Eckert - Animal Physiology

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<p>Capítulo 1: Estudando Fisiologia Animal</p><p>Fisiologia animal: Estudo de como animais vivos funcionam.</p><p>A fisiologia estuda vários processos e como eles se dão no corpo do animal, ela combina química, física e biologia para entender o funcionamento e a integração de células, órgãos e sistemas e suas adaptações ao ambiente em que a espécie vive.</p><p>O estudo da fisiologia animal é de extrema importância porque pode ser usado para entender a própria fisiologia humana, levando a descobertas que podem ajudar a medicina a desvendar os mecanismos que levam a doenças e até mesmo como essas doenças podem ser tratadas, curadas ou evitadas.</p><p>A relação estrutura-função</p><p>A função é baseada na estrutura.</p><p>Por exemplo:</p><p>· O sapo usa seus músculos estriados esqueléticos da perna para pular e pegar uma mosca, os músculos lisos do estômago vão movimentar o conteúdo estomacal e digerir a mosca, cujos nutrientes serão absorvidos para o sangue, onde a energia para que ele seja bombeado pelo corpo provém do batimento dos músculos cardíacos. Durante esses processos, três tipos musculares diferentes desempenham três funções diferentes de acordo com a sua estrutura.</p><p>A dependência que a função tem da estrutura pode ser demonstrada em todos os níveis de organização biológicos, mas elas são claramente evidentes a níveis moleculares nos tecidos musculares. Sendo assim, o princípio de que a função depende da estrutura é verdadeiro em todos os processos fisiológicos.</p><p>Por exemplo:</p><p>· O movimento da perna do sapo é a junção de eventos bioquímicos que dependem da interação de milhares de estruturas compostas de proteínas contráteis dentro das células dos músculos. Cada uma dessas proteínas tem uma estrutura molecular que permite sua interação de uma forma que se move uma em relação à outra. Esses movimentos levam à contração das células individualmente. A contração conjunta das milhares de células musculares fazem com que todo o músculo contraia. Por causa da relação estrutural entre os músculos e os ossos das pernas do sapo, a perna se movimenta, produzindo o salto e movimentando todo o corpo do sapo.</p><p>Adaptação, Aclimatização e Aclimatação</p><p>A fisiologia de um animal normalmente coincide com o ambiente que ele ocupa, garantindo a sua sobrevivência.</p><p>Adaptação: A evolução por seleção natural é a responsável por essa condição. Ela acontece lentamente em uma espécie, ao longo das gerações, e normalmente não é reversível.</p><p>Aclimatização: É uma mudança fisiológica, bioquímica ou anatômica em um único indivíduo, que resulta da exposição crônica do animal a uma nova condição ambiental que acontece naturalmente em seu ambiente nativo. Geralmente é reversível.</p><p>Aclimatação: Se refere ao mesmo processo de aclimatização, mas as mudanças são induzidas experimentalmente em laboratório ou campo por pesquisadores. Muitas vezes pode ser reversível.</p><p>Por exemplo:</p><p>· Se um animal migra voluntariamente de um vale para o pico de uma montanha, a taxa de ventilação dos seus pulmões vai aumentar no começo para garantir que ele absorva oxigênio o suficiente. Depois de um tempo, a ventilação cairá para os níveis normais quando outros mecanismos fisiológicos que facilitam a troca gasosa em grandes altitudes começarem a funcionar. Depois desse processo, o animal está aclimatizado às novas condições de grande altitude. No entanto, se um cientista colocar o mesmo animal em uma câmara hiperbárica para simular as condições de grandes altitudes, o animal se tornará aclimatado às condições experimentais em alguns dias. Compare essas condições a curto prazo com o ganso cabeça-de-barra, que consegue voar sobre o Monte Everest. Essa espécie de ganso se adaptou às grandes altitudes devido à seleção natural que a espécie sofreu.</p><p>Acreditava-se que os animais eram otimamente adaptados, que cada processo fisiológico era maximizado para garantir a sobrevivência do animal. Agora, sabe-se que, mesmo que a evolução por seleção natural leve a mudanças nos processos fisiológicos, muitas dessas mudanças são boas o suficiente para garantir a sobrevivência do animal, mas não são perfeitas.</p><p>Por exemplo:</p><p>· Mamíferos, normalmente, controlam sua temperatura corporal dentro de 1-2 graus. Devido à precisão de alguns sistemas de controle fisiológico conhecidos, sistemas de controle de temperatura mais eficientes poderiam existir, mas a seleção natural não fez isso.</p><p>A seleção natural favorece características anatômicas e fisiológicas que garantem a sobrevivência de um animal.</p><p>Adaptação é um conceito central em fisiologia animal, mas é difícil estabelecer na prática se alguma característica do animal possui ou não valor adaptativo. Por isso, diz-se que um processo fisiológico é adaptativo se ele está presente com frequência em uma população, pois resulta em uma maior probabilidade de sobrevivência e reprodução.</p><p>Isso é ainda mais difícil em espécies distantemente relacionadas vivendo em ambientes idênticos e/ou em espécies próximas vivendo em ambientes muito diferentes. No entanto, seu estudo pode trazer evidências que dão suporte ao valor adaptativo de um processo.</p><p>A presença de um processo fisiológico similar e uma estrutura anatômica similar em vários animais distantemente relacionados ocupando um único ambiente, sugere que essa combinação entre processo-estrutura é adaptativa. Esses estudos comparativos são mais poderosos se combinados com a verificação de outras espécies próximas em ambientes diferentes.</p><p>Por exemplo:</p><p>· Ambos, a lhama e o camelo, possuem sangue com alta afinidade ao oxigênio, o que se pensava ser uma adaptação das lhamas ao ar rarefeito das montanhas. Mas o habitat natural de camelos é em baixas altitudes, ou seja, a alta afinidade do sangue da lhama não é uma adaptação específica a grandes altitudes, não tendo nada a ver com a altitude em que vivem, e sim, com o fato de serem da família dos camelos.</p><p>Adaptações fisiológicas e anatômicas ao ambiente são embasadas geneticamente, passadas de geração para geração e, constantemente moldadas e mantidas pela seleção natural. Mutações espontâneas podem ocorrer no DNA, causando mudanças nas propriedades das proteínas codificadas ou no RNA. Mutações no DNA das células germinativas que aumentam a sobrevivência de organismos e suas chances de reproduzir, são retidas pela seleção e sua frequência de ocorrência na população aumenta com o tempo. Ao contrário, mutações em organismos menos bem adaptados para seus habitats, diminuirão suas chances de reprodução. Se deletéria o suficiente, essa mutação é eliminada com o tempo.</p><p>Homeostasia</p><p>A maioria dos ambientes possui flutuações em suas propriedades químicas ou físicas. Essas inconstâncias seriam fatais para o funcionamento das células, tecidos e órgãos se não fosse pelos sistemas de controle fisiológicos que mantêm condições relativamente estáveis no interior do animal. Essa tendência de manter uma relativa estabilidade interna é a homeostasia.</p><p>Homeostasia: É a tendência de um organismo em manter um relativo equilíbrio e conservação do meio interno em relação ao meio externo. Isso acontece por meio de mecanismos de regulação. A homeostasia é o que permite que animais e plantas vivam em ambientes estressantes e diversos.</p><p>A evolução da homeostasia e dos sistemas fisiológicos que a mantém, são os fatores essenciais que permitiram que animais saíssem de ambientes fisiologicamente amigáveis e para ambientes mais hostis.</p><p>Os protozoários foram capazes de invadir a água doce e outros ambientes osmoticamente estressantes por que as concentrações de solutos em seu citoplasma são reguladas por uma membrana com permeabilidade seletiva, transporte ativo e outros mecanismos. Esses processos mantém as condições intracelulares diferentes das extracelulares com limites favoráveis aos requeridos pelo metabolismo de todas as células.</p><p>Sistemas de controle por feedback</p><p>Os processos regulatórios que mantém a homeostase dependem de feedback, que acontece quando uma informação sensorial sobre uma variável em particular é usada para controlar os processos</p><p>hipotalâmicos que controlam a produção de GnRH e, portanto, diminuem a liberação das gonadotrofinas FSH e LH da glândula pituitária anterior.</p><p>Os estrogênios e andrógenos são importantes em ambos os sexos em vários aspectos do crescimento, desenvolvimento e diferenciação morfológica, bem como no desenvolvimento e regulação dos comportamentos e ciclos sexuais e reprodutivos. No entanto, os andrógenos predominam no sexo masculino, enquanto os estrogênios predominam no sexo feminino. Os andrógenos desencadeiam o desenvolvimento das características sexuais masculinas primárias (pêlos faciais em homens) na época da puberdade. Os andrógenos também contribuem para o crescimento geral e a síntese de proteínas – em particular, a síntese de proteínas miofibrilares no músculo, como evidenciado pela maior musculatura dos machos em relação às fêmeas em muitas espécies de vertebrados.</p><p>Hormônios sexuais esteróides nas mulheres</p><p>Regulação do ciclo menstrual</p><p>Ao contrário dos andrógenos, que estimulam a diferenciação pré-natal do trato genital masculino embrionário, os estrogênios não desempenham esse papel na diferenciação precoce do trato feminino. No entanto, os estrogênios estimulam o desenvolvimento posterior de características sexuais primárias, como útero, ovário e vagina. Eles também são responsáveis ​​pelo desenvolvimento das características sexuais femininas secundárias, como a mama, e pela regulação dos ciclos reprodutivos. A reprodução simultânea dentro de uma população inteira pode ser de óbvio valor de sobrevivência para uma espécie. A reunião de um grande número de indivíduos de ambos os sexos para acasalar, gerar filhotes e cuidar dos filhotes durante esse período de alta vulnerabilidade pode ser programada para coincidir com clima favorável e suprimento adequado de alimentos. Além disso, o aparecimento súbito de um grande número de indivíduos indefesos de uma espécie pode ter um efeito devastador até mesmo no mais voraz dos predadores, permitindo a sobrevivência de um número suficiente de indivíduos da nova geração para garantir a sobrevivência da espécie. Em geral, os ciclos reprodutivos surgem de dentro do animal sob o controle do sistema neuroendócrino, mas esses ciclos internos são limitados por sinais ambientais, como as mudanças na duração do dia que acompanham as mudanças das estações.</p><p>Mamíferos e aves fêmeas nascem com um complemento completo de oócitos, cada um dos quais se encaixa em um folículo dentro do ovário e é capaz de se desenvolver em um óvulo. A maioria dos folículos e seus oócitos degeneram precocemente, mas mesmo antes da puberdade alguns desenvolvem-se pouco antes da formação ou maturação da gema.</p><p>Em humanos, cerca de 400 óvulos estão disponíveis para liberação entre a menarca (início da menstruação) e a menopausa. A oogênese em vertebrados inferiores ocorre ao longo da vida.</p><p>Nas fêmeas de mamíferos, o ciclo menstrual é composto pela fase folicular e fase lútea. A fase folicular começa com o FSH estimulando o desenvolvimento de 15 a 20 folículos ovarianos, cavidades cheias de líquido envoltas por um saco membranoso de várias camadas de células, incluindo a teca interna e a granulosa ovariana. O LH então estimula a teca interna a sintetizar e secretar andrógenos. O FSH estimula a produção de uma enzima que converte os andrógenos em estrogênios na granulosa ovariana, levando a um aumento substancial nos níveis de estrogênio. Em níveis elevados de estrogênio, característicos do período imediatamente anterior à ovulação, o estrogênio ativa o hipotálamo e a glândula pituitária anterior, produzindo um aumento na liberação de FSH e LH, um exemplo de feedback positivo. Este FSH acelera a maturação dos folículos em desenvolvimento; apenas um folículo completa sua maturação e sob a influência do LH rompe-se na superfície do ovário, liberando o óvulo. O aumento dos estrogênios durante a fase folicular também estimula a proliferação do endométrio, tecido que reveste o útero.