos água seja reabsorvida e mais água seja excretada. Este efeito promove a produção de grandes quantidades de urina (poliúria), a qual, se não controlada, resulta em desidratação. A perda de água pela urina em função da não absorção de solutos é um efeito conhecido como diurese osmótica. 6. Desidratação. A desidratação causada pela diurese osmótica está ligada à redução do volume circulatório, promovendo a queda da pressão arterial. A baixa pressão arterial estimula mecanismos homeostáticos de controle da pressão arterial, a fim de aumentar a mesma a níveis normais, incluindo a secreção de vasopressina, o que causa a constante sede (polidipsia) e a compensação cardiovascular. 7. Acidose metabólica. No diabetes tem duas origens potenciais: o metabolismo anaeróbio e a produção de corpos cetônicos. NUTRIÇÃO, UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA @larirodrigues.b 9 A causa primária da acidose metabólica em diabéticos tipo 1 está na produção hepática de corpos cetônicos. Os acientes com cetoacidose diabética (DKA) apresentam sinais de acidose metabólica, como aumento da ventilação, acidificação da urina e hipercalemia. Os tecidos também podem apresentar elevação da glicólise anaeróbia (o que aumenta a síntese de lactato) se a pressão arterial reduzir o fluxo de perfusão de sangue tecidual e, consequentemente, promover a inadequada oferta de oxigênio às células. O lactato deixa as células e entra no sangue, contribuindo para o estado de acidose metabólica. Se não for tratada, a combinação de cetoacidose e hipóxia devido ao colapso circulatório pode causar coma e até mesmo morte. O tratamento para o paciente com cetoacidose diabética é a reposição de insulina, acompanhada por terapia líquida e eletrolítica para repor a perda de volume e de íons. As glândulas suprarrenais localizam-se acima dos rins como pequenos chapéus. Esse órgão complexo secreta múltiplos hormônios, tanto neuro-hormônios quanto hormônios clássicos. A medula da glândula suprarrenal ocupa um pouco mais de um quarto da massa interna e é composta por um gânglio simpático modificado que secreta catecolaminas (principalmente adrenalina) para mediar respostas rápidas em situações de luta ou fuga. Suprarrenal NUTRIÇÃO, UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA @larirodrigues.b 10 O córtex da glândula suprarrenal forma os três- quartos exteriores da glândula e secreta uma variedade de hormônios esteroides. O córtex da glândula suprerrenal secreta hormônios esteroides O córtex da glândula suprarrenal secreta três tipos principais de hormônios esteroides: aldosterona (às vezes denominada mineralocorticoide, devido ao seu efeito nos minerais sódio e potássio), glicocorticoides e hormônios sexuais. Histologicamente, o córtex da glândula suprarrenal é dividido em três camadas, ou zona. A camada externa, zona glomerulosa, secreta somente aldosterona. A camada mais interna, zona reticulada, secreta principalmente androgênios, os hormônios sexuais dominantes nos homens. A camada intermediária, zona fasciculada, secreta principalmente glicocorticoides, assim denominados devido à sua habilidade em aumentar as concentrações plasmáticas de glicose. O cortisol é o principal glicocorticoide secretado pelo córtex da glândula suprarrenal. A síntese de todos os hormônios esteroides inicia com o colesterol, que é modificado por diversas enzimas para formar aldosterona, glicocorticoides ou hormônios sexuais (androgênios ou ainda estrogênios ou progesterona, os hormônios sexuais dominantes nas mulheres). As vias são as mesmas no córtex da glândula suprarrenal, nas gônadas e na placenta; o que difere de tecido para tecido é a distribuição das enzimas que catalisam as diferentes reações. Por exemplo, a enzima que sintetiza a aldosterona é encontrada em apenas uma das três zonas do córtex da glândula suprarrenal. A grande semelhança estrutural entre os hormônios esteroides faz os sítios de ligação nos seus receptores também serem similares, levando a efeitos cruzados quando um esteroide se liga ao receptor de uma molécula similar. A secreção de cortisol é controlada pelo ACTH A via de controle da secreção de cortisol é conhecida como eixo hipotálamo-hipófise- suprarrenal (HPA, do inglês, hypothalamic-pituitary-adrenal). NUTRIÇÃO, UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA @larirodrigues.b 11 O eixo HPA inicia com o hormônio liberador de corticotrofinas (CRH, do inglês, corticotropin-releasing hormone), que é secretado no sistema porta hipotalâmico hipofisário e transportado até a adeno-hipófise. O CRH estimula a secreção do hormônio adrenocorticotrófico (ACTH, do inglês, adrenocorticotropic hormone) (ou corticotrofina) da adeno-hipófise. O ACTH, por sua vez, atua no córtex da glândula suprarrenal para promover a síntese e a liberação de cortisol. O cortisol, então, atua como um sinal de retroalimentação negativa, inibindo a secreção de ACTH e de CRH. A secreção de cortisol é contínua e possui um forte ritmo diurno. O pico da secreção geralmente ocorre pela manhã e diminui durante a noite. A secreção de cortisol também aumenta com o estresse. Uma vez sintetizado, ele difunde-se das células suprarrenais para o plasma, onde grande parte desse hormônio é transportada por uma proteína de transporte, a globulina ligadora de corticosteroides (CBG, do inglês, corticosteroid-binding globulin, também conhecida como transcortina). O hormônio não ligado está livre para se difundir para dentro das células-alvo. Todas as células nucleadas do corpo possuem receptores glicocorticoides citoplasmáticos. O complexo hormônio- receptor entra no núcleo, liga-se ao DNA e altera a expressão gênica, a transcrição e a tradução. Em geral, uma resposta do tecido aos hormônios glicocorticoides não é evidente antes de 60 a 90 minutos. Contudo, o efeito da retroalimentação negativa do cortisol na secreção do ACTH ocorre em alguns minutos. O cortisol é essencial à vida Os glicocorticoides suprarrenais são, às vezes, chamados de hormônios do estresse devido ao seu papel como mediador do estresse a longo prazo. As catecolaminas suprarrenais, particularmente a adrenalina, são responsáveis por respostas metabólicas rápidas necessárias em situações de luta ou fuga. O cortisol é essencial à vida. Os animais cujas glândulas suprarrenais tenham sido removidas morrem se expostos a qualquer estresse ambiental significativo. O efeito metabólico mais importante do cortisol é seu efeito protetor contra a hipoglicemia. Quando os níveis sanguíneos de glicose diminuem, a resposta normal é a secreção do glucagon pancreático, que promove a gliconeogênese e a quebra de glicogênio. Na ausência de cortisol, entretanto, o glucagon é incapaz de responder adequadamente a um desafio hipoglicêmico. Como o cortisol é necessário para a plena atividade do glucagon e das catecolaminas, diz-se que ele tem um efeito permissivo em relação a estes hormônios. Globalmente, o cortisol é catabólico. Funções do cortisol: Promove gliconeogênese hepática. Uma parte da glicose produzida no fígado é liberada para o sangue, e o restante é estocado como glicogênio. Como resultado, o cortisol aumenta a concentração de glicose no sangue. Causa a degradação de proteínas do músculo esquelético para fornecer substrato à gliconeogênese. Aumenta a lipólise, disponibilizando AG aos tec. periféricos p/ a produção de energia. Glicerol pode ser usado p/ a gliconeogênese. NUTRIÇÃO, UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA @larirodrigues.b 12 Inibe sistema imune por meio de múltiplas vias. Causa equilíbrio negativo do cálcio. O cortisol diminui a absorção intestinal de Ca2+ e aumenta a excreção renal de Ca2+, resultando na perda de Ca2+ pelo corpo. Além disso, o cortisol é catabólico no tecido ósseo, causando a degradação da matriz óssea calcificada. Como consequência, as pessoas que tomam cortisol para tratamento por longos períodos têm uma incidência mais alta de fratura dos ossos. Influencia a função cerebral. Estados de excesso de cortisol ou de deficiência causam alterações no humor, assim como alterações de memória e de aprendizagem. Alguns desses efeitos podem ser mediados por hormônios da via de liberação do cortisol, como o CRH. O cortisol é um fármaco terapêutico útil O cortisol suprime o sistema imune, evitando a liberação de citocinas e a produção de anticorpos pelos leucócitos. Ele inibe a resposta inflamatória pela diminuição da mobilidade e migração dos leucócitos. Estes efeitos imunossupressores do cortisol fazem dele um fármaco útil no tratamento de várias condições, inclusive na reação alérgica a picadas de abelhas, à hera venenosa e ao pólen. O cortisol também ajuda a evitar a