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Fisiologia do sistema endócrino em animais O estudo do sistema endócrino de animais domésticos destacando suas respectivas estruturas histológicas, produção, mecanismo de ação hormonal bem como a regulação hormonal e, finalmente, as alterações fisiológicas destes sistemas endócrinos. Claudio Capella 1. Itens iniciais Propósito Compreender os mecanismos fisiológicos envolvidos na regulação endócrina de animais domésticos. Objetivos Reconhecer os mecanismos de síntese, ação e regulação hormonal. Correlacionar os mecanismos de regulação hormonal de diferentes sistemas endócrinos. Correlacionar os mecanismos de regulação hormonal com os distúrbios endócrinos de animais. Introdução O funcionamento dos sistemas endócrinos, assim como as particularidades de cada espécie animal, é um importante fator a ser observado pelos médicos veterinários em sua rotina de trabalho. Por isso, neste conteúdo, entenderemos a importância de reconhecer os principais mecanismos de síntese, transporte e ação hormonal e suas funções e correlações com outros sistemas fisiológicos para manter a homeostase. Também será abordado como alguns órgãos exercem uma “hierarquia reguladora” sobre outros sistemas endócrinos e como isso influencia a reposta do organismo animal. Por fim, será abordado o funcionamento de alguns órgãos endócrinos dentro do contexto da clínica médico- veterinária e serão feitos breves comentários com as devidas explicações a respeito dos principais exames laboratoriais e intervenções clínicas em relação a distúrbios nos sistemas endócrinos. • • • 1. Principais tipos de hormônios Introdução aos mecanismos hormonais Mecanismo de síntese e secreção de hormônios O sistema endócrino, juntamente com o sistema nervoso, tem como função regular e coordenar os processos fisiológicos para manutenção da homeostase. Esse sistema utiliza substâncias químicas que funcionam como “mensageiros” e são chamados de hormônios. Os hormônios são tradicionalmente definidos como substâncias químicas produzidas por órgãos endócrinos específicos e posteriormente transportadas pelo sistema vascular, sendo capazes de afetar diferentes tipos de órgãos, mesmo quando em baixas concentrações. Considerando o enfoque médico-veterinário, neste segmento serão abordados diferentes aspectos a respeito da síntese, do mecanismo, do transporte e da ação hormonal sobre a fisiologia dos animais não humanos. Uma importante consideração a ser feita refere-se a outros tipos de controle de sistemas fisiológicos que também são realizados por substâncias químicas, as quais não são transportadas pelo sistema vascular. Essas substâncias participam de sistemas de regulação da atividade celular de um órgão ou tecido, promovendo uma autorregulação celular ou regulação de células adjacentes. Considerando o local onde essas substâncias químicas ou mensageiras atuam, podemos classificá-los como: Secreções parácrinas Substâncias químicas que se difundem em meio aos fluidos intersticiais, geralmente promovendo a regulação de células adjacentes. Secreções autócrinas Substâncias químicas que agem sobre a própria célula que as sintetizou. Neurotransmissores Substâncias químicas que afetam especificamente a comunicação entre neurônios ou entre neurônios e células-alvo. Observe o esquema descrito na imagem a seguir e um esquema de comunicação via neurotransmissores, na imagem seguinte: Tipos de comunicação via mediadores químicos. Tipos de comunicação via mediadores químicos - Neurotransmissores. As três principais classes de hormônios consideradas vitais para o reino animal são: Hormônios do tipo aminas. Hormônios do tipo peptídeos/proteicos. Hormônios do tipo esteroides. Cada uma dessas classes se difere em relação à via biossintética, assim, podemos dizer que os hormônios aminas são os derivados do triptofano ou da tirosina, os hormônios peptídicos ou proteicos são aqueles sintetizados a partir de aminoácidos, e os hormônios esteroides são derivados do colesterol. Receptores e mecanismos de ação hormonais De maneira geral, um hormônio deve estar na forma livre ou não ligada antes de penetrar uma célula-alvo e induzir determinada atividade biológica. Isso é realizado pelo estabelecimento do equilíbrio entre os níveis de hormônios livres no plasma sanguíneo. A forma livre geralmente representa apenas cerca de 1% da quantidade total de hormônio no plasma (até 10% do cortisol pode estar na forma livre, por exemplo). O sistema fisiológico é responsivo ao uso da forma hormonal livre, e essa forma livre é reabastecida rapidamente pela dissociação do hormônio ligado a uma proteína carreadora (ou transportadora). Devemos lembrar que a produção hormonal envolve gasto energético, portanto, os hormônios não podem ser produzidos de maneira exagerada, no intuito de promover uma resposta celular. Além disso, os hormônios precisam ser específicos na atuação sobre receptores celulares, pois não é vantajoso para o animal caso não atinjam suas respectivas células- alvos, deixando de promover uma resposta celular, ou ainda ocorrer ligações inespecíficas com outras células ou tecidos, gerando distúrbios fisiológicos no organismo animal. 1. 2. 3. Comentário A quantidade hormonal total é geralmente mensurada com objetivo de estimar o teor hormonal nas formas “ligadas” e “livres”. Isso é muito evidente para hormônios esteroides, nos quais a síntese e a liberação hormonal são fortemente ligadas a eventos fisiológicos específicos, como a gravidez em mamíferos, na qual os hormônios reprodutivos são altamente responsivos ao ciclo estral das fêmeas de animais domésticos de maneira geral. Quanto maior a afinidade do receptor pelo hormônio, mais longa é a resposta biológica. O término da ação hormonal geralmente requer a dissociação da relação hormônio-receptor. Isso ocorre mais frequentemente devido a uma diminuição das concentrações hormonais plasmáticas. É importante lembrar que quanto menor for a concentração plasmática de um hormônio menor será o tempo de interação entre o hormônio e um receptor celular, logo, a resposta também será mais curta. Nesse caso, a ligação entre o receptor e o hormônio é do tipo não covalente, e a redução nas concentrações hormonais no sangue favorece uma dissociação em vez de associação hormonal. Outra possibilidade é o término da ação hormonal como resultado da internalização do complexo receptor- hormônio, por meio do processo de endocitose. O hormônio é degradado por enzimas lisossômicas, enquanto o receptor, protegido por sua associação com a membrana da vesícula, pode ser reciclado para a membrana plasmática. Alguns receptores estão presentes em número muito maior nas células do que o necessário para desencadear uma resposta biológica. Em geral, uma onda hormonal lançada na corrente sanguínea por determinado órgão glandular ocuparia menos de 50% dos receptores-alvo de um órgão efetor específico e, geralmente, seria o suficiente para provocar uma resposta biológica máxima. Sob o ponto de vista evolutivo, isso é considerado vantajoso, pois aumenta consideravelmente a probabilidade de uma ou mais moléculas hormonais atinjam os receptores de uma ou mais células-alvo para desencadear uma resposta fisiológica e assim reestabelecer o equilíbrio da homeostase. Mesmo assim, mudanças pontuais no número de receptores podem determinar a sensibilidade da célula, embora não sua capacidade de resposta máxima. A alteração no número de receptores influencia a probabilidade de ocorrer uma interação entre o receptor e o hormônio. Exemplo Podemos citar alguns tipos de processos cancerígenos na medula adrenal, que podem alterar a síntese de hormônios mineralocorticoides e glicocorticoides ou, ainda, doenças metabólicas adquiridas ou congênitas que podem afetar a síntese hormonal e a interação hormônio-receptor, como a diabetes, que tem como uma das causas relacionada a doença imunomediada, resultando em destruição da glândula e redução na produção hormonal. Mecanismo de síntese, transporte e ações de hormônios Sínteseé semelhante a de outros hormônios peptídicos e se inicia com a formação de um polipeptídeo linear (pré-pró-insulina) dentro do retículo endoplasmático rugoso. Um pequeno fragmento do peptídeo é removido para formar a pró-insulina. A pró-insulina é transferida para o aparelho de Golgi, onde a pró-insulina é transformada em insulina, que é empacotada em grânulos. Para entender o próximo assunto, é necessário estar atento às funções da insulina. O pâncreas comunica-se com o fígado por circulação venosa. A insulina reduz a concentração de glicose, ácidos graxos e aminoácidos no sangue e promove a conversão intracelular desses compostos em formas de armazenamento: glicogênio, triglicerídeos e proteínas, respectivamente. Glicogênio Triglicerídeos Proteínas A glicose não penetra facilmente nas membranas celulares, com exceção de alguns tecidos: cerebral, hepático e glóbulos vermelhos. Nos demais tecidos, a insulina é muito importante para transportar a glicose para o interior dessas células. A insulina facilita a transformação da glicose para triglicerídeos pelas células. A glicose também exerce um controle sobre a secreção de insulina em um sistema de feedback (+). O aumento nas concentrações de glicose gera aumento na concentração de insulina. A insulina promove a produção de glicogênio e triglicerídeos (armazenamento hepático). A gliconeogênese (síntese de glicose a partir de aminoácidos) é diminuída pela insulina devido à promoção da síntese proteica • • • nos tecidos periféricos (músculos por exemplo), diminuindo assim a quantidade de aminoácidos disponíveis para a gliconeogênese hepática. A insulina promove a síntese de proteínas e inibe a quebra de proteínas. A insulina facilita o uso intracelular da glicose, que resulta em piruvato, um precursor da acetil coenzima A (acetil-CoA), que, por sua vez, é um precursor de ácidos graxos e corpos cetônicos; CE, em condições normais, pouco CE é gerado. Resumindo Deficiências na produção de insulina levam ao aumento da quebra de proteínas (órgãos periféricos), aumentando as quantidades de aminoácidos disponíveis para gliconeogênese hepática, o que também gera um aumento de glicose sérica. Na ausência de insulina, o fígado começa a sintetizar glicose a partir de aminoácidos (gliconeogênese) e, nesse processo, começam a se acumular os ácidos graxos e acetil-CoA, que são convertidos em CE. Importância do fosfato e do cálcio na fisiologia animal Agora falaremos da importância fisiológica de cálcio e fósforo para os animais. O cálcio é muito importante para várias reações intracelulares, incluindo contração muscular, atividade das células nervosas, liberação de hormônios por exocitose e ativação de enzimas. A homeostase do cálcio é rigidamente controlada. O cálcio é importante para: Contração muscular. Atividade das células nervosas. Liberação de hormônios pelo processo de exocitose. Ativação enzimática. Coagulação sanguínea. Manutenção da integridade estrutural óssea e dentária, durante o período de gestação e lactação. O fosfato inorgânico também é importante na formação óssea e dentária, além de participar da mineralização e da desmineralização óssea. O fosfato orgânico está presente na membrana plasmática de diversos componentes intracelular (DNA, RNA, ATP). Glândula paratireoide, paratormônio e vitamina D