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1 FISIOLOGIA HUMANA AULA 5 Prof.ª Patrícia Carla de Oliveira 2 CONVERSA INICIAL Os hormônios são substâncias químicas produzidas pelas glândulas endócrinas, que circulam na corrente sanguínea e atuam e órgãos-alvos específicos, de forma a integrar e regular diversos mecanismos corporais, atuando, portanto, na homeostase. Dessa maneira e de forma a alcançar os objetivos descritos abaixo, elucidaremos os principais processos envolvidos na fisiologia do sistema endócrino. • Retomar as principais características anatômicas das glândulas que compõem o sistema endócrino, os tipos de hormônios liberados na circulação seu mecanismo de regulação; • Destacar as principais características e funções do eixo hipotálamo- hipófise no controle das glândulas endócrinas, bem como a identificação dos principais hormônios hipofisários; • Entender o processo de liberação e as funções fisiológicas dos hormônios da tireoide e da paratireoide no metabolismo corporal e na regulação dos níveis plasmáticos de cálcio; • Compreender o mecanismo de regulação da concentração de glicose na corrente sanguínea por meio dos hormônios pancreáticos; • Descrever como atuam os hormônios das glândulas suprarrenais e o seu papel no controle da resposta corporal ao estresse e no equilíbrio hídrico e de sais no sangue. TEMA 1 – ORGANIZAÇÃO DO SISTEMA ENDÓCRINO E HORMÔNIOS Diferentemente dos sistemas cardiovascular, respiratório e urinário, as glândulas endócrinas não têm conexão anatômica e estão distribuídas por todo o corpo, como representado na figura 1. Neste caso, a comunicação entre o sistema endócrino e os diferentes órgãos é assegurada pela liberação de substâncias químicas denominadas hormônios ou neurotransmissores. 3 Figura 1 – Organização do sistema endócrino Créditos: Designua/Shutterstock. Dentre as funções do sistema endócrino, destacam-se a regulação do equilíbrio de sais e de água, preservando suas concentrações extracelulares, promovendo, dessa maneira, o controle do volume sanguíneo e da pressão arterial; a regulação do balanço energético por meio da mobilização, utilização e armazenamento de energia, assegurando o suprimento das demandas metabólicas celulares; a coordenação das respostas contrarreguladoras hemodinâmicas e metabólicas do organismo ao estresse; a regulação da reprodução, do desenvolvimento, do crescimento e do processo de envelhecimento. O sistema endócrino é constituído essencialmente por três componentes básicos: glândulas endócrinas, hormônios e órgãos-alvo. Em relação às glândulas, vale lembrar que as glândulas exócrinas secretam seus produtos em um ducto, a partir do qual as secreções saem do corpo ou entram no lúmen de outro órgão, enquanto as glândulas endócrinas são aquelas que não possuem ductos e, portanto, liberam seus hormônios no líquido intersticial, a partir do qual https://www.shutterstock.com/g/designua 4 se difundem para o sangue no sangue. Contudo, as moléculas que atuam como hormônios são secretadas não apenas por glândulas endócrinas clássicas, mas também por células endócrinas isoladas (hormônios do sistema endócrino difuso), por neurônios (neuro-hormônios) e, ocasionalmente, por células do sistema imune (citocinas). Os hormônios podem ser classificados de acordo com a sua origem, com o tipo de receptor no órgão-alvo ou pela sua classe química, conforme tabela 1, adaptada de Silverthorn, 2017. Tabela 1 – Classificação dos hormônios Hormônios peptídicos Hormônios esteroides Hormônios amínicos (derivados da tirosina) Catecolaminas Hormônios da tireoide Síntese e armazenamento Síntese prévia; armazenamento em vesículas secretoras Sintetizados a partir de precursores, de acordo com a demanda Síntese prévia; armazenamento em vesículas secretoras Síntese prévia; precursor armazenado em vesículas secretoras Liberação pela célula-mãe Exocitose Difusão simples Exocitose Proteínas transportadoras Transporte no sangue Dissolvidos no plasma Ligados a proteínas carreadoras Dissolvidos no plasma Ligados a proteínas carreadoras Meia-vida Curta Longa Curta Longa Localização do receptor