</p><p>Durante a fase lútea, que começa com a ovulação, a secreção de estrogênio diminui e o LH transforma o folículo rompido em um tecido endócrino temporário, o corpo lúteo. O corpo lúteo secreta estrogênio e progesterona, que exercem feedback negativo sobre a liberação de GnRH pelo hipotálamo, levando à diminuição da secreção de FSH e LH. O hormônio ovariano inibina, que é liberado junto com o óvulo, atua na hipófise anterior, inibindo a liberação de FSH (mas não de LH). A progesterona estimula a secreção de fluido endometrial pelo tecido endometrial, preparando-o para a implantação de um óvulo fertilizado. Na ausência de fertilização e implantação de um óvulo, o corpo lúteo degenera após um período e a secreção de estrogênio e progesterona diminui. Em humanos e alguns outros primatas, isso precipita a menstruação, ou descamação do revestimento uterino. Com a redução dos níveis de estrogênio, progesterona e inibina, a secreção de FSH e LH pela hipófise volta a aumentar, iniciando um novo ciclo.</p><p>Se o óvulo liberado for fertilizado à medida que desce pela trompa ciliada de Falópio e o óvulo fertilizado for implantado no endométrio do mamífero placentário, a placenta em desenvolvimento começa a produzir gonadotrofina coriônica (CG). Esse hormônio, cuja ação é semelhante ao LH, induz um maior crescimento do corpo lúteo ativo, de modo que a secreção de estrogênio e progesterona continua. A placenta começa a secretar CG cerca de um dia após a implantação do óvulo e efetivamente assume a função gonadotrópica da hipófise durante o início da gravidez, mantendo o corpo lúteo. FSH hipofisário e LH não são secretados novamente até depois do parto (nascimento do feto). Em muitos mamíferos, incluindo humanos, o corpo lúteo continua a crescer e a secretar estrogênio e progesterona até que a placenta assuma totalmente a produção desses hormônios, momento em que o corpo lúteo se degenera. Em outros mamíferos, como o rato, a secreção continuada pelo corpo lúteo, estimulada pela prolactina, é essencial para a manutenção da gestação ao longo de seu período.</p><p>As durações das fases folicular e lútea do ciclo reprodutivo variam entre os diferentes grupos de mamíferos. Eles são aproximadamente iguais no ciclo menstrual dos primatas, mas nos mamíferos não primatas a fase lútea é muito mais curta. O número de ciclos por ano também varia entre as espécies. O ciclo menstrual humano de aproximadamente 28 dias ocorre normalmente 13 vezes por ano. Entre os mamíferos não primatas, alguns têm apenas um ciclo por ano (geralmente na primavera); outros, como o rato de laboratório, têm vários ciclos ao longo do ano.</p><p>Durante a gestação, a progesterona e o estrogênio, secretados pelo corpo lúteo ou placenta, iniciam o crescimento dos tecidos mamários em preparação para a lactação. A prolactina e o lactogênio placentário, um hormônio produzido na placenta, também auxiliam na preparação das glândulas mamárias para a lactação, mas a síntese do leite é inibida pela progesterona durante a gravidez. O feedback negativo do estrogênio e da progesterona no hipotálamo e na glândula pituitária anterior impede a liberação de FSH e LH durante a gravidez, impedindo assim a ovulação.</p><p>As pílulas anticoncepcionais contêm pequenas quantidades de progesterona e estradiol ou seus análogos sintéticos. Tomados diariamente, esses esteróides imitam os primeiros estágios da gravidez, impedindo a ovulação e também agindo no endométrio, fornecendo assim um meio altamente eficaz de evitar a concepção.</p><p>Hormônios envolvidos no parto e lactação</p><p>À medida que a gravidez se aproxima do termo, a distensão cervical estimula a liberação de ocitocina da glândula pituitária posterior. Este hormônio induz contrações do músculo liso na parede uterina, que são críticas para o processo normal de parto. Certas prostaglandinas também podem estimular as contrações uterinas durante o parto. Após o parto, uma diminuição nos níveis de progesterona alivia a inibição da maquinaria de síntese do leite, permitindo o início da lactação. A produção de leite é mediada pela prolactina, juntamente com os</p><p>glicocorticóides, e a liberação do leite é induzida pela ocitocina. Tanto a prolactina quanto a ocitocina são liberadas durante a sucção como resultado da entrada neural no hipotálamo decorrente da estimulação dos mamilos.</p><p>Ação hormonal em invertebrados</p><p>Células endócrinas - em particular, células neurosecretoras - foram identificadas em todos os grupos de invertebrados, incluindo os celenterados hidróides primitivos. Na Hydra, por exemplo, os neurônios secretam o que se acredita ser um hormônio promotor do crescimento durante a brotação, regeneração e crescimento.</p><p>Cinco hormônios principais, três deles produzidos por células neurossecretoras, são conhecidos por controlar o desenvolvimento em insetos:</p><p>· O hormônio protorácicotrópico (PTTH);</p><p>· O hormônio juvenil;</p><p>· A ecdisona.</p><p>O hormônio da eclosão, um neurohormônio peptídico, é liberado de células neurossecretoras cujos terminais estão nos corpos cardíacos, que são órgãos neurohemais pareados imediatamente posteriores ao cérebro.</p><p>Bursicon, também um neurohormônio, é produzido por outras células neurosecretoras no cérebro e no cordão nervoso.</p><p>O PTTH é transportado por transporte axoplasmático ao longo dos axônios das células neurossecretoras para depósitos de armazenamento, ou órgãos neurohemais, formados pelos terminais dos axônios.</p><p>O desenvolvimento normal de um inseto depende de concentrações precisamente ajustadas de hormônio juvenil em cada estágio. O papel desse hormônio é um tanto análogo ao dos hormônios tireoidianos na regulação do desenvolvimento dos anfíbios. Em ambos os casos, a perturbação da relação entre a concentração hormonal e o estágio de desenvolvimento leva a um desenvolvimento anormal. Devido à sua potência em prevenir a maturação em insetos, o hormônio juvenil e seus análogos sintéticos são promissores como meios potenciais não tóxicos e ecologicamente corretos de combater pragas de insetos, e um contra o qual o inseto teria dificuldade em desenvolver resistência.</p><p>Capítulo 10: Músculos e Movimentação Animal</p><p>Os movimentos dos animais - como locomoção, alimentação e cópula - são gerados por três mecanismos fundamentalmente diferentes: movimento amebóide, flexão ciliar e flagelar e contração muscular. Além disso, a produção de som e quase todas as outras formas de comunicação que não dependem de sinais químicos específicos são baseadas em contrações musculares. A maioria dos músculos se contrai quando os neurônios enviam sinais para eles, iniciando uma série de eventos que fazem com que os músculos gerem força e se tornem mais curtos. As contrações musculares são os sinais macroscópicos mais aparentes e dramáticos da vida animal e têm despertado a imaginação de muitas pessoas desde os tempos antigos. No século II d.C., Galeno levantou a hipótese de que "espíritos animais" fluem dos nervos para os músculos, inflando os músculos e aumentando seu diâmetro às custas de seu comprimento, fazendo com que encurtem.</p><p>Mesmo tão recentemente quanto a década de 1950, foi sugerido que os músculos encurtam porque as moléculas lineares de "proteínas contráteis" dentro dos músculos são encurtadas. A hipótese afirmava que essas moléculas têm forma helicoidal e que mudanças no passo da hélice produzem mudanças no comprimento. Essa hipótese foi de curta duração, no entanto, porque o desenvolvimento de novas técnicas na década de 1950 levou a avanços dramáticos em nossa compreensão da função muscular. Através de evidências de microscopia eletrônica, bioquímica e biofísica, aprendemos como o mecanismo contrátil do músculo é organizado e como ele produz força e encurtamento. Também está ficando claro como o processo de contração é iniciado pela atividade elétrica na membrana das fibras musculares.</p><p>Os músculos são classificados, em termos morfológicos e funcionais, em dois tipos principais, músculo liso e músculo estriado. Um tipo de músculo - músculo estriado de vertebrado (principalmente músculo esquelético de rã e coelho) - é o mais bem compreendido, e neste capítulo vamos considerá-lo em detalhes. O próprio músculo estriado pode ser subdividido em músculo esquelético e músculo cardíaco. No entanto, o mecanismo pelo qual todos os músculos se contraem é quase idêntico, e as principais diferenças entre as classes são encontradas em sua organização celular.</p><p>Pesquisas recentes sobre aspectos comparativos e integrativos da função muscular revelaram uma diversidade inesperada entre os músculos esqueléticos e revelaram uma correspondência elegante entre o design de um músculo e sua função biológica. Vários exemplos desses variados designs são discutidos neste capítulo.</p><p>BASE ESTRUTURAL DA CONTRAÇÃO MUSCULAR</p><p>A organização geral do tecido muscular esquelético está representada na Figura 10-1. Os músculos podem mover partes de um animal porque cada extremidade do músculo está presa a um osso ou a alguma outra estrutura, e quando o músculo encurta, a relação física entre os pontos de ancoragem muda. Normalmente, um músculo é ancorado em cada extremidade por uma tira resistente de tecido conjuntivo chamada tendão. Cada músculo consiste em células longas, cilíndricas e multinucleadas (ou fibras musculares), que estão dispostas paralelamente umas às outras. Esse arranjo permite que todas as fibras de um músculo puxem paralelamente umas às outras. As fibras musculares estriadas variam de 5 a 100 pm de diâmetro e podem ter muitos centímetros de comprimento. (Considere o comprimento das fibras musculares da panturrilha de um jogador de basquete profissional.) Uma razão para esse tamanho extraordinário é provavelmente que cada fibra surge de muitas células musculares embrionárias, chamadas mioblastos, que se fundem durante o desenvolvimento embrionário para formar unidades multinucleadas chamadas miotubos. Cada miotubo contém muitos núcleos dentro de uma única membrana plasmática e se diferencia em uma fibra muscular adulta, às vezes chamada de miofibra. Cada fibra muscular é, por sua vez, composta por numerosas subunidades paralelas chamadas miofibrilas, que consistem em unidades repetidas longitudinalmente chamadas sarcômeros. O sarcômero é a unidade funcional do músculo estriado. As miofibrilas de uma fibra muscular estão alinhadas com os sarcômeros em registro, de modo que a fibra parece em faixas, ou estriada, quando observada ao microscópio de luz. Essa aparência em faixas deu origem ao nome de músculo estriado.</p><p>A estrutura das fibras musculares estriadas fornece um exemplo elegante de estrutura como base da função. A micrografia eletrônica na Figura 10-2 mostra um corte longitudinal de várias miofibrilas. Cada sarcômero é delimitado em cada extremidade por uma linha Z (ou disco Z) que contém a-actinina, uma das proteínas encontradas em todas as células móveis. Estendendo-se em ambas as direções a partir da linha Z de uma miofibrila estão numerosos filamentos finos que consistem em grande parte da proteína actina. Esses filamentos finos se interdigitam com filamentos grossos formados pela proteína miosina. Filamentos grossos e finos interdigitados compõem a porção mais densa do sarcômero, a banda A (chamada SO porque essa banda é anisotrópica e polariza fortemente a luz visível). A porção mais clara no centro da banda A é chamada de zona H, que contém apenas filamentos grossos. No meio da zona H está a linha M, que demonstrou conter enzimas importantes no metabolismo energético (por exemplo, creatina quinase). A porção do sarcômero Y entre duas bandas A é chamada de banda I (assim chamada porque essa região é isotrópica e não polariza a luz).</p><p>Se os cortes transversais são feitos através das várias regiões de um único sarcômero, a relação geométrica precisamente arranjada entre os filamentos grossos e finos é revelada (Figura 10-3). Somente filamentos finos contendo actina são vistos quando o corte é feito através de uma banda I, e somente filamentos grossos contendo miosina são vistos em um corte através de uma zona H. Na região de sobreposição, cada filamento de miosina é cercado por seis filamentos finos e compartilha esses filamentos</p><p>de actina com os filamentos grossos circundantes. Cada filamento de actina é circundado por três filamentos de miosina.