Glândula paratireoide e o hormônio paratormônio A paratireoide atua no controle de cálcio e fosfato, secretando o hormônio paratormônio (PTH). Em cães e gatos, o par craniano de glândulas paratireoides está localizado nos polos craniolaterais da tireoide. Em animais ruminantes e equinos, o par craniano está localizado anteriormente à tireoide. Porcos têm apenas um par de glândulas paratireoides, localizado anteriormente à glândula tireoide. Em cães, gatos e ruminantes, o par caudal está localizado na superfície medial da tireoide, enquanto no cavalo está próximo à bifurcação do tronco carotídeo. Células paratireoidianas secretoras de PTH chamam-se células principais, células oxifílicas (inativas) não secretam PTH. A síntese de PTH é semelhante à síntese aos hormônios proteicos; um pré-pró-PTH é sintetizado no retículo endoplasmático rugoso e clivado formando o pró-PTH. A porção “pro” é removida pelo aparelho de Golgi, formando o PTH. O PTH é secretado por exocitose. Secreção de cálcio e fosfato pela paratireoide e tireoide • • • • • • O PTH aumenta o cálcio e reduz as concentrações de fosfato no sangue. Incialmente, o PTH promove a transferência de cálcio da membrana de osteoblastos e osteócitos para o sangue (calcemia), não atuando sobre o fosfato sanguíneo. O PTH também estimula a atividade dos osteoclastos e inibe a atividade osteoblástica (hiperfosfatemia e hipercalcemia). Comentário O PTH aumenta a absorção de cálcio nos túbulos renais e diminui a reabsorção de fosfato (hiperfosfatemia e hipercalcemia). Indiretamente, o PTH promove a absorção de cálcio intestinal por meio do seu efeito sobre a vitamina D. A diminuição dos níveis séricos de cálcio estimula secreção de PTH e aumentos na secreção de cálcio inibem à secreção de PTH. A calcitonina (CAL) atua no metabolismo de cálcio. As células parafoliculares ou tipo C sintetizam e secretam CAL e localizam-se na glândula tireoide, embora sejam diferentes das células sintetizadoras de hormônios tireoidianos. A CAL é sintetizada como um pró-hormônio, então, uma clivagem enzimática adicional forma a molécula ativa. A secreção da calcitonina por exocitose ocorre a partir de grânulos. A CAL age como um contraponto ao PTH, causando hipocalcemia e hipofosfatemia. O efeito da CAL no metabolismo mineral ocorre principalmente no nível do tecido ósseo. A CAL atua sobre os osteoclastos diminuindo a desmineralização da matriz óssea para o sangue (hipofosfatêmia), aumentando a transferência de fosfato sanguíneo para os ossos (hipofosfatêmia), elevando a excreção renal de cálcio e fosfato e causando hipofosfatêmia e hipocalcemia. Ciclos de feedback negativo controlando a secreção de paratormônio (PTH) e a calcitonina(CT). Sinais de “+” indicam estimulação; sinais de “-” indicam inibição. Um aumento nas concentrações de cálcio sanguíneo causa aumento da secreção de calcitonina (feedback +). A hipercalemia promove o controle fisiológico do metabolismo do cálcio pela CAL, gerando aumento da secreção de CAL e inibição de PTH. Durante condições hipocalcêmicas, a calcitonina é inibida e o PTH restaura as concentrações normais de cálcio sanguíneo. Regulação de cálcio e fosfato pela vitamina D Para a homeostase do cálcio, além do PTH e da CAL (vista anteriormente), a vitamina D ativa também auxilia o metabolismo de cálcio. As concentrações aproximadas de Ca+2 no sangue variam entre 8,2 mg/dL a 12 mg/dL entre as espécies animais, podendo também ter a mesma variação dentro da espécie. Exceção para a galinha poedeira, que apresenta de 20 a 40 mg/dL. Em cães, de 12 a 13 mg/dL; em gatos, de 10,7 a 14 mg/dL (Coady et al., 2019). A vitamina D é um nutriente fundamental para a absorção de cálcio no intestino. É uma molécula semelhante a um esteroide e, pelo fato de ser produzida em um tecido, ser transportada pelo sangue para outro órgão distante e realizar ações endócrinas importantes, algumas linhas de pesquisa consideram a vitamina D um hormônio, não uma vitamina. As células epiteliais da pele sintetizam o precursor imediato da vitamina D (7- desidrocolesterol) a partir do acetato. A exposição da pele à luz solar resulta na clivagem de7-desidrocolesterol, resultando na formação de vitamina D inativa. A vitamina D, na forma inativa, deve ser biologicamente ativada no fígado e nos rins. Ativação da vitamina D pelo PTH Nos rins o PTH exerce um importante controle para a síntese de vitamina D na forma ativa. Diminuições nas concentrações de cálcio estimulam a secreção de PTH, favorecendo a síntese de vitamina D ativa e o aumento da absorção intestinal de cálcio. O fosfato inorgânico também regula o metabolismo de vitamina D. O aumento nas concentraçõesde fosfato inorgânico sérico estimula a hidroxilação enzimática da pró-vitamina D pelos rins, gerando a vitamina D inativa. Porém, altos níveis de vitamina D na forma ativa promovem um feedback (-) diminuindo a atividade de enzimas ativadoras de vitamina D e reduzindo o nível sérico da sua forma ativa. Os efeitos mais importantes da vitamina D envolvem aumento absorção de cálcio pelo trato GI. Mecanismo de ação de vitamina D (D) para aumentar a absorção de cálcio no intestino. O sinal de positivo (+) indica estimulação. “R”, receptor. A vitamina D estimula a regulação da síntese proteica por células da mucosa intestinal, as quais atuam na absorção de cálcio. Esse mesmo cálcio é transportado ativamente para o sangue através de bombas Ca++/ ATPase. A vitamina D também se relaciona com o hormônio PTH no metabolismo de cálcio e fosfato na matriz óssea. Uma diminuição nas concentrações de cálcio resulta em aumento da secreção de PTH e aumento da formação da forma ativa de vitamina D. Essa ação gera correção da hipocalcemia, aumentando a absorção de cálcio pelo intestino e o lançamento na corrente sanguínea. Uma diminuição nas concentrações de fosfato resulta também no aumento da produção de vitamina D ativa, aumentando a absorção de fosfato. Vem que eu te explico! Os vídeos a seguir abordam os assuntos mais relevantes do conteúdo que você acabou de estudar. Doença de Addison (hipoadrenocorticismo) Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Diabetes Mellitus (DM) Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Hipercalemia: um distúrbio eletrolítico de importância médica veterinária Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Verificando o aprendizado Questão 1 A glândula tireoide é muito importante para a regulação de vários hormônios. Considerando as afirmativas a seguir, marque “V” para verdadeiro ou “F” para falso: ( ) A tireoide secreta os hormônios: tiroxina (T4) e triiodotironina (T3). Ambos aumentam o metabolismo do organismo. A secreção é controlada principalmente pelo hormônio estimulante da tireoide (TSH), secretado pelo hipotálamo. ( ) A zona fasciculata e reticularis são responsáveis pela produção dos hormônios glicocorticoides como o cortisol. ( ) A insulina reduz a concentração de glicose, ácidos graxos e aminoácidos no sangue e promove a conversão intracelular desses compostos em formas de armazenamento: glicogênio, triglicerídeos e proteínas, respectivamente. A F, V, V. B F, F, V. C V, F, V. D V, V, V. E F, F, F. A alternativa A está correta. A tireoide secreta principalmente dois hormônios: tiroxina (T4) e triiodotironina (T3). Ambos aumentam intensamente o metabolismo do organismo. A secreção é controlada principalmente pelo hormônio estimulante da tireoide (TSH), secretado pela hipófise anterior. Questão 2 O pâncreas é uma glândula com importantes funções endócrinas e não endócrinas. Com relação a esse órgão, leia as afirmativas a seguir e assinale a alternativa correta: I. A porção endócrina do pâncreas está envolvida com a função gastrointestinal. II. A porção endócrina é organizada em ilhotas com quatro tipos de células. III. As células das ilhotas de Langerhans são células β, que impedem a produção de insulina. A Apenas a afirmativa I está correta. B Apenas a afirmativa II está correta. C Apenas a afirmativa III está correta. D As afirmativas II e III estão corretas. E As afirmativas I e III estão corretas. A alternativa B está correta. A porção exócrina do pâncreas está envolvida na função gastrointestinal. A porção endócrina é dividida em ilhotas de Langerhans com quatro tipos de células. As células das ilhotas são células β, que produzem insulina. 4. Conclusão Considerações finais Ao longo deste conteúdo, abordamos vários sistemas endócrinos, identificando suas respectivas localizações, seus sítios de síntese hormonal e mecanismo de ação. Exploramos os detalhes a respeito dos mecanismos reguladores de alguns órgãos endócrinos, permitindo ao futuro médico-veterinário atuar com segurança e precisão diante de quadros clínicos resultantes de alterações endócrinas, sejam elas causadas por agentes externos ou de origem endógena. Podcast Serão abordados, de maneira geral, quais são os principais tipos de hormônios, como funciona o eixo hipotálamo-hipofisário e como ocorre a regulação hormonal de órgãos endócrinos. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para ouvir o áudio. Explore + Pesquise o artigo Hipotireoidismo canino: revisão de literatura e veja como Tabatha Vivielle Siqueira et al. abordam os efeitos dessa patologia e o funcionamento da glândula tireoide. Pesquise o artigo Patologias pancreáticas em cães: revisão de literatura e perceba como Thaís de Almeida Moreira et al. abordam o efeito das patologias envolvidas com o pâncreas. Pesquise o artigo Patologias pancreáticas em cães: revisão de literatura e perceba como Thaís de Almeida Moreira et al. abordam o efeito das patologias envolvidas com o pâncreas. Pesquise o trabalho de conclusão de curso Hiperadrenocorticismo hipófise dependente em cães: revisão de literatura e entenda como Rafaela Clarice Mazzuco aborda essa endocrinopatia em cães. Pesquise o trabalho de conclusão de curso Hiperadrenocorticismo hipófise dependente em cães: revisão de literatura e entenda como Rafaela Clarice Mazzuco aborda essa endocrinopatia em cães. Referências COADY, M.; FLETCHER, D. J.; GOGGS, R. Severity of ionized hypercalcemia and hypocalcemia is associated with etiology in dogs and cats. Frontiers in Veterinary Science, v. 6, p. 276, 2019. COADY, M.; FLETCHER, D. J.; GOGGS, R. Severity of ionized hypercalcemia and hypocalcemia is associated with etiology in dogs and cats. Frontiers in Veterinary Science, v. 6, p. 276, 2019. GOODMAN, L. S.; GILMAN, A.; BRUNTON, L. L. As bases farmacológicas da terapêutica. 10. ed. São Paulo: Artmed, 2003. GOODMAN, L. S.; GILMAN, A.; BRUNTON, L. L. As bases farmacológicas da terapêutica. 