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1 INTRODUÇÃO AO SISTEMA ENDÓCRINO- HORMÔNIOS DANIELY FRAZÃO-MEDICINA-UNIFACS INTRODUÇÃO AO SISTEMA ENDÓCRINO A capacidade das células de se comunicar umas com as outras representa a base da biologia humana. A sinalização endócrina envolve 1) A secreção regulada de uma molécula de sinalização extracelular, chamada hormônio, no fluido extracelular; 2) A difusão do hormônio na vasculatura e sua circulação por todo o corpo; 3) A difusão do hormônio para fora do compartimento vascular até o espaço extracelular e sua ligação a um receptor especifico dentro das células de um órgão-alvo. O sistema endócrino é composto por um grupo de glândulas cuja função é regular múltiplos órgãos dentro do corpo. O sistema endócrino compreende as seguintes glândulas principais: Pâncreas endócrino Glândula paratireoides Glândula hipófise (Em associação com núcleos hipotalâmicos) Glândula tireoide Glândula suprarrenais Gônadas (Testículos e ovários) Essas glândulas endócrinas sintetizam e secretam hormônios bioativos e, com exceção das gônadas, que desempenham tanto funções endócrinas quanto gametogênica, são dedicadas à produção hormonal. Um órgão transitório, a placenta, também desempenha uma função endócrina importante. Além disso, existem células endócrinas dentro de órgãos cuja função primaria não é endócrina. Células dentro do coração Produzem peptídeo atrial natriurético. Células hepáticas Fator de crescimento 1 similar à insulina Células dentro do rim Produzem a eritropoietina Numerosos tipos de células dentro do trato gastrointestinal Produzem hormônios gastrointestinais Grupos celulares ( denominados núcleos) dentro do hipotálamo Secretam peptídeos, chamados de neuro-hormônios, para os capilares associados à glândula hipófise. Um terceiro componente do sistema endócrino é representado por numerosos tipos celulares que expressam enzimas intracelulares, ectoenzimas, ou secretam enzimas que modificam precursores inativos ou hormônios menos ativos. Um exemplo é a geração de angiotensina II do polipeptideo angiotensinogênio inativo por duas clivagens proteolíticas subsequentes. Outro exemplo é a ativação de vitamina D por duas reações de hidroxilação subsequentes no fígado e no rim para produzir um hormônio altamente bioativo CONFIGURAÇÃO DAS ALÇAS DE RETROALIMENTAÇÃO DENTRO DO SISTEMA ENDÓCRINO A forma predominante de uma alça de retroalimentação fechada entre as glândulas endócrinas é a retroalimentação negativa. 2 INTRODUÇÃO AO SISTEMA ENDÓCRINO- HORMÔNIOS DANIELY FRAZÃO-MEDICINA-UNIFACS PARA MEDICINER SABER: Em uma alça de retroalimentação negativa, o hormônio A atua em um ou mais órgãos-alvo para induzir uma mudança (diminuição ou aumento) nos níveis circulantes do composto B, e a mudança no composto B por sua vez inibe a secreção do hormônio A. As alças de retroalimentação negativa garantem estabilidade por manter um parâmetro fisiológico (ex. glicose sanguínea) dentro de uma escala normal. Também existem poucos exemplos de retroalimentação positiva na regulação endócrina. Grande parte do sistema endócrino é organizada em eixos endócrinos, cada eixo consistindo em hipotálamo, hipófise e glândulas endócrinas periféricas. Desta forma, a alça de retroalimentação direcionada do eixo endócrino envolve uma configuração em três níveis. O primeiro nível é representado pelos neurônios neuroendócrinos hipotalâmicos que secretam hormônios de liberação. Os hormônios de liberação estimulam (ou, em alguns poucos casos, inibem) a produção e a secreção de hormônios tróficos da glândula hipófise (segundo nível). Os hormônios tróficos estimulam a produção e secreção de hormônios da glândula endócrinas periféricas (Terceiro nível). Os hormônios produzidos perifericamente, denominados