rejeição de órgãos transplantados. Entretanto, os glicocorticoides também têm efeitos colaterais potencialmente graves devido às suas ações metabólicas. Quando os anti-inflamatórios não esteroides (AINEs), como o ibuprofeno, foram desenvolvidos, a utilização de glicocorticoides para tratar problemas inflamatórios menos importantes foi abandonada. A administração exógena de glicocorticoides tem um efeito de retroalimentação negativa na adeno-hipófise e pode interromper a produção de ACTH. Sem a estimulação do ACTH, as células da glândula suprarrenal que produzem cortisol atrofiam. Por essa razão, é essencial que os pacientes que tomam esteroides diminuam as suas doses gradualmente, dando à hipófise e à glândula suprarrenal uma chance de se recuperarem, em vez de interromper o tratamento abruptamente. Hipercortisolismo Excesso de cortisol no corpo. Pode ocorrer devido a hormônios secretados por tumores ou pela administração exógena do hormônio. O tratamento com altas doses de cortisol por mais de uma semana tem o potencial de causar hipercortisolismo, também conhecido como síndrome de Cushing. O excesso de gliconeogênese causa hiperglicemia, que imita o diabetes. A degradação de proteínas musculares e a lipólise causam perda de tecido. NUTRIÇÃO, UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA @larirodrigues.b 13 Paradoxalmente, o excesso de cortisol deposita gordura extra no tronco e na face, talvez em parte devido ao aumento do apetite e da ingestão alimentar. A aparência clássica dos pacientes com hipercortisolismo é braços e pernas finos, obesidade no tronco e na face (“face de lua cheia”). Os efeitos no SNC do excesso de cortisol incluem euforia inicial, seguida de depressão, bem como comprometimento da aprendizagem e da memória. Hipocortisolismo A insuficiência suprarrenal, conhecida como doença de Addison, é a hipossecreção de todos os hormônios esteroides suprarrenais, geralmente resultante da secreção autoimune do córtex da glândula suprarrenal. As deficiências hereditárias das enzimas necessárias para a síntese de esteroides suprarrenais levam a síndromes relacionadas coletivamente conhecidas como hiperplasia suprarrenal congênita. Em algumas destas doenças hereditárias, os androgênios em excesso são secretados pelo fato de que o substrato que não é convertido em cortisol e aldosterona acaba sendo convertido em androgênios. Em meninas recém-nascidas, os androgênios em excesso causam a masculinização da genitália externa, levando a uma condição chamada de síndrome adrenogenital. A glândula tireoide possui dois diferentes tipos celulares: células C (do inglês, clear), que secretam um hormônio regulador de cálcio, chamado de calcitonina, e as células foliculares, que secretam os hormônios da tireoide. Os hormônios da tireoide, assim como os glicocorticoides, têm efeitos de longo prazo no metabolismo. Diferentemente dos glicocorticoides, entretanto, os hormônios da tireoide não são essenciais à vida: os adultos podem sobreviver, embora não de maneira confortável, sem os hormônios da tireoide ou sem a glândula tireoide. Tireoide NUTRIÇÃO, UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA @larirodrigues.b 14 Os hormônios da tireoidesão essenciais para o crescimento e o desenvolvimento normais em crianças, e bebês que nasceram com deficiência na tireoide terão o desenvolvimento atrasado, a não ser que essa deficiência seja tratada imediatamente. Os hormônios da tireoide são aminas derivadas do aminoácido tirosina, e eles são incomuns porque contêm o elemento iodo. Síntese dos hormônios teroidianos A síntese dos hormônios da tireoide ocorre nos folículos tireoideanos (também chamados de ácinos), estruturas esféricas cujas paredes são compostas por uma camada única de células epiteliais. O centro oco de cada folículo é preenchido com uma mistura pegajosa de glicoproteínas, denominada coloide. O coloide mantém um suprimento de 2 a 3 meses de hormônios da tireoide. As células foliculares que cercam o coloide sintetizam uma glicoproteína, chamada de tireoglobulina, e enzimas para a síntese dos hormônios da tireoide (1). Essas proteínas são empacotadas em vesículas e secretadas no centro do folículo. As células foliculares também concentram ativamente o iodo da dieta, I-, usando o simporte sódio-iodo (NIS, do inglês, sodium-iodide symporter) (2). O