</p><p>Quando uma seção através de um sarcômero é examinada em alta ampliação com um microscópio eletrônico, pequenas projeções, chamadas pontes cruzadas, são visíveis; essas projeções se estendem para fora dos filamentos de miosina e fazem contato com os filamentos de actina durante a contração (Figura 10-4A). As pontes cruzadas ao longo do eixo do filamento grosso ocorrem em grupos de três; em cada grupo, as pontes cruzadas são espaçadas em cerca de 14,3 nm e o deslocamento angular em torno do filamento entre pontes cruzadas sucessivas é de 120" (Figura 10-4B). Esse arranjo resulta em cada filamento grosso com nove fileiras de pontes cruzadas, com pontes cruzadas adjacentes em uma fileira separadas por 43 nm.</p><p>Subestrutura de miofilamento</p><p>Em meados do século XIX, Wilhelm Kiihne mostrou que diferentes proteínas podem ser extraídas de um músculo esquelético que foi picado e depois embebido em soluções contendo várias concentrações de sais. As proteínas solúveis não estruturais, como a mioglobina, são extraídas por água destilada. Os filamentos de actina e miosina são solubilizados por soluções salinas altamente concentradas, que quebram as ligações que mantêm as proteínas monoméricas de actina e miosina juntas nos filamentos. Outras proteínas extraídas nestas condições são discutidas mais adiante neste capítulo.</p><p>Nosso conhecimento atual da contração muscular repousa em parte na análise da estrutura e composição dos filamentos isolados de actina e miosina. Fragmentos de miofibrilas com vários sarcômeros de comprimento podem ser preparados homogeneizando o músculo fresco em um liquidificador de laboratório. Se a homogeneização for realizada suavemente em uma solução relaxante que contém magnésio, ATP e um agente quelante de cálcio como o EGTA, a formação de ligações entre as pontes cruzadas de miosina e os filamentos de actina é evitada. (EGTA e outros agentes quelantes de cálcio ligam-se fortemente ao Ca2+, removendo-o da solução.) Como resultado, as miofibrilas se desfazem em seus filamentos constituintes de actina e miosina.</p><p>Um filamento de actina assemelha-se a dois cordões de contas torcidas uma em torno da outra em uma hélice de duas fitas (Figura 10-5). Cada "conta" na corda é uma molécula monomérica de Gactin, assim chamada por causa de sua forma globular. As moléculas de G-actina (diâmetro aproximado de 5,5 nm) são polimerizadas para formar a longa hélice de duas fitas de F-actina, assim chamada por causa de sua aparência filamentosa. A actina G purificada irá polimerizar in vitro para formar filamentos de actina F com a mesma estrutura física que no músculo. A hélice F-actina tem um passo de cerca de 73 nm, de modo que suas duas fitas se cruzam uma vez a cada 36,5 nm. (Esta hélice F-actina não deve ser confundida com a hélice alfa muito menor encontrada em outras cadeias peptídicas.) No músculo da rã, os filamentos finos de actina têm cerca de 1 pm de comprimento e cerca de 8 nm de espessura, e estão unidos em uma extremidade para o material que constitui o disco Z. Posicionadas nas ranhuras da hélice de actina estão as moléculas filamentosas da proteína tropomiosina. Em intervalos de cerca de 40 nm ao longo do filamento de actina, um complexo de moléculas de proteínas globulares chamado coletivamente de troponina é ligado à tropomiosina (veja a Figura 10-5B). O papel da troponina e da tropomiosina no controle da contração muscular é discutido mais adiante neste capítulo.</p><p>Uma molécula de miosina é composta de duas cadeias pesadas idênticas, longas e finas, com comprimento médio de 150 nm e largura de cerca de 2 nm, e várias cadeias leves muito menores (Figura 10-6). Uma extremidade de uma molécula de miosina forma uma região globular de "cabeça" dupla, com cerca de 4 nm de espessura e 20 nin de comprimento. A porção longa e delgada da molécula constitui seu "pescoço" e "cauda". A região da cabeça contém toda a atividade enzimática e de ligação à actina da molécula completa de miosina. A cabeça é composta pelas extremidades globulares das duas cadeias pesadas mais três ou quatro (dependendo da espécie) cadeias leves de miosina. As cadeias leves são proteínas de ligação ao cálcio. Eles diferem entre os tipos musculares e influenciam a velocidade máxima na qual um músculo encurta. As porções a-helicoidais das cadeias pesadas são torcidas umas sobre as outras, formando a região do pescoço e da cauda da molécula. Quando as moléculas de miosina são tratadas com a enzima proteolítica tripsina, elas se separam em duas partes chamadas meromiosina leve (LMM) e meromiosina pesada (HMM). O LMM constitui a maior parte da região da cauda e o HMM inclui a cabeça globular e o pescoço.</p><p>Moléculas de miosina irão agregar-se espontaneamente in vitro para reconstituir filamentos grossos de miosina quando a força iônica de uma solução de moléculas de miosina é reduzida. O primeiro passo na formação dos filamentos de miosina ocorre quando várias moléculas de miosina se agregam com suas caudas sobrepostas e suas cabeças apontando para fora da região de sobreposição e em direções opostas (Figura 10-7). O resultado é um filamento curto com uma região central sem cabeças. Essa zona nua no meio dos filamentos grossos tem implicações no comportamento contrátil do músculo, e voltaremos a ela quando considerarmos a relação comprimento-tensão de um sarcômero. Um filamento cresce à medida que moléculas de miosina são adicionadas a cada extremidade, com suas caudas apontando para o centro do filamento e se sobrepondo às caudas de moléculas previamente adicionadas. A cabeça de cada molécula de miosina recém-adicionada se projeta lateralmente do filamento. Como as moléculas de miosina são adicionadas simetricamente às duas extremidades, as cabeças em cada metade do filamento são orientadas opostas às da outra metade (veja a Figura 10-7). A agregação continua até que, para a miosina de vertebrados, o filamento tenha cerca de 1,6 Fm de comprimento e cerca de 12 nm de espessura. Ainda não está claro por que os filamentos param de crescer nesse comprimento.</p><p>Capítulo 11: Comportamento: Iniciação, Padrões e Controle</p><p>Capítulo 12: Circulação</p><p>Capítulo 13: Trocas de Gases e Equilíbrio Ácido-Base</p><p>Capítulo 14: Equilíbrio Iônico e Osmótico</p><p>Capítulo 15: Aquisição De Energia: Alimentação, Digestão e Metabolismo</p><p>Capítulo 16: Usando Energia: Enfrentando os Desafios Ambientais</p><p>image17.png</p><p>image9.png</p><p>image22.png</p><p>image19.png</p><p>image5.png</p><p>image3.png</p><p>image10.png</p><p>image7.png</p><p>image12.png</p><p>image18.png</p><p>image26.png</p><p>image15.png</p><p>image28.png</p><p>image4.png</p><p>image6.png</p><p>image13.png</p><p>image11.png</p><p>image25.png</p><p>image20.png</p><p>image21.png</p><p>image27.png</p><p>image16.png</p><p>image30.png</p><p>image29.png</p><p>image23.png</p><p>image14.png</p><p>image8.png</p><p>image24.png</p><p>image1.png</p><p>image2.png</p><p>em células, tecidos e órgãos, que influenciam os níveis internos dessa variável. Ou seja, feedback é o retorno da informação sensorial para um controlador que regula a variável controlável. Pode ser positivo ou negativo, cada um produzindo efeitos diferentes, sendo que, a regulação homeostática está relacionada com o feedback negativo.</p><p>Feedback negativo</p><p>O feedback negativo ou retroalimentação negativa garante uma mudança contrária em relação à alteração inicial, ou seja, produz respostas que modificam o estímulo inicial.</p><p>Caso uma variável apresente um valor abaixo ou acima do normal, o corpo tentará aumentar ou diminuir esse valor.</p><p>Por exemplo:</p><p>· Um sistema controlado recebe uma perturbação que é detectada por um sensor e enviada a um amplificador. O amplificador inverte o sinal que recebeu na entrada para que a informação da saída seja oposta. Essa inversão é o que dá a base para o feedback negativo, que pode ser usado para regular a variável controlável dentro de um alcance limitado. Quando o sensor detecta a mudança de estado do sistema controlado, ele produz um sinal de erro, que é amplificado e invertido. A saída invertida do amplificador, retroalimenta o sistema e neutraliza o distúrbio. A saída invertida do amplificador pela inversão do distúrbio, reduz o sinal de erro e o sistema tende a estabilizar próximo do ponto de ajuste.</p><p>Um feedback negativo, hipoteticamente em looping, com amplificação infinita, seguraria o sistema precisamente no ponto de ajuste porque ao menor sinal de erro, haveria a produção massiva pelo amplificador para neutralizar o distúrbio. Como nenhum amplificador, eletrônico ou biológico, produz amplificação infinita, o feedback negativo apenas se aproxima do ponto de ajuste durante a perturbação. Quanto menos amplificação o sistema tiver, menos preciso será seu controle.</p><p>Feedback positivo</p><p>A alteração inicial é amplificada e o resultado na saída reforça o distúrbio para o sistema controlado. Assim ele se torna mais forte a cada ciclo pois é reamplificado.</p><p>Por exemplo:</p><p>· Quando a saída de um alto-falante é captada e reamplificada por um microfone, um barulho alto é gerado. Assim, uma pequena perturbação na entrada (microfone) pode causar um efeito muito maior na saída (barulho). A saída do sistema geralmente é limitada de alguma forma; por exemplo, no sistema de alto-falantes, a intensidade da saída é limitada pela potência do amplificador de áudio e alto-falantes. Em sistemas biológicos, a resposta pode ser limitada pela quantidade de energia ou substrato disponível.</p><p>Em animais normais e saudáveis, o feedback positivo geralmente é usado para produzir um efeito regenerativo, explosivo ou autocatalítico, sendo usado para gerar a fase de elevação de um evento cíclico, como a subida do impulso nervoso, ou a formação de um coágulo sanguíneo para prevenir a perda de sangue. O rápido esvaziamento de uma cavidade corporal pode começar com um feedback positivo (parto normal).</p><p>Os feedbacks positivos, muitas vezes, são encontrados em patologias, que geram ciclos viciosos, que afetam o controle normal por feedback negativo.</p><p>Por exemplo:</p><p>· A insuficiência cardíaca congestiva faz com que o sangue acumule nos ventrículos, prejudicando a habilidade de bombear sangue, fazendo com que mais sangue se acumule nos ventrículos o que atrapalha ainda mais o bombeamento de sangue, assim por diante.</p><p>Conformidade e regulação</p><p>Quando o animal é confrontado com mudanças em seu ambiente, ele mostra uma de duas respostas: conformidade ou regulação. Em algumas espécies esses desafios induzem mudanças corporais internas paralelas às condições externas.</p><p>Conformistas: Não são capazes de manter a homeostase de condições internas como salinidade do fluido corporal ou oxigenação do tecido.</p><p>Por exemplo:</p><p>· As estrelas do mar são osmoconformistas e seus fluidos corporais internos se equilibram com seu ambiente, mostrado um aumento na salinidade do fluido quando em água muito salgada, e diminuição em água com pouco sal. Da mesma forma, o consumo de oxigênio por oxiconformistas como os anelídeos, aumenta e abaixa conforme a disponibilidade de oxigênio muda.</p><p>O grau ao qual os conformistas sobrevivem a essas mudanças no ambiente depende da tolerância dos tecidos do seu corpo às mudanças internas.</p><p>Reguladores: Usam mecanismos bioquímicos, fisiológicos, comportamentais e outros, para regular o seu ambiente interno sob as grandes mudanças do ambiente externo, para manter a homeostasia.</p><p>Por exemplo:</p><p>· Um osmoregulador mantém as concentrações de íons em seus fluidos corporais acima dos níveis ambientais quando colocados em água diluída e abaixo dos níveis ambientais quando colocados em água concentrada. Oxireguladores, mantém seu consumo de oxigênio em níveis quase estáveis enquanto a disponibilidade de oxigênio no ambiente cai.