hormônios da tireoide, cortisol, esteroides sexuais e IGF-1, tipicamente apresentam ações pleiotrópicas (múltiplos efeitos fenotípicos). Um aspecto importante dos eixos endócrinos é a capacidade de diminuir e aumentar os sinais neuronais para modular a liberação dos hormônios hipotalâmicos de liberação e desse modo controlar a atividade do eixo. Uma contribuição neuronal importante aos neurônios secretores de hormônio de liberação vem de outra parte do hipotálamo chamada de núcleo supraquiasmático (SNC). Neurônios SNC impõem um ritmo diário, chamado ritmo circadiano, sobre a secreção dos hormônios hipotalâmicos de liberação e dos eixos endócrinos que eles controlam. A contribuição neural é gerada de células retinais especializadas sensíveis à luz que são distintas dos bastonetes e cones e por sinais para o SCN através do trato retino-hipotalâmico. A glândula pineal forma uma ligação neuroendócrina entre o SNC e vários processos fisiológicos que requerem o controle circadiano. Esta glândula minúscula, perto do hipotálamo, sintetiza o hormônio melatonina, pelo neurotransmissor serotonina, o qual tem o triptofano como precursor. A enzima limitante para a síntese da melatonina é a N- acetiltransferase. A síntese da melatonina é inibida pela luz e estimulada pelo escuro. A melatonina possui inúmeras outras ações. Incluindo a indução do sono. Outro importante modulador dos neurônios hipotalâmicos e da glândula hipófise é o estresse, ou como estresse metabólico (hemorragia, inflamação etc.) ou como estresse emocional (medo, ansiedade etc.). NATUREZA QUÍMICA DOS HORMÔNIOS Os hormônios são classificados bioquimicamente como proteínas/peptídeos, catecolaminas, iodotironinas, ou hormônios esteroides. A natureza química de um hormônio determina Como ele é sintetizado, estocado e liberado. Como é transportado no sangue 3 INTRODUÇÃO AO SISTEMA ENDÓCRINO- HORMÔNIOS DANIELY FRAZÃO-MEDICINA-UNIFACS Sua meia-vida biológica e depuração. Mecanismo de ação celular. PROTEÍNAS/PEPTÍDEOS Hormônios proteicos e peptídeos podem ser agrupados em moléculas estruturalmente relacionadas que são codificadas por famílias de genes. Pelo fato de os hormônios proteicos/ peptídeos serem destinados para secreção fora da célula, são sintetizados e processados diferentemente das proteínas destinadas a permanecer dentro da célula ou a serem continuamente adicionadas à membrana. Estes hormônios são sintetizados no poliribossomo como pré-pró- hormônio ou pré-hormônios maiores. O peptídeo sinal interage com uma partícula de ribonucleoproteína, que por último direciona a cadeia crescente de peptídeo através de um poro na membrana do reticulo endoplasmático para o complexo de golgi, onde é empacotado em uma vesícula secretora ligada à membrana e, subsequentemente, liberada no citoplasma. A maioria dos hormônios é produzida como pró- hormônios. Hormônios proteicos/ peptídeos são estocados na glândula como vesículas secretoras que se ligam a membrana e são liberadas por exocitose por meio da via secretória regulada. Desta forma, os hormônios não são continuamente secretados. Ao invés disso, são secretados em uma resposta a um estimulo por um mecanismo de estimulo-secreção associado. Os hormônios proteicos/ peptídeos são solúveis em fluidos corporais e, com notável exceção ao IFG-1 e ao hormônio de crescimento (GH), circulam no sangue predominantemente em uma forma livre, portanto apresentam meias- vidas biológicas curtas. Os hormônios proteicos são removidos do sangue principalmente por endocitose e degradação lissosomal dos complexos receptor de hormônios. Proteínas/ peptídeos são prontamente digeridas no trato gastrointestinal se administradas por via oral. Portanto, devem ser administradas por injeção ou, no caso de pequenos peptídeos, através