transporte de I- para o coloide é mediado porum transportador de ânions, chamado de pendrina. Conforme o I- entra no coloide, a enzima tireoide peroxidase remove um elétron do iodo e adiciona o iodo à tirosina na molécula de tireoglobulina (3). A adição de um iodo à tirosina cria a monoiodotirosina (MIT). A adição de um segundo iodo cria a di- iodotirosina (DIT). MIT e DIT, então, sofrem uma reação de acoplamento. Uma MIT e uma DIT combinam-se para formar o hormônio da tireoide tri-iodotironina, ou T3 (observe a mudança de tirosina para tironina no nome). Duas DIT unem-se para formar a tetraiodotironina (T4, também conhecida como tiroxina). Neste ponto, os hormônios ainda estão ligados à tireoglobulina. Quando a síntese hormonal está completa, o complexo tireoglobulina-T3/T4 é recapturado pelas células foliculares em vesículas (4). As enzimas intracelulares liberam os hormônios T3 e T4 da proteína tireoglobulina (5). Por muitos anos, os cientistas acreditavam que a natureza lipofílica do T3 e do T4 permitia que os hormônios se difundissem para fora das células foliculares e então para o plasma, mas evidências atuais indicam que os hormônios da tireoide se movem através das membranas por proteínas carreadoras (globulina ligadora de tiroxina – TBC) (6). O transportador da glândula tireoide que exporta T3 e T4 ainda não foi completamente identificado, mas parece ser uma isoforma do transportador monocarboxilato (MCT8, do inglês, monocarboxylate transporter). O TSH controla a glândula tireoide O controle da secreção dos hormônios da tireoide segue o padrão hipotalâmico- hipofisário-glândula endócrina periférica típico. O hormônio liberador de tireotrofinas (TRH, do inglês, thyrotropin-releasing hormone) do NUTRIÇÃO, UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA @larirodrigues.b 15 hipotálamo, controla a secreção do hormônio da adeno-hipófise, tireotrofina, também conhecida como hormônio estimulador da tireoide (TSH, do inglês, thyroid-stimulating hormone). O TSH, por sua vez, atua na glândula tireoide para promover a síntese hormonal. Os hormônios da tireoide geralmente atuam como um sinal de retroalimentação negativa para evitar a hipersecreção. A ação principal dos hormônios da tireoide nos adultos é prover substrato para o metabolismo oxidativo. Os hormônios da tireoide são termogênicos e aumentam o consumo de oxigênio na maioria dos tecidos. Os hormônios da tireoide também interagem com outros hormônios para modular o metabolismo das proteínas, dos carboidratos e dos lipídeos. Nas crianças, os hormônios da tireoide são necessários para a expressão plena do hormônio do crescimento, ou seja, eles são essenciais para o crescimento e o desenvolvimento normais, principalmente do sistema nervoso. Os hormônios da tireoide também são necessários para o crescimento ósseo adequado. Doenças da tireoide Os Problemas com a secreção dos hormônios da tireoide podem surgir na própria glândula tireoide ou ao longo da via de controle. A ação trófica do TSH sob a glândula tireoide causa o crescimento, ou hipertrofia, das células foliculares. Em situações patológicas com níveis elevados de TSH, a glândula tireoide aumenta de tamanho, uma condição conhecida como bócio. Hipertireoidismo Ocorre quando a glândula tireoide secreta hormônios em excesso. Os hormônios da tireoide em excesso causam alterações no metabolismo, no sistema nervoso e no coração. O hipertireoidismo aumenta o consumo de oxigênio e a produção metabólica de calor. Devido ao calor interno gerado, os pacientes têm pele quente e suada e podem queixar- se de intolerância ao calor. O excesso de hormônios da tireoide aumenta o catabolismo das proteínas e pode causar fraqueza muscular. Os pacientes muitas vezes relatam perda de peso. Os efeitos do excesso de hormônios da tireoide sobre o sistema nervoso incluem reflexos hiperexcitáveis (hiper-reflexia) e transtornos psicológicos, desde irritabilidade e insônia até psicose. Os hormônios da tireoide são conhecidos por influenciar os receptores β-adrenérgicos no coração, e esses efeitos se tornam acentuados com a hipersecreção. Um sinal comum de hipertireoidismo é o batimento cardíaco rápido e o aumento da força de contração devido à regulação para cima dos receptores β1 no miocárdio. A causa mais comum de hipertireoidismo é a doença de Graves, que é