</p><p>No entanto, eventualmente, o oxigênio pode se tornar tão limitado que o consumo não pode ser mantido e o animal se converte à conformidade.</p><p>A maioria dos invertebrados são conformistas e quase todos os vertebrados são reguladores, as exceções são, por exemplo, os decápodes, moluscos e a maioria dos insetos.</p><p>Experimentação animal na fisiologia:</p><p>Por conta das propriedades fisiológicas básicas serem parecidas entre diferentes espécies de animais, os resultados de experimentos animais são amplamente aplicáveis para outras espécies, incluindo humanos. Quase todos os tratamentos médicos importantes que são usados nos dias atuais são baseados diretamente na experimentação animal.</p><p>Capítulo 4: Membranas, canais e transporte</p><p>Capítulo 5: Bases Físicas da Função Neuronal</p><p>Capítulo 6: Comunicação ao Longo e Entre os Neurônios</p><p>Capítulo 7: Sentindo o Ambiente</p><p>Capítulo 8: Glândulas: Mecanismos e Custos de Secreção</p><p>Glândulas são conjuntos de células que secretam substâncias similares (hormônios). As células especializadas que compõem uma glândula agem como uma unidade, secretando e às vezes excretando material dentro do corpo ou na superfície do corpo. Cada animal tem um grande número de glândulas diferentes, que variam em estrutura e função. Os tipos particulares de glândulas possuídas por um indivíduo variam não apenas com a espécie, mas também durante vários estágios de desenvolvimento.</p><p>As glândulas de veneno de cobras, glândulas sudoríparas humanas, glândulas de cera de insetos, a glândula tireóide e a hipófise são apenas algumas da grande variedade de glândulas encontradas no mundo animal.</p><p>As secreções glandulares são sintetizadas por células que formam parte da glândula e são liberadas dela em resposta a um estímulo apropriado. A natureza e extensão da secreção e a forma do estímulo variam muito entre as diferentes glândulas.</p><p>As secreções das glândulas constituem uma importante resposta dos animais a uma variedade de situações.</p><p>A alimentação, por exemplo, resulta na ativação maciça de toda uma gama de glândulas digestivas, como por exemplo as células estomacais que secretam HCl. As teias tecidas por aranhas, que são usadas para capturar presas, são outro exemplo de secreções glandulares. Redes de muco secretadas por peixes do fundo do mar podem desempenhar um papel semelhante ao das teias de aranha nas interações entre predador e presa no ambiente único do fundo do mar. Secreções de glândulas muitas vezes têm um papel importante no comportamento e na reprodução de organismos em geral.</p><p>Secreções celulares</p><p>A maioria das células secretam um revestimento de superfície.</p><p>Mucosa: É a superfície externa do epitélio, onde um muco é secretado.</p><p>A camada superficial permite que as células se reconheçam. O revestimento e o muco também formam uma barreira protetora ao redor das células epiteliais, criando um microambiente controlado entre essas células e o espaço extracelular circundante. Além disso, as células secretam várias substâncias sinalizadoras que são usadas para comunicação entre as células.</p><p>Tipos e funções das secreções</p><p>As secreções envolvidas na comunicação entre as células podem ser categorizadas pela distância</p><p>em que têm efeito:</p><p>· Secreção autócrina: Se refere a substâncias secretadas que afetam a própria célula secretora. Por exemplo: A norepinefrina liberada por terminações nervosas adrenérgicas, que inibe a secreção de norepinefrina daquele nervo.</p><p>· Secreção parácrina: Se refere a uma substância que tem um efeito em células vizinhas. Por exemplo: durante a resposta inflamatória localizada, a vasodilatação é induzida pela histamina liberada de mastócitos na área do tecido danificado.</p><p>· Secreção endócrina: Se refere a uma substância que é liberada na corrente sanguínea e age em tecidos alvos distantes.</p><p>· Secreção exócrina: Se refere a uma substância que é liberada na superfície do animal, incluindo superfícies viscerais e outras estruturas internalizadas.</p><p>Algumas secreções exócrinas, chamadas feromônios, são produzidas por um animal para se comunicar com outro e estão envolvidas no início de uma série de respostas fisiológicas. Membros individuais de muitas espécies animais utilizam feromônios para se comunicar uns com os outros, para identificar membros de uma colônia, atrair parceiros sexuais, desencadear a liberação de gametas dos indivíduos de um mesmo grupo, repelir predadores, entre outros. Não é incomum que os hormônios, ou produtos de sua quebra, atuem como feromônios. Alguns animais produzem secreções que atuam localmente e à distância e, portanto, têm efeitos autócrinos, parácrinos e endócrinos.</p><p>Além da comunicação, as secreções têm inúmeras outras funções. A saliva produzida na boca ajuda a comida a deslizar pelo esôfago, e as secreções pancreáticas ajudam na digestão. Os caracóis secretam muco com propriedades elásticas especiais que lhes permitem deslizar e grudar à medida que se movem sobre o solo.</p><p>Secreções de superfície: o revestimento celular e o muco</p><p>A superfície externa da membrana plasmática de todas as células é protegida por um revestimento celular, ou glicocálice, que é secretado pela célula e continuamente renovado. Ele cria um microambiente ao redor da célula, modulando assim os processos de filtração e difusão. Além disso, em alguns casos pode funcionar como suporte mecânico para os tecidos, oferecer superfícies sobre as quais as células podem deslizar, permitir o reconhecimento entre células e sua aderência (formando estruturas organizadas).</p><p>Mecanismos Secretores</p><p>Existem vários mecanismos pelos quais as substâncias armazenadas dentro da célula podem encontrar seu caminho para o exterior. Para a maioria das substâncias armazenadas em vesículas secretoras, a teoria mais amplamente aceita é que todo o conteúdo de uma vesícula é liberado para o exterior da célula por exocitose. No entanto, os detalhes do mecanismo de liberação dependem do grupo animal e do tecido:</p><p>· Secreção apócrina: a porção apical da célula, que contém o material secretor, é desprendida e a célula então se fecha novamente. Isso ocorre em algumas glândulas exócrinas de moluscos e certas glândulas sudoríparas em regiões pilosas do corpo humano.</p><p>· Secreção merócrina: a porção apical da célula se desprende, e essa porção, contendo os produtos de secreção, se abre no lúmen da glândula. Isso é característico de muitas glândulas digestivas em mamíferos. Glândulas exócrinas de artrópodes e anelídeos também utilizam esse mecanismo.</p><p>· Secreção holócrina: a célula inteira é descartada e se fragmenta para liberar seu conteúdo. Isso ocorre em alguns tecidos exócrinos de insetos e moluscos e é característico de glândulas sebáceas de mamíferos na pele.</p><p>A secreção ocorre em resposta à estimulação da célula. O estímulo pode ser um hormônio ou um neurotransmissor na membrana da célula secretora. Por exemplo, a acetilcolina liberada pelos neurônios simpáticos estimula o tecido da medula adrenal a secretar catecolaminas. A secreção também pode resultar de um estímulo não-humoral. Por exemplo, um aumento na osmolaridade do plasma estimula certos neurônios secretores de hormônios. Nas células nervosas neurossecretoras, o estímulo estabelece potenciais de ação que viajam para os terminais axônicos e ali provocam a liberação de hormônio das terminações. A taxa de secreção hormonal aumenta com o aumento da frequência de impulsos.</p><p>Nas células neurossecretoras e nas células nervosas comuns, o estímulo é sentido por receptores específicos na região de entrada, que é separada da região de saída pela região de condução interveniente. Estímulos de entrada (entrada sináptica, mudanças físicas ou químicas no plasma) provocam uma frequência aumentada de disparo de impulso no axônio. Ao invadir e despolarizar as membranas terminais, os potenciais de ação provocam a abertura de canais permeáveis ao cálcio na membrana superficial. O influxo resultante de Ca2+ desencadeia então a exocitose.</p><p>Secreções glandulares</p><p>As secreções glandulares resultam da atividade combinada de várias células secretoras. A secreção geralmente ocorre em um nível baixo de "repouso", que pode ser modulado para cima ou para baixo por sinais que atuam na glândula. Algumas glândulas, no entanto, não exibem atividade secretora até que sejam estimuladas a entrar em ação. Por exemplo, a glândula nasal das aves pode estar inativa enquanto uma ave bebe água doce, mas é ativada para excretar sal após beber água do mar. Vários tipos de sinais regulam a atividade glandular: neurotransmissores liberados de neurônios que inervam o tecido glandular ou hormônios liberados de outros tecidos. Além disso, alguns tecidos glandulares respondem direta ou indiretamente às condições do ambiente extracelular. Por exemplo, os neurônios osmorreguladores no hipotálamo de vertebrados respondem à pressão osmótica do líquido extracelular que os banha, o que, naturalmente, reflete a pressão osmótica do sangue. As glândulas salivares estão sob controle neural direto, influenciado por reflexos condicionados e incondicionados. A visão e o cheiro da comida podem causar um aumento acentuado da salivação, especialmente se o animal estiver com fome. Na verdade, até mesmo o pensamento de comida pode aumentar a produção de saliva.</p><p>Tipos e propriedades gerais das glândulas</p><p>As glândulas são classificadas como:</p><p>· Glândulas endócrinas: são órgãos que secretam hormônios diretamente no sistema circulatório e modulam os processos corporais. Por exemplo: a glândula tireoide produz o hormônio tireoidiano, que modula o crescimento.</p><p>· Glândulas exócrinas: secretam fluidos através de um ducto na superfície epitelial do corpo. Por exemplo: as glândulas sudoríparas produzem suor para resfriamento evaporativo, e a vesícula biliar armazena os sais biliares produzidos no fígado e os excreta no intestino através do ducto biliar.</p><p>As glândulas exócrinas são mais facilmente identificadas do que as glândulas endócrinas devido ao seu ducto que conduz à superfície do corpo. Por outro lado, os vários tecidos endócrinos são estrutural e quimicamente diversos, e alguns contêm mais de um tipo de célula secretora, cada uma elaborando um hormônio diferente. As glândulas endócrinas não exibem um plano morfológico comum ou característica morfológica macroscópica distinta (além de uma rica vascularização). Por esta razão, estabelecer inequivocamente que um determinado tecido suspeito de ter uma função endócrina realmente tem e localizar o local de secreção de um hormônio é difícil em alguns casos.</p><p>Em muitas glândulas exócrinas, proteínas, hormônios ou outras substâncias são adicionadas ao fluido primário por exocitose de vesículas secretoras. Por exemplo, as glândulas mamárias de mamíferos produzem um fluido primário ao qual várias substâncias, incluindo hormônios, são adicionadas antes que o leite seja consumido pelos filhotes. Nas glândulas salivares, amilase e glicoproteínas são adicionadas ao fluido primário por exocitose. Em algumas outras glândulas exócrinas, como as glândulas sudoríparas, o fluido primário não contém muitos aditivos. Ao contrário das glândulas exócrinas, a maioria das glândulas endócrinas libera hormônios diretamente na corrente sanguínea sem a formação de um fluido primário.</p><p>Glândulas endócrinas</p><p>Os tecidos endócrinos geralmente estão inseridos em órgãos com funções não endócrinas. Por exemplo, as células dentro dos átrios do coração produzem peptídeo natriurético atrial; esse hormônio é liberado na corrente sanguínea em resposta a fatores como o aumento da pressão venosa e ajuda a regular o volume sanguíneo.</p><p>Características que classificam um tecido como endócrino:</p><p>· A remoção do tecido suspeito deve produzir sintomas de deficiência no paciente. Experimentalmente, isso pode ser difícil de demonstrar se o tecido for parte de um órgão que tem mais de uma função (por exemplo, tecido atrial do coração).