10. ed. São Paulo: Artmed, 2003. HEDGE, G. A.; COLBY, H. D.; GOODMAN, R. L. Clinical endocrine physiology. [s.l] WB Saunders Company, 1987. HEDGE, G. A.; COLBY, H. D.; GOODMAN, R. L. Clinical endocrine physiology. [s.l] WB Saunders Company, 1987. KLEIN, B. G. Cunningham's textbook of veterinary physiology. Elsevier Health Sciences, 2013. E-book. KLEIN, B. G. Cunningham's textbook of veterinary physiology. Elsevier Health Sciences, 2013. E-book. LEYVA, H.; ADDIEGO, L.; STABENFELDT, G. The effect of different photoperiods on plasma concentrations of melatonin, prolactin, and cortisol in the domestic cat. Endocrinology, v. 115, n. 5, p. 1729-1736, 1984. LEYVA, H.; ADDIEGO, L.; STABENFELDT, G. The effect of different photoperiods on plasma concentrations of melatonin, prolactin, and cortisol in the domestic cat. Endocrinology, v. 115, n. 5, p. 1729-1736, 1984. MARVER, D. Evidence of corticosteroid action along the nephron. American Journal of Physiology-Renal Physiology, v. 246, n. 2, p. F111-F123, 1984. MARVER, D. Evidence of corticosteroid action along the nephron. American Journal of Physiology-Renal Physiology, v. 246, n. 2, p. F111-F123, 1984. ROLLAG, M. D.; O’CALLAGHAN, P. L.; NISWENDER, G. D. Serum melatonin concentrations during different stages of the annual reproductive cycle in ewes. Biology of reproduction, v. 18, n. 2, p. 279-285, 1978. ROLLAG, M. D.; O’CALLAGHAN, P. L.; NISWENDER, G. D. Serum melatonin concentrations during different stages of the annual reproductive cycle in ewes. Biology of reproduction, v. 18, n. 2, p. 279-285, 1978. Fisiologia do sistema endócrino em animais 1. Itens iniciais Propósito Objetivos Introdução 1. Principais tipos de hormônios Introdução aos mecanismos hormonais Mecanismo de síntese e secreção de hormônios Secreções parácrinas Secreções autócrinas Neurotransmissores Receptores e mecanismos de ação hormonais Comentário Exemplo Mecanismo de síntese,transporte e ações de hormônios Síntese e secreção de hormônios aminas Exemplo Epinefrina Norepinefrina Síntese e secreção de hormônios tireoidianos Aminoácido não essencial Mineral essencial Síntese e secreção de hormônios peptídicos ou proteicos Exemplo Vias de sinalização Vias de sinalização rápida e fluxo iônico através de canais Exemplo Conteúdo interativo Conteúdo interativo Grande parte da transdução de sinal utiliza as proteínas G Muitos hormônios hidrofílicos (lipofóbicos) usam vias GPCR-AMPc Os receptores acoplados à proteína G também utilizam segundos mensageiros derivados de lipídios. Atividade guanilato-ciclase ou proteína-cinase Receptores integrina e a matriz extracelular Mecanismo de síntese, transporte e ações de hormônios esteroides Síntese e secreção de hormônios esteroides Hormônios adrenocorticais Hormônios sexuais Curiosidade Comentário Transporte sanguíneo e meia-vida dos hormônios esteroides Conteúdo interativo Vem que eu te explico! Síntese hormonal (peptídicos) Conteúdo interativo Receptores adrenérgicos Conteúdo interativo Osmorreceptores Conteúdo interativo Verificando o aprendizado 2. Eixo hipotálamo-hipofisário Funcionamento do eixo hipotálamo-hipofisário Interações fisiológicas do hipotálamo A glândula hipófise e seus principais hormônios ocitocina e vasopressina Produção de ocitocina e vasopressina Efeitos da ocitocina e vasopressina Principais efeitos da ocitocina Comentário Comentário Conteúdo interativo Principais efeitos da vasopressina Comentário Efeitos da vasopressina quando o animal apresenta diabetes insipidus Conteúdo interativo Produção pela hipófise e eixo hipotalâmico-hipofisário Produção hormonal pela hipófise Regulação do eixo hipotalâmico-hipofisário Vem que eu te explico! Mecanismo de ação e efeitos fisiológicos da somatostatina Conteúdo interativo Mecanismo de ação e efeitos fisiológicos do hormônio liberador do crescimento (GNRH) Conteúdo interativo O que é nanismo hipofisário? Conteúdo interativo Verificando o aprendizado 3. Regulação hormonal de órgãos endócrinos Funcionamento da regulação hormonal da glândula tireoide Regulação hormonal pela glândula tireoide Mecanismo de ação dos hormônios T3 e T4 Atenção Hipotireoidismo em cães Conteúdo interativo Funcionamento da regulação hormonal das glândulas adrenais Glândulas adrenais e as zonas produtoras de hormônios O córtex adrenal e a produção de hormônios glicorticoides Controle da produção de hormônios glicocorticoide Comentário O córtex adrenal e a produção de hormônios mineralocorticoides Pâncreas e a importância do fosfato e cálcio na fisiologia animal O pâncreas como órgão produtor do hormônio insulina Resumindo Importância do fosfato e do cálcio na fisiologia animal Glândula paratireoide, paratormônio e vitamina D Glândula paratireoide e o hormônio paratormônio Secreção de cálcio e fosfato pela paratireoide e tireoide Comentário Regulação de cálcio e fosfato pela vitamina D Ativação da vitamina D pelo PTH Vem que eu te explico! Doença de Addison (hipoadrenocorticismo) Conteúdo interativo Diabetes Mellitus (DM) Conteúdo interativo Hipercalemia: um distúrbio eletrolítico de importância médica veterinária Conteúdo interativo Verificando o aprendizado 4. Conclusão Considerações finais Podcast Conteúdo interativo Explore + Referênciase secreção de hormônios aminas Esses hormônios são derivados da modificação de aminoácidos. Normalmente, a estrutura original do aminoácido é modificada de tal forma que um grupamento carboxila (COOH) é removido, porém, o grupamento amina (NH3+) é mantido na estrutura química do hormônio. Geralmente, hormônios aminas são sintetizados a partir de aminoácidos triptofano ou tirosina. Um exemplo de um hormônio derivado do triptofano é a melatonina, secretada pela glândula epífise e auxilia a regular o ritmo circadiano dos animais. Contudo, de acordo com os diferentes ciclos de fotoperíodos aos quais os animais estão submetidos, a concentração de melatonina no plasma sanguíneo pode ser variada. Exemplo De acordo com Leyva et al. (1984), gatos domésticos podem expressar uma concentração de melatonina em torno de 3890 pg/mL de quando expostos a um curto fotoperíodo (14 horas de luminosidade seguidas de 10 horas de escuridão). Já ovelhas, quando expostas a um fotoperíodo de 12 horas de luminosidade e 12 horas de escuridão, apresentaram uma concentração de melatonina de 10-300 pg/mL (ROLLAG et al., 1978). Com relação aos hormônios derivados de tirosina, destacam-se os hormônios tireoidianos, que desempenham um papel essencial na regulação do metabolismo celular, e as catecolaminas, que são classificadas como neurotransmissores monoaminas. As catecolaminas mais populares são: Epinefrina Norepinefrina Ambas atuam em processos metabólicos celulares, além de atuarem em processos fisiológicos relacionados ao comportamento animal quando em estado de atenção, foco, pânico, excitação e estresse. Excitação Estresse Atenção Foco Pânico Para compreendermos melhor como ocorre a síntese e a secreção de hormônios aminas, utilizaremos como exemplo as catecolaminas. As células da medula adrenal que sintetizam catecolaminas são classificadas como células cromafins. As células cromafins são denominadas neurônios simpáticos pós-ganglionares, uma vez estimuladas pelo neurotransmissor, a acetilcolina, a qual é liberada pelos neurônios simpáticos pré-ganglionares em casos de stress agudo físico (uma situação de luta/fuga ou dor intensa). A secreção de catecolaminas é iniciada pela liberação de acetilcolina na fenda sináptica pelas fibras nervosas pré-ganglionares. Esse neurotransmissor atinge os receptores nicotínicos das células cromafins. • • • • • Com a ligação da acetilcolina ao receptor nicotínico, ocorre um aumento da permeabilidade da membrana celular para o cálcio célula através da abertura de canais íon cálcio, como também o aumento da liberação de cálcio pelas mitocôndrias para o citosol das células cromafins. A acetilcolina é rapidamente degradada e reciclada por vesículas provenientes do retículo endoplasmático liso (REL). Durante esse processo, ocorre a liberação de AMPc, que, juntamente com o cálcio, desempenha um importante papel para ativação da enzima tirosina hidroxilase (TH), iniciando o processo de biossíntese de catecolaminas através dos dois principais precursores os aminoácidos fenilalanina ou tirosina (imagem 2). Letra “A”, hormônio acetilcolina; letra “R”, receptores na superfície de uma célula cromafim. A fenilalanina é um aminoácido essencial, e também o percussor do neurotransmissor dopamina. Os mamíferos convertem a fenilalanina da dieta em tirosina pela enzima fenilalanina hidroxilase. A tirosina é um aminoácido de ocorrência natural no organismo de mamíferos e a maior parte da síntese de catecolaminas começa com ela. No próximo desenho, você verá o esquema da junção estímulo-secreção entre uma célula cromafim da glândula adrenal e um neurônio simpático. Observe que o cálcio citosólico pode ser derivado de fontes extracelulares. A síntese das catecolaminas começa no citoplasma das células cromafins localizadas na camada medular da glândula adrenal. Inicialmente, ocorre a conversão da tirosina em 3,4-di-hidroxifenilalanina (DOPA) pela ação da enzima tirosina hidroxilase (TH). A DOPA é então convertida em dopamina pela atividade enzimática da DOPA descarboxilase ou L- aminoácido aromático descarboxilase (AAAD). Já a conversão da dopamina em norepinefrina não ocorre no citoplasma, mas no interior dos grânulos de cromafina presente nas células cromafins. Isso ocorre porque a enzima responsável por essa conversão, a dopamina-β-hidroxilase, está localizada dentro desses grânulos. A norepinefrina permanece estocada no interior dos grânulos de cromafina até que haja um estímulo para sua secreção. Porém, uma parte da norepinefrina produzida retorna ao citoplasma celular, onde sofre a ação da enzima feniletanolamina-N metiltransferase (PMNT), sendo convertida em epinefrina. Essa nova molécula de epinefrina é estocada em um grânulo de epinefrina até que haja um estímulo para sua liberação. Os produtos do metabolismo da tirosina, como a DOPA, a dopamina, a norepinefrina e a epinefrina, inibem a atividade da TH (imagem 4). Esse rigoroso controle na atividade da TH ocorre por se tratar de hormônios muito importantes que atuam em sistemas vitais como os sistemas nervoso, cardiovascular, respiratório, além de participar do controle dos níveis séricos de glicose. Após sua ação, as catecolaminas são metabolizadas principalmente no fígado pela ação das enzimas catecol- O-metil transferase e monoamino oxidase (MAO), resultando em substâncias hidrossolúveis facilmente excretadas na urina pelo metabolismo renal. O metabolismo das catecolaminas é rápido, sendo de dois minutos para norepinefrina e menos de dois minutos para epinefrina. Esse evento é vantajoso ao organismo animal, pois, caso contrário, ocorreria uma sensibilização contínua dos receptores, desencadeando uma resposta celular exacerbada. O que seria prejudicial para a homeostase do animal. • • • • Na Imagem é possível ver a regulação da biossíntese de catecolaminas na medula adrenal. O sinal de + vermelho indica estimulação; sinal de – vermelho indica inibição. Observe como o aumento da produção de DOPA, dopamina e norepinefrina inibem a produção de tirosina revelando um mecanismo de Retroalimentação negativa. Ao passo que a produção de cortisol (principal hormônio do estresse) estimula um aumento da produção de norepinefrina. AAAD, Aromatic-L-aminoácido descarboxilase; DBH, dopamina-β-hidroxilase; DOPA, dihidroxifenilalanina; PNMT, feniletanolamina-N-metiltransferase; TH, tirosina hidroxilase. Na imagem seguinte, você verá a síntese de catecolaminas na medula adrenal. As áreas sombreadas indicam as mudanças estruturais que ocorrem em cada etapa. AAAD: aromático-l-aminoácido descarboxilase; DBH: dopamina-β-hidroxilase; PNMT: feniletanolamina-N-metiltransferase; TH: tirosina hidroxilase. Síntese e secreção de hormônios tireoidianos Dois componentes são importantes para síntese dos hormônios tireoidianos: Aminoácido não essencial Tirosina Mineral essencial Iodo A tirosina é parte de uma grande molécula (peso molecular 660.000 D) chamada