Membrana celular Citoplasma ou núcleo; alguns também tem receptor na membrana Membrana celular Núcleo Resposta geral do alvo Modificação de proteínas existentes e indução da síntese de novas proteínas Indução de síntese de novas proteínas Modificação de proteínas existentes Indução da síntese de novas proteínas Exemplos Insulina, hormônio da paratireoide Estrogênio, androgênios, cortisol Adrenalina, noradrenalina, dopamina Tiroxina (T4) Fonte: Patrícia Carla de Oliveira. A produção hormonal se baseia no equilíbrio entre estímulo e inibição da síntese e secreção do hormônio. Na maioria dos casos, esse controle é exercido por meio de mecanismos de retroalimentação negativa (feedback negativo) que garantem um nível adequado da atividade hormonal no tecido-alvo. Nesse sentido, íons, nutrientes orgânicos, neurotransmissores e outros hormônios atuam como estímulo e promovem a liberação do hormônio, enquanto os produtos resultantes da ação desse hormônio tendem a suprimir sua liberação 5 adicional, ou seja, o hormônio (ou um de seus produtos) exerce um efeito de feedback negativo para evitar a secreção excessiva do hormônio ou a hiperatividade no tecido-alvo. Em alguns casos, ocorre um feedback positivo quando a ação biológica do hormônio causa sua secreção adicional. Um exemplo de feedback positivo é o aumento do hormônio ocitocina durante a contração uterina que promove o parto natural. O aumento das contrações estimula a liberação de mais ocitocina e esta, por sua vez, promove mais contrações. Os hormônios liberados na circulação podem circular em sua forma livre ou estarem ligados a proteínas de ligação. O hormônio livre constitui a forma ativa que se liga ao receptor hormonal específico. Sendo assim, a ligação de um hormônio a sua proteína carreadora serve para regular a atividade hormonal, estabelecendo a quantidade de hormônio livre para exercer uma ação biológica. A remoção dos hormônios da circulação também é conhecida como taxa de depuração metabólica e, normalmente, é feita por enzimas encontradas principalmente no fígado e nos rins. Os metabólitos são então excretados pela bile ou na urina. A taxa de degradação hormonal é indicada pela meia-vida do hormônio na circulação, ou seja, o tempo necessário para reduzir a concentração do hormônio pela metade. Portanto, a meia-vida é um indicador de quanto tempo um hormônio fica ativo no corpo. TEMA 2 – EIXO HIPOTÁLAMO-HIPÓFISE E HORMÔNIOS HIPOFISÁRIOS O hipotálamo é uma estrutura anatômica presente no sistema nervoso central (SNC) e que presenta grupamentos neuronais que se relacionam ao controle da função endócrina na glândula hipófise, apresentando uma interface entre os sistemas nervoso e endócrino. Por essa razão, está envolvido na coordenação das respostas fisiológicas que mantêm a homeostasia corporal, exercendo influência na ingestão de líquidos e alimentos, no consumo de energia e no peso corporal, no ciclo de sono e da vigília, na pressão arterial e temperatura corporal. Para desempenhar essa função, o hipotálamo recebe e processa os sinais recebidos, estimulando as respostas neuroendócrinas apropriadas. O eixo hipotálamo-hipófise é a unidade morfofuncional formada pelo hipotálamo e a glândula hipófise (figura 2), responsável pelo controle da função de várias glândulas endócrinas, como as gônadas, a tireoide e as suprarrenais, determinando uma série de funções orgânicas envolvidas em todos os 6 processos fisiológicos. O hipotálamo secreta hormônios que são liberadores ou inibidores dos hormônios hipofisários. Figura 2 –Eixo hipotálamo-hipófise Créditos: Alila Medical Media/Shutterstock. A hipófise é anatomicamente dividida em porção anterior ou adeno- hipófise e porção posterior ou neuro-hipófise e está ligada ao hipotálamo por uma região denominada infundíbulo. Os axônios de alguns neurônios que saem do hipotálamo descem pelo infundíbulo e terminam em vasos sanguíneos da neuro-hipófise. Essa conexão neural entre hipotálamo e hipófise permite que hormônios produzidos pelo hipotálamo sejam armazenados por essa porção da glândula hipófise. Esses hormônios são a ocitocina e o hormônio