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1 Júlia Morbeck – 2º período de medicina @jumorbeck Objetivos 1- Estudar a morfologia do pâncreas; 2- Compreender a síntese e os efeitos dos hormônios pancreáticos (insulina e glucagon) *controle glicêmico Anatomia do Pâncreas ↠ O pâncreas é um órgão achatado que mede cerca de 12,5 a 15 cm de comprimento. Localiza-se na curvatura do duodeno, a primeira parte do intestino delgado (TORTORA, 14ª ed.). ↠ O pâncreas é composto por uma cabeça, localizada na curvatura do duodeno, um corpo e uma cauda, que se estende até o baço (SEELY, 10ª ed.). ↠ Localizado no abdome, parcialmente atrás do estômago, o pâncreas, mole, triangular, é uma glândula mista composta de células glandulares endócrinas e exócrinas (MARIEB, 3ª ed.). ↠ Aproximadamente 99% das células exócrinas do pâncreas estão distribuídas em grupos chamados ácinos. Os ácinos produzem enzimas que fluem para o sistema digestório por uma rede de ductos. Espalhados entre os ácinos exócrinos existem 1 a 2 milhões de minúsculos grupos de tecido endócrino, chamados de ilhotas pancreáticas ou ilhotas de Langerhans. Capilares abundantes irrigam tanto a parte endócrina quanto a exócrina do pâncreas (TORTORA, 14ª ed.). As células acinares, que formam grande parte da glândula, produzem um suco rico em enzimas que é conduzido por ductos até o intestino delgado durante a digestão dos alimentos (MARIEB, 3ª ed.). Histologia do pâncreas endócrino ILHOTAS DE LANGERHANS ↠ As ilhotas de Langerhans são micro-órgãos endócrinos localizados no pâncreas, onde são vistos ao microscópio como grupos arredondados de células de coloração menos intensa, incrustados no tecido pancreático exócrino (JUNQUEIRA, 13ª ed.). A maioria das ilhotas mede 100 a 200 µm de diâmetro e contém centenas de células, embora haja também agrupamentos menores de células endócrinas entremeadas entre as células exócrinas do pâncreas. Pode haver mais de 1 milhão de ilhotas no pâncreas humano, e há uma pequena tendência para ilhotas serem mais abundantes na região da cauda do pâncreas (JUNQUEIRA, 13ª ed.). ↠ As ilhotas são constituídas por células poligonais, dispostas em cordões, em volta dos quais existe uma abundante rede de capilares sanguíneos com células endoteliais fenestradas. Há uma fina camada de tecido conjuntivo que envolve a ilhota e a separa do tecido pancreático restante (JUNQUEIRA, 13ª ed.). ↠ Langerhans descobriu as células endócrinas do pâncreas, que consistem em cerca de menos de 2% do total de massa contida no órgão em questão. As ilhotas de Langerhans contêm quatro tipos distintos de células, cada um associado à secreção de um ou mais hormônios peptídicos (SILVERTHORN, 7ª ed.). ↠ Cada ilhota pancreática apresenta quatro tipos de células secretoras de hormônio: (TORTORA, 14ª ed.). ➢ As células alfa ou A constituem cerca de 17% das células das ilhotas pancreáticas e secretam glucagon. ➢ As células beta ou B constituem cerca de 70% das células das ilhotas pancreáticas e secretam insulina. ➢ As células delta ou D constituem cerca de 7% das ilhotas pancreáticas e secretam somatostatina. ➢ As células F constituem o restante das células das ilhotas pancreáticas e secretam polipeptídio pancreático. Segundo Silverthorn também pode ser chamada de células PP. Somatostatina (SOM): A SOM, sintetizada pelas células D, é considerada um pan-inibidor, pois age inibindo a secreção de outros hormônios, como INS e GLUC no pâncreas, bem como hormônios APG 17: “SENTINDO NA PELE” 2 Júlia Morbeck – 2º período de medicina @jumorbeck gastrointestinais como gastrina, colecistoquinina, secretina, polipeptídeo pancreático, enteroglucagon e motilina. A SOM também inibe a secreção de ácido gástrico, a motilidade gástrica e duodenal, a secreção pancreática exócrina, a contração da vesícula