tireoglobulina, que é formada dentro da célula folicular da glândula tireoide e secretada no lúmen de seu folículo. Já o iodo é proveniente da alimentação e é convertido em iodeto no trato intestinal, sendo, em seguida, transportado para a tireoide via corrente sanguínea, onde as células foliculares o capturam por meio de um processo de transporte ativo. Isso permite que as concentrações de iodeto intracelular sejam de 25 até 200 vezes maior do que as concentrações extracelulares. À medida que o iodeto passa através da membrana apical da célula, ele se liga à molécula de tirosina da tireoglobulina presente em seu citoplasma. A tirosina pode acomodar uma ou duas moléculas de iodeto; quando apenas uma molécula de iodeto se liga a uma molécula de tirosina, é formada a monoiodotirosina, e quando duas moléculas de iodeto se ligam a uma molécula de tirosina, é formada a diiodotirosina. Uma molécula de monoiodotirosina pode se unir a uma molécula de diiodotirosina, formando a triiodotironina, hormônio tireoidiano comumente conhecido como T3. Da mesma forma, duasmoléculas de diiodotirosina podem se unir, formando a tetraiodotironina ou tironina, hormônio da tireoide comumente conhecido como T4. Os hormônios tireoidianos são importantes reguladores da atividade metabólica das células do corpo animal e sua liberação depende de um mecanismo de retroalimentação negativa que envolve o hipotálamo e a hipófise. Nesse mecanismo, o hipotálamo é responsável por secretar o hormônio liberador de tireotropina (TRH), que estimula a hipófise a liberar tireotropina (TSH), que, por sua vez, age sobre a glândula tireoide, estimulando tanto a síntese quanto a secreção de T3 e T4. Estudaremos melhor esse mecanismo de retroalimentação negativa nos módulos seguintes, quando abordaremos o mecanismo de regulação hormonal. Síntese e secreção de hormônios peptídicos ou proteicos Hormônios proteicos ou peptídicos são constituídos a partir da ligação de múltiplos aminoácidos, formando uma cadeia. Contudo, os hormônios peptídicos são compostos por uma cadeia de aminoácidos consideravelmente menor quando comparados aos hormônios proteicos, formados por cadeias de polipeptídios. A síntese desse tipo de hormônio é iniciada no interior do núcleo celular, quando um gene específico para um hormônio proteico é transcrito em um RNA mensageiro (RNAm). Geralmente, um único gene específico é responsável pelo direcionamento de toda a estrutura de um hormônio peptídico. O RNAm é então transferido para o citoplasma celular, onde, com auxílio dos ribossomos, ocorre sua tradução, formando um pré-pró-hormônio. Isso ocorre da seguinte forma: A tradução do RNAm pelos ribossomos é iniciada com um peptídeo sinal localizado na posição N- terminal do RNAm. Ao final da tradução, o peptídeo sinal liga-se a receptores do retículo endoplasmático rugoso (RER) por meio de proteínas de ancoragem. Uma vez dentro do RER, a tradução é reiniciada até que a sequência peptídica inteira seja produzida, ou seja, até que seja produzido o pré-pró-hormônio. Ainda no RER, o sinal peptídico até então presente no pré-pró-hormônio é removido, resultando na formação do pró-hormônio, que contém, além da sequência final do hormônio, algumas sequências peptídicas que devem ser removidas. Para que isso ocorra, o pró-hormônio é transferido para o complexo de Golgiense, onde será empacotado em vesículas secretórias. No interior dessas vesículas secretórias, enzimas proteolíticas clivam as sequências peptídicas adicionais do pró-hormônio para então produzir o hormônio. Por fim, o hormônio é então armazenado em vesículas secretórias até que ocorra algum estímulo para sua secreção. Exemplo Um bom exemplo de hormônio proteico é o paratormônio (PTH), sintetizado pelas glândulas paratireoides. O PTH tem como principal função estimular a remodelação óssea para liberação do cálcio armazenado nos ossos para a corrente sanguínea. Isso ocorre quando receptores presentes na membrana dessas glândulas detectam que os níveis séricos de cálcio estão abaixo dos limites de normalidade, estimulando o deslocamento das vesículas secretórias para regiões próximas à membrana celular. Assim, a fusão das membranas secretória e celular ocorre e o PTH é liberado para a corrente sanguínea por exocitose. Os meios pelos quais os hormônios são transportados no sangue variam de acordo com a solubilidade do hormônio. Os hormônios proteicos e peptídicos são hidrofílicos e transportados diretamente no plasma sanguíneo. Além disso, os hormônios proteicos podem circular em forma monomérica ou polimérica, ou seja, podem ser lançados na circulação sanguínea em forma de subunidade, embora isso reduza o efeito biológico da substância. Componentes subcelulares de síntese e secreção de hormônios peptídicos. RER, retículo endoplasmático rugoso. Vias de sinalização Vias de sinalização rápida e fluxo iônico através de canais Os exemplos de receptores mais simples são os receptores de canais iônicos dependentes de moléculas sinalizadoras. A maioria desses receptores é encontrada em células musculares e neurônios e as principais moléculas sinalizadoras são os neurotransmissores. Entre os tipos de receptores abordados, a ativação do receptor acoplado a canal inicia as respostas intracelulares mais rápidas de todos os receptores. Quando uma molécula sinalizadora extracelular se liga a um receptor acoplado a canal, o canal pode abrir ou fechar, modificando a permeabilidade da célula a um íon. No caso de células neurais, que têm um número considerável desses receptores, o aumento ou a diminuição da permeabilidade iônica ocorre por meio da rápida mudança no potencial de membrana, gerando um sinal elétrico que pode ser propagar pela membrana celular. Exemplo Outro exemplo de receptor acoplado a canal é o canal catiônico monovalente (uma carga) sensível à acetilcolina na junção neuromuscular). O neurotransmissor acetilcolina liberado de um neurônio adjacente liga-se ao receptor de acetilcolina e abre o canal de iônico. Tanto os íons Na+ como K+ fluem através do canal quando aberto; o K+ sai da célula e o Na+ entra na célula a favor de seu gradiente eletroquímico. No entanto, como o gradiente de Na+ é maior, a entrada resultante de cargas positivas despolariza a célula. No músculo esquelético, essa cascata de eventos intracelulares resulta na contração muscular. Receptores acoplados a canais são apenas uma de muitas maneiras de iniciar a sinalização celular mediada por íons. Alguns canais iônicos estão ligados a receptores acoplados à proteína G. Quando um ligante se une ao receptor acoplado à proteína G, a via da proteína G abre ou fecha o canal. Receptores de membrana hidrofílicos (lipofóbicos). LIC: Líquido intracelular. LEC: Líquido extracelular. Vejamos as imagens a seguir: Conteúdo interativo Acesse a versão digital para ver mais detalhes da imagem abaixo. Junção neuromuscular, acetilcolina liberada pelo neurotransmissor pré-sináptico na fenda sináptica e ligando-se ao receptor acoplado ao canal da membrana pós- sináptica da célula muscular. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para ver mais detalhes da imagem abaixo. Passagem de sódio para o meio intracelular e potássio para o meio extracelular, gerando uma diferença de potencial eletroquímico entre os meios intra e extracelular. Grande parte da transdução de sinal utiliza as proteínas G Os receptores acoplados à proteína G (GPCRs) são uma família grande e complexa de proteínas transmembrana que atravessam a bicamada fosfolipídica sete vezes. A cauda citoplasmática da proteína receptora é ligada a uma molécula transdutora de membrana, com três partes, que é denominada proteína G. Entre os tipos de moléculas sinalizadoras que se ligam aos receptores acoplados à proteína G, podemos citar: Hormônios Fatores de crescimento Moléculas olfatórias (odorantes) Pigmentos visuais e neurotransmissores Em 1994, Alfred G. Gilman e Martin Rodbell receberam o Prêmio Nobel pela descoberta das proteínas G e seu papel na sinalização celular. As proteínas G receberam seu nome pelo fato de se ligarem aos nucleotídeos da guanosina. As proteínas G inativas estão ligadas ao difosfato de guanosina (GDP). A troca de GDP pela forma GTP (trifosfato de guanosina: GTP) ativa a proteína G. Quando as proteínas G são ativadas, abrem um canal iônico na membrana ou alteram a atividade enzimática no lado citoplasmático da membrana. As proteínas G ligadas às enzimas amplificadoras constituem a maior parte dos mecanismos de transdução de sinal conhecidos. As duas enzimas amplificadoras mais comuns para os receptores acoplados à proteína G são a adenilato-ciclase e a fosfolipase C. As vias para essas enzimas amplificadoras são descritas a seguir: • • • • Abertura de canal iônico mediado por proteína G. Vejamos a imagem a seguir: Alteração da atividade enzimática mediada por proteína G. Muitos hormônios hidrofílicos (lipofóbicos) usam vias GPCR-AMPc O sistema adenilato-ciclase-AMPc acoplado à proteína G foi a primeira via de transdução de sinal identificada. Ela foi descoberta nos anos de 1950 porEarl Sutherland, quando ele estudava os efeitos dos hormônios no metabolismo de carboidratos. Essa descoberta foi tão significativa para o nosso entendimento sobre a transdução de sinal que, em 1971, Sutherland acabou recebendo o Prêmio Nobel por esse trabalho. O sistema adenilato-ciclase-AMPc acoplado à proteína G é o sistema de transdução de sinal utilizado por muitos hormônios proteicos. Nesse sistema, a enzima adenilato-ciclase comporta-se como uma enzima amplificadora, pois converte o ATP em uma molécula de segundo mensageiro, o AMP cíclico (AMPc). O AMPc, por sua vez, ativa a proteína-cinase A (PKA) que fosforila outras proteínas intracelulares e, assim, desencadeia a cascata de sinalização. Transdução e amplificação de sinal GPCR-adenilato-cilcase. Os receptores acoplados à proteína G também utilizam segundos mensageiros derivados de lipídios. Alguns receptores acoplados à proteína G estão ligados a uma enzima amplificadora diferente: a fosfolipase C. Quando uma molécula sinalizadora promove a ativação da via acoplada à proteína G, a fosfolipase C (PLC) converte um fosfolipídio de membrana específico (bifosfato de fosfatidilinositol) em duas moléculas de segundos mensageiros derivados de lipídios: Diacilglicerol Trifosfato de inositol O diacilglicerol (DAG) é um diglicerídeo apolar que permanece na porção lipídica da membrana e interage com a proteína-cinase C (PKC), uma enzima ativada por Ca2+ que se encontra associada à face citoplasmática da membrana celular. A PKC pode fosforilar proteínas citosólicas que irão continuar a cascata sinalizadora. O trifosfato de inositol (IP3) é uma molécula mensageira solúvel em água que pode deixar a membrana plasmática e entrar no citoplasma, onde se liga a um canal de cálcio no retículo endoplasmático (RE). A ligação do IP3 abre os canais de Ca2+ , e assim possibilita a difusão de Ca2+ do RE para o citosol. O próprio cálcio é uma importante molécula sinalizadora, como será discutido posteriormente. Transdução de sinal GPCR-fosfolipase C. Atividade guanilato-ciclase ou proteína-cinase • • Os receptores enzimáticos têm duas regiões: uma região receptora, na face extracelular da membrana celular, e uma região enzimática, na face citoplasmática. Em alguns casos, a região receptora e a região enzimática