</p><p>· O reimplante do tecido removido, em outras partes do corpo, deve prevenir ou reverter os sintomas de deficiência. Resultados enganosos, no entanto, podem ser obtidos quando experimentos de remoção e reimplante são feitos com tecidos intimamente associados ao sistema nervoso, por causa das interrupções das conexões neurais.</p><p>· Os sintomas de deficiência devem ser aliviados pela reposição do hormônio suspeito por injeção. Esse é o critério mais importante para a identificação de um tecido endócrino suspeito e seu hormônio. É também a base da terapia de reposição para pacientes com glândula endócrina disfuncional.</p><p>Medula adrenal de mamíferos</p><p>As glândulas adrenais de mamíferos estão situadas perto dos rins, ligadas às suas extremidades superiores. Cada glândula adrenal é, na verdade, duas glândulas em uma: uma camada externa, o córtex adrenal, circunda uma porção interna, a medula adrenal.</p><p>O córtex adrenal produz hormônios esteróides envolvidos na regulação dos íons sanguíneos e da glicose e nas reações anti-inflamatórias. As células da medula adrenal, por outro lado, produzem catecolaminas, epinefrina e norepinefrina. A epinefrina e a norepinefrina liberadas dos nervos simpáticos e da medula adrenal têm numerosos efeitos cardiovasculares e metabólicos, que constituem a reação de luta ou fuga.</p><p>Por exemplo: os níveis plasmáticos de epinefrina podem ser elevados em um gato quando ele ouve um latido de cachorro. Essa reação de luta ou fuga é uma resposta ao estresse em que vários tecidos são ativados e o corpo é mobilizado para atacar ou fugir do objeto de estresse.</p><p>As catecolaminas não são simplesmente liberadas durante situações de luta ou fuga, mas são liberadas sob uma ampla variedade de condições fisiológicas, por exemplo, durante exercícios pesados ou mesmo quando os humanos passam da posição sentada para a de pé.</p><p>Glândulas exócrinas</p><p>A secreção de uma glândula exócrina não escoa para a circulação, mas geralmente flui através de um ducto para uma cavidade do corpo (boca, intestino, passagem nasal ou trato urinário) que está em continuidade com o exterior.</p><p>As secreções exócrinas geralmente são misturas aquosas, consistindo de um fluido primário à base de água e componentes adicionados, em vez de uma única substância. No canal alimentar, essas misturas consistem tipicamente de água, íons, enzimas e muco.</p><p>Uma glândula exócrina geralmente consiste em um epitélio invaginado de células secretoras compactas que revestem uma cavidade cega chamada ácino. Vários ácinos se conectam a um pequeno ducto que, por sua vez, se conecta a um ducto maior que leva ao lúmen do canal digestivo ou a alguma parte da superfície do corpo.</p><p>Uma vez que os produtos de secreção primários estão livres no lúmen acinar, eles geralmente se modificam secundariamente no ducto secretor. Essa modificação pode envolver o transporte adicional de água e eletrólitos para dentro ou para fora do ducto para produzir o suco secretor final.</p><p>As glândulas exócrinas (por exemplo: glândulas sudoríparas) são classificadas com base em sua estrutura:</p><p>· Glândula écrina: tem um ducto enrolado e não ramificado que sai da região secretora; o duto fica perpendicular à superfície do corpo. Nas glândulas sudoríparas, as glândulas écrinas respondem a temperaturas elevadas secretando um fluido claro que evapora e resfria o corpo.</p><p>· Glândula apócrina: tem um ducto ramificado que vai da região secretora até a superfície. As glândulas apócrinas geralmente produzem uma secreção turva ou branca, que pode ser liberada por um mecanismo secretor apócrino, merócrino ou holócrino.</p><p>Glândula salivar de vertebrados</p><p>A saliva presente na boca humana é uma mistura complexa que consiste em secreções de várias glândulas salivares, bactérias normalmente residentes na boca, células epiteliais, restos de comida e bebida e o que mais estiver na boca.</p><p>Funções da saliva:</p><p>· Lubrificar a boca e as regiões circundantes, facilitando assim a fala, a alimentação e a deglutição. Ao dissolver e diluir alimentos e bebidas colocados na boca, a saliva auxilia na deglutição e permite que os alimentos sejam degustados.</p><p>· Controlar a flora bacteriana da boca inibindo o crescimento de algumas bactérias e promovendo o crescimento de outras.</p><p>· Iniciar a digestão do amido pela amilase salivar. O alto pH da saliva promove essa ação e, além disso, é um tampão eficaz que protege os tecidos da cavidade oral.</p><p>Embora a saliva não seja essencial para a ingestão de alimentos, o comprometimento da produção de saliva dificulta a mastigação e a deglutição e leva a dentes podres. Além disso, é difícil falar ou cantar com a boca seca.</p><p>A saliva é formada como secreção primária nos ácinos e depois é modificada durante a passagem pelos ductos. A produção de saliva, ao contrário de outras secreções exócrinas digestivas, está apenas sob controle neural, e as glândulas salivares são inervadas por nervos simpáticos e parassimpáticos. Os nervos simpáticos que inervam as glândulas liberam norepinefrina, que aumenta a produção de amilase e outras proteínas, mas causa vasoconstrição e diminuição da produção de saliva. A estimulação parassimpática, que é mediada pela acetilcolina, causa vasodilatação e aumenta a salivação.</p><p>Glândula de seda dos invertebrados</p><p>Muitos insetos e aranhas produzem fios de seda de glândulas de seda para fazer teias e casulos.</p><p>Seda e teias de aranha: As aranhas são um grupo muito prolífico. Uma razão para o sucesso desse grupo é que as mais de 30.000 espécies de aranhas fiam seda. A seda da aranha é feita por glândulas fiandeiras na parte inferior do abdômen, que exalam um líquido que endurece em fios de seda quando sai da glândula. Esses fios de seda são usados para fazer uma variedade de teias, caixas de ovos de seda e túneis forrados de seda. A principal, mas não a única, função das teias é capturar presas que ficam enredadas ou presas na teia. As teias vibram facilmente e a aranha pode detectar a posição e a natureza do animal na teia pelo padrão de vibração. Diferentes respostas comportamentais são evocadas por diferentes padrões de vibração da teia. Um macho, desejando ser reconhecido como um parceiro em potencial em vez de alimento, vibra a teia em um padrão específico da espécie para evocar a resposta apropriada da fêmea. Nem todas as aranhas fazem teias. A tarântula, por exemplo, depende de sua velocidade para capturar presas. A maioria das aranhas mordem suas presas capturadas, injetando venenos para subjugar e digerir suas vítimas.</p><p>Produção de seda por aranhas: As glândulas de seda abdominais são grandes e abertas através de apêndices modificados, as fiandeiras, cada uma com várias torneiras. Os fios de seda são rígidos e quebradiços quando secos, mas tornam-se flexíveis quando molhados. Cada aranha tem várias glândulas de seda diferentes, cada uma das quais produz uma seda única caracterizada pela composição de sua matriz de aminoácidos. As aranhas provavelmente podem ajustar o mecanismo de válvula na saída da glândula, mas se forem necessários fios com uma matriz de aminoácidos diferente, elas usam uma glândula diferente. Assim, a qualidade da seda pode ser alterada alterando o mecanismo de válvula da torneira ou mudando para outra glândula, que permite que as aranhas produzam seda para uma ampla variedade de propósitos.</p><p>Custo de energia da atividade glandular</p><p>As glândulas podem ter taxas muito altas de atividade secretora. Por exemplo: a energia</p><p>extra gasta por uma mãe que amamenta para a produção de leite pode ser equivalente ao gasto de energia de um corredor de longa distância. Em animais com ninhada, o custo energético da lactação é ainda maior. O leite materno é a única fonte de nutrição para camundongos recém-nascidos até que tenham quase metade do tamanho da mãe. Para uma ninhada de oito, o peso total dos bebês ao desmame é quatro vezes maior que o da mãe. Assim, a mãe deve comer comida suficiente para fornecer todos os nutrientes para quatro vezes seu peso corporal, 75% do qual é desviado para a lactação para suprir a ninhada.</p><p>Em média, a ingestão de alimentos dobra em esquilos terrestres em lactação durante o período de amamentação. A mãe não ganha peso porque a maior parte da energia ingerida é transferida como energia potencial para os filhotes no leite materno. Apenas uma pequena fração do aumento da ingestão de energia é usada pela mãe para sustentar o aumento do metabolismo associado às altas taxas de produção de leite. Quando esses experimentos de laboratório foram repetidos em uma temperatura mais baixa, as mães aumentaram sua ingestão alimentar e metabolismo para manter a temperatura corporal e ainda manter a produção de leite na mesma taxa, indicando que a ingestão de alimentos não foi o fator limitante. Como a disponibilidade de alimentos varia no ambiente normal dos esquilos terrestres, a reprodução é programada para ocorrer durante períodos de alta disponibilidade de alimentos e em climas quentes, de modo que grande parte da energia ingerida possa ser usada para a produção de leite.</p><p>As secreções glandulares muitas vezes são críticas para a sobrevivência dos animais. Por exemplo: o suor secretado na superfície do corpo de mamíferos é importante na regulação da temperatura. A evaporação do suor da superfície do corpo dissipa o calor. O volume prodigioso de suor produzido durante o exercício vigoroso ou quando está quente pode ser suficiente para evitar o aquecimento excessivo do corpo. Os seres humanos podem sobreviver em uma sauna em temperaturas altas o suficiente para cozinhar carne por causa da atividade das glândulas sudoríparas, que produzem suor suficiente e, portanto, resfriamento evaporativo suficiente para manter a temperatura corporal abaixo de 40°C. Se a umidade da sauna for aumentada, o resfriamento evaporativo é diminuído, levando a um aumento imediato da temperatura da superfície corporal.</p><p>Capítulo 9: Hormônios: Regulação e Ação</p><p>O aparecimento de organismos metazoários multicelulares foi um grande avanço na história evolutiva. Neles, cada tecido se especializou em uma função, o que exigiu comunicação entre essas partes para coordenar suas atividades e garantir a sobrevivência.</p><p>Os animais se tornaram mais independentes do ambiente à medida que se tornaram mais capazes de controlar a composição do meio interno, a chamada homeostase, que é alcançada pela coordenação de um conjunto de processos fisiológicos, via comunicação química e/ou elétrica, entre os tecidos, que provocam respostas apropriadas. Os hormônios desempenham um papel central nessa comunicação e, portanto, são críticos para a homeostase.</p><p>Em cada tipo de sinalização química, as moléculas sinalizadoras se ligam às células-alvo por meio de receptores específicos, o que inicia uma resposta.</p><p>Classificação de mensageiros químicos e reguladores:</p><p>Tipo</p><p>Origem</p><p>Modo de ação</p><p>Exemplos</p><p>Mensageiros Intracelulares</p><p>Intracelular</p><p>Regulação das reações intracelulares; fosforilação de enzimas, etc</p><p>Ca2+</p><p>cGMP</p><p>cAMP</p><p>Trifosfato de inositol</p><p>Diacilglicerol</p><p>Neurotransmissores</p><p>Células nervosas</p><p>Transmissão sináptica: transporte de curta distância; duração curta da atividade</p><p>Acetilcolina</p><p>Serotonina</p><p>Norepinefrina</p><p>Neuromoduladores</p><p>Células nervosas</p><p>Alterações de respostas de canais iônicos a estímulos</p><p>Norepinefrina</p><p>Neuropeptídeos</p><p>Neurohormônios</p><p>Células nervosas</p><p>Funções endócrinas: transportado pela circulação; efeito trópico comum</p><p>Hormônios neurohipofisários de vertebrados</p><p>Hormônios do desenvolvimento de artrópodes</p><p>Hormônios glandulares</p><p>Tecidos endócrinos não-neurais</p><p>Funções endócrinas: transportado pelo corpo para órgãos-alvo distantes</p><p>Epinefrina</p><p>Ecdisona</p><p>Hormônio juvenil</p><p>Insulina</p><p>Hormônios locais</p><p>Vários tecidos</p><p>Função endócrina: ações parácrinas em alvos próximos</p><p>Prostaglandinas</p><p>Histamina</p><p>Feromônios</p><p>Glândulas que se abrem para o ambiente</p><p>Comunicação intraespecífica entre indivíduos</p><p>Bombicol</p><p>Sistemas endócrino: visão geral</p><p>Três propriedades definem os hormônios:</p><p>· São sintetizados por tecidos ou glândulas específicas;</p><p>· São secretados na corrente sanguínea, que os transporta para seus locais de ação;</p><p>· Alteram as atividades dos tecidos ou órgãos-alvo.