biliar e a absorção de nutrientes. A secreção de SOM é incitada pela acidez no interior do estômago, de glicose, aminoácidos e gordura no intestino, além dos hormônios colecistoquinina e do GLUC pancreático (LOPES, 2017) Polipeptídeo pancreático (PP): o PP é observado em células acinares e células das ilhotas pancreáticas (células PP). A secreção de PP é estimulada pelos hormônios colecistoquinina, gastrina e secretina, e também pelo nervo vago. Este atua na musculatura do tubo digestivo estimulando o esvaziamento gástrico. Os níveis de PP aumentam após a alimentação, a ingestão de proteínas, o jejum, o exercício e a hipoglicemia, sendo inibida pela SOM e glicose intravenosa. Este hormônio controla as secreções de ácido gástrico e enzimas, a motilidade do tubo digestivo e as secreções pancreáticas (LOPES, 2017) ↠ As quantidades relativas dos quatro tipos de células encontrados em ilhotas variam em diferentes espécies e de acordo com o local da ilhota no pâncreas (JUNQUEIRA, 13ª ed.). As interações dos quatro hormônios pancreáticos são complexas e não completamente compreendidas. Sabemos que o glucagon eleva o nível sanguíneo de glicose e a insulina reduz. A somatostatina atua de maneira parácrina para inibir a liberação tanto de insulina quanto de glucagon das células beta e alfa vizinhas. Além disso, pode funcionar como hormônio circulante para retardar a absorção de nutrientes do sistema digestório. Ademais, a somatostatina inibe a secreção de GH. O polipeptídio pancreático inibe a secreção de somatostatina, a contração da vesícula biliar e a secreção de enzimas digestivas pelo pâncreas (TORTORA, 14ª ed.). ↠ Colorações rotineiras ou por corantes tricrômicos possibilitam a distinção das células que, em virtude de suas afinidades pelos corantes, são denominadas acidófilas ou basófilas. Por meio de imunocitoquímica e por hibridização in situ, distinguem-se pelo menos cinco tipos de células nas ilhotas: alfa, beta, delta, PP e épsilon (JUNQUEIRA, 13ª ed.). Insulina e glucagon INERVAÇÃO NEURONAL Terminações de fibras nervosas em células de ilhotas podem ser observadas por microscopia de luz ou eletrônica. Junções comunicantes existentes entre as células das ilhotas provavelmente servem para transferir, entre as células, sinais originados dos impulsos da inervação autonômica. Além disso, há influência mútua entre células por meio de substâncias solúveis que agem a curta distância (controle parácrino de secreção) (JUNQUEIRA, 13ª ed.). Como toda glândula endócrina, as ilhotas estão intimamente associadas aos capilares nos quais seus hormônios são liberados. Os neurônios simpáticos e parassimpáticos terminam nas ilhotas, fornecendo um meio pelo qual o sistema nervoso pode influenciar o metabolismo (SILVERTHORN, 7ª ed.). No SNC, o hipotálamo ventromedial (VMH) é uma região particularmente importante na detecção de hipoglicemia. Nessa região existem os neurônios excitados pela glicose (GE), que aumentam sua atividade quando a glicose sérica aumenta, e os neurônios inibidos pela glicose (GI), que aumentam sua atividade quando a glicose sérica cai. Num modelo integrativo de detecção de hipoglicemia, os níveis baixos de glicemia plasmática são detectados por células e neurônios sensíveis à insulina presentes no cérebro e tecidos periféricos. No VMH, neurônios GE e GI, bem como astrócitos, se comunicam e interagem com vias de sinalização eferentes que iniciam uma resposta contrarregulatória de estímulo à produção de glucagon, adrenalina, GH e cortisol, reduzindo a captação de glicose pelos tecidos periféricos e aumentando sua produção endógena. De uma perspectiva evolucionária, parece provável que este mecanismo tenha se desenvolvido para garantir um 3 Júlia Morbeck – 2º período de medicina @jumorbeck adequado aporte de combustível para o