frequentemente acompanhada por exoftalmia, uma aparência de olhos saltados causada pelo aumento dos músculos e tecidos na órbita mediado por reação imune. NUTRIÇÃO, UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA @larirodrigues.b 16 Os tumores da gl. tireoide são outra causa do hipertireoidismo primário. O hipertireoidismo secundário ocorre nos tumores hipofisários secretores de TSH. Hipotireoidismo A hipossecreção de hormônios da tireoide afeta os mesmos sistemas alterados no hipertireoidismo. A diminuição da secreção dos hormônios da tireoide diminui a taxa metabólica e o consumo de oxigênio. Os pacientes tornam-se intolerantes ao frio, visto que eles produzem menos calor interno. O hipotireoidismo diminui a síntese proteica. Em adultos, isso produz unhas quebradiças, queda de cabelos e pele fina e seca. O hipotireoidismo também causa o acúmulo de mucopolissacarídeos sob a pele. Essas moléculas atraem água e causam a aparência inchada do mixedema. Crianças com hipotireoidismo apresentam crescimento atrasado dos ossos e dos tecidos e são mais baixas do que o normal para a sua idade. Alterações do sistema nervoso em adultos incluem reflexos lentos, lentidão da fala e dos processos do pensamento e sensação de fadiga. Na infância causa cretinismo, uma condição marcada por capacidade mental diminuída. A alteração cardiovascular primária no hipotireoidismo é a bradicardia (baixa frequência cardíaca). O hipotireoidismo primário é frequentemente causado por uma deficiência de iodo na dieta. Sem iodo, a glândula tireoide não é capaz de formar os hormônios da tireoide. Baixos níveis de T3 e T4 no sangue não são capazes de exercer retroalimentação negativa no hipotálamo e na adeno-hipófise. Na ausência de retroalimentação negativa, a secreção do TSH aumenta significativamente, e o estímulo do TSH aumenta a glândula tireoide (bócio). Apesar da hipertrofia, a glândula não pode obter iodo para produzir hormônios, e, assim, o paciente permanece com hipotireoidismo. Esses pacientes apresentam os sinais de hipotireoidismo previamente descritos. NUTRIÇÃO, UNIVERSIDADEFEDERAL DE VIÇOSA @larirodrigues.b 17 O tratamento para os distúrbios da tireoide depende da causa do problema. O hipotireoidismo é tratado com hormônios da tireoide orais. O hipertireoidismo pode ser tratado por remoção cirúrgica de toda ou parte da glândula tireoide, por destruição das células da tireoide com iodo radioativo ou por fármacos que bloqueiam tanto a síntese hormonal (tioureia) ou a conversão periférica de T4 em T3 (propiltiouracila). O crescimento normal é um processo complexo que depende de inúmeros fatores: 1. Hormônio do crescimento e outros hormônios. Sem quantidades adequadas de hormônio do crescimento, as crianças simplesmente deixam de crescer. Os hormônios da tireoide, a insulina e os hormônios sexuais na puberdade também desempenham papéis diretos e permissivos. Uma deficiência em qualquer desses hormônios leva ao crescimento e ao desenvolvimento anormais. 2. Uma dieta adequada que inclua proteínas, energia (ingestão calórica) suficiente, vitaminas e minerais. Muitos aminoácidos podem ser produzidos no corpo a partir de outros precursores, porém os aminoácidos essenciais devem vir de fontes alimentares. Entre os minerais, o cálcio, em particular, é necessário para a formação adequada dos ossos. 3. Ausência de estresse crônico. O cortisol proveniente do córtex da glândula suprarrenal é liberado nos períodos de estresse e tem significativos efeitos catabólicos que inibem o crescimento. As crianças que estão sujeitas a ambientes estressantes podem apresentar uma condição conhecida como falha no crescimento,* que é marcada pelo crescimento anormalmente lento. 