</p><p>Apenas células com receptores específicos para um determinado hormônio são afetadas por ele, sendo que sua ligação a eles desencadeia uma cascata de moléculas sinalizadoras intracelulares (segundos mensageiros), que levam a uma resposta específica no tecido alvo.</p><p>A quantidade de hormônio produzida por uma glândula endócrina geralmente é pequena e é diluída no sangue e no líquido intersticial. Assim, os hormônios devem ser eficazes em concentrações muito baixas. Em contraste, as concentrações locais de neurotransmissores sinápticos são muito mais altas, e essas substâncias são eficazes apenas nessas concentrações</p><p>A alta sensibilidade da sinalização hormonal se deve à alta afinidade dos receptores das células-alvo pelos hormônios.</p><p>Ou seja, a ligação de uma molécula de hormônio ao seu receptor leva a uma cascata de etapas enzimáticas que amplificam o efeito; assim, uma quantidade pequena de moléculas de hormônio conseguem influenciar milhares ou milhões de reações moleculares dentro de uma célula.</p><p>Tipos químicos e funções gerais dos hormônios</p><p>A maioria dos hormônios conhecidos encontrados nos metazoários pertencem a uma das quatro categorias estruturais:</p><p>· As aminas, incluindo as catecolaminas (epinefrina e norepinefrina) e os hormônios da tireoide: são pequenas moléculas derivadas de aminoácidos.</p><p>· As prostaglandinas (ou eicosanóides): são hidroxiácidos graxos insaturados cíclicos sintetizados nas membranas a partir de cadeias de ácidos graxos de 20 carbonos.</p><p>· Hormônios esteróides (testosterona e estrogênio): são sintetizados a partir do colesterol.</p><p>· Hormônios peptídicos e protéicos (insulina): são os maiores e mais complexos hormônios.</p><p>Em contraste com os neurotransmissores, que sinalizam rapidamente em distâncias curtas, os hormônios sinalizam mais lentamente em distâncias maiores. Assim, os sistemas endócrinos são adequados para funções reguladoras que são mantidas por minutos, horas ou dias.</p><p>Funções de regulação lenta dos hormônios:</p><p>· Manutenção da osmolaridade do sangue (hormônio antidiurético);</p><p>· Manutenção do açúcar no sangue (insulina);</p><p>· Regulação das taxas metabólicas (hormônio do crescimento e tiroxina);</p><p>· Controle da atividade sexual e dos ciclos reprodutivos (hormônios sexuais);</p><p>· Modificação do comportamento (vários hormônios).</p><p>A atividade de ação rápida do sistema nervoso e a atividade mais lenta e mais sustentada do sistema endócrino se complementam na integração geral das funções fisiológicas e metabólicas.</p><p>Uma determinada molécula pode servir como neurotransmissor em alguns casos, e a mesma molécula ou uma molécula intimamente relacionada pode atuar como um hormônio em outros casos.</p><p>Existe uma relação extremamente próxima e sobreposta entre os sistemas nervoso e endócrino. Em muitos aspectos, o sistema nervoso pode ser visto como o órgão endócrino mais importante, pois produz certos hormônios que regulam a atividade de muitos tecidos endócrinos.</p><p>Regulação da secreção hormonal</p><p>A secreção de hormônios ocorre em um nível de repouso que é modulado para cima ou para baixo por sinais que atuam no tecido endócrino. Esses sinais geralmente são neuro-hormônios, que são liberados de neurônios especializados e agem diretamente no tecido endócrino. Em alguns casos, o tecido endócrino responde diretamente às condições do ambiente extracelular</p><p>(por exemplo: alterações na osmolaridade).</p><p>Os tecidos endócrinos fazem parte dos circuitos feedforward ou feedback:</p><p>· Circuito feedforward: a secreção não é modulada por nenhuma consequência do hormônio secretado.</p><p>· Circuito feedback: a secreção é modulada por uma ou mais consequências do hormônio secretado.</p><p>As atividades secretoras dos tecidos endócrinos geralmente são moduladas por feedback negativo. Ou seja, a concentração crescente do próprio hormônio, ou uma resposta ao hormônio pelo tecido-alvo (por exemplo, níveis reduzidos de glicose no sangue na alça da insulina), têm um efeito inibitório na síntese ou na liberação do mesmo hormônio.</p><p>Esse feedback pode envolver um loop curto ou um loop longo:</p><p>· Feedback de circuito curto: a concentração do próprio hormônio, ou um efeito produzido por ele, age diretamente de volta no tecido endócrino para reduzir a secreção, mantendo assim a secreção hormonal sob controle.</p><p>· Feedback de loop longo: opera com princípios semelhantes, mas inclui mais elementos em série.</p><p>Quando é necessária uma resposta rápida, o tecido endócrino pode estar sujeito a um feedback positivo; isto é, a secreção de um hormônio leva direta ou indiretamente ao seu aumento de secreção. O feedback positivo é mais comum nas fases iniciais da resposta.</p><p>Por exemplo:</p><p>· O feedback positivo ocorre no início do ciclo reprodutivo de alguns vertebrados (e talvez invertebrados) quando as respostas (aumento no nível do hormônio luteinizante) devem atingir um pico relativamente rápido. Em última análise, isso deve ser combatido por um processo que acabe com o rápido aumento da resposta.</p><p>Sistemas neuroendócrinos</p><p>A secreção de hormônios de alguns tecidos endócrinos é regulada por neurohormônios produzidos por células neurosecretoras. Alguns neurohormônios secretados por células neurossecretoras no hipotálamo, regulam a secreção de vários hormônios glandulares da hipófise anterior. Em contraste, os neurohormônios liberados da hipófise posterior, atuam diretamente em vários tecidos-alvo; eles são produzidos em corpos celulares neurossecretores do hipotálamo anterior. Essa relação íntima entre os sistemas neural e endócrino é a base do reflexo neuroendócrino.</p><p>As células neurosecretoras no hipotálamo respondem a estímulos sensoriais de várias partes do corpo. A glândula pituitária (ou hipófise), é um pequeno apêndice situado abaixo do hipotálamo, ela é conhecida como “glândula mestra" pois secreta pelo menos nove hormônios.</p><p>Diferenças entre células nervosas comuns e neurosecretoras:</p><p>· As vesículas secretoras contendo hormônios neurossecretores são maiores que as vesículas pré-sinápticas;</p><p>· As células neurossecretoras usam transporte axonal rápido, enquanto as células nervosas usam os transportes lentos e rápidos;</p><p>· As células nervosas comuns formam sinapses com outras células em seus terminais, enquanto que os axônios neurossecretores terminam em aglomerados em um leito de capilares, formando um órgão neuro-hemal.</p><p>Controle hipotalâmico da hipófise anterior</p><p>Os axônios de algumas células neurossecretoras hipotalâmicas têm suas terminações na eminência mediana no assoalho do hipotálamo. Essas células secretam pelo menos sete hormônios que controlam a secreção de vários hormônios pela hipófise anterior.</p><p>Hormônios hipotalâmicos que estimulam ou inibem a liberação de hormônios adenohipofisários:</p><p>Hormônio</p><p>Estrutura</p><p>Ação primária em mamíferos</p><p>Estimulante:</p><p>Estimulador de Corticotrofina (CRH)</p><p>Hormônio do Crescimento (GH)</p><p>Liberador de Gonadotrofina</p><p>(GnRH)</p><p>Liberador de Tireotrofina</p><p>(TRH)</p><p>Peptídeos</p><p>Estimula a liberação de ACTH</p><p>Estimula a liberação de GH</p><p>Estimula a liberação de FSH e LH</p><p>Estimula a liberação de TSH e a secreção de prolactina</p><p>Inibitório:</p><p>Inibidor de MSH (MIH)</p><p>Inibidor de prolactina (PIH)</p><p>Somatostatina (hormônio para</p><p>Peptídeo</p><p>Amina</p><p>Peptídeo</p><p>Inibe a liberação de MSH</p><p>Inibe a liberação de prolactina</p><p>Inibe a liberação de vários hormônios, inclusive do GH</p><p>Hormônios glandulares liberados da glândula pituitária anterior</p><p>Assim como o ACTH, o TSH, o LH e o FSH agem em outros tecidos endócrinos, regulando a atividade secretora dessas glândulas-alvo. LH e FSH, que atuam nas gônadas, muitas vezes são chamados de gonadotrofinas. Esses hormônios trópicos nos tecidos somáticos não endócrinos são indiretos, operando por meio dos hormônios liberados de suas glândulas-alvo. a intervenção de outros hormônios. O MSH, cuja liberação é regulada pelo MIH do hipotálamo, atua nas células pigmentares da pele para aumentar a síntese e a dispersão da melanina, levando ao escurecimento da pele.</p><p>Neurohormônios liberados da glândula pituitária posterior</p><p>O lobo posterior da glândula pituitária, também chamado de neurohipófise, armazena e libera dois neuro-hormônios: hormônio antidiurético e ocitocina.</p><p>Após sua síntese, os hormônios são transportados dentro dos axônios do trato hipotálamo-hipofisário para terminais nervosos na neurohipófise, onde são liberados em um leito capilar.</p><p>Tanto o hormônio antidiurético (ADH), ou vasopressina, quanto a ocitocina são peptídeos e moderadamente eficazes na promoção das contrações do tecido muscular liso nas arteríolas e no útero. Nos mamíferos, entretanto, a oxitocina é mais conhecida por estimular as contrações uterinas durante o parto e por estimular a liberação de leite da glândula mamária; nas aves, estimula a motilidade do oviduto. A principal função do ADH é promover a retenção de água no rim.</p><p>Mecanismos celulares de ação hormonal</p><p>Os hormônios produzem seus efeitos específicos em seus tecidos-alvo por meio de proteínas receptoras especializadas localizadas dentro ou na superfície da célula.</p><p>Hormônios lipossolúveis, como os hormônios esteróides e tireoidianos, penetram prontamente na membrana plasmática e se ligam a receptores no citoplasma das células-alvo. Já os hormônios insolúveis em lipídios, não podem penetrar na membrana plasmática e, portanto, se ligam a receptores na superfície celular.</p><p>O mecanismo de ação intracelular de um hormônio depende se ele se liga a receptores citoplasmáticos ou de superfície celular:</p><p>· Hormônios lipossolúveis se ligam aos receptores citoplasmáticos, formando complexos hormônio-receptor que se deslocam para o núcleo e agem diretamente no DNA da célula para efetuar mudanças de longo prazo com duração de horas ou dias.</p><p>· Hormônios insolúveis em lipídios, ligam-se aos receptores da superfície celular, muitas vezes levando à produção de um ou mais segundos mensageiros, que amplificam o sinal e mediam respostas rápidas e de curta duração por meio de várias proteínas efetoras.</p><p>As prostaglandinas são a exceção que comprova a regra de que a natureza do receptor, não o hormônio, determina o modo de ação. Embora lipossolúveis, as prostaglandinas ligam-se aos receptores da superfície celular e têm um efeito rápido e de curta duração, semelhante ao dos hormônios lipossolúveis.</p><p>Hormônios lipossolúveis e receptores citoplasmáticos</p><p>Os hormônios esteróides e tireoidianos solúveis em lipídios são transportados na corrente sanguínea combinados com proteínas transportadoras. Sem esses carreadores, apenas pequenas quantidades desses hormônios poderiam se dissolver no sangue e seriam completamente absorvidas pelos primeiros lipídios encontrados na circulação. A associação de hormônios lipossolúveis com carreadores aumenta acentuadamente as quantidades desses hormônios que podem ser carreadas no sangue.</p><p>Uma vez que os hormônios esteróides e tireoidianos se dissociam de suas proteínas transportadoras, eles podem entrar e sair facilmente das células vizinhas, difundindo-se através da membrana plasmática.</p><p>Mecanismo de ação de hormônios lipossolúveis</p><p>Todos os receptores citoplasmáticos que se ligam aos hormônios lipossolúveis compartilham um domínio de ligação ao DNA altamente conservado. Na ausência do hormônio, esses receptores estão ligados a uma proteína inibidora que bloqueia o domínio de ligação ao DNA do receptor, tornando-o inativo. A ligação do hormônio ao</p><p>receptor faz com que a proteína inibidora se dissocie, ativando assim o receptor, expondo seu sítio de ligação ao DNA. Uma vez que o complexo receptor-hormônio se move para o núcleo, o domínio de ligação ao DNA do receptor se liga a sequências reguladoras específicas dentro do DNA, regulando assim a transcrição de genes específicos e, finalmente, a produção de suas proteínas codificadas.