cérebro durante períodos prolongados de fome por causa da capacidade limitada do cérebro em estocar energia em depósitos como glicogênio e gordura (PAIVA, 2014).As ilhotas pancreáticas são invervadas pelos SNP e pelo SNS. As terminações nervosas dos SNP liberam neurotrasmissores, como aceticolina, e outros neuropeptidos, tais como: peptídeo vasoativo intestinal (VIP), peptídeo ativador da adenilato-ciclase pituitária (PACAP) e o peptídeo liberador de gastrina (GRP), os quais interagem com receptores específicos nas células a ou ß pancreáticas. O principal neurotramissor liberado pelas terminações do SNS é a noraepinefrina, além dela libera também neuropeptído Y (NPY) e galanina. As terminações do SNA intervam tanto as células a como as ß pancreáticas, controlando assim a secreção de glucagon e insulina, respectivamente. Enquanto o SNP potencializa a secreção de insulina, via nervo vago, através de receptores muscarínicos presentes na célula ß, o SNS, por meio de receptores a- adrenérgicos, inibe a secreção de insulina. Além disso, tanto a acetilcolina como a noraepinefrina, também desempenham função importante no controle da secreção de glucagon, em resposta a hipoglicemia (LUBACZEUSKI, 2017). ↠ 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 (SILVERTHORN, 7ª ed.). ↠ 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 (SILVERTHORN, 7ª ed.). ↠ 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 (SILVERTHORN, 7ª ed.). A Figura mostra as concentrações de glicose, glucagon e insulina antes e após uma refeição. 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 (SILVERTHORN, 7ª ed.). 4 Júlia Morbeck – 2º período de medicina @jumorbeck INSULINA ↠ A insulina é uma proteína pequena (51 aminoácidos) que consiste em duas cadeias de aminoácidos ligadas por pontes dissulfeto (- S-S-) (MARIEB, 3ª ed.). ↠ A insulina é sintetizada nas células beta pelo modo usual como as proteínas são sintetizadas, começando com a tradução do mRNA da insulina por meio dos ribossomos ligados ao retículo endoplasmático para formar uma pré-proinsulina. Essa pré-proinsulina inicial apresenta peso molecular em torno de 11.500, sendo então clivada no retículo endoplasmático, para formar a proinsulina, com peso molecular de aproximadamente 9.000, e consiste em três cadeias de peptídeos, A, B e C. A maior parte da proinsulina é novamente clivada no aparelho de Golgi, para formar insulina composta pelas cadeias A e B, conectadas por ligações dissulfeto e peptídeo cadeia C, denominado peptídeo conector (peptídeo C) (GUYTON, 13ª ed.). ↠ A insulina e o peptídeo C são revestidos nos grânulos secretores e secretados em quantidades equimolares. Aproximadamente 5% a 10% do produto final secretado se encontram ainda sob a forma de proinsulina (GUYTON, 13ª e.d). Quando a insulina é secretada na corrente sanguínea, ela circula quase inteiramente em sua forma livre. Uma vez que a sua meia-vida plasmática é de, aproximadamente, apenas 6 minutos, assim ela é, na sua maior parte, eliminada da circulação dentro de 10 a 15 minutos. Com exceção da porção da insulina que se liga aos receptores nas células- alvo, o restante é degradado pela enzima insulinase, em sua maior parte no fígado e em menor quantidade nos rins e músculos e, menos ainda, na maioria dos outros tecidos. Essa rápida remoção do plasma é importante, porque, às vezes, sua pronta desativação bem como sua ativação são fundamentais para o controle das funções da insulina (GUYTON, 13ª ed.). FATORES QUE ESTIMULAM A SECREÇÃO E INIBIÇÃO DA INSULINA ↠ 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 (SILVERTHORN, 7ª ed.). ➢ 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. A glicose absorvida no intestino delgado chega às células beta do pâncreas, onde é captada pelo transportador GLUT2. Com mais glicose