Homeostase LIC e LEC

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HOMEOSTASE
 
COMPARTIMENTOS ORGÂNICOS
 
O fluido intracelular é rico em potássio e pobre em cloreto de sódio, entretanto o fluido extracelular é pobre em potássio e rico em Na+ e Cl-. Outro ânion muito importante é o bicarbonato.
O fluido intersticial difere do plasmático na medida em que possui uma elevada concentração de proteínas, isso interfere na medida em que possui uma alta concentração de cátions no lado plasmático e uma alta concentração de ânions no lado intersticial.
No fluido intracelular estão presentes cálcio, magnésio, sódio, potássio, bicarbonato, proteína, sulfato, cloro, hidrogeno fosfato e ácido carbônico.
No fluido extracelular plasmático estão presentes o cálcio, magnésio, sódio, potássio e o ácido carbônico, nutrientes como O2, glicose, ácidos graxos e aminoácidos, além de retirar CO2 da célula, ácidos orgânicos, bicarbonato, sulfato, cloreto, hidrogeno fosfato e ácido carbônico.
Levando em conta que o LIC (2/3) e o LEC (1/3) são divididos pela membrana plasmática e podem compor até 50% do corpo, varia idade, obesidade e sexo.
O meio interno é composto pelo LIC e LEC, que são responsáveis pela homeostase corporal.
A pressão osmótica é a pressão que as partículas fazem na membrana da célula, a pressão hidrostática é feita pelo solvente. A pressão coloidosmótica comentada é exercida pela proteína no líquido celular.
MEMBRANA CELULAR
 
A membrana celular (também chamada membrana piasmática), que envolve a célula, é estrutura fina, flexível e elástica, de 7,5 a 10 nanômetros de espessura. É composta quase totalmente por proteínas e por lipídios. A composição aproximada é a seguinte: proteínas, 55%; fosfolipídios, 25%; colesterol, 13%; outros lipídios, 4%; e carboidratos, 3%.
A Barreira Lipídica da Membrana Celular Impede a Penetração de Água. Sua estrutura básica é a bicamada lipídica, um fino filme, formado por dupla camada de lipídios — cada camada com espessura de apenas uma molécula — contínua por toda a superfície da célula. Dispersas nesse filme lipídico existem grandes moléculas de proteína globulares.
A dupla camada lipídica básica é composta por moléculas de fosfolipídios. Uma extremidade da molécula de fosfolipídio é solúvel em água; ou seja, é hidrofílica. A outra extremidade é solúvel apenas em lipídios; ou seja, é hidrofóbica. A extremidade do fosfolipídio com fosfato é hidrofílica, e a extremidade com ácido graxo é hidrofóbica.
Pelo fato de as partes hidrofóbicas das moléculas de fosfolipídio serem repelidas pela água, mas se atraírem entre si, elas espontaneamente se dispõem no interior da membrana. As partes hidrofílicas com fosfato constituem as duas superfícies da membrana celular completa, em contato com a água intracelular na superfície interna da membrana, e com a água extracelular na superfície externa.
A camada lipídica, no meio da membrana, é impermeável às substâncias hidrossolúveis comuns, como íons, glicose e ureia. Inversamente, as substâncias lipossolúveis, como oxigênio, dióxido de carbono e álcool, podem entrar nessa parte da membrana com facilidade.
As moléculas de colesterol na membrana também têm natureza lipídica, pois seu núcleo esteroide é muito lipossolúvel. Essas moléculas, em certo sentido, estão dissolvidas na bicamada da membrana. Elas contribuem, principalmente, para a determinação do grau de permeabilidade (ou impermeabilidade) da dupla camada aos constituintes hidrossolúveis dos líquidos corpóreos. O colesterol regula muito a fluidez da membrana.
Proteínas Integrais e Periféricas da Membrana Celular
São proteínas de membrana, muitas das quais são glicoproteínas. Existem dois tipos de proteínas da membrana celular: as proteínas integrais, que atravessam toda a membrana, e as proteínas periféricas, ancoradas à superfície da membrana e não a penetram.
Muitas das proteínas integrais formam canais (ou poros) pelos quais as moléculas de água e substâncias hidrossolúveis, principalmente os íons, podem se difundir entre os líquidos extra e intracelular. Esses canais, formados por proteínas, também apresentam propriedades seletivas, permitindo a difusão preferencial de algumas substâncias em relação a outras.
Outras proteínas integrais agem como proteínas carreadoras para o transporte de substâncias que, do contrário, não poderiam penetrar na dupla camada lipídica. Às vezes, elas podem até transportar substâncias na direção oposta a dos seus gradientes eletroquímicos para a difusão, o que é chamado de “transporte ativo”. Outras ainda agem como enzimas.