</p><p>Como os hormônios lipossolúveis atuam no DNA da célula para estimular ou inibir a produção de determinadas proteínas, seus efeitos persistem por horas a dias, enquanto os efeitos dos hormônios hidrossolúveis geralmente duram apenas minutos a horas.</p><p>Hormônios insolúveis em lipídios e sinalização intracelular</p><p>A ligação do hormônio a muitos receptores de superfície celular desencadeia a produção de segundos mensageiros, que transduzem o sinal hormonal extracelular em resposta da célula.</p><p>Apesar do grande número de hormônios conhecidos que estimulam a formação de segundos mensageiros, os segundos mensageiros mais importantes se dividem em apenas três grupos distintos:</p><p>· Monofosfatos de nucleotídeos cíclicos (cNMPs), como cAMP e o cGMP;</p><p>· Fosfolipídios de inositol, incluindo trifosfato de inositol (InsP) e diacilglicerol (DAG);</p><p>· Íons Ca2+.</p><p>Sistemas de sinalização de nucleotídeos cíclicos:</p><p>A adenilato ciclase está intimamente associada a um receptor hormonal na membrana. Os hormônios que estimulam a atividade da adenilato ciclase o fazem sem entrar na célula. Nem o ATP nem o AMPc penetram prontamente na membrana plasmática quando colocados no fluido extracelular.</p><p>O hormônio atua na superfície externa da membrana celular, enquanto o cAMP é produzido enzimaticamente a partir de ATP na superfície interna da membrana. O hormônio transmite seu sinal através da membrana superficial sem ter que penetrar na membrana.</p><p>Efeitos fisiológicos dos hormônios</p><p>A maioria dos hormônios produz efeitos fisiológicos específicos do tecido. Ou seja, um determinado hormônio geralmente induz respostas apenas em tecidos selecionados, podendo induzir diferentes respostas em diferentes tecidos. Essa especificidade na ação hormonal depende em parte da distribuição restrita dos componentes das vias de sinalização acionadas por hormônios (especialmente receptores) e em parte da expressão preferencial de proteínas efetoras em diferentes tecidos.</p><p>Hormônios metabólicos e de desenvolvimento</p><p>Vários hormônios diferentes regulam o metabolismo e vários processos de desenvolvimento. Produzidos em vários tecidos endócrinos, esses hormônios possuem estruturas diversas.</p><p>Glicocorticóides e catecolaminas</p><p>A glândula adrenal, que está situada próxima ao rim, na verdade é composta de dois tecidos glandulares não relacionados em termos de desenvolvimento e funcionalidade: um córtex externo e uma medula interna. A medula adrenal sintetiza e secreta as catecolaminas epinefrina e norepinefrina. Elas afetam a contração do músculo liso, induzem vasoconstrição e estimulam a glicólise e a lipólise.</p><p>Quando estimulado pelo ACTH, o córtex adrenal sintetiza e secreta uma família de esteroides derivados do colesterol. Esses hormônios se enquadram em três categorias funcionais:</p><p>· Hormônios reprodutivos;</p><p>· Mineralocorticóides, que regulam a função renal;</p><p>· Glicocorticóides, que têm ações generalizadas, incluindo mobilização de aminoácidos e glicose e ações anti-inflamatórias.</p><p>Vários hormônios adrenocorticais têm atividade glicocorticóide, incluindo cortisol, cortisona e corticosterona. Destes, o cortisol é o mais importante em humanos. O nível basal de secreção de glicocorticóides é regulado via feedback negativo pelos próprios hormônios nos neurônios secretores de CRH do hipotálamo e nas células secretoras de ACTH da glândula pituitária anterior. O nível basal de secreção de glicocorticóides também sofre um ritmo diurno resultante da variação cíclica na secreção de CRH, que parece ser influenciado por um relógio biológico endógeno. Os níveis basais de glicocorticóides em humanos são máximos durante as primeiras horas da manhã antes de acordar. Isso é adaptativamente útil por causa das ações mobilizadoras de energia desses hormônios. Além dessa regulação endógena da secreção, o córtex adrenal é estimulado a secretar glicocorticóides em resposta ao estresse de vários tipos (incluindo inanição). O estresse, agindo através do sistema nervoso, causa elevação do ACTH e, consequentemente, estimulação do córtex adrenal.</p><p>Os glicocorticóides atuam no fígado, aumentando a síntese de enzimas que promovem a gliconeogênese (síntese de glicose a partir de outras substâncias que não os carboidratos). Parte da glicose recém-sintetizada pode ser convertida em glicogênio, que é armazenado no fígado e no músculo. A maior parte da glicose recém-produzida, no entanto, é liberada na circulação, causando um aumento nos níveis de glicose no sangue, mas os glicocorticóides também agem para reduzir a captação de glicose nos tecidos periféricos, como o músculo. Ao mesmo tempo, a absorção de aminoácidos pelos tecidos musculares é diminuída pelos glicocorticóides e os aminoácidos são liberados das células musculares para a circulação. Essa liberação aumenta a quantidade de aminoácidos disponíveis para desaminação e conversão em glicose no fígado sob estimulação de glicocorticóides. Esse mecanismo é especialmente importante durante a inanição, sendo o resultado final a degradação das proteínas do tecido para manter a glicose no sangue adequada para sustentar a produção de energia em tecidos críticos, como o cérebro.</p><p>Os glicocorticóides também estimulam a mobilização de ácidos graxos dos estoques de gordura no tecido adiposo. Estes podem ser usados ​​como substratos para a gliconeogênese no fígado ou metabolizados diretamente no músculo para fornecer energia para a contração. Todas essas ações aumentam a disponibilidade de energia rápida para o tecido muscular e nervoso. Os glicocorticóides têm inúmeras outras ações, incluindo estimulação da secreção gástrica e inibição de respostas imunes.</p><p>Eles ligam-se a receptores específicos no citosol, formando complexos hormônio-receptor que entram no núcleo e regulam a transcrição de genes específicos.</p><p>Hormônios da tireóide</p><p>Os folículos do tecido tireoidiano são estimulados pelo hormônio estimulante da tireoide (TSH) a sintetizar e liberar dois principais hormônios tireoidianos T3 e T4. O iodo é ativamente acumulado pelo tecido tireoidiano do sangue. A secreção dos hormônios tireoidianos é regulada pelo feedback negativo desses hormônios nos neurônios hipotalâmicos que secretam o hormônio liberador de TSH (TRH) e nas células secretoras de TSH da glândula pituitária anterior. Sobreposta a essa regulação, no entanto, está a estimulação do hipotálamo pelo estresse; uma baixa temperatura da pele, por exemplo, estimulará a liberação de TRH hipotalâmico.</p><p>Os hormônios tireoidianos atuam no fígado, rim, coração, sistema nervoso e músculo esquelético, sensibilizando esses tecidos à epinefrina e estimulando a respiração celular, o consumo de oxigênio e a taxa metabólica. A aceleração do metabolismo estimulado pelos hormônios da tireóide leva a um aumento na produção de calor. Isso é de grande importância na termorregulação de muitos vertebrados.</p><p>Os hormônios da tireoide também afetam significativamente o desenvolvimento e a maturação de vários grupos de vertebrados de mamíferos. Os efeitos sobre o desenvolvimento dos hormônios tireoidianos ocorrem apenas na presença do hormônio do crescimento (GH) e vice-versa. As ações sinérgicas dos hormônios tireoidianos e do hormônio do crescimento promovem a síntese proteica durante o desenvolvimento. O hipotireoidismo resultante da falta de iodo na dieta durante os estágios iniciais de desenvolvimento em peixes, aves e mamíferos resulta em uma doença de deficiência (chamada cretinismo em humanos) na qual o desenvolvimento somático, neural e sexual é severamente retardado, a taxa metabólica é reduzida para tão pouco quanto cerca de metade da taxa normal, e a resistência à infecção é reduzida. A produção inadequada</p><p>de hormônios tireoidianos leva à produção excessiva de TSH devido à diminuição do feedback negativo para o hipotálamo e a glândula pituitária anterior. A superestimulação resultante da glândula tireóide pelo TSH causa hipertrofia da glândula (bócio). Aumentar o nível de iodo na dieta aumenta a produção de hormônios tireoidianos, estabelecendo assim um controle normal de feedback na produção de TSH. Assim, a incidência de cretinismo e bócio foi reduzida em áreas onde o sal de mesa é rotineiramente "iodado" e a população não é mais dependente de traços naturais de iodo nos alimentos (principalmente em frutos do mar).</p><p>Os hormônios da tireóide, como os hormônios esteróides, são lipossolúveis e se ligam a receptores específicos dentro do citosol. Ambos os tipos de hormônios exercem seus efeitos regulando a transcrição de genes específicos e, finalmente, a produção das proteínas codificadas por esses genes. Por esse motivo, os efeitos desses hormônios se desenvolvem lentamente. Por exemplo, pode levar até 48 horas após um aumento nos níveis sanguíneos de hormônios da tireoide antes que seus efeitos sejam observados.</p><p>Insulina e glucagon</p><p>A insulina é secretada pelas células beta das ilhotas pancreáticas de Langerhans, pequenas manchas de tecido endócrino espalhadas por todo o tecido exócrino do pâncreas. A glicose alta no sangue atua como o principal estímulo para as células beta pancreáticas secretarem insulina. A liberação de insulina também é estimulada pelo glucagon, hormônio do crescimento, peptídeo inibidor gástrico (GIP, também conhecido como peptídeo liberador de insulina dependente de glicose), epinefrina e níveis elevados de aminoácidos.</p><p>A insulina tem efeitos importantes no metabolismo de carboidratos, gorduras e proteínas. Com relação ao metabolismo de carboidratos, a insulina tem duas ações principais: aumentar a taxa de captação de glicose nas células do fígado, músculo e tecido adiposo e estimular a glicogênese. Quanto ao metabolismo lipídico, a insulina estimula a lipogênese no fígado e no tecido adiposo. No metabolismo das proteínas, a insulina estimula a captação de aminoácidos no fígado e nos músculos e a incorporação de aminoácidos nas proteínas.</p><p>O diabetes mellitus em humanos, que ocorre em duas formas principais, é caracterizado por uma deficiência absoluta ou relativa de insulina. O diabetes mellitus tipo I está associado a uma perda de massa de células beta pancreáticas, o que leva à diminuição ou diminuição da produção e secreção de insulina (ou seja, deficiência absoluta de insulina). O diabetes mellitus tipo II, por outro lado, está associado a receptores de insulina defeituosos (ou seja, deficiência relativa de insulina). Qualquer que seja a causa, a deficiência de insulina leva à hiperglicemia (níveis elevados de glicose no sangue), glicosúria (transferência do excesso de glicose na urina, que ocorre quando os níveis de glicose no sangue excedem o limiar renal de glicose) e uma capacidade reduzida de sintetizar lipídios e proteínas, que são quebradas para fornecer energia porque as células são deficientes em glicose. Além disso, partículas de gordura mobilizadas que não podem ser rapidamente metabolizadas se acumulam no sangue como corpos cetônicos. Estes são excretados na urina, mas também podem interferir na função hepática. Esses distúrbios no metabolismo de carboidratos, lipídios e proteínas também produzem um grande número de complicações em vários órgãos (por exemplo, catarata e doenças cardiovasculares).</p><p>Embora o receptor de insulina exiba atividade tirosina quinase, a via de sinalização intracelular desencadeada pela ligação da insulina difere daquela associada a outros receptores desse tipo. A fosforilação de várias proteínas efetoras e reguladoras pelo receptor de insulina ativado presumivelmente medeia os vários efeitos de curto e longo prazo da insulina. A ligação à insulina também induz a formação de mediadores de insulina peptídicos, que podem inibir a adenilato ciclase e ativar a AMPc fosfodiesterase. Esta dupla ação tem o efeito de diminuir os níveis de cAMP intracelular.