disponível como substrato, a produção de ATP aumenta, e os canais de K+ sensíveis ao ATP se fecham. Quando a célula se despolariza, os canais de Ca+2 dependentes de voltagem se abrem e mais Ca+2 entra, iniciando a exocitose da insulina ➢ Aumento da concentração de aminoácidos: O aumento da concentração de aminoácidos no plasma após uma refeição também desencadeia a secreção de insulina. ➢ Efeitos antecipatórios dos hormônios GI: Recentemente, tem sido demonstrado que 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. A liberação 5 Júlia Morbeck – 2º período de medicina @jumorbeck 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. ➢ 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. ➢ 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. Alguns hormônios também influenciam a secreção de insulina. Por exemplo, qualquer hormônio hiperglicêmico (como o glucagon, a adrenalina, o hormônio do crescimento, a tiroxina ou os glicocorticóides) que entra em ação quando os níveis sanguíneos de glicose diminuem, indiretamente estimula a liberação de insulina por promover a entrada de glicose na corrente sanguínea. A somatostatina diminui a liberação de insulina. Assim, os níveis sanguíneos de glicose representam um equilíbrio de influências humorais e hormonais. A insulina e a somatostatina (indiretamente) são os fatores hipoglicêmicos que contrabalançam os diversos hormônios hiperglicêmicos(MARIEB, 3ª ed.). ATIVAÇÃO DOS RECEPTORES DAS CÉLULAS-ALVO PELA INSULINA E OS EFEITOS CELULARES RESULTANTES ↠ Para começar a exercer seus efeitos nas células-alvo, a insulina, em primeiro lugar, liga-se e ativa um receptor proteico de membrana (GUYTON, 13ª ed.). ↠ O receptor de insulina é a combinação de quatro subunidades que se mantêm unidas por meio de ligações dissulfeto: duas subunidades alfa, que se situam inteiramente do lado externo da membrana celular e duas subunidades beta, que penetram através da membrana, projetando-se no citoplasma celular. A insulina se acopla às subunidades alfa do lado externo da célula, mas, devido às ligações com as subunidades beta, as porções das subunidades beta que se projetam para o interior da célula são autofosforiladas (GUYTON, 13ª ed.). ↠ A autofosforilação das subunidades beta do receptor ativa uma tirosina cinase local, que, por sua vez, causa fosforilação de diversas outras enzimas intracelulares, inclusive do grupo chamado substratos do receptor de insulina (IRS). Tipos diferentes de IRS (p. ex., IRS-1, IRS-2 e IRS-3) são expressos nos diferentes tecidos. O efeito global é a ativação de algumas enzimas e, ao mesmo tempo, a inativação de outras. Dessa maneira, a insulina dirige a maquinaria metabólica intracelular, de modo a produzir os efeitos desejados no metabolismo de carboidratos, lipídios e proteínas. Os principais efeitos finais da estimulação da insulina são os seguintes: (GUYTON, 13ª ed.). ➢ Em segundos depois que a insulina se acopla a seus receptores de membrana, as membranas de cerca de 80% das células do organismo aumentam acentuadamente sua captação de glicose. Isso ocorre, de modo especial, nas células musculares e adiposas, mas não na maioria dos neurônios do encéfalo (GUYTON, 13ª ed.). 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 captação da glicose aumenta. A sinalização intracelular é bastante complexa e ainda não totalmente elucidada, porém claramente envolve o metabolismo do Ca+2, bem 6 Júlia Morbeck – 2º período de medicina @jumorbeck como uma variedade de proteínas intracelulares (SILVERTHORN, 7 ª ed..). Sob duas condições os músculos utilizam grande quantidade de glicose. Uma delas é durante a realização de exercícios moderados ou intensos. Essa utilização de glicose não precisa de grande quantidade de insulina, porque a contração muscular aumenta a translocação