Proteínas integrais da membrana também podem servir como receptores para substâncias químicas hidrossolúveis, tais como hormônios peptídios, que não penetram facilmente na membrana celular. A interação dos receptores da membrana celular com ligantes específicos, que se ligam ao receptor, causa alterações estruturais na proteína receptora. Isso, por sua vez, estimula a atividade enzimática da parte intracelular da proteína ou induz interações entre o receptor e as proteínas do citoplasma que agem como segundos mensageiros, transmitindo assim o sinal da parte extracelular do receptor para o interior da célula. Dessa maneira, as proteínas integrais atravessando a membrana celular constituem um meio de transmitir informações sobre o ambiente para o interior da célula.
Moléculas das proteínas periféricas são, frequentemente, ligadas às proteínas integrais. Essas proteínas periféricas funcionam quase sempre como enzimas ou como controladores do transporte de substâncias através dos “poros” da membrana celular.
Carboidratos da Membrana — O “Glicocálice" Celular.
Os carboidratos na membrana ocorrem, quase invariavelmente, em combinação com proteínas ou lipídios, na forma de glicoproteínas ou glicolipídios. Na verdade, muitas das proteínas integrais são glicoproteínas, e cerca de um décimo das moléculas de lipídios da membrana é composto por glicolipídios. As porções “glico” dessas moléculas quase invariavelmente se estendem para fora da célula, na superfície externa da membrana celular. Muitos outros compostos de carboidrato, chamados proteoglicanos — que são principalmente carboidratos ligados ao núcleo de pequenas proteínas —, estão frouxamente ligados também à superfície externa da célula. Dessa forma, toda a superfície externa da célula, em geral, apresenta revestimento frouxo de carboidrato, chamado glicocálice.
Os domínios de carboidratos, ligados à superfície externa da célula, exercem várias funções importantes: (1) Muitos deles têm carga elétrica negativa, o que dá à maioria das células uma superfície negativamente carregada que repele ânions. (2) O glicocálice de algumas células se une ao glicocálice de outras, assim fixando as células umas às outras. (3) Muitos dos carboidratos agem como receptores para a ligação de hormônios, tais como a insulina; quando a ligação se dá, a combinação ativa as proteínas internas acopladas que, por sua vez, ativam cascata de enzimas intracelulares. (4) Alguns domínios de carboidratos participam de reações imunes.
A membrana plasmática também possibilita que haja a permeabilidade seletiva, que impede, por exemplo, que o ATP saia da célula, prevenindo uma perda de energia, além disso, a difusão simples, também possibilitada por ela permite que uma substância necessária tanto para o LIC quanto para o LEC migre do meio mais concentrado para um menos concentrado (íons).
Quando nos referimos ao transporte de líquidos através da membrana, dá-se o nome de osmose, que necessita da pressão osmótica.
RECEPTORES 
 
Na tentativa de explicar o fenômeno da sinalização, foram surgindo múltiplas definições, para facilitar o entendimento das várias etapas do processo. A transmissão do sinal inicia-se quando um mensageiro ou ligante extracelular, chamado de primeiro mensageiro (podendo ser hormônio, neurotransmissor ou um parácrino), liga-se a seu receptor específico, promovendo neste uma mudança conformacional. Com esta mudança, o receptor passa de sua condição inativa à ativa e inicia a transdução do sinal, desencadeando a denominada cascatade sinalização.
Acoplados a proteína G
Os receptores acoplados à proteína G (GPCR) são de origem remota; provavelmente, evoluíram de receptores sensoriais de organismos unicelulares. Têm, tipicamente, sete domínios transmembrânicos, discretas e prevísiveis alças transmembrânicas, consistindo em domínios hidrofóbicos. Os estímulos extracelulares capazes de ativar os receptores dos sete domínios incluem: fótons (opsinas), íons, odorantes, aminoácidos, peptídios etc. As classes de GPCR dispõem de sequências únicas nas regiões transmembrânicas; por isso, não podem ser consideradas com única origem evolutiva.
Os mensageiros extracelulares ligantes de GPCR induzem mudanças conformacionais no receptor, que recruta e ativa diferentes proteínas G; estas são assim chamadas por ligarem-se a nucleotídios de guanina, GDP e GTP. No estado inativo, Ga está acoplada a GDP, do lado interno da membrana plasmática; quando o ligante liga-se ao receptor, este sofre mudança conformacional (alostérica), promovendo uma alteração alostérica também na proteína G. Esta libera GDP e liga-se a GTP, o que faz com que Ga seja ativada e desligue-se do dímero BETA'Y· Agora, Ga liga-se a uma enzima, podendo acarretar estimulação ou inibição de sua atividade catalítica. Essas enzimas catalisam a geração de mensageiros intracelulares, como: 3' ,5' -monofosfato cíclico de adenosina (cAMP), fosfoinositídios, diacilglicerol e outros segundos mensageiros. Estes segundos mensageiros, por sua vez, ativam cascatas quinásicas e fosforilam fatores citosólicos e de transcrição nuclear. O dímero BETA'Y também é capaz de modular a atividade de enzimas, de canais e de receptores de membrana. 