antidiurético (ADH). A ocitocina está envolvida em reflexos relacionados com a reprodução. Receptores de estiramento existentes no colo do útero emitem sinais para ao hipotálamo e este libera a ocitocina como resposta. A ocitocina, por sua vez, estimula mais contrações das células musculares lisas do útero até ocorrer o 7 nascimento da criança. A ejeção de leite das mamas também é influenciada por esse hormônio, pois os mamilos possuem receptores que são estimulados durante o aleitamento, encaminhando a informação até centros nervosos e ao hipotálamo, que secreta a ocitocina e esta promove a contração das células musculares lisas nas mamas. O hormônio antidiurético (ADH) também pode ser chamado de vasopressina, pois promove a contração de vasos sanguíneos, aumentando a pressão arterial em situações de perda do volume sanguíneo. Além disso, esse hormônio possui propriedades antidiuréticas, pois diminui a perda de água na urina, retendo líquido no corpo a fim de manter o volume sanguíneo e evitar a desidratação. Não existe conexão neural entre o hipotálamo e a adeno-hipófise, entretanto existe uma conexão vascular importante entre essas suas duas estruturas, que promove a recepção dos hormônios hipotalâmicos pela adeno- hipófise, de forma a regular de modo eficiente e específico a liberação de hormônios por essa porção da glândula hipófise. Os hormônios tróficos produzidos pela adeno-hipófise são liberados na circulação sistêmica e alcançam seus órgãos-alvo para produzir uma resposta fisiológica, bem como os hormônios produzidos pelos órgãos-alvo afetam a função da adeno-hipófise e do hipotálamo, mantendo um sistema integrado de controle da função endócrina por retroalimentação. A tabela 2, adaptada de Guyton e Hall (2021), apresenta os hormônios da adeno-hipófise e suas principais funções. Tabela 2 – Hormônios da adeno-hipófise e suas funções Hormônios Ação fisiológica Hormônio de crescimento (GH) (somatotrofina) Estimula o crescimento corporal; estimula a secreção do fator de crescimento de insulina-1; estimula a lipólise; inibe as ações da insulina sobre o metabolismo dos carboidratos e dos lipídios Hormônio adenocorticotrófico (ACTH) (corticotrofina) Estimula a produção de glicocorticoides e andrógenos pelo córtex adrenal; mantém o tamanho da zona fasciculada e da zona reticular do córtex Hormônio estimulante da tireoide (TSH) (tireotrofina) Estimula a produção de hormônios da tireoide pelas células foliculares da tireoide; mantém o tamanho das células foliculares Hormônio foliculoestimulante (FSH) Estimula o desenvolvimento dos folículos ovarianos; regula a espermatogênese nos testículos Hormônio luteinizante (LH) Provoca a ovulação e a formação do corpo-lúteo no ovário; estimula a produção de estrogênio e a de progesterona pelo ovário; estimula a produção de testosterona pelo testículo Prolactina (PRL) Estimula a secreção e a produção de leite Fonte: Patrícia Carla de Oliveira. 8 TEMA 3 – TIEROIDE E PARATIREOIDES A glândula tireoide é uma glândula localizada na parte anterior do pescoço, em frente à traqueia, consistindo em um lobo direito e um lobo esquerdo conectados pelo istmo. Na composição celular da glândula tireoide, destacam-se as células foliculares, responsáveis pela produção dos hormônios triiodotironina e tiroxina, comumente chamados de T3 e T4, respectivamente. As células C da tireoide estão envolvidas na produção do hormônio calcitonina. Os efeitos fisiológicos dos hormônios tireoidianos são mediados em diferentes órgãos-alvo (figura 3) e consistem, principalmente, em estimular o metabolismo celular, desempenhando, dessa forma, importantes funções na regulação do consumo de energia e manutenção da homeostase. Figura 3 – Hormônios da tireoide Créditos: Designua/Shutterstock. A síntese e a liberação dos hormônios da tireoide são reguladas por retroalimentação negativa pelo eixo hipotalâmico-hipofisário-tireoidiano (figura 4). Dessa forma, o TRH (hormônio liberador de tireotrofina) produzido pelo https://www.shutterstock.com/g/designua 9 hipotálamo, estimula a liberação do TSH (hormônio tireotrófico) pela adeno- hipófise, que