da molécula transportadora de glicose 4 (GLUT 4) dos depósitos intracelulares para a membrana celular, o que, por sua vez, facilita a difusão da glicose na célula. A segunda condição para a utilização muscular de grande quantidade de glicose ocorre nas poucas horas seguintes à refeição. Nesse período, a concentração de glicose no sangue fica bastante elevada, e o pâncreas está secretando grande quantidade de insulina. Essa insulina adicional provoca transporte rápido da glicose para as células musculares. Por isso, nesse período, a célula muscular utiliza a glicose preferencialmente aos ácidos graxos (GUYTON, 13ª ed.). Diante do gráfico acima, fica claro que a insulina pode elevar o transporte de glicose no músculo em repouso pelo menos em 15 vezes (GUYTON, 13ª ed.). 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 armazenado e 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 (SILVERTHORN, 7 ª ed..). No estado alimentado, a 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 (SILVERTHORN, 7 ª ed..). ➢ 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 (SILVERTHORN, 7ª ed.). ➢ 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 (SILVERTHORN, 7ª ed.). ➢ A insulina promove a síntese de lipídeos. A insulina inibe a beta-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 (SILVERTHORN, 7ª ed.). IMPORTANTE: 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 (SILVERTHORN, 7ª ed.). Assim, ela se opõe a qualquer atividade metabólica que poderia aumentar os níveis plasmáticos de glicose (MARIEB, 3ª ed.). A UTILIZAÇÃO EXCESSIVA DAS GORDURAS DURANTE A FALTA DE INSULINA CAUSA CETOSE E ACIDOSE A ausência de insulina também forma quantidades excessivas de ácido acetoacético nas células hepáticas, em consequência do seguinte efeito: na ausência de insulina, mas, na presença de grande quantidade de ácidos graxos nas células hepáticas, o mecanismo de transporte da carnitina, para levar os ácidos graxos para as mitocôndrias, fica cada vez mais ativado (GUYTON, 13ª ed.). Nas mitocôndrias, a betaoxidação dos ácidos graxos ocorre rapidamente, liberando quantidades extremas de acetil-CoA. Grande parte desse excesso de acetil-CoA é, então, condensada, de modo a formar o ácido acetoacético que é liberado no sangue circulante. A maior parte do ácido acetoacético passa para as células periféricas, onde é novamente convertido em acetil-CoA e utilizado como energia na forma usual (GUYTON, 13ª ed.). Ao mesmo tempo, a ausência de insulina também deprime a utilização de ácido acetoacético nos tecidos periféricos. Assim, 7 Júlia Morbeck – 2º período de medicina @jumorbeck tanto ácido acetoacético é liberado pelo fígado que não pode ser metabolizado pelos tecidos. A concentração de ácido acetoacético aumenta nos dias seguintes à interrupção da secreção de insulina, chegando, às vezes, a concentrações de 10 mEq/L ou mais, o que é estado grave de acidose (GUYTON, 13ª ed.). Parte do ácido acetoacético tambémé convertida em ácido b- hidroxibutírico e acetona. Essas duas substâncias, junto com o ácido acetoacético, são chamadas corpos cetônicos, e sua presença, em grande quantidade nos líquidos do corpo, é chamada cetose (GUYTON, 13ª ed.). 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 (SILVERTHORN, 7ª ed.). ↠ O glucagon, um polipeptídeo formado por 29 aminoácidos, é um agente hiperglicêmico extremamente potente. Uma molécula deste hormônio pode gerar a liberação de 100 milhões de moléculas de glicose para o sangue! (MARIEB, 3ª ed.). ↠ 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 (SILVERTHORN, 7ª ed.). ↠ A forte relação entre a secreção de insulina e a inibição de glucagon tem levado à especulação de que as células alfa são reguladas por algum fator associado à insulina, em vez de diretamente pela concentração da glicose