4. Genética. O tamanho adulto potencial de cada pessoa é determinado geneticamente na concepção. O hormônio do crescimento é anabólico O hormônio do crescimento (GH, do inglês, growth hormone, ou somatotrofina - ST) é liberado por toda a vida, embora o seu maior papel seja na infância. O pico de secreção do GH ocorre durante a adolescência. O estímulo para a liberação do hormônio do crescimento é complexo e não está completamente esclarecido, mas inclui nutrientes circulantes, estresse e outros hormônios que interagem com o seu ritmo diário de secreção. Os estímulos para a secreção de GH são integrados no hipotálamo, o qual secreta dois neuropeptídeos no sistema porta hipotalâmico-hipófisário: hormônio liberador do hormônio do crescimento (GHRH, do inglês, growth hormone-releasing hormone) e hormônio inibidor do hormônio do crescimento, mais conhecido como somatostatina (SS). Os pulsos do GHRH proveniente do hipotálamo estimulam a liberação de GH. Em adultos, o maior pulso de liberação do GH ocorre nas duas primeiras horas do sono. O GH é secretado por células da adeno- hipófise. Ele é um hormônio peptídico típico na maioria dos aspectos, exceto que aproximadamente metade do GH no sangue está ligado à proteína ligadora do hormônio do crescimento plasmática. Essa ligação protege o GH plasmático de ser filtrado para a urina e estende a sua meia- vida por mais 12 minutos. Hormônio do Crescimento NUTRIÇÃO, UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA @larirodrigues.b 18 Os tecidos-alvo para o GH incluem tanto células endócrinas como não endócrinas. O GH atua como um hormônio trófico para estimular a secreção de fatores de crescimento semelhantes à insulina (IGFs, do inglês, insulin-like growth factors) (primeiramente chamados de somatomedinas) pelo fígado e por outros tecidos. Os IGFs têm um efeito de retroalimentação negativa na secreção do hormônio do crescimento, atuando na adeno-hipófise e no hipotálamo. Os IGFs atuam em conjunto com o hormônio do crescimento para estimular o crescimento dos ossos e dos tecidos moles. Metabolicamente, o hormônio do crescimento e os IGFs são anabólicos para as proteínas e promovem a síntese proteica, uma parte essencial do crescimento dos tecidos. O hormônio do crescimento é essencial para o crescimento normal Deficiências graves do hormônio do crescimento na infância levam ao nanismo, que pode resultar de um problema na síntese do hormônio do crescimento ou com receptores defeituosos de GH. Felizmente, a deficiência grave de hormônio do crescimento é relativamente rara. No extremo oposto, a hipersecreção do hormônio de crescimento em crianças leva ao gigantismo. Uma vez que o crescimento ósseo cessa no final da adolescência, o hormônio do crescimento não pode aumentar mais a estatura. Contudo, o GH e os IGFs podem continuar atuando na cartilagem e nos tecidos moles. Os adultos com secreção excessiva de hormônio do crescimento desenvolvem uma condição chamada de acromegalia, caracterizada pelo alongamento da mandíbula, expressões faciais grosseiras e crescimento das mãos e dos pés. O crescimento tecidual requer hormônios e sinais parácrinos O crescimento dos tecidos moles exige quantidades adequadas de hormônio do crescimento, dos hormônios da tireoide e de insulina. O hormônio do crescimento e os IGFs são necessários para a síntese proteica e a divisão celular nos tecidos. Sob a influência desses hormônios, as células podem sofrer hipertrofia (tamanho celular aumentado) e hiperplasia (número celular aumentado). NUTRIÇÃO, UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA @larirodrigues.b 19 Os hormônios da tireoide têm um papel permissivo no crescimento e contribuem diretamente para o desenvolvimento do sistema nervoso. No tecido-alvo, os hormônios da tireoide interagem sinergicamente com o hormônio do crescimento para a síntese proteica e o desenvolvimento do sistema nervoso. Crianças com hipotireoidismo não tratado (cretinismo) não crescem até uma estatura normal, mesmo que secretem uma quantidade normal de hormônio do crescimento. A insulina sustenta o crescimento dos tecidos, estimulando a síntese proteica e fornecendo energia na forma de glicose. Como a insulina é permissiva para o hormônio do crescimento, as crianças que têm deficiência de insulina não terão crescimento normal, mesmo que tenham concentrações normais de hormônio do crescimento e dos hormônios da tireoide. O crescimento ósseo requer quantidades adequadas de cálcio na dieta O crescimento ósseo requer os hormônios apropriados e quantidades adequadas de proteínas e de cálcio. O osso contém uma matriz extracelular calcificada formada quando os cristais de fosfato de cálcio precipitam e se fixam a uma rede de suporte constituída de colágeno. A forma mais comum de fosfato de cálcio é a hidroxiapatita, Ca10(PO4)6(OH)2. Os ossos crescem quando a matriz é depositada mais rápido do que é absorvida. Células especializadas formadoras de osso, denominadas osteoblastos, produzem enzimas e osteoide, uma mistura de colágeno e outras proteínas na qual a hidroxiapatita se liga. A maior parte do cálcio do corpo – 99%, ou aproximadamente 1,1 kg – é encontrada nos ossos. Entretanto, esse pool é relativamente estável, por isso é a menor fração corporal de cálcio não ósseo que é mais crítica para o funcionamento fisiológico. O Ca2+ possui diversas funções fisiológicas: 1. O Ca2+ é uma molécula de sinalização importante. O movimento de Ca2+ de um compartimento corporal para outro cria sinais de Ca2+. 