é transportado pela corrente sanguínea até a glândula tireoide, estimulando a síntese e liberação dos hormônios T3 e T4. Quase toda a tiroxina é eventualmente convertida em triiodotironina nos tecidos, estimulando a absorção de carboidratos pelo intestino delgado e aumentando a liberação de ácidos graxos dos adipócitos, o que ajuda a manter o metabolismo em uma taxa elevada. Para formar quantidades normais de tiroxina, é necessário que iodo seja ingerido na forma de iodetos e, por esse motivo, o sal comum de cozinha é suplementado com iodeto de sódio para prevenir a deficiência de iodo. O estado clínico resultante da diminuição da função tireoidiana é denominado hipotireoidismo, e os sintomas incluem aumento da sensibilidade ao frio e tendência a ganhar peso, fadiga e alterações no apetite, função gastrintestinal e neurológica. A função excessiva da tireoide caracteriza o hipertireoidismo, cujos pacientes apresentam intolerância ao calor, perda de peso e aumento do apetite, além de sinais envolvendo o sistema nervoso simpático, como ansiedade, tremores e aumento da frequência cardíaca. As glândulas paratireoides estão localizadas no pescoço, inseridas na superfície posterior da glândula tireoide e produzem o paratormônio (PTH), importante para a regulação dos níveis plasmáticos de Ca2+ e consequente função normal das células, transmissão dos impulsos nervosos, contração muscular, estrutura óssea, coagulação sanguínea e sinalização intracelular. Na verdade, essa regulação depende das interações entre o PTH, a vitamina D e a calcitonina produzida pela glândula tireoide (figura 4). O PTH é responsável pela elevação dos níveis plasmáticos de cálcio por meio do aumento da reabsorção renal desse íon, da mobilização do Ca2+ dos ossos e da absorção intestinal de Ca2+ (indiretamente pela vitamina D). Ao mesmo tempo, o PTH aumenta a secreção tubular de fosfato, fazendo com este seja eliminado na urina e não haja a formação de cristais indesejados. A calcitonina, de forma contrária, inibe a reabsorção óssea e aumenta a excreção renal de Ca2+. 10 Figura 4 – Metabolismo do cálcio Créditos: Designua/Shutterstock. TEMA 4 – PÂNCREAS ENDÓCRINO O pâncreas é uma glândula designada como mista, pois apresenta uma porção exócrina composta pelos ácinos pancreáticos e uma porção endócrina formada pelas ilhotas de Langerhans. As enzimas produzidas pelos ácinos são lançadas no lúmen da segunda porção do duodeno por meio do ducto pancreático, e os hormônios sintetizados e secretados pelas ilhotas caem no interstício de onde partem para a circulação sistêmica. Os principais hormônios produzidos pelo pâncreas são a insulina, o glucagon e a somatostatina, responsáveis pela regulação da concentração de glicose na corrente sanguínea e sua consequente disponibilização aos tecidos, principalmente àqueles com alta https://www.shutterstock.com/g/designua 11 produção e consumo de energia, como a musculatura, bem como o fígado e o tecido adiposo. A maior parte da glicose ingerida é independente da insulina e chega rapidamente a tecidos,como o nervoso, para suprir suas necessidades energéticas. Porém, a insulina produzida pelas células β do pâncreas desempenha um papel importante no armazenamento do excesso de energia, no caso, excesso de carboidratos, fazendo com que eles sejam armazenados sob a forma de glicogênio, principalmente no fígado e nos músculos. Quando não há mais a possibilidade do armazenamento de glicose sob a forma de glicogênio, a insulina converte seu excesso em gorduras que serão armazenadas no tecido adiposo. A insulina também exerce um efeito importante na formação das proteínas, promovendo a captação de aminoácidos pelas células. Ao chegar nos tecidos, a glicose se desloca para o interior da célula por meio de receptores da família GLUT e, no caso da musculatura esquelética e do tecido adiposo, o mediador GLUT 4 é o principal transportador de glicose responsivo a insulina O glucagon possui efeito antagonista à insulina na homeostasia da glicose sanguínea. Produzido pelas células α do pâncreas, sua liberação é inibida pela hiperglicemia (níveis elevados de glicose no sangue) e estimulada pela hipoglicemia (níveis baixos de glicose no sangue). O fígado é o principal órgão- alvo do glucagon e nele acontece a degradação do glicogênio em glicose, aumentando a glicemia. Outros estímulos para a liberação do glucagon são refeições ricas em aminoácidos e não em carboidratos, além das ações do sistema nervoso parassimpático. No tecido adiposo, o glucagon estimula a degradação dos triglicerídeos, e os ácidos graxos livres resultantes podem servir como fonte de energia para o fígado e o músculo esquelético. 