no plasma. O fígado é o tecido-alvo primário do glucagon. O glucagon estimula a glicogenólise e a gliconeogênese para aumentar a produção de glicose (SILVERTHORN, 7ª ed.). ↠ 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 (SILVERTHORN, 7ª ed.). ↠ O principal alvo do glucagon é o fígado, onde ele promove as seguintes ações: (MARIEB, 3ª ed.). ➢ Quebra do glicogênio em glicose (glicogenólise). ➢ Síntese de glicose a partir do lactato e de moléculas não-carboidratos (gliconeogênese). ➢ Liberação de glicose pelas células do fígado para o sangue, o que produz um aumento nos níveis sanguíneos de glicose. Um efeito secundário é a queda na concentração de aminoácidos no sangue à medida que as células do fígado sequestram estas moléculas para produzir novas moléculas de glicose. (MARIEB, 3ª ed.). O AUMENTO DE AMINOÁCIDOS NO SANGUE ESTIMULA A SECREÇÃO DE GLUCAGON Concentrações elevadas de aminoácidos, como ocorre no sangue depois de uma refeição de proteína (especialmente, os aminoácidos alanina e arginina), estimulam a secreção do glucagon. Esse é o mesmo efeito que os aminoácidos apresentam no estímulo da secreção de insulina. Desse modo, nessas circunstâncias, as respostas do glucagon e da insulina não são opostas. A importância do estímulo da secreção do glucagon pelos aminoácidos é que o glucagon promove, então, a conversão rápida dos aminoácidos em glicose, disponibilizando ainda mais glicose para os tecidos (GUYTON, 13ª ed.). 8 Júlia Morbeck – 2º período de medicina @jumorbeck O EXERCÍCIO ESTIMULA A SECREÇÃO DO GLUCAGON Em exercícios exaustivos, a concentração plasmática de glucagon aumenta de quatro a cinco vezes. Não se sabe ao certo o que provoca esse aumento, porque a concentração da glicose sanguínea não cai obrigatoriamente. Efeito benéfico do glucagon é que ele impede a redução da glicose sanguínea. Um dos fatores que podem elevar a secreção do glucagon no exercício é o aumento dos aminoácidos circulantes (GUYTON, 13ª ed.). A SOMATOSTATINA INIBE A SECREÇÃO DE GLUCAGON E DE INSULINA ↠ As células delta das ilhotas de Langerhans secretam o hormônio somatostatina, polipeptídeo com 14 aminoácidos e meia-vida extremamente curta, de apenas 3 minutos, no sangue circulante (GUYTON, 13ª ed.). ↠ Quase todos os fatores relacionados à ingestão de alimentos estimulam a secreção de somatostatina. Eles compreendem: (GUYTON, 13ª ed.). ➢ glicose sanguínea aumentada; ➢ aminoácidos aumentados; ➢ ácidos graxos aumentados; ➢ concentrações elevadas de diversos hormônios gastrointestinais, liberados do trato gastrointestinal superior, em resposta à ingestão de alimentos. ↠ Por sua vez, a somatostatina apresenta efeitos inibidores múltiplos, como veremos a seguir: (GUYTON, 13ª ed.). ➢ A somatostatina age localmente nas próprias ilhotas de Langerhans para deprimir a secreção de insulina e de glucagon. ➢ A somatostatina diminui a motilidade do estômago, do duodeno e da vesicular biliar. ➢ A somatostatina diminui a secreção e a absorção no trato gastrointestinal. ↠ Reunindo todas essas informações, sugeriu-se que o principal papel da somatostatina é prolongar o tempo em que os nutrientes alimentares são assimilados pelo sangue. Ao mesmo tempo, o efeito da somatostatina de deprimir a secreção da insulina e do glucagon reduz a utilização dos nutrientes absorvidos pelos tecidos, impedindo, assim, consumo imediato dos alimentos, o que os torna disponíveis durante um período de tempo mais longo (GUYTON, 13ª ed.). Devemos também recordar que a somatostatina é a mesma substância química que o hormônio inibidor do hormônio do crescimento, secretado no hipotálamo e que suprime a secreção do hormônio do crescimento pela hipófise anterior (GUYTON, 13ª ed.). RESUMÃO CONTROLE DA SECREÇÃO DE GLUCAGON E INSULINA – TORTORA, 14ª ED. ↠ A principal ação do glucagon