GPCR ativados também recrutam quinases de receptores (GRK), que fosforilam os próprios receptores, facilitando, assim, o término do sinal.
Receptores acoplados as proteínas Gs, Gi, cAMP e PKA
Em células eucarióticas este segundo mensageiro é capaz de mediar uma grande variedade de respostas rápidas de ajuste, que independem de alteração da expressão de genes. Após a ativação do receptor, a adenililciclase é ativada pela subunidade a da proteína trimérica Gs e passa a sintetizar cAMP a partir de ATP. A interação entre o receptor e a proteína G, e desta com a ciclase, assim como a produção de cAMP, ocorrem muito próximo à superfície interna da membrana plasmática. Depois da estimulação da Gas, os níveis de cAMP podem aumentar em até 20 vezes o nível basal CASCATA.
Existem nove tipos conhecidos de adenililciclases em mamíferos, algumas ativadas pelo complexo Ca2+ /calmodulina, outras inibidas por baixas concentrações de Ca2+ e ainda outras que são inibidas por calcineurina (uma proteína fosfatase dependente de Ca2+) ou pela fosforilação da proteinoquinase II dependente do complexo Ca2+ /calmodulina (CAMK II). Alguns tipos de adenililciclase também podem ser ativados após fosforilação por proteinoquinases.
Em alguns casos, a subunidade u da proteína G é inibitória de adenililciclase, e o resultado da ativação de um receptor acoplado a Gi é a diminuição de cAMP; na maioria dos casos, Gi liga-se a canais e os modula e não regula a adenililciclase. Em receptores de acetilcolina do tipo muscarínico, a subunidade ui inibe a adenililciclase, diminuindo o nível de cAMP. O cAMP liga-se e ativa as proteinoquinases dependentes de cAMP (PKA), as primeiras quinases a serem descobertas. Em sua forma inativa (na ausência de cAMP), a PKA é uma holoenzima tetramérica formada por duas subunidades reguladoras R e duas subunidades catalíticas C. Sua ativação dá-se quando duas moléculas de cAMP se ligam de forma cooperativa a cada uma das duas subunidades R, causando um decréscimo de afinidade entre as porções catalíticas ( C) e reguladoras (R) da molécula da quinase. Esta perda de afinidade leva à dissociação das parte.s, com a formação de um dímero da subunidade R e de dois monômeros das subunidades C, agora ativos, cada um pela ligação a duas moléculas de cAMP. A subunidade C ativa catalisa a transferência de gamafosfato (P) do complexo Mg2+ -adenosina trifosfato (ATP) para resí duos de serina e treonina de substratos proteicos específicos, especificidade essa conferida por sequências particulares de aminoácidos. A PKA, preferencialmente, fosforila locais onde haja uma sequência dibásica separada do aminoácido fosforilável (serina ou treonina), por um aminoácido qualquer e um resíduo hidrofóbico adjacente ao carboxiterminal. Estas diferentes isoformas apresentam padrões próprios de distribuição entre os tecidos, o que explicaria a grande diversidade de respostas medadas i por cAMP. Uma vez ativada, a PKA, dependendo do tipo celular, pode atuar em diferentes substratos e eliciar enorme variedade de respostas. As subunidades e livres podem migrar para o núcleo, onde são capazes de fosforilar o fator de transcrição CREB, levando a célula a um aumento de transcrição de genes específicos, que têm a sequência CRE em seus promotores. Um importante ponto de controle da ação catalítica da PKA é exercido pelos inibidores termoestáveis de proteinoquinases (PKI). Estas proteínas ligam-se, com alta especificidade, ao local catalítico da subunidade C, por disporem de uma sequência de aminoácidos semelhante à sequência reconhecida pela subunidade C em seus substratos. As AKAP ligam-se às subunidades reguladoras das PKA e à membrana ou citoesqueleto, fixando a quinase a locais específicos da membrana celular. Esta distribuição especial faz com que a enzima exerça sua função catalítica junto a seu substrato específico, ou mesmo direcionando e modulando a resposta. Estas proteínas adaptadoras formam grandes complexos moleculares, em que não somente existem locais de ligação para PKA, mas também para proteinoquinases C e fosfatases, como a PP2A e a calcineurina (PP2B), por exemplo. É comum que, dependendo do tipo celular, o cAMP, em vez de ativar a PKA, ligue-se diretamente a canais iônicos, abrindo-os.