12 Figura 5 – Regulação dos níveis de glicose no sangue Créditos: Designua/Shutterstock. A somatostatina também é um hormônio pancreático, e sua liberação é estimulada por refeições ricas em carboidratos, gorduras e proteínas, além de estímulos vindos de hormônios gastrointestinais. Seus efeitos inibitórios são múltiplos e incluem a diminuição da liberação de insulina e glucagon, diminuição da motilidade do trato digestório e diminuição do processo absortivo, 13 prolongando o período em que os nutrientes são assimilados pelo sangue, o que evita o consumo imediato desses nutrientes. Alterações nas secreções endócrinas do pâncreas, especialmente da insulina, estão relacionadas a doenças de alta prevalência e atualmente consideradas endêmicas, como o diabetes melito (DM), a obesidade e a síndrome metabólica (SM). O diabetes melito tipo 1 é uma síndrome autoimune causada pela ausência de secreção de insulina, enquanto o diabetes melito tipo 2 é causado pela diminuição da sensibilidade dos tecidos-alvo ao efeito metabólico da insulina (resistência à insulina). Nos dois casos, a glicemia se eleva, o que provoca perda de glicose na urina, desidratação, lesão nos vasos sanguíneos, o aumento da utilização dos lipídios e consequente acidose metabólica, que pode levar ao coma e a morte. TEMA 5 – GLÂNDULAS SUPRARRENAIS As glândulas adrenais são também conhecidas como glândulas suprarrenais, pois estão localizadas no polo superior de cada rim, desempenhando papel importante na regulação da resposta adaptativa do corpo ao estresse, na manutenção do equilíbrio da água, sódio e potássio no sangue, bem como no controle da pressão arterial. Anatomicamente, cada glândula é composta por duas partes distintas, o córtex adrenal a medula adrenal, que produzem hormônios corticosteroides e catecolaminas, respectivamente. O precursor de todos os corticosteroides é o colesterol e no córtex adrenal são produzidos os mineralocorticoides como a aldosterona; os glicocorticoides como o cortisol; e os androgênios fracos como a deidroepiandrosterona ou DHEA e a androstenediona que exibem os mesmos efeitos da testosterona. A aldosterona aumenta a reabsorção tubular renal de sódio e simultaneamente a secreção de potássio na urina, permitindo que quantidades ideais desses minerais sejam preservadas no líquido extracelular. O desfecho desse controle altera o volume sanguíneo e, por esse motivo, a aldosterona regula a pressão arterial a longo prazo, como estudado anteriormente sobre o sistema circulatório. Os estímulos para a secreção de aldosterona são as concentrações de angiotensina II e de íons potássio. O cortisol desempenha um importante papel na regulação da homeostasia da glicose, estimulando a conversão de aminoácidos em glicose pelas células do fígado; mobilizando aminoácidos dos músculos e aumentando a produção de 14 glicose pelo fígado, além de diminuir a utilização de glicose pelas células, o que pode levar à resistência à insulina quando o cortisol está elevado. O metabolismo das proteínas também sofre influência do cortisol, pois ele aumenta a degradação e diminui a síntese de proteínas nos tecidos, com exceção do fígado. No tecido adiposo, o cortisol promove lipólise, disponibilizando ácidos graxos para produção de energia, fator importante para a conservação, a longo prazo, da glicose e do glicogênio corporais. A partir dessas informações, é possível entender porque o cortisol é importante na resistência ao estresse (figura 6) e ao processo inflamatório, visto que esse hormônio mobiliza nutrientes para a geração de energia e de novos compostos celulares em caso de lesão. Figura 6 – Resposta ao estresse Créditos: Designua/Shutterstock. 