é de elevar o nível sanguíneo de glicose que se encontra abaixo do normal. A insulina, por outro lado, ajuda a reduzir o nível de glicose sanguínea que se encontra muito elevado. O nível de glicose sanguínea controla a secreção de glucagon e insulina via feedback negativo ➢ O nível sanguíneo baixo de glicose (hipoglicemia) estimula a secreção de glucagon pelas células alfa das ilhotas pancreáticas. ➢ O glucagon atua nos hepatócitos, acelerando a conversão de glicogênio em glicose (glicogenólise) e promovendo a formação de glicose a partir do ácido láctico e de determinados aminoácidos (gliconeogênese). ➢ Consequentemente, os hepatócitos liberam glicose no sangue de maneira mais rápida e a glicemia se eleva. ➢ Se a glicemia continua subindo, o nível sanguíneo elevado de glicose (hiperglicemia) inibe a liberação de glucagon (feedback negativo). ➢ A glicose sanguínea alta (hiperglicemia) estimula a secreção de insulina pelas células beta das ilhotas pancreáticas. ➢ A insulina age em várias células do corpo para acelerar a difusão facilitada da glicose para as células; para apressar a conversão de glicose em glicogênio (glicogênese); para intensificar a captação de aminoácidos pelas células e para aumentar a síntese de proteína; para acelerar a síntese de ácidos graxos (lipogênese); para retardar a conversão de glicogênio em glicose (glicogenólise) e para tornar mais lenta a formação de glicose a partir do ácido láctico e de aminoácidos (gliconeogênese). ➢ O resultado disso é a queda do nível de glicose do sangue. ➢ Quando o nível sanguíneo de glicose cai para abaixo do normal, ocorre inibição da liberação de insulina (feedback negativo) e estímulo à liberação de glucagon. 9 Júlia Morbeck – 2º período de medicina @jumorbeck ↠ Embora o nível sanguíneo de glicose seja o regulador mais importante da insulina e do glucagon, diversos hormônios e neurotransmissores também regulam a liberação desses dois hormônios. Além das respostas ao nível sanguíneo de glicose descritas anteriormente, o glucagon estimula a liberação de insulina de maneira direta;a insulina exerce o efeito oposto, suprimindo a secreção de glucagon. Conforme o nível de glicose no sangue vai declinando e menos insulina é secretada, as células alfa do pâncreas são liberadas do efeito inibitório da insulina de forma que possam secretar mais glucagon. Indiretamente, o hormônio do crescimento humano (GH) e o ACTH estimulam a secreção de insulina porque atuam para elevar a glicose sanguínea. RESUMO DA REGULAÇÃO DA GLICOSE SANGUÍNEA ↠ Na pessoa normal, a concentração de glicose sanguínea está sob controle estrito, geralmente entre 80 e 90 mg/100 mL de sangue na pessoa em jejum, a cada manhã, antes do desjejum. Essa concentração aumenta para 120 a 140 mg/100 mL durante a primeira hora ou um pouco mais, depois da refeição, mas os sistemas de feedback para o controle da glicose sanguínea restabelecem a concentração de glicose rapidamente de volta aos níveis de controle, em geral, dentro de 2 horas depois da última absorção de carboidratos. Inversamente, na ausência de alimentação, a função da gliconeogênese do fígado produz a glicose necessária para manter o nível sérico de glicose em jejum (GUYTON, 13ª ed.). ↠ Os mecanismos para atingir esse alto nível de controle podem resumir-se do seguinte modo: (GUYTON, 13ª ed.). 1. O fígado funciona como importante sistema tampão da glicose sanguínea. Ou seja, quando a glicose sanguínea sobe a uma concentração elevada depois de uma refeição e a secreção da insulina também aumenta até uns dois terços da glicose absorvida pelo intestino, são quase imediatamente armazenadas no fígado, sob a forma de glicogênio. Então, durante as horas seguintes, quando tanto a concentração de glicose sanguínea quanto a secreção de insulina caem, o fígado libera a glicose de volta ao sangue. Dessa maneira, o fígado reduz as flutuações da concentração da glicose sanguínea para cerca de um terço do que seria na ausência desse mecanismo. De fato, nos pacientes portadores de doença hepática grave, é quase impossível manter a faixa estreita da concentração da glicose sanguínea. 