são partes da mesma molécula de proteína. Porém, também pode ocorrer de a região enzimática ser uma proteína separada da porção receptora, e uma vez que ocorre a ligação da molécula sinalizadora ao receptor, ativa a enzima. As enzimas dos receptores enzimáticos são proteínas-cinase, como a tirosina-cinase, que se apresenta como uma enzima amplificadora que converte o GTP em GMP cíclico (GMPc). Devido à associação desses receptores com enzimas, eles são agrupados em uma família de receptores, chamados de receptores catalíticos. Entre os exemplos de moléculas sinalizadoras para receptores enzimáticos, está o hormônio insulina, bem como várias citocinas e fatores de crescimento, que serão abordados em mais detalhes nos próximos módulos. Receptores enzimáticos. LIC: Líquido intracelular; LEC: Líquido extracelular. Receptores integrina e a matriz extracelular As proteínas transmembrana, chamadas de integrinas, estão relacionadas a importantes fenômenos fisiológicos, como: Coordenação da coagulação do sangue. Processos de cicatrização de feridas. Reconhecimento de antígenos na resposta imune inata. No lado extracelular da membrana, os receptores integrina ligam-se às proteínas da matriz extracelular ou a moléculas sinalizadoras, como anticorpos e moléculas envolvidas na coagulação sanguínea. Dentro da célula, as integrinas ligam-se ao citoesqueleto via proteínas de ancoragem. As moléculas sinalizadoras que se ligam ao receptor levam as integrinas a ativarem enzimas intracelulares ou a alterar a organização do citoesqueleto. Os receptores de integrina também são classificados como receptores catalíticos. Também existem as moléculas sinalizadoras lipofílicas, que entram na célula por difusão simples através da bicamada lipídica da membrana celular. Uma vez dentro da célula, elas se ligam a receptores citosólicos ou nucleares. A ativação de receptores intracelulares, muitas vezes, ativam um gene, induzindo o núcleo a sintetizar um novo RNAm. O RNAm, então, fornece um molde para a síntese de novas proteínas. Esse processo é relativamente lento, e a resposta da célula pode não ser observável antes de uma hora, ou mais. Em alguns casos, o receptor ativado pode desligar ou reprimir a atividade de um gene. Várias moléculas sinalizadoras lipofílicas que seguem esse padrão são classificados como hormônios. 1. 2. 3. Mecanismo de ação de moléculas sinalizadoras lipofílicas. Mecanismo de síntese, transporte e ações de hormônios esteroides Síntese e secreção de hormônios esteroides Os hormônios esteroides representam os hormônios lipofílicos, sendo sua grande maioria sintetizada a partir da molécula colesterol. Esses hormônios pertencem a duas categorias distintas: Hormônios adrenocorticais Como os glicocorticoides e os mineralocorticoides. Hormônios sexuais Como a testosterona e o estrogênio. Enquanto os glicocorticoides são responsáveis pelo metabolismo dos carboidratos e pela resposta inflamatória sistêmica, os mineralocorticoides são responsáveis pela regulação de sódio e água nos corpos dos animais, exercendo efeitos importantes sobre o sistema cardiovascular e o sistema nervoso central. Os hormônios sexuais estão envolvidos com a produção de gametas e com o controle do ciclo estral. A maioria dos hormônios esteroides é sintetizada pelo fígado. A síntese desse tipo de hormônio começa com a ligação da porção proteica de uma lipoproteína de baixa densidade (LPBD) com um receptor presente na membrana das células produtoras de hormônios esteroidais. Essa ligação promove a interiorização do complexo LDLs para o citosol. O complexo LDL é o principal veículo para a entrega do colesterol através do sangue para as células-alvo. A apolipoproteína B (Apo-B) é a principal proteína responsável pela interiorização do complexo LDL. Veja a seguir: Lipoproteína de baixa densidade (LPBD) O colesterol, assim como outros lipídios, não é muito solúvel em soluções aquosas, como o plasma. Por essa razão, quando o colesterol da dieta é absorvido pelo trato digestório, combina-se com lipoproteínas, que o tornam mais solúvel. No organismo dos animais, assim como no dos seres humanos, existe o complexo de colesterol lipoproteína de alta densidade (C-HDL) e o complexo de colesterol lipoproteína de baixa densidade (C-LDL). O C-HDL é claramente a forma mais desejável de colesterol no sangue, pois altos níveis de HDL estão associados a menor risco de doença coronariana. Para facilitar a memorização da sigla, não se esqueça de que o “H” em HDL pode ser associado à palavra healthy, em inglês, que significa “saudável”. Já o C-LDL pode ser chamado de colesterol “ruim”, pois os níveis plasmáticos elevados de C-LDL podem causar entupimento nas artérias coronarianas. Desenho esquemático de um complexo C-HDL e C-LDL contendo apoproteína B. Geralmente, altos níveis de C-LDL estão associados à doença cardíaca coronariana e estão presentes quando o animal apresenta alguma patologia endócrina primária relacionada a distúrbios metabólicos ou tem idade avançada ou alimentação pouco saudável. Para facilitar a memória, lembre-se de que o “L”, em C-LDL, pode ser associado a “L”, de “letal”. Entretanto, níveis normais de C-LDL não são ruins, pois o LDL também é necessário para o transporte de colesterol para dentro das células. Curiosidade Cães da raça Schnauzer miniatura podem apresentar hiperlipidemia primária (excesso de lipídios no sangue). A causa não é inteiramente conhecida, porém, fatores genéticos parecem ser determinantes para que alguns animais dessa raça apresentem esse distúrbio fisiológico. Caracteriza-se por excesso de partículas de C-LDL e V-LDL (que seria uma forma de C-LDL ainda menos hidrossoolúvel no plasma sanguíneo). Também é comumocorrer hipercolesterolemia (aumento de colesterol no sangue) nos animais acometidos. Caso não sejam corretamente monitorados e medicados, esses animais podem se tornar suscetíveis a doenças cardiovasculares. O sítio de ligação do C-LDL — uma proteína chamada de apoproteína B (apoB) — combina-se com um receptor proteico de LDL encontrado na membrana plasmática celular denominada clatrina. A imagem é um desenho esquemático de uma C-DLD no momento de ancoragem com uma proteína claritina presente na membrana plasmática de uma célula. Em verde, a lipoproteína; em amarelo, a apoproteína B; em vermelho, a claritina; em azul-claro, a membrana plasmática de uma célula-alvo. O complexo receptor clatrina-C-LDL é, então, levado para dentro da célula por endocitose. O receptor de LDL retorna para a membrana da célula, e o endossomo funde-se com um lisossomo. As proteínas do C-LDL são digeridas a aminoácidos, e o colesterol liberado é utilizado na produção de membranas celulares ou de hormônios esteroides. A endocitose mediada pelo receptor de LDL (claritina) de uma lipoproteína de baixa densidade (LDL). Quando o LDL se liga ao receptor presente na membrana plasmática, ocorre o revestimento da molécula por uma camada de fosfolipídios formando uma vesícula em que os receptores de LDL (claritina) encontram-se voltados para fora da vesícula. Então, a vesícula é internalizada e funde-se com os endossomos primários (EPs), onde também ocorre a remoção do revestimento de clatrina. A molécula de LDL se dissocia de seu receptor no ambiente ácido dos EPs e sofre outro processo de fusão, porém, dessa vez, com lisossomos, em que é degradada por enzimas hidrolíticas e pelo colesterol liberado na célula. Uma vez no citoplasma dessas células, o colesterol poderá ser utilizado imediatamente para síntese hormonal ou estocado em grânulos na forma de éster. Comentário Para a síntese dos hormônios esteroidais, é necessário que a cadeia lateral do colesterol seja clivada, formando a pregnenolona. Essa etapa ocorre no interior da mitocôndria. As mudanças subsequentes da molécula de esteroide podem também ocorrer no interior da mitocôndria das células produtoras de hormônios esteroidais ou podem envolver outras organelas celulares. O processo de produção de hormônios esteroides entre os compartimentos celulares ainda não é bem compreendido. Porém, sabe-se que o tipo de hormônio esteroide a ser sintetizado depende da presença de enzimas específicas dentro da célula produtora. Por exemplo, apenas as células do córtex adrenal contêm enzimas específicas (hidroxilases) que resultam na hidroxilação de moléculas específicas de carbono do colesterol, produzindo glicocorticoides e mineralocorticoides. Compartimentalização subcelular da biossíntese de cortisol. Já o padrão para a biossíntese de esteroides sexuais envolve a metabolização da pregnenolona em progesterona e andrógenos e, finalmente, em estrogênios. Como outro exemplo de especificidade para produção hormonal, as células que sintetizam hormônios andrógenos (por exemplo, células de Leydig do testículo) têm as enzimas necessárias para a formação de pregnenolona e progesterona, bem como para a modificação da progesterona em hormônios andrógenos, mas não têm as enzimas necessárias para modificar os hormônios andrógenos em hormônios estrogênios. Transporte sanguíneo e meia-vida dos hormônios esteroides Neste vídeo, o especialista irá explicar de que forma os hormônios esteroides são transportados no sangue e qual é a meia-vida desses hormônios. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Vem que eu te explico! Os vídeos a seguir abordam os assuntos mais relevantes do conteúdo que você acabou de estudar. Síntese hormonal (peptídicos) Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Receptores adrenérgicos Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Osmorreceptores Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Verificando o aprendizado Questão 1 Correlacione o tipo de secreção hormonal entre parênteses “( )” com a sua definição nos textos a seguir e, em seguida, assinale a alternativa correta: Secreção “(1)”: substâncias químicas se difundem em meio aos fluidos intersticiais, geralmente, promovendo a regulação de células adjacentes. Secreção “(2)”: substâncias químicas que afetam especificamente a comunicação entre neurônios ou entre neurônios e células-alvo. Secreção “(3)”: substâncias químicas agem sobre a célula de sua origem. Autócrina ( ) Parácrina ( ) Neurotransmissores ( ) • • • A 1, 2 e 3. B 2, 3 e 1. C 3, 2 e 1. D 3, 1 e 2. E 2, 1 e 3. A alternativa D está correta. Secreção autócrina é aquela em que a substância secretada age na própria célula que a secretou. Já a secreção parácrina ocorre quando a substância age nas células próximas daquela que a secretou. Os neurotransmissores são mensageiros químicos produzidos e liberados por neurônios, que atuam na comunicação entre neurônios, ou entre neurônios e células-alvo. Questão 2 Os hormônios aminas desempenham uma ação específica sobre determinados órgãos endócrinos. Esses hormônios são sintetizados a partir de A colesterol, em que a ingestão de ácidos graxos é importante para a síntese desses hormônios. B proteína, as proteínas são importantes componentes dos hormônios amina. C aminoácidos, em que qualquer aminoácido pode dar origem a um hormônio amina. D aminoácidos, porém, hormônios amina são, geralmente, sintetizados a partir de aminoácidos triptofano ou tirosina. E mensageiros químicos como, por exemplo, acetilcolina. A alternativa D está correta. Os hormônios amina são sintetizados a partir dos aminoácidos triptofano ou tirosina. Um exemplo de hormônio derivado do triptofano é a melatonina, que é secretada pela glândula pineal e ajuda a regular o ritmo circadiano. Os derivados da tirosina incluem os hormônios tireoidianos, que regulam o metabolismo, e as catecolaminas: epinefrina, norepinefrina e dopamina. 