2. O Ca2+ é parte do cimento intercelular que mantém unidas as junções apertadas. 3. O Ca2+ é um cofator na cascata de coagulação sanguínea. 4. As concentrações plasmáticas de Ca2+ afetam a excitabilidade dos neurônios. Se a concentração plasmática de Ca2+ diminui (hipocalcemia), a permeabilidade neuronal ao Na+ aumenta, os neurônios despolarizam, e o sistema nervoso torna-se hiperexcitável. A hipercalcemia tem o efeito oposto, causando uma diminuiçãoda atividade neuromuscular. Três hormônios regulam o movimento de Ca2+ entre osso, rim e intestino: hormônio da paratireoide, calcitriol (vitamina D3) e calcitonina. Equilíbrio do Cálcio NUTRIÇÃO, UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA @larirodrigues.b 20 Quatro pequenas glândulas paratireoides repousam sobre a superfície dorsal da glândula tireoide. Elas secretam o hormônio da paratireoide (PTH) (também chamado de paratormônio), um peptídeo que possui função principal de aumentar as concentrações plasmáticas de Ca2+. O estímulo para a liberação do PTH é a diminuição das concentrações plasmáticas de Ca2+, monitorada por um receptor sensível ao Ca2+ (CaSR, do inglês, Ca2+-sensing receptor), localizado na membrana celular. O PTH atua no osso, no rim e no intestino para aumentar as concentrações plasmáticas de Ca2+. O Ca2+ plasmático elevado atua como retroalimentação negativa e desliga a secreção de PTH. O hormônio da paratireoide aumenta o Ca2+ plasmático de três formas: 1. O PTH mobiliza cálcio dos ossos. 2. O PTH aumenta a reabsorção renal de cálcio. 3. O PTH aumenta indiretamente a absorção intestinal de cálcio pela sua influência na vitamina D3. A absorção intestinal de cálcio é estimulada pela ação de um hormônio conhecido como 1,25–di– hidroxicolecalciferol ou 1,25(OH)2D3, também conhecido como calcitriol ou vitamina D3. O corpo forma calcitriol a partir da vitamina D que foi obtida pela dieta ou sintetizada na pele pela ação da luz solar sob os Paratireoide Calcitriol NUTRIÇÃO, UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA @larirodrigues.b 21 precursores formados a partir de acetil-CoA. O calcitriol é o principal hormônio responsável por aumentar a absorção de Ca2+ a partir do intestino delgado. Além disso, o calcitriol facilita a reabsorção renal de Ca2+ e ajuda a mobilizar Ca2+ para fora do osso. A produção de calcitriol é regulada no rim por ação do PTH. Concentrações plasmáticas diminuídas de Ca2+ estimulam a secreção de PTH, que estimula a síntese de calcitriol. A absorção renal e intestinal de Ca2+ aumenta o Ca2+ sanguíneo, desligando o PTH em uma alça de retroalimentação negativa, que diminui a síntese de calcitriol. A prolactina, o hormônio responsável pela produção do leite em mulheres que estão amamentando (lactantes), também estimula a síntese de calcitriol. O terceiro hormônio envolvido no metabolismo de cálcio é a calcitonina, um peptídeo produzido pelas células C da tireoide. A calcitonina é liberada quando as concentrações plasmáticas de Ca2+ aumentam. Diminui a reabsorção óssea e aumenta a excreção renal de cálcio. A calcitonina aparentemente desempenha um papel secundário no equilíbrio diário do cálcio em seres humanos adultos. A calcitonina tem sido utilizada medicamente para tratar pacientes com doença de Paget, uma condição ligada à genética na qual os osteoclastos são superativos e o osso se torna enfraquecido devido à reabsorção. A calcitonina nesses pacientes estabiliza a perda óssea anormal, levando os cientistas a especularem que esse hormônio é mais importante durante o crescimento na infância, quando uma deposição óssea líquida é necessária, e durante a gestação e a lactação, quando o corpo da mãe precisa de suprimento de cálcio para ela e para o seu filho. Calcitocina
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