2. Tanto a insulina como o glucagon funcionam como importantes sistemas de controle por feedback para manter a concentração de glicose sanguínea normal. Quando a concentração da glicose está muito elevada, a secreção aumentada de insulina faz com que a concentração de glicose sanguínea diminua em direção aos valores normais. Inversamente, a redução da glicose sanguínea estimula a secreção do glucagon; o glucagon, então, funciona na direção oposta, para aumentar a glicose até o normal. Na maioria das condições normais, o mecanismo de feedback da insulina é mais importante do que o mecanismo do glucagon, mas, nos casos de falta de ingestão ou de utilização excessiva da glicose durante o exercício e outras situações de estresse, o mecanismo do glucagon também torna-se valioso. 3. Também, na hipoglicemia grave, o efeito direto dos baixos níveis de glicose sanguínea no hipotálamo estimula o sistema nervoso simpático. A epinefrina secretada pelas glândulas adrenais aumenta ainda mais a liberação de glicose pelo fígado, o que também ajuda a proteger contra a hipoglicemia grave. 4. E finalmente, durante um período de horas e dias, tanto o hormônio do crescimento como o cortisol são secretados em resposta à hipoglicemia e ambos diminuem a utilização da glicose pela maioria das células do organismo, convertendo, por sua vez, uma quantidade maior de utilização das gorduras. Isso também ajuda a concentração da glicose sanguínea a retornar ao normal. A IMPORTÂNCIA DA REGULAÇÃO DA GLICOSE SANGUÍNEA ↠ Por que é tão importante manter a concentração constante da glicose no sangue se, particularmente, a maioria dos tecidos pode mudar para a utilização das gorduras e proteínas como 10 Júlia Morbeck – 2º período de medicina @jumorbeck fonte de energia, na ausência da glicose? A resposta é que a glicose é o único nutriente que pode ser utilizado normalmente pelo encéfalo, pela retina e pelo epitélio germinativo das gônadas, em quantidade suficiente para supri-los de modo ideal com a energia requerida. Consequentemente, isso é importante para manter a concentração da glicose sanguínea em níveis suficientes para fornecer essa nutrição necessária (GUYTON, 13ª ed.). Referências: PAIVA, M. C. O papel fisiológico da insulina e dos hormônios contrarregulatórios na homeostase glicêmica. Revista Brasileira de Nutrição Clínica Funcional, 2014. LOPES, D. A. V. Anatomia microscópica do pâncreas e detecção de células neuroendócrinas imunorreativas a insulina, glucagon, somatostatina, serotonina e polipeptídeo pancreático de Phrynops geoffroanus (Schweigger, 1812) e Hydromedusa maximiliani (Mikan, 1820) (Testudines, Chelidae). Tese de Pós-Graduação, RJ, 2017. LUBACZEUSKI, C. Envolvimento do sistema nervoso parassimpático sobre o controle glicêmico e função das ilhotas pancreáticas em camundongos desnutridos submetidos à dieta hiperlipídica. Tese de Doutorado, Campinas, 2017. JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Histologia básica: texto e atlas. 13. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2018 MARIEB, E. N.; HOEHN, K. Anatomia e Fisiologia, 3ª ed., Porto Alegra: Artmed, 2008 SILVERTHORN, Dee U. Fisiologia Humana. Disponível em: Minha Biblioteca, (7th edição). Grupo A, 2017. GUYTON & HALL. Tratado de Fisiologia Médica, 13ª ed. Editora Elsevier Ltda., 2017 TORTORA. Princípios de Anatomia e Fisiologia. Disponível em: Minha Biblioteca, (14th edição). Grupo GEN, 2016.
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