Ao catalisar a fosforilação (ativação ou desativação) de enzimas intracelulares, as quinases dependentes de cAMP eliciam uma ampla variedade de processos celulares. A regulação negativa da via ocorre quando as fosfodiesterases (PDE) catalisam a hidrólise de cAMP a adenosina-5' -monofosfato (5' -AMP). Várias famílias de fosfodiesterases (PDE I a VI) atuam como reguladores: a PDE II pode clivar tanto cAMP como cGMP, a PDE III é inibida por cGMP e está envolvida na regulação da musculatura lisa e do músculo cardíaco, e a PDE IV é altamente seletiva para cAMP, sendo a fosfodiesterase mais comum.
Receptores acoplados a proteínas Gq
Fosfoinositídios, ca2+ e PKC A família das proteínas Gq é uma das mais bem caracterizadas entre as proteínas G. Quando a proteína Gq é estimulada (normalmente, por mensageiros extracelulares mobilizadores de Ca2+), promove a ativação da enzima fosfolipase C13 (PLC13). Uma vez ativada, a PLC13 promove a catálise do fosfolipídio de membrana 4,5-bisfosfato de fosfatidilinositol, gerando 1,4,5-trisfosfato de inositol (IP3) e diacilglicerol (DAG).
IP3 é hidrossolúvel, difundindo-se da membrana para o interior da célula, onde se ligará aos chamados receptores de IP3 (IP3R); estes são canais de Ca2+ existentes na membrana do retículo endoplasmático/retículo sarcoplasmático (ER/SR). Esta ligação levará à abertura desses canais de Ca2+, liberando os estoques deste íon do ER/SR para o citoplasma. Além do citado receptor de IP 3utilizado para a liberação de Ca2+ do retículo, outro tipo de receptor, conhecido como rianodine (RyR), pode ser ativado para este fim. Esquema do complexo sinalizador organizado pela proteína ancoradora dependente de PKA (AKAP). O complexo organiza elementos como PKA, PKC e fosfatase. Em muitos tipos celulares, a liberação do Ca2+ de estoques intracelulares (promovida por IP3) induz a abertura de canais de Ca2+ da membrana celular, promovendo assim um influxo de Ca2+ do meio extracelular para o interior da célula. Esse influxo iônico pode também ser estabelecido pela abertura de canais de Ca2+ de membrana dependentes de voltagem, que se abrem quandocélulas eletricamente excitáveis (como as células endócrinas, exócrinas, musculares ou nervosas) se despolarizam. Em celulas excitáveis, o principal meio para influxo de Ca2+ é a via do canal de Ca2+ voltagem-seletivo (VGCC). Indiretamente, a voltagem também modula a quantidade de Ca2+ que passa através de todos os canais de Ca2+ voltagem independentes, pela modificação da direção da força para o influxo de Ca2+. Os canais permeáveis a Ca2+ independentes de voltagem compreendem as mais numerosas e variadas rotas de influxo celular de Ca 2 +. Com poucas exceções (canais modulados por ligantes e canais mecanossensitivos), as rotas independentes de voltagem são em geral ativadas por cascatas de sinalização. A mais comum envolve a já mencionada ativa ção de PLC13 , com geração de IP3 e diacilglicerol.
A PKC é uma enzima amplamente distribuída no organismo, tendo sido encontrada em praticamente todos os tecidos de mamíferos testados. É particularmente abundante no sistema nervoso (SN), desempenhando importante papel no controle da atividade do SN e da propagação do sinal neural. Sua ampla distribuição nos diferentes tecidos, tanto de vertebrados quanto de invertebrados, evidencia seu papel crucial no controle ou modulação de vários outros processos biológicos. Entre os mais conhecidos, podemos citar: regulação de secreções celulares, liberação de neurotransmissores, condutância de membrana e contração muscular. Atualmente, sabe-se que a PKC faz parte de uma grande família de proteínas, com várias isoformas que apresentam características enzimológicas sutilmente individuais. Alguns membros da família apresentam padrões distintos de expressão tecidual e localização intracelular.  São ativadas por Ca2+ , fosfatidilserina (PS), diacilglicerol (DAG) ou éster de forbol, mas independentes de Ca2+; • atípicas ou aPKC: Ç, L e À, as quais são Ca2+ -independentes e insensíveis a DAG e a éster de forbol, porém são ativadas por PS; • PRK: semelhantemente às atípicas, são insensíveis a Ca2+, a DAG e a éster de forbol, sendo ativadas pelas proteínas G monoméricas, Rho. Fosfatase 70 a 80ºk ativa (independe de Ca2•) Calmodulina ºº o +Ca2• O - Autofosforilação 1 OOo/o ativa Domínio inibitório / Domínio catai ítico Ca 2•1 calmodulina ºº Ativada COOH Inativa O outro produto da hidrólise de fosfolipídios de membrana pela PLC13, o DAG, permanece na membrana, podendo: 1) promover ativação de proteinoquinase C (PKC) (desencadeando, assim, uma cascata de fosforilação) ou 2) ser clivado, gerando ácido araquidônico (que dará início à via de síntese dos eicosanoides). A PKC é