2. Eixo hipotálamo-hipofisário Funcionamento do eixo hipotálamo-hipofisário Interações fisiológicas do hipotálamo Vamos conversar sobre o hipotálamo, órgão que coordena a atividade da glândula hipófise por meio da secreção de hormônios peptídeos e aminas. Abordaremos primeiramente o hipotálamo, uma área do diencéfalo que forma o assoalho do terceiro ventrículo e inclui o quiasma óptico, tubercinerium, corpos mamilares e a eminência mediana. Muitas vezes, não incluídos nessa classificação estão o infundíbulo e a neuro-hipófise. O hipotálamo produz hormônios peptídeos e aminas que atuam sobre a glândula hipófise que, por sua vez, produz (1) hormônios tróficos (por exemplo, a corticotropina), os quais, por sua vez, estimulam diretamente a produção hormonal (por exemplo, de cortisol) pelos tecidos endócrinos ou por órgãos periféricos ou, ainda, (2) hormônios que causam um efeito biológico diretamente nos tecidos (por exemplo, a prolactina). O hipotálamo também é o centro de controle de muitas regiões do sistema nervoso autônomo. A glândula hipófise e seus principais hormônios ocitocina e vasopressina A hipófise é composta pela adeno-hipófise ou pars distalis, pela pars intermedia e pela pars tuberalis. A neuro-hipófise tem corpos celulares que se originam juntamente com o hipotálamo, com terminações celulares que secretam os hormônios: Ocitocina Vasopressina A neuro-hipófise é composta pela pars nervosa, pelo infundíbulo e pela eminência média. É uma extensão do hipotálamo para a hipófise; ou seja, os corpos celulares estão no hipotálamo. Os axônios formam o pedúnculo do lobo posterior e as terminações nervosas estão no lobo propriamente dito (Imagem 20). Os neurônios secretores endócrinos que constituem a neuro-hipófise se diferem dos neurônios envolvidos na transmissão de sinais neurais de várias maneiras: Os neurônios neurossecretores não inervam outros neurônios. O produto secretório dos neurônios neurossecretores é secretadono sangue. O produto secretório pode atuar a distâncias muito maiores que os neurônios não secretores. Além disso, existem diferenças entre os estímulos causados pelo lobo anterior da hipófise. A adeno-hipófise secreta hormônios estimuladores para que outros tecidos também produzam e secretem hormônios, porém, a neuro-hipófise secreta hormônios que causam uma resposta biológica direta no tecido- alvo (Imagem 20). • • • • • O sistema hipotálamo-neurohipofisário que secreta vasopressina (VP) e ocitocina (OT). PVN, núcleo paraventricular; SON, núcleo supraótico. Produção de ocitocina e vasopressina Os dois hormônios importantes produzidos pela neuro-hipófise são a vasopressina e a ocitocina. Embora se pensasse anteriormente que os dois hormônios eram produzidos em núcleos distintos, posteriormente foi evidenciado que ambos são produzidos no núcleo supraóptico e no núcleo paraventricular, respectivamente. Os corpos celulares que sintetizam hormônios são grandes e, portanto, esses neurônios são chamados de neurônios magnocelulares. Como todo hormônio peptídico, a síntese de vasopressina e ocitocina envolve primeiro a produção de um pré- pró-hormônio: a pré-propressofisina para vasopressina e pré-pró-oxifi para ocitocina. Essa primeira etapa ocorre no corpo celular no hipotálamo. A porção “pré” da molécula é clivada antes de as moléculas serem empacotadas nos grânulos. Durante a passagem dos grânulos ao longo do axônio, o pró-hormônio é clivado para produzir o hormônio ocitocina ou vasopressina. Efeitos da ocitocina e vasopressina Principais efeitos da ocitocina Os principais efeitos da ocitocina envolvem a contração das células mioepiteliais, que circundam a musculatura do útero e os alvéolos mamários. Contudo, existe uma relação mais intrínseca desse hormônio com alguns eventos tão importantes para a geração da vida. Outro ponto refere-se à produção de leite em animais mamíferos, em que a produção de ocitocina durante a gestação pode ter um impacto positivo na produção do primeiro alimento que o filhote irá receber. Conhecida popularmente como o hormônio do amor, a ocitocina pode ter sua liberação mediada por diversos estímulos sensoriais como: Toque Calor Estimulação do olfato Determinados tipos de sons e luzes Atualmente, sabe-se que certas interações específicas entre animais de mesma espécie geram bem-estar entre esses animais. O ambiente confortável e positivo; e no caso dos animais domésticos, a empatia e o calor humanos também podem ser catalisadores da liberação da ocitocina. Ao passo que a presença de emoções negativas e/ou desconfortáveis, além de situações estressantes relacionados a disputas territoriais, alimentação, ou situações de lutas aleatórias parecem inibir a liberação de ocitocina. • • • • Comentário Durante um dos eventos mais importantes para a reprodução animal, o trabalho de parto, essa condição torna-se ainda mais verdadeira; por uma questão comportamental evolutiva, diversas espécies de animais adotam comportamentos específicos que são de extrema importância para um trabalho de parto bem-sucedido. Em propriedades rurais é comum que vacas gestantes se escondam procurando abrigo em matas ciliares, embaixo de árvores, em lugares isolados, como forma de buscar silêncio, paz e concentração para um momento muito importante e que invariavelmente remete a uma situação de exposição a predadores. Canídeos selvagens e domésticos buscam abrigo em tocas ao abrigo da luz, e de predadores para terem mais conforto durante a fase final da gestação. O feto, conforme aumenta de tamanho, exerce uma pressão maior sobre a placenta, representando um estímulo mecânico, fazendo com que a placenta produza como resposta à liberação de CRH, o qual, uma vez atingindo um limiar de excitação, sinaliza o início do trabalho de parto. Nesse momento, também ocorre a liberação de estrogênio pela placenta, que estimula a liberação de ocitocina pela neuro-hipófise. A ocitocina atua sobre a musculatura do útero, dando início às contrações uterinas. Uma vez que as contrações do trabalho de parto começam, inicia-se uma alça de retroalimentação positiva que consiste em fatores mecânicos e hormonais (Imagem 21). A pressão exercida pela cabeça do feto sobre o colo do útero gera um estiramento da cérvix, desencadeando a liberação de mais ocitocinas pela neuro- hipófise. Comentário Essas contrações uterinas iniciam-se na região mais cranial do útero e deslocam-se em sentido caudal em ondas ritmadas, gerando um movimento de expulsão do feto pelo útero, empurrando-o para dentro do osso pélvico. A porção inferior do útero permanece relaxada, e o colo estira-se e dilata-se. O dilatamento da cérvix somado às concentrações uterinas continuam a estimular a secreção de ocitocina proveniente da neuro-hipófise. As prostaglandinas são produzidas no útero em resposta à secreção de CRH e de ocitocina. As prostaglandinas também estimulam as contrações musculares uterinas. Durante o trabalho de parto e o período expulsivo do parto, as prostaglandinas reforçam as contrações uterinas induzidas pela ocitocina. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para ver mais detalhes da imagem abaixo. Desenho esquemático representando o processo do trabalho de parto, o qual é controlado por uma alça de retroalimentação positiva que termina com a expulsão do feto. Em vacas apresentando quadro clínico de distocia, que nada mais é do que uma condição clínica que interfere no andamento de um trabalho de parto, pode ser administrada ocitocina sintética pelo médico-veterinário para auxiliar a expulsão do feto. As distocias podem estar relacionadas ao mau posicionamento fetal durante o trabalho de parto, mas também podem estar associadas a problemas no trajeto do canal de parto, como na desproporção céfalo-pélvica, que ocorre quando a mãe apresenta um estreitamento do canal pélvico em relação ao tamanho do crânio do feto. Principais efeitos da vasopressina A principal atividade da vasopressina desmente seu nome porque seu principal efeito é antidiurético, aumentando a retenção de água pelos rins. Como consequência, o hormônio é frequentemente chamado de hormônio antidiurético (ADH). A vasopressina é o hormônio mais importante para o controle do equilíbrio hídrico. Ela também tem um efeito que envolve a contração de musculatura do sistema vascular e, portanto, tem um efeito direto sobre a pressão do sangue. A principal forma de vasopressina na maioria das espécies é a arginina vasopressina, enquanto em porcos é a lisina vasopressina e, em aves, a arginina vasotocina. O controle da secreção de vasopressina como resultado de alterações na osmolaridade plasmática ocorre por meio de osmorreceptores (receptores osmóticos que percebem variações mínimas na osmolaridade sanguínea) localizados no hipotálamo, bem como de receptores localizados no esôfago e no estômago, que detectam imediatamente a ingestão de água. Comentário Um aumento na osmolaridade dos fluidos corporais aumenta a taxa de potencial de ação dos osmorreceptores, que, por sua vez, ativam as células hipotalâmicas que sintetizam a vasopressina. Ou seja, esse sistema de retroalimentação negativa é sensível a mudanças mínimas na osmolaridade, e se mantém em repouso quando a razão soluto-água é mantida dentro de 1% a 2% dos valores normais. Logo, quando ocorre uma ingestão de água pelo animal, esses osmorreceptores sinalizam para as células hipotalâmicas para produzir a vasopressina. A vasopressina atua sobre a musculatura do endotélio vascular, promovendo a distensão dos vasos sanguíneos enquanto estiver ocorrendo o influxo de água. Uma vez que a água está sendo absorvida, os osmorreceptores sinalizam para reduzir a produção de vasopressina e, como segundo controle regulatório da vasopressina no nível da musculatura endotelial, ocorre a ativação dos receptores de estiramento capilar (receptores que percebem a distensão capilar), os quais inibem a atividade dos neurônios vagais, que, por sua vez, inibem as células osmorreceptorasa reduzirem a produção de vasopressina. Principais mecanismos que regulam a secreção de vasopressina (VP). Uma perturbação no sangue (volume ou osmolaridade) modifica a secreção de vasopressina para restaurar esses parâmetros aos seus valores normais. No entanto, essa restauração requer água adequada ajustes da ingestão pela sede, bem como pela modulação da retenção hídrica representada. As duas respostas indicadas podem ser afetadas por alterações no equilíbrio de sódio Efeitos da vasopressina quando o animal apresenta diabetes insipidus Neste vídeo, o especialista irá explicar sobre diabetes insipidus, que é uma patologia típica de animais domésticos causada por falha na secreção defeituosa de ADH. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Produção pela hipófise e eixo hipotalâmico-hipofisário Produção hormonal pela hipófise A adeno-hipófise compreende a pars distalis e a pars intermedia. Os principais hormônios produzidos pela adeno-hipófise são: O hormônio do crescimento (GH), também chamado de somatotropina. A prolactina (PRL). O hormônio estimulante da tireoide (TSH). A corticotropina. O GH é produzido por somatotrópicos acidófilos e a PRL é produzida por lactotrópicos, e ambos são classificados como somatomamotropinas. O GH e a PRL são proteínas de cadeia simples que contêm duas e três ligações dissulfeto, respectivamente. Existe uma sobreposição da atividade entre GH e PRL, e essa sobreposição é baseada na homologia de aproximadamente 50% das suas sequências de aminoácidos. Contudo, entre essas duas principais somatomamotropinas, o GH é específico quanto à sua atividade. O TSH, produzido por tireotrofos, é classificado como glicoproteína devido ao seu grupamento carboxílicos. Temos, ainda, o hormônio estimulador de melanócitos (MSH, do inglês melanocyte-stimulating hormone), e controla a pigmentação em répteis e anfíbios. O hormônio luteinizante (LH) atua principalmente sobre células endócrinas reprodutivas de machos e fêmeas, estimulando a produção de hormônios esteroides gonadais. Ainda é possível citar o hormônio folículo estimulante (FSH), que atua em conjunto com outros hormônios esteroides gonadais, como o LH, sendo necessário para iniciar e manter a gametogênese. Regulação do eixo hipotalâmico-hipofisário A maioria dos hormônios do corpo são secretados no sangue, mas rapidamente diluem-se quando distribuídos pelo volume sanguíneo de um animal. Porém, especificamente na regulação do eixo hipotalâmico-hipofisário, para evitar uma diluição hormonal quando lançado na corrente sanguínea, os neuro-hormônios hipotalâmicos que têm como alvo a adeno-hipófise entram em uma modificação especial do sistema circulatório, chamada de sistema porta. O sistema porta consiste em dois conjuntos de capilares conectados em série (um em seguida do outro) por um grupo de pequenas veias (Imagem 23). Os neuro-hormônios hipotalâmicos caem na corrente sanguínea pelo primeiro grupo de capilares e vão diretamente através das veias porta até o segundo grupo de capilares na adeno-hipófise, onde difundem-se para alcançarem as células-alvo. Dessa forma, basta que uma pequena quantidade de hormônios permaneça concentrada em um pequeno volume sanguíneo portal, enquanto se dirigem diretamente para as células-alvo. Essa conformação permite que apenas um pequeno número de neurônios secretores hipotalâmicos controle a adeno-hipófise. As concentrações extremamente reduzidas de hormônios secretados no sistema porta-hipotálamo-hipofisário foram um grande desafio para os pesquisadores que, primeiro, isolaram esses hormônios. Os pesquisadores Roger Guillemin e Andrew Schally tiveram que trabalhar com enormes quantidades de tecido para obter uma quantidade de hormônio suficiente para ser analisada. Guillemin e colaboradores processaram em seus laboratórios mais de 50 toneladas de hipotálamos de ovelhas e graças a um grande frigorífico que doou mais de 1 milhão de hipotálamos de porcos para Schally e seus colegas de pesquisa. Na análise final, eles precisaram de ao menos 25 mil hipotálamos para isolar e identificar a sequência de aminoácidos de apenas 1mg do hormônio liberador da tireotrofina (TRH), um pequeno peptídeo que tem apenas três aminoácidos. Por essa descoberta, Guillemin e Schally dividiram o Prêmio Nobel de 1977. O sistema porta-hipotálamo-adeno-hipófise é formalmente conhecido como sistema porta-hipotalâmico- hipofisário. Existem ainda dois outros sistemas-porta no corpo de animais domésticos: um nos rins e o outro no trato digestório. • • • • Neurônios neurossecretores hipotalâmicos e vasos portais hipofisários do hipotálamo. Como exemplo de hormônios hipotalâmicos e da ação deles, podemos citar: hormônio liberador de corticotrofina (CRH). Um aminoácido polipeptídeo que estimula os corticotrópicos (órgãos que liberam cortisol e seus derivados); hormônio liberador de tireotropina (TRH). Um tripeptídeo que estimula a secreção tirotrófica de TSH; dopamina. Um precursor da catecolamina norepinefrina que inibe a secreção tireotrópica de TSH; somatostatina. Um tetradecapeptídeo que inibe a secreção somatotrópica de GH; hormônio liberador do hormônio do crescimento (GHRH). Um grande amino polipeptídeo ácido que estimula a secreção somatotrópica de GH. O GHRH estimula a secreção do hormônio do crescimento (GH) (Imagem 24). O hormônio do crescimento age diretamente em muitos tecidos do corpo, mas também influencia a produção hepática de fatores de crescimento semelhantes à insulina (IGFs ou somatomedinas), outro grupo de hormônios que regulam o crescimento. Vamos entender o estímulo do GHRH para a secreção do hormônio do crescimento (GH) na imagem a seguir: • • • • • Via do hormônio de crescimento GH. A regulação mais importante da secreção de hormônios pela pars distalis é por feedback negativo. Vamos observar dinâmica de secreção do hormônio trófico hipofisário por interação do hormônio do órgão-alvo com o hipotálamo, bem como com a glândula adeno-hipófise. Esse sistema é chamado de sistema de feedback negativo. Esse sistema pode ser considerado um bom exemplo para a demonstrar o funcionamento de um mecanismo de feedback negativo ou alça de retroalimentação negativa (Imagem 25). O cortisol é produzido pelo córtex adrenal como resultado da estimulação da corticotropina, e o cortisol, por sua vez, tem um efeito de feedback negativo na produção da própria corticotropina no nível do hipotálamo e na hipófise anterior. Sistemas de feedback também foram descritos na glândula adeno-hipófise, onde hormônios, como a corticotrofina geram um feedback negativo na inibição da secreção hormonal, nesse caso o CRH, no centro do hipotálamo. Mesmo sob condições de inibição de feedback negativo, a secreção de hormônios da hipófise anterior não é constante. Feedback positivo entre hormônios estimuladores “HE” hipotalâmicos e hormônios tróficos “HT”. Feedback negativo entre o eixo hipotalâmico-hipofisário, no qual a liberação de “HT” gera uma redução de “HE”. Feedback negativo, em que a liberação de hormônios de órgãos-alvo gera uma redução de “HE”. Sinais de positivo (+) indicam estimulação; Sinais de negativo (-) indicam inibição. Vem que eu te explico! Os vídeos a seguir abordam os assuntos mais relevantes do conteúdo que você acabou de estudar. Mecanismo de ação e efeitos fisiológicos da somatostatina Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Mecanismo de ação e efeitos fisiológicos do hormônio liberador do crescimento (GNRH) Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. O que é nanismo hipofisário? Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Verificando o aprendizado Questão 1 O hipotálamo é uma região do encéfalo responsável pela produção de hormônios. Leia as afirmativas a seguir a respeito das funções do hipotálamo, marque “V” para verdadeiro ou “F” para falso e em seguida assinale a alternativa correta: ( ) O hipotálamo produz hormônios que atuam estimulandodiretamente a glândula hipófise para produzir hormônios tróficos que terão atuação fisiológica no metabolismo animal. ( ) O hipotálamo produz hormônios que causam um efeito biológico diretamente nos tecidos, como a prolactina, que é hormônio secretório de leite. ( ) O hipotálamo não atua sobre o sistema nervoso autônomo. A V, V e V. B V, V e F. C V, F e F. D F, F e V. E F, F e F. A alternativa B está correta. O hipotálamo também é o centro de controle de muitas regiões do sistema nervoso autônomo. Questão 2 A ocitocina é um hormônio envolvido na contração de células mioepiteliais, que estão localizadas na musculatura dos alvéolos mamários e do útero. Com relação a esse hormônio, assinale a alternativa correta. A A produção de ocitocina é bloqueada por estímulos sensoriais. B Situações de estresse, como disputas territoriais, estimulam a liberação de ocitocina nos animais. C Quando a fêmea está próxima ao trabalho de parto, ocorre o bloqueio do hormônio liberador de corticotrofina. D No final da gestação, ocorre uma diminuição do número de receptores para ocitocina no útero. E Ao iniciar o trabalho de parto, a ocitocina atuará na musculatura do útero, promovendo contrações uterinas. A alternativa E está correta. A ocitocina é um hormônio que tem sua liberação mediada por estímulos sensoriais. Por outro lado, ocorre um bloqueio em situações de estresse. No fim da gestação, ocorre aumento da quantidade de receptores de ocitocina no útero, uma vez que este participa do trabalho de parto, dando início às contrações uterinas. Quando a fêmea está próxima ao início do trabalho de parto, ocorre a liberação do hormônio liberador de corticotrofina. Portanto, conforme o feto aumenta de tamanho, ele exerce uma pressão maior sobre a placenta, gerando um estímulo mecânico sobre essa placenta, que produz como resposta a liberação de CRH. Uma vez que o CRH atinge um limiar de excitação, sinaliza o início do trabalho de parto, desencadeando a liberação de outros hormônios para início das contrações uterinas. 3. Regulação hormonal de órgãos endócrinos Funcionamento da regulação hormonal da glândula tireoide Regulação hormonal pela glândula tireoide A tireoide é a principal glândula reguladora da atividade metabólica de animais. Na maioria dos mamíferos, a glândula tireoide está localizada caudalmente à traqueia ao nível do primeiro ou segundo anel traqueal. A glândula tireoide é composta por dois lobos situados lateralmente aos primeiros anéis traqueais e conectados por um pedaço estreito de tecido chamado de istmo. A tireoide secreta três hormônios: Tiroxina (T4) Triiodotironina (T3) Calcitonina Os dois primeiros aumentam intensamente o metabolismo celular, sendo sua secreção controlada pelo hormônio estimulante da tireoide (TSH), secretado pela adeno-hipófise (retornar à Imagem 25). Já a calcitonina é um hormônio importante para o metabolismo do cálcio. Atrás da glândula tireoide, localizam-se as paratireoides, que produzem paratormônio; portanto, também atuam no metabolismo do cálcio. O tecido glandular tem células formadas em arranjo circular chamado folículo. Os folículos são preenchidos com uma substância de coloração homogênea chamada coloide (principal forma de armazenamento dos hormônios tireoidianos). As células foliculares são cuboides, quando a glândula está realizando uma secreção basal de hormônios e, quando essas células são estimuladas a liberar algum hormônio tireodiano, elas assumem uma forma alongada. Elas secretam hormônios que são armazenados no exterior dessas células foliculares e se acumulam no lúmen sob a forma de coloide. O arranjo dessas células para formar o lúmen é uma conformação única dentro das inúmeras glândulas existentes em animais e favorece o acúmulo de uma quantidade considerável de hormônio tireodiano. Os hormônios tireoidianos influenciam diversos eventos metabólicos e fisiológicos em animais: Aumentam a atividade celular e, consequentemente, o consumo de oxigênio por tecidos intensificando a produção de calor por animais. Os hormônios tireoidianos afetam o metabolismo dos carboidratos de várias maneiras, incluindo o aumento da absorção intestinal de glicose e a facilitação da entrada de glicose em tecidos adiposos e musculares. Hormônios tireoidianos facilitam a captação de glicose mediada por insulina pelas células de maneira geral. A formação de glicogênese pelas células é facilitada pela ação de pequenas concentrações de hormônios tireoidianos, porém, em concentrações maiores, os hormônios tireoidianos estimulam células a realizarem glicogenólise. Os hormônios tireoidianos atuam em conjunto com hormônios de crescimento, facilitando a absorção de aminoácidos por tecidos e sistemas enzimáticos relacionados à síntese proteica. Crescimento de peles, pelos e plumas. • • • 1. 