da membrana mucosa (sublingual ou intranasal). Pelo fato de as proteínas/peptídeos não atravessarem prontamenteas membranas celulares, elas sinalizam pelos receptores de membrana. CATECOLAMINAS As catecolaminas são sintetizadas pela medula suprarrenal e pelos neurônios e incluem a norepinefrina, epinefrina e dopamina. O produto hormonal primário da medula suprarrenal é a epinefrina e, em uma menor extensão, a norepinefrina. As catecolaminas obtêm sua especificidade por modificações enzimáticas do aminoácido tirosina e são estocadas em vesículas secretórias que fazem parte da via secretória regulada. São co- empacotadas com ATP, Ca++ e proteínas denominadas cromograninas. As catecolaminas são solúveis no sangue e circulam ou livres ou ligadas de forma fraca à albumina. Elas são similares aos hormônios proteicos/peptídeos no sentido de não atravessarem prontamente as membranas celulares, portanto produzem suas 4 INTRODUÇÃO AO SISTEMA ENDÓCRINO- HORMÔNIOS DANIELY FRAZÃO-MEDICINA-UNIFACS ações por meio de receptores de membrana. As catecolaminas apresentam meias-vidas biológicas curtas (1 a 2 minutos) e são primariamente removidas do sangue pela captura celular e por modificação enzimática. HORMÔNIOS ESTEROIDES Os hormônios esteroides são produzidos pelo córtex suprarrenal, ovários, testículos e placenta. Os hormônios esteroides destas glândulas são divididos em cinco categorias: Progestinas, Mineralocorticoides, Glicocorticoides, Androgênios e Estrogênios. Os hormônios esteroides também incluem o metabolito ativo da vitamina D, que é um secoesteroide. Os hormônios esteroides são sintetizados por uma série de modificações enzimáticas do colesterol. O proposito destas modificações é produzir um derivado de colesterol que é único o suficiente para ser reconhecido por um receptor especifico. Desta forma, a progestina se liga ao receptor de progesterona (PR), os mineralocorticoide (MR), os glicocorticoide (GR), os androgênios se ligam ao receptor androgênio (AR), os estrogênios se ligam ao receptor de androgênio (ER) e o metabolito ativo da vitamina D se liga ao receptor de vitamina D (VDR). Os hormônios esteroides são hidrofóbicos e passam pelas membranas celulares facilmente. Portanto, os receptores de hormônios esteroides clássicos são localizados no ambiente intracelular e atuam regulando a expressão gênica. Os tipos celulares esteroiodogênicos são definidos como células que podem converter colesterol em pregnenolona, que é a primeira reação comum a todas as vias esteroiogênica. Por causa de sua natureza apolar, os hormônios esteroides não são prontamente solúveis no sangue. Portanto os hormônios esteroides circulam ligados a proteínas de transporte. Os compostos esteroides são absorvidos muito prontamente no trato gastrointestinal e podem desse modo ser administrados por via oral. IODOTIRONINAS Os hormônios tireoides são iodotironinas que são produzidos pela associação de resíduos de tirosina iodados ligados por uma ligação éter. Sua especificidade é determinada pela estrutura da tironina, assim como por onde a tironina é iodada. Os hormônios da tireoide atravessam as membranas por difusão quanto por sistemas de transporte. Os hormônios tireoides são poucos solúveis no sangue e fluidos aquosos e são transportados no sangue ligados a proteínas séricas de ligação. A principal proteína de transporte é a globulina de ligação a hormônio tireóideo (TBG). Os hormônios tireoides apresentam uma meia vida longa. Os hormônios tireóideos são similares aos hormônios esteroides por que o receptor TR é intracelular. Os hormônios tireóideos podem ser administrados oralmente, e hormônios suficiente pode ser absorvido intacto e representar um modo eficiente de terapia.
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