</p><p>O glucagon é secretado pelas células alfa das ilhotas pancreáticas em resposta à hipoglicemia (baixos níveis de glicose no sangue). Esse hormônio tem efeitos opostos à insulina, estimulando a glicogenólise no fígado; também estimula a lipólise, fornecendo lipídios para a gliconeogênese. As ações antagônicas da insulina e do glucagon são importantes na manutenção de um nível adequado de glicose no sangue, de modo que a glicose adequada esteja disponível para todos os tecidos. Assim como a epinefrina, que também promove a quebra do glicogênio, o glucagon se liga a receptores ligados à via do segundo mensageiro CAMP.</p><p>Hormônio do crescimento</p><p>A produção e liberação do hormônio do crescimento (GH) na glândula pituitária anterior está sob o controle direto do hormônio liberador de GH (GRH) e do hormônio inibidor de GH (GIH), também conhecido como somatostatina. Além disso, a liberação de GRH e GIH é regulada por fatores como os níveis de glicose no sangue. Níveis reduzidos de glicose, por exemplo, estimulam indiretamente a liberação do hormônio do crescimento, aumentando a secreção de GRH.</p><p>O hormônio do crescimento exerce efeitos metabólicos e de desenvolvimento. Muitos de seus diversos efeitos metabólicos são opostos aos da insulina. Por exemplo, o hormônio do crescimento induz a mobilização da gordura armazenada para o metabolismo energético, enquanto a insulina induz a quebra da gordura armazenada. Os ácidos graxos liberados do tecido adiposo na corrente sanguínea em resposta ao hormônio do crescimento são convertidos no fígado em corpos cetônicos para liberação na circulação. O hormônio do crescimento também estimula a captação de ácidos graxos no músculo, promovendo ainda mais a utilização de ácidos graxos como fonte de energia. Ao aumentar a utilização de ácidos graxos, o hormônio do crescimento ajuda a conservar os estoques de glicogênio muscular.</p><p>Em contraste com a insulina, que causa uma diminuição nos níveis de glicose no sangue, o hormônio do crescimento causa uma elevação da glicose no sangue. Portanto, o hormônio do crescimento neutraliza a hipoglicemia, enquanto a insulina neutraliza a hiperglicemia. O hormônio do crescimento eleva a glicose no sangue por três mecanismos: estimula a gliconeogênese a partir da gordura, bloqueia a captação de glicose por outros tecidos além do sistema nervoso e promove a utilização de ácidos graxos no lugar da glicose. Assim, tanto o glucagon, que estimula a degradação do glicogênio no fígado, quanto o hormônio do crescimento agem para manter níveis adequados de glicose no sangue.</p><p>O hormônio do crescimento atinge seu nível plasmático máximo várias horas após uma refeição, quando os suprimentos imediatos de energia (por exemplo, glicose no sangue, aminoácidos e ácidos graxos) começam a diminuir. Além disso, o hormônio do crescimento estimula a secreção de insulina tanto diretamente, por meio de sua ação nas células beta pancreáticas, quanto indiretamente, por meio de seu efeito na elevação dos níveis plasmáticos de glicose.</p><p>O hormônio do crescimento também estimula a síntese de RNA e proteínas, o que pode ser responsável por seus efeitos no desenvolvimento na promoção do crescimento de tecidos – em particular, cartilagem e, posteriormente, osso. O crescimento de tecido estimulado por GH ocorre por um aumento no número de células (isto é, proliferação celular) em vez de um aumento no tamanho da célula.</p><p>Os hormônios da tireoide e o hormônio do crescimento trabalham sinergicamente para promover o crescimento do tecido durante o desenvolvimento. Os efeitos de aumento do crescimento do hormônio do crescimento dependem muito do estágio de desenvolvimento do animal: o mamífero neonatal é relativamente insensível ao hormônio do crescimento, mas torna-se mais sensível à medida que cresce. O GH não apenas estimula a proliferação de células diretamente, mas também estimula o fígado a produzir outros fatores promotores de crescimento, chamados fatores</p><p>de crescimento semelhantes à insulina, que também atuam diretamente nas células para promover o crescimento.</p><p>Distúrbios na secreção do hormônio do crescimento levam a vários padrões de crescimento e desenvolvimento anormais em humanos:</p><p>· Gigantismo: tamanho e estatura excessivos causados ​​pela hipersecreção do hormônio do crescimento durante a infância (antes da puberdade);</p><p>· Acromegalia: aumento dos ossos da cabeça e das extremidades causado pela hipersecreção do hormônio do crescimento que começa após a maturidade;</p><p>· Nanismo: subdesenvolvimento anormal do corpo causado pela secreção insuficiente do hormônio do crescimento durante a infância e adolescência.</p><p>Pouco se sabe sobre os receptores de superfície celular que se ligam ao hormônio do crescimento ou as vias de sinalização intracelular estimuladas pela ligação do hormônio. No entanto, a aplicação de hormônio de crescimento em tecidos de animais jovens mostrou inibir a atividade da adenilato ciclase e, portanto, levar a uma diminuição nos níveis de AMPc.</p><p>Hormônios que regulam o equilíbrio hídrico e eletrolítico</p><p>Os principais órgãos envolvidos na regulação do equilíbrio hidroeletrolítico em vertebrados são o rim, intestino e osso, e em peixes, as brânquias. Como as células epiteliais são responsáveis ​​pela captação ou excreção de água e eletrólitos, a maioria dos hormônios que regulam o equilíbrio hidroeletrolítico atua nesses tecidos epiteliais.</p><p>O hormônio antidiurético (ADH), também chamado de vasopressina, regula a renovação da água no rim de mamíferos. A secreção desse neurohormônio pela hipófise posterior é estimulada pela alta osmolaridade do sangue, agindo nos osmorreceptores no hipotálamo anterior. Ao aumentar a permeabilidade à água do ducto coletor renal, o ADH estimula a reabsorção de água da urina em formação; o resultado final é uma redução do volume de urina e aumento da retenção de água pelo organismo. Aumentos na pressão sanguínea venosa, refletindo aumentos no volume sanguíneo, estimulam os receptores de estiramento atrial no coração; estes então enviam um sinal inibitório ao hipotálamo que diminui a liberação de ADH e, portanto, aumenta a produção de urina, levando à redução do volume sanguíneo. O ADH também aumenta a liberação de ACTH e TSH da glândula pituitária anterior.</p><p>Mamíferos produzem arginina vasopressina, mas outros vertebrados produzem nonapeptídeos ligeiramente diferentes com ações semelhantes, como observado anteriormente. Répteis, peixes e aves produzem um peptídeo relacionado, chamado arginina vasotocina, que exerce efeitos semelhantes aos da vasopressina e da oxitocina. Assim como a vasopressina, a vasotocina promove a reabsorção de água pelo animal. Além disso, esse hormônio pode desempenhar um papel no comportamento sexual e está associado à expulsão de ovos do oviduto em tartarugas (algo análogo à ação da ocitocina). Tanto a vasopressina quanto a vasotocina são conhecidas por causar contração do músculo liso. O ADH e seus análogos exercem seus efeitos através da via do AMPc.</p><p>Os mineralocorticóides, em particular a aldosterona, aumentam a reabsorção de sódio (e, indiretamente, de cloreto) pelos túbulos distais e túbulos coletores do rim, aumentando assim a osmolaridade do sangue. A aldosterona é um dos hormônios esteróides secretados pelo córtex adrenal sob a estimulação do ACTH (hormônio corticotrófico adrenal). A secreção de aldosterona é estimulada pela angiotensina e pelo alto K+ sanguíneo e está sujeita a feedback negativo do hormônio nos neurônios secretores de CRH do hipotálamo e nas células secretoras de ACTH da glândula pituitária anterior. Os mineralocorticóides, como outros hormônios esteróides, mediam seus efeitos ligando-se a receptores intracelulares e modificando a expressão gênica.</p><p>O peptídeo natriurético atrial (ANP) atua no rim para reduzir o sódio e, portanto, a reabsorção de água, levando a um aumento na produção de urina e excreção de sódio no rim. Assim, os efeitos desse hormônio neutralizam os da aldosterona e do ADH. O ANP é liberado pelo átrio do coração no sangue em resposta ao aumento da pressão venosa. Seu mecanismo de ação não é claro.</p><p>O Ca2+ desempenha um papel fundamental como segundo mensageiro e agente regulador na célula. Assim, a regulação cuidadosa da concentração de Ca2+ no sangue e no líquido extracelular é crítica. Este íon é ativamente absorvido através da parede intestinal para o plasma e é depositado no osso, o principal depósito de armazenamento de Ca2+. A eliminação de Ca2+ do corpo ocorre através do rim. O equilíbrio desses processos, que determina a concentração sanguínea de Ca2+, é influenciado por três hormônios: paratormônio, calcitonina e calcitriol.</p><p>O paratormônio (PTH), também conhecido como paratormônio, é secretado pelas glândulas paratireoides pareadas em resposta a uma queda nos níveis plasmáticos de Ca2+. O PTH funciona em conjunto com o calcitriol, um composto semelhante ao esteroide produzido a partir da vitamina D ingerida com alguns alimentos e da vitamina D, que pode ser sintetizada a partir do colesterol na pele. A conversão desses precursores em calcitriol envolve reações no fígado e nos rins. As ações do calcitriol são semelhantes às do hormônio da paratireóide.</p><p>A calcitonina é secretada pelas células parafoliculares, ou C, na glândula tireoide em resposta a altos níveis plasmáticos de Ca2+. Ele suprime rapidamente a perda de Ca2+ do osso, combatendo rapidamente os efeitos do PTH. Embora a calcitonina e o PTH tenham ações opostas no metabolismo ósseo, não há interação de feedback entre eles. Cada hormônio, no entanto, exerce feedback negativo sobre sua própria secreção. A dominância da calcitonina previne a hipercalcemia e a dissolução extensa do esqueleto. Essencialmente, então, o osso atua como um grande reservatório e tampão para Ca2+.</p><p>O PTH e a calcitonina são ambos hormônios peptídicos e se ligam aos receptores da superfície celular. Pouco se sabe sobre as vias de sinalização intracelular que mediam seus efeitos. O calcitriol é lipossolúvel e presumivelmente se liga a um receptor intracelular.</p><p>Hormônios Reprodutivos</p><p>Nos vertebrados, vários hormônios esteróides que afetam a reprodução (estrogênios, andrógenos e progesterona) são produzidos nas gônadas (testículos ou ovários) e córtex adrenal de ambos os sexos a partir do colesterol. O colesterol é primeiro convertido em progesterona, que é então transformada em andrógenos (androstenediona e testosterona). Estes são então convertidos em estrogênios. Os hormônios sexuais esteróides, como outros hormônios esteróides, ligam-se a receptores intracelulares e modificam a expressão de genes específicos. Além dos hormônios sexuais esteróides, dois hormônios peptídicos produzidos na glândula pituitária funcionam no parto e na lactação.</p><p>A produção e secreção dos hormônios sexuais esteróides em homens e mulheres são promovidas pelo hormônio folículo-estimulante (FSH) e hormônio luteinizante (LH), que são sintetizados na hipófise anterior. Esses hormônios trópicos são liberados da glândula pituitária anterior em resposta ao hormônio hipotalâmico liberador de gonadotrofina (GnRH). Os hormônios sexuais esteróides exercem feedback negativo sobre os neurônios secretores de GnRH do hipotálamo e sobre as células endócrinas da hipófise anterior que produzem FSH e LH.</p><p>Hormônios sexuais esteróides em homens</p><p>Os túbulos seminíferos dos testículos de mamíferos são revestidos por células germinativas e células de Sertoli. A ligação do FSH a receptores nas células de Sertoli estimula a espermatogênese nas células germinativas após a maturidade sexual, de forma contínua ou sazonal, dependendo da espécie. As células de Sertoli apoiam o desenvolvimento do esperma e são responsáveis ​​pela síntese da proteína de ligação a andrógenos e inibina. Entre os túbulos seminíferos estão as células intersticiais, chamadas células de Leydig, que produzem e secretam hormônios sexuais, particularmente a testosterona. Tanto a própria testosterona quanto a inibina fornecem feedback inibitório aos centros</p>