2. 3. 4. 5. 6. Os hormônios tireoidianos podem atuar reduzindo os níveis plasmáticos de colesterol (ou seja, os níveis de colesterol no sangue), à medida que aumentam a absorção de lipoproteínas de baixa densidade (LDL) nas células ao mesmo tempo em que degradam moléculas de colesterol e LDL (outra função que reduz os níveis de colesterol sanguíneo). Essa atividade fica evidente em patologias tireoidianas, nas quais, por meio de exames laboratoriais, é possível observar que, quando os níveis séricos de T3 e T4 estão baixos, normalmente estão acompanhados de altos níveis de colesterol no sangue (hipercolesterolemia). Hormônios tireodianos podem promover efeitos no sistema simpático de animais mediante estímulos em receptores β-adrenérgicos, que são os principais alvos das catecolaminas, como as epinefrinas e norepinefrinas. Assim, os hormônios da tireoide aumentam a frequência cardíaca e a força de contração dos músculos cardíacos à medida que tornam esses receptores β-adrenérgicos mais responsivos às catecolaminas. Consequentemente, ocorre também um aumento na pressão sanguínea do animal. Portanto, novamente está demonstrado que animais com quadros clínicos sugestivos de distúrbios cardiovasculares precisam ser investigados quanto à alteração no funcionamento da glândula tireoide. Os exames laboratoriais para os hormônios T3, T4 e TSH são excelentes indicativos para correlacionar com outros parâmetros clínicos do animal e auxiliar o médico veterinário na confirmação do diagnóstico. Mecanismo de ação dos hormônios T3 e T4 O controle da secreção dos hormônios da tireoide segue o padrão hipotalâmico-hipofisário-glândula endócrina periférica típico. O TRH produzido pelo hipotálamo é responsável pelo controle de TSH. O TSH, por sua vez, atua na glândula tireoide para promover a síntese hormonal. Os hormônios da tireoide, geralmente, atuam como um sinal de retroalimentação negativa para evitar a hipersecreção hormonal. A ação principal dos hormônios da tireoide em animais é prover substrato (como o iodo e, em um segundo momento, o iodeto) para o metabolismo oxidativo. Os hormônios da tireoide são termogênicos, logo, aumentam o consumo de oxigênio na maioria dos tecidos estimulando, por exemplo, a geração de calor. Vamos tomar como base a imagem, em que, mediante um estresse por frio a que o animal pode ser submetido, ocorre a liberação de TRH pelo hipotálamo, que estimula a glândula hipófise a produzir TSH, que, por sua vez, irá atuar na tireoide. A tireoide irá, então, secretar os hormônios T3 e T4, que atuarão nos tecidos, estimulando o consumo de oxigênio (termogênese), o catabolismo de proteínas e o aumento da atividade de enzimas metabólicas e da bomba N+-K+-ATPase. Atenção Outros hormônios também participam do processo de termogênese, uma vez que o animal se encontra em processo de perda de calor pelo ambiente, como a norepinefrina (a sua produção sofre influência indireta da liberação de T3), que atua elevando os batimentos cardíacos estimulando a maior circulação de sangue arterial pelo corpo do animal. Uma hipersecreção de hormônios T3 sinaliza para a glândula hipófise a redução de hormônio TSH, diminuindoassim a secreção de T3, sendo este considerado um mecanismo de retroalimentação negativa (feedback negativo) (Imagem 26). Porém, em outras situações, mediante um estresse por fome, por exemplo, ocorre uma redução dos níveis de T3 devido à redução da atividade da enzima deiodinase tipo I (D1) responsável pela conversão de T4 em T3 e, consequentemente, uma redução da taxa metabólica dos animais. Alguns dos fatores que podem levar à redução da atividade da enzima deiodinase tipo I (D1) são: ganho de peso, diabetes, inflamações decorrentes de processos autoimunes e dores crônicas. Existem ainda outros distúrbios metabólicos passíveis de reduzir a atividade metabólica animal, além de hormônios que, mediante uma situação de estresse, contribuem para reduzir os níveis de T3 livre, como cortisol. 7. 8. Eixo hipotálamo-hipófise-tireoide. Sinais de positivo (+) indicam estimulação; sinais de negativo (-) indicam inibição. T3, tri-iodotironina; T4, tironina; TRH, hormônio liberador de tirotropina; TSH, hormônio estimulante da tireoide. Hipotireoidismo em cães Neste vídeo, o especialista irá explicar sobre o hipotireoidismo, seu mecanismo, sinais clínicos mais comuns e diagnóstico. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Funcionamento da regulação hormonal das glândulas adrenais Glândulas adrenais e as zonas produtoras de hormônios As glândulas adrenais ou suprarrenais são compostas por dois órgãos: uma glândula externa denominada córtex, e uma interna denominada medula. Esses dois órgãos bilaterais localizados na região anterior aos rins produzem diferentes tipos de hormônios. Embora esses dois órgãos produzam hormônios com finalidades tão distintas, a combinação hormonal de ambos é importante para a adaptação a condições adversas do ambiente quando um animal encontra-se sob estresse ou situações de perigo. Nesse momento, o córtex libera hormônios glicocorticoides, com objetivo de aumentar a mobilização de glicose como uma fonte de energia prontamente utilizável para fugir e, ao mesmo tempo, a medula libera noradrenalina e epinefrina, aumentando a percepção sensorial e a explosão muscular do animal. O córtex adrenal e a produção de hormônios glicorticoides O córtex adrenal tem três zonas: a zona glomerulosa, que secreta mineralocorticoides, a zona fasciculata e a zona reticularis (mais interna), que secretam hormônios glicocorticoides. A medula Produz hormônios aminas como noradrenalina e epinefrina. No córtex Ocorre a produção de hormônios esteroides como cortisol, corticosterona, esteroides sexuais e aldosterona. Desenho esquemático das glândulas adrenais e suas respectivas regiões e zonas. As zonas fasciculata e reticularis são responsáveis pela produção dos hormônios glicocorticoides como o cortisol. Esse hormônio é um importante mediador do metabolismo intermediário, estimulando a gliconeogênese hepática (conversão de aminoácidos em carboidratos), resultando em aumento do glicogênio hepático, da glicemia e do catabolismo proteico (importante em situações de rápida mobilização de energia como perigo ou fuga). A mobilização e incorporação de aminoácidos para síntese de glicogênio aumentam a excreção urinária de nitrogênio e geram um balanço negativo de nitrogênio sérico (o aumento da gliconeogênese promove mais aminoácidos para o fígado, logo, a urina concentra menos formas nitrogenadas que são precursoras de aminoácidos). Os glicocorticoides atuam na diurese da água inibindo a atividade da vasopressina no túbulo distal, aumentando a TFG e a pressão sanguínea. Controle da produção de hormônios glicocorticoide Agora, vamos entender como funciona o controle da secreção de hormônios glicocorticoides. Lembre-se de que esse processo envolve hormônios estimuladores secretados pelo hipotálamo e pela glândula adeno- hipófise. O hipotálamo tem uma característica de percepção sensorial do ambiente e, com base nessa percepção, alguns hormônios estarão aumentados e outros, reduzidos. O controle da secreção de glicocorticoides pela zona fasciculata e pela zona reticularis é feito pelo hormônio corticotropina. Repare que, por meio de feedback (-), os glicocorticoides (por exemplo: cortisol) inibem a liberação do hormônio liberador de corticotrofina (CRH) (produzido pelo hipotálamo, conforme a imagem). Imagine uma situação em que o animal encontra-se calmo, ativo e fazendo suas atividades normais. Comentário Assim, o cortisol irá sinalizar para o hipotálamo e para a glândula adeno-hipófise que não é mais necessária a produção de cortisol (níveis basais de cortisol). Agora, imagine uma situação de estresse a aproximação de um predador; uma visita à clínica veterinária; a privação de alimento. Nesse momento, ocorre aumento na secreção de corticotropina pela hipófise, gerando mais cortisol. Isso resulta no aumento da mobilização de energia (glicogenólise), e a zona medular começa a liberar mais epinefrina e norepinefrina, tornando os sentidos mais aguçados e os músculos periféricos mais responsivos (situação luta/fuga animal). Uma vez cessado o estímulo estressante, o cortisol, também aumentado no momento do evento estressante, irá gradativamente inibir a liberação dos hormônios CRH e corticotropina, e assim, indiretamente, isso irá levar o animal a retomar seu estado de homeostase inicial. Regulação da secreção de cortisol pelo eixo hipotálamo-hipofisário. Sinais de positivo (+) indicam estimulação; sinais de negativo (-) indicam inibição. CRH: hormônio liberador de corticotropina. O córtex adrenal e a produção de hormônios mineralocorticoides O principal mineralocorticoide produzido pela zona glomerulosa (mais externa) é a aldosterona, que atua no equilíbrio eletrolítico e na regulação da pressão arterial. Essas ações são realizadas no nível dos túbulos distais dos rins. O efeito dos mineralocorticoides é promover a retenção de sódio e secreção de potássio e hidrogênio (Imagem 29). Vamos pensar que as células dos túbulos renais apresentam uma parte da superfície voltada para o lúmen renal e outra voltada para os vasos sanguíneos. Na presença de aldosterona ocorre um aumento da síntese proteica, causando aumento da permeabilidade da superfície celular voltada para o lúmen renal. Logo, ocorre maior síntese de proteínas de transporte destinadas a facilitar o influxo de sódio presente no filtrado renal, ou seja, mais sódio entra na célula renal. Também ocorre o aumento da atividade da enzima sódio/potássio-adenosinatrifosfatase (Na+,K+-ATPase) na superfície celular contra luminal, que está voltada para os vasos sanguíneos do glomérulo renal (lançamento ativo de Na+ para o sangue). Assim, ocorre o transporte de Na+ para fora da célula e para a corrente sanguínea. O influxo de Na+ para o interior da célula mantém o K+ no filtrado renal para manter a osmolaridade da urina. Mecanismos de ação da aldosterona no transporte de sódio na célula tubular renal. As setas numeradas indicam os três supostos locais de ação da aldosterona: 1 - aumento da permeabilidade da membrana luminal ao sódio; 2 - aumento da adenosina mitocondrial produtora de trifosfato (ATP); 3 - aumentando a atividade da bomba Na+, K+ ATPase na membrana contraluminal. Sinais de positivo (+) indicam estimulação. A, aldosterona; ADP, difosfato de adenosina; mRNA, ácido ribonucleico mensageiro; “R”, receptor. Pâncreas e a importância do fosfato e cálcio na fisiologia animal O pâncreas como órgão produtor do hormônio insulina Agora, vamos falar sobre os hormônios do pâncreas. O pâncreas tem importantes funções endócrinas e não endócrinas. As funções não endócrinas resultam da atividade de parte exócrina do pâncreas e estão envolvidas na função gastrointestinal (GI). A porção endócrina do pâncreas é organizada como ilhotas (ilhotas de Langerhans) que contêm quatro tipos de células, cada uma responsável por produzir um hormônio diferente. As células β, são responsáveis por produzir o hormônio insulina. Representação esquemática de uma ilhota pancreática. A síntese de insulina