15 A medula adrenal secreta adrenalina e noradrenalina, hormônios que também estão envolvidos na resposta ao perigo e ao estresse, juntamente ao sistema nervoso simpático, visto que o hipotálamo produz uma descarga simpática por ativação do neurônio pré-ganglionar que chega à medula adrenal para a liberação da adrenalina, que promove, entre outras, as seguintes adaptações: ativação geral do estado de vigília; lipólise e aumento da glicemia, a fim de fornecer combustível para o músculo; sudorese, para possibilitar melhor eliminação de calor diante do estresse; vasoconstrição cutânea, a fim de redistribuir o fluxo sanguíneo para a musculatura. NA PRÁTICA O hormônio do crescimento (GH), também chamado de somatotrofina, é o hormônio mais abundante da adeno-hipófise e sua função é produzir fatores de crescimento semelhantes a insulina (IGFs) ou somatomedinas em células dos músculos esqueléticos, cartilagens e ossos. Esses fatores atuam aumentando a síntese proteica e a divisão celular mitótica, o que contribui para o crescimento e manutenção desses tecidos, bem como para o reparo tecidual e a cicatrização de lesões. Outras ações dos IGFs incluem a decomposição de triglicerídeos e aumento da disponibilidade de ácidos graxos na corrente sanguínea; e a decomposição de glicogênio no fígado, aumentando a disponibilidade da glicose. Alterações na produção do GH podem causas distúrbios conhecidos como nanismo, gigantismo e acromegalia. Procure explicar como se desenvolvem e quais são as principais características de pacientes com essas condições. FINALIZANDO Consolidamos, nesta abordagem, os conhecimentos a respeito da organização e funcionamento do sistema endócrino, suas glândulas e seus hormônios. Iniciamos com a retomada das principais características anatômicas e localização das glândulas endócrinas, diferenciando os tipos de hormônios produzidos, segundo sua classificação a partir da sua origem, do tipo de receptor no órgão-alvo ou da sua classe química. A partir dessas informações, destacamos o eixo hipotálamo-hipófise como o centro de controle neuroendócrino de todas as glândulas corporais, que são 16 inibidas ou estimuladas dependendo do hormônio hipotalâmico ou hipofisário recebido, no mecanismo de retroalimentação ou feedback negativo, na maioria das vezes. Todos os hormônios da hipófise foram listados, bem como a ação de cada um deles no organismo. Os hormônios tireoidianos, T3 e T4, foram relacionadosao controle do metabolismo corporal, enquanto o equilíbrio na concentração plasmática de cálcio é de responsabilidade da calcitonina e do paratormônio produzido pelas paratireoides. Alterações na concentração dos hormônios da tireoide podem trazer distúrbios conhecidos como hipertireoidismo e hipotireoidismo. A concentração sanguínea de glicose é controlada pelos hormônios insulina, glucagon e somatostatina, produzidos pelo pâncreas endócrino, e a diminuição da produção de insulina ou a resistência a esse hormônio estão relacionadas ao diabetes tipo 1 e tipo 2, respectivamente. Por fim, aprendemos que as glândulas adrenais produzem hormônios mineralocorticoides, glicocorticoides e androgênios, responsáveis, principalmente, pela resposta ao estresse e equilíbrio nas concentrações de água e sais, com consequente controle da pressão arterial. 17 REFERÊNCIAS AIRES, M. de M. Fisiologia. 5. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2018. HALL, J. E.; GUYTON, A. C. Tratado de Fisiologia Médica. 14. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2021. MOLINA, P. E. Fisiologia Endócrina. 5. ed. Porto Alegre: Artmed, 2021. MOURÃO JR., C. A. Fisiologia Humana. 2. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2021. SILVERTHORN, D. U. Fisiologia Humana. 7. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. WIDMAIER, E. P. et al. Fisiologia Humana. 14. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2017. Conversa inicial Na prática FINALIZANDO
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