uma quinase que fosforila resíduos serina e treonina em proteínas substratos, resultando em modulação funcional destas. O domínio catalítico contém sequências incluindo o local de ligação para ATP, que são homólogas a outras proteí nas quinases. Os domínios regulatórios de algumas isoformas apresentam locais para ligação de cálcio. Todas as isoformas apresentam no seu domínio regulatório um motivo denominado pseudossubstrato, que pode interagir com o local ativo da enzima, inativando-a na ausência de fatores ativadores. A ativação da PKC, frequentemente, resulta em sua translocação para a membrana citoplasmática, não sendo pois surpreendente que vários de seus substratos sejam proteínas associadas à membrana. Na realidade, diferentes isoformas de PKC podem translocar-se para locais celulares distintos, o que explica a variedade de respostas celulares por elas controladas. Há vários substratos de PKC localizados no citoesqueleto; estes podem servir de instrumento para as rápidas modificações morfológicas documentadas em células tratadas com fatores de crescimento ou ésteres de forbol. A cascata desencadeada por Gq, através de PKC, também parece regular muitas isoformas de fosfolipase D (PLD), podendo ativar o fator transcricional NF-KB. PLD é uma enzima de ubiquitinação que hidrolisa fosfatidilcolina a ácido fosfático e colina. O fator transcricional NF-KB, uma vez ativado no citoplasma, migra para o núcleo da célula, onde poderá ativar a transcrição de grande número de genes, como, por exemplo, os relacionados com processos inflamatórios e estresse. Receptores acoplados a proteínas Gt e Go, os estímulos externos geram uma resposta intracelular por alterarem os níveis dos chamados segundos mensageiros. Entre estes estímulos, podemos ter os mensageiros químicos (p. ex., odores) e, além destes, a luz. Ambas as vias de transdução do sinal luminoso e do odorífero estão baseadas em um tipo especial de canal catiônico, aberto por nucleotídios cíclicos, conhecido por CNG (cyclic nucleotide gated). Estes receptores estão acoplados a uma proteína Golf, cuja ativação leva ao crescimento da atividade de adenililciclase, promovendo assim um aumento intracelular de cAMP. O cAMP produzido promove a despolarização destas células, ao ligar-se a um tipo específico de canal altamente permeável ao íon Ca2+. A abertura destes canais pelo cAMP conduz a uma grande elevação da concentração de cálcio no citoplasma que promove, por sua vez, uma despolarização celular por saída de c1- (a qual é Ca2+-dependente), amplificando assim a corrente gerada pelo cAMP. Por experiência própria, sabemos que o sistema olfatório, bem como todos os nossos sistemas sensoriais, adapta-se rápida e eficientemente a estímulos persistentes. Esta adaptação, parcialmente, realiza-se por um mecanismo interessante de retroalimentação no neurônio olfatório. Quando a célula é estimulada e os canais CNG se abrem, ocorre grande influxo celular de íons Ca2+, que se ligam à calmodulina (CaM). O complexo Ca2+ /CaM liga-se a locais nos canais CNG, que reduzem sua afinidade por cAMP e se fecham, novamente. Além disso, o complexo Ca2+ /CaM ativa a fosfodiesterase (PDE), que destrói o cAMP. Assim, embora a substância odorífera ainda esteja presente, a sensibilidade da célula é altamente reduzida. Outros mecanismos adicionais de adaptação existem no cérebro, durante as várias etapas do processamento da informação olfatória. Curiosamente, a fototransdução promovida por cones e bastonetes, da retina dos vertebrados, também utiliza canais CNG para gerarem uma resposta eletrofisiológica. Nestas células receptoras, no entanto, o cGMP está ligado ao canal de Na+ , mantendo-o aberto no escuro (o que provoca despolarização da membrana); sob iluminação, a proteína Gt (ou transducina), ativada pelo receptor de fótons (agora em nova configuração), estimula uma fosfodiesterase que degrada cGMP, baixando os níveis desse nucleotídio, que se desliga dos canais de Na+ , que se fecham (causando hiperpolarização da membrana). Além disso, a adaptação de fotorreceptores, como ocorre nos receptores olfatórios, é causada pelas mudanças nas concentrações intracelulares de Ca2+ que acompanham a resposta ao estímulo, dependentes de calmodulina e da afinidade de cGMP pelos canais CNG. Entretanto, os efeitos dos nucleotídios cíclicos e do Ca2+ são opostos: nas células olfatórias, cAMP e Ca2+ aumentam com o estímulo, ao passo que nos fotorreceptores dos cones e bastonetes o cGMP e o Ca2+ diminuem em resposta à luz. Nos fotorreceptores, a ativação pela luz promove diminuição da ação do Ca2+ pela sua ligação à calmodulina, restaurando assim o estado aberto dos canais CNG. Os baixos níveis intracelulares de Ca2+ também contribuem para a ativação da guanililciclase, o que novamente resulta no aumento da abertura dos canais CNG. Receptores frizzled e a sinalização por f3-catenina Semelhantemente aos receptores acoplados à proteína G, os receptores frizzled também têm sete domínios transmembrânicos; mas, embora possam sinalizar através de proteínas Gq, na sua maioria atuam independentemente de proteínas G, utilizando a proteína citoplasmática dishevelled. Receptores notch A cascata de sinalização por receptor notch, inicialmente descrita em Drosophila, é altamente conservada. Mamíferos têm quatro receptores nocth que podem ser ativados por cinco ligantes diferentes: Delta 1, 3 e 4 e Jagged 1 e 2. O receptor é um heterodímero, consistindo em uma subunidadeextracelular covalentemente ligada a uma segunda subunidade que contém 75 o domínio de heterodimerização extracelular, o domínio transmembrânico e a região citoplasmática. Uma estrutura comum a todos os ligantes de notch é o domínio arninoterminal denominado DSL (Delta, Serrate e Lag-2), envolvido na ligação ao receptor. A sinalização é iniciada pela ligação ligante-receptor entre células vizinhas, o que leva a duas clivagens proteolíticas sucessivas do receptor. Dessa forma, é liberado o domínio intracelular do receptor, que trafega para o núcleo e heterodimeriza com fatores de transcrição, conduzindo à indução de expressão de genes-alvo. Há evidências de que notch pode conversar ou cooperar com outras vias de sinalização, como NF-KB e TGF-�, ampliando o espectro de genes-alvo.
Receptores tirosinoquinases
Os mensageiros extracelulares (geralmente fatores de crescimento, como a insulina e o fator de crescimento de fibroblasto), ao ligarem-se ao receptor tirosinoquinase, ativam sua autofosforilação sobre um resíduo Cys; então, o receptor se dimeriza, desencadeando uma cascata de fosforilação de proteínas, muitas delas tirosinoquinases citosólicas. Algumas delas entram no núcleo e fosforilam fatores de transcrição. Muitos ortólogos para as cinco maiores classes de receptores tirosinoquinases humanos [receptores de FGF, EGF, insulina, fator de crescimento endotelial vascular (VEGF) e fator de crescimento derivado de plaquetas (PDGF)] já estão presentes em Caenorhabditis elegans e Drosophila melanogaster. A ativação do receptor pelo ligante leva à ativação da porção quinásica do receptor, resultando em autofosforilação e fosforilação de substratos SHC, o que culmina com a ativação da proteína G Ras. A Ras é uma proteína G monomérica, com capacidade de ligar-se a GTP e GDP, tendo atividade GTPásica; essas propriedades são semelhantes às da subunidade a das proteínas G triméricas. O interesse despertado por essa pequena proteína, de 21 kDa, deve-se a seu papel central, multifuncional, na sinalização do crescimento e da profeliração celular, na diferenciação e na apoptose. As proteínas Ras processam os sinais [advindos de: 1) receptores tirosinoquinases, 2) receptores associados a enzimas quinases e 3) receptores acoplados a proteínas G] para o interior das células, afetando a transcrição gênica. Para tanto, os componentes comumente ativados pelas Ras são as quinases Ser/Tre, Raf, MEK e PI3K, ocasionando uma cascata de fosforilações que culmina em fatores de transcrição, principalmente ERK eJNK. Nas vias de sinalização de receptores monoméricos, a cascata de MAP quinases (MAPK) é recrutada, resultando na ativação de fatores de transcrição como CREB, c-Fos e Elk-1, envolvidos na transcrição de genes relacionados com a proliferação celular. Os receptores de fatores de crescimento, por exemplo a insulina, podem muitas vezes dimerizar-se, como início da sinalização. Nesse caso, é ativada a fosfoinositídio 3-quinase (PI3K), aumentando a concentração intracelular de PIP2 e PIP. Este, por sua vez, ativa a quinase dependente de fosfato de fosfatidilinositol (PDK-1), que subsequentemente ativa a Akt/PKB. A PI3K pode ser ativada por receptores de fatores de crescimento, diretamente ou através da proteína G monomérica Ras; a subunidade f3'Y (liberada das proteínas G após a estimulação de receptores acoplados à proteína G) também constitui um outro mecanismo de ativação de PI3K. A Akt/PKB é uma serina/treoninoquinase que, em mamíferos, se apresenta sob três isoformas conhecidas: Aktl, Akt2 e Akt3. A Ak:t ativada promove a sobrevivência celular através de duas vias distintas, descritas a seguir. Por uma das vias - inibe a apoptose ao fosforilar o componente Bad do complexo Bad/Bcl-XL. O Bad fosforilado liga-se a 14-3-3, causando a dissociação do complexo Bad/Bcl-XL, o que permite a sobrevivência celular. Pela outra via - ativa a IKK-a que, em última instância, conduz à ativação de NF-KB e à sobrevivência celular. 
Receptores serina/treoninoquinases 
O ligante conhecido para receptores serina/treoninoquinases é o fator de crescimento transformante beta (TGF-{3), cuja ligação ativa a capacidade quinásica do receptor que fosforila proteínas Smad citoplasmáticas. Estas movem-se para o núcleo, onde formam dímeros com outra proteína Smad, os quais agora se ligam ao DNA, reprimindo ou estimulando a transcrição do gene-alvo. Essa via de sinalização inibe o ciclo celular; portanto, não é de estranhar que mutações nos genes do receptor ou das proteínas Smad estejam associadas a câncer (p. ex., de pâncreas e de cólon). 
Receptores tirosinofosfatases 
Em contrapartida, os receptores semelhantes a tirosinofosfatases, quando ativados por ligantes, desfosforilam proteínas celulares. Seu domínio catalítico na porção citoplasmática da molécula é muitas vezes duplo. Só recentemente, foram identificados uns poucos ligantes para esses receptores. Por exemplo, no tecido nervoso, a contactina parece ser o parácrino responsável pela ativação de um subtipo de receptor tirosinofosfatase. Esses receptores vêm sendo implicados na angiogênese e na adesão celular. Receptores guanililciclases O hormônio peptídico denominado peptídio atrial natriurético (ANP), produzido preferencialmente pelas células musculares cardíacas, é lançado na circulação e vai ativar receptores de membrana que são guanililciclases (GC) de membrana. A ativação da GC leva à conversão de guanosina trifosfato ( GTP) em guanosina 3' ,5' monofosfato (cGMP). Existem outros dois hormônios análogos ao ANP: o BNP, produzido também no coração, e o CNP, formado nas células endoteliais dos vasos. Os três hormônios exibem atividade vasodilatadora e abaixam a pressão arterial por aumentar a excreção renal de sódio e água. O cGMP serve como um segundo mensageiro, de uma forma similar àquela observada com o cAMP; ele pode ser constituído pela ação da GC, que é a porção intracelular do receptor de membrana, ou de GC solúveis citosólicas. 
Receptores intracelulares 
Os receptores intracelulares regulam a expressão gênica de modo direto, pois são fatores de transcrição ativados por ligantes, situados no citoplasma ou no núcleo. Incluem os receptores de: hormônios esteroides (cortisol, hormônios sexuais), hormônio da tireoide (T3), vitamina D e os receptores órfãos. Estes últimos são receptores nucleares para os quais nenhum ligante foi, até o momento, identificado. 
Receptores de esteroides 
Receptores de esteroides são proteínas com afinidade por determinado esteroide que, uma vez complexados com o ligante, irão se dimerizar e se ligar a elementos responsivos localizados no promotor do gene alvo. Essa família de receptores tem em comum três domínios funcionais: o domínio em dedo de zinco (necessário para ligação ao DNA), a região N-terminal de ligação ao promotor e a região e-terminal (responsável pela ligação ao hormônio e à segunda unidade do dímero). E característico de muitos fatores de transcrição; entre eles, os receptores de esteroides. Alguns receptores de esteroides estão no núcleo, mantendo a expressão do gene reprimida, a ele ligados mesmo na ausência do hormônio. Os ligantes conhecidos para esse subtipo de receptor enzimático pertencem à família do peptídio natriurético atrial. Com o aumento de cGMP intracelular, causado pela ação catalítica da guanililciclase sobre o GTP, uma proteinoquinase dependente de cGMP (a PKG) é ativada, desencadeando fosforilações que evocam a resposta biológica final. GC = guanililciclase; NO= óxido nítrico; PDE = fosfodiesterase,  tilase; então, recruta acetilases e liga-se a regiões específicas responsivas a esteroides, ativando a expressão gênica. Outros receptores como os de glicocorticoides, estão no citoplasma. O cortisol, por exemplo, atravessa a membrana plasmática e liga-se ao seu receptor. O complexo resultante tem o domínio de ligação ao DNA comprometido por ligação a proteínas, como o dímero heat shock protein 90 (hsp 90), o heat shock protein 70 (hsp 70) e o FKB PS2 (Figura 3.34). A dissociação do complexo libera a subunidadereceptor/cortisol, agora na forma ligante ao DNA. O receptor ativado forma um homodímero e se transloca para o núcleo, onde se liga a elementos responsivos específicos ao cortisol no DNA (GRE), para ativar a transcrição gênica. As respostas rápidas (em cerca de alguns minutos), chamadas de respostas primárias, são consequentes do aumento da expressão de genes comuns, como cfos, independente do tipo de célula-alvo. As respostas tardias (de longo termo), denominadas secundárias, são específicas ao tecido-alvo. Por ser um gás, o NO difunde-se livremente através de membranas celulares. No entanto, sua meia-vida é muito curta, transformando-se rapidamente em nitratos e nitritos. Por isso, ele, geralmente, atua próximo de onde é sintetizado, de modo parácrino, ou mesmo autócrino. A sinalização evocada por NO depende de sua ligação a proteínas intracelulares receptoras, que tenham um íon metálico (p. ex., ferro) ou um átomo de enxofre (p. ex., cisteínas). Mudanças alostéricas nessa proteína levam à formação de um segundo mensageiro, que desencadeia uma cascata de reações. O receptor de NO mais conhecido é a guanililciclase; a estimulação das enzimas guanililciclases, solúveis no citosol ou ligadas à membrana. O cGMP pode, por sua vez, atuar de três maneiras diferentes, dependendo do ambiente celular em questão. Uma destas atividades conhecidas é a da modulação da concentração de cAMP, ativando ou inibindo uma fosfodiesterase específica para cAMP. Na retina, ou no sistema olfatório, o cGMP abre canais catiônicos modulados por nucleotídios cíclicos, os quais são essenciais para a geração de sinal nestes sistemas sensoriais. Finalmente, o cGMP ativa proteinoquinases dependentes de cGMP (PKG), eliciando uma grande gama de respostas celulares. Várias famílias de fosfodiesterases (PDE I a VI) agem como switches reguladores, ao catalisar a degradação de cGMP a 5' -monofosfato de guanosina (5' -GMP). Dentre elas, a PDE II é estimulada por cGMP e a PDE Figura 3.35 • Mecanismo proposto para potenciação de longo termo. Os receptores NMDA (canais de cálcio presentes na membrana do neurônio pós-sináptico) são abertos por glutamato (secretado pelo neurônio pr -sináptico), permitindo grande influxo de íons cai+. O complexo cai+ /calmodulina, en tão formado, ativa a enzima sintase de óxido nítrico (NOS), que catalisa a conversão dearginina em citrulina e óxido nítrico (NO). Este liga-se ao átomo de ferro da enzima guanililciclase, ativando-a e aumentando os níveis de cGMP e a atividade de PKG, tanto no neurônio pós-sináptico como no pré-sináptico. Em resposta, há aumento da secreção de glutamato e dos receptores NMDA, fortalecendo a relação sináptica entre esses neurônios. Inibida por cGMP; a PDE V liga-se a cGMP e é importante na regulação da contração de músculo liso, e a PDE VI é altamente seletiva para cGMP, localizando-se nos fotorreceptores. As proteinoquinases dependentes de cGMP emergiram como importantes quinases componentes de cascatas de sinalização. 
Regulações negativa e positiva do receptor 
O número de um dado receptor pode ser modulado, de modo negativo ou positivo, diretamente por seu ligante extracelular (regulação homoespecífica) ou por mensageiros seletivos para outros receptores (regulação heteroespecífica). Por exemplo, o hormônio da tireoide (T3) é indispensável para a manutenção do número de adrenorreceptores (receptores de epinefrina e norepinefrina) no músculo cardíaco (regulação heteroespecífica); quando existe T3 em excesso (em indivíduos hipertireóideos), ocorre a taquicardia típica dessa patologia. Opostamente, quando a insulina é secretada em excesso (em obesos), há diminuição do número de seus receptores, na maioria dos tecidos (regulação homoespecífica). A afinidade com que um mensageiro extracelular liga-se a seu receptor também pode ser alterada positivamente; assim, quando a ligação inicial de uma molécula do ligante a um receptor facilita a união das moléculas seguintes aos outros receptores, diz-se que o cooperativismo é positivo. Porém, quando a afinidade é reduzida pela ligação inicial, diz-se que o cooperativismo é negativo (p. ex., a insulina).
Os receptores podem ser divididos em duas grandes subunidades:
METABOTRÓPICOS:
- Ligados a proteína G: são as subunidades alfa, beta e gama, onde o ligante se une na parte extracelular, alterando, assim, a estrutura da proteína, que ativa a enzima ou ativa o canal iônico, GDP se transforma em GTP ou AMP em AMPC ou até mesmo GMP em GMPC
- Catalíticos: podem ser intrínsecos que possuem cadeia polipeptídica no citosol, ou extrínseca, com atividade da enzima periférica.
IONOTRÓPICOS:
- Canais receptores (ligação extracelular): o canal receptor de acetilcolina presente na fibra muscular que possui as subunidades alfa (2), beta e gama. A subunidade alfa possibilita a ligação do ligante que acarreta a despolarização da membrana pela entrada de Na+ que gera a contração muscular. O canal receptor de glutamato é responsável pela memória e o aprendizado, na medida em que a abertura dos receptores não – NMDA – possibilitam a entrada de NA+ (que gera a despolarização da membrana) e desbloqueia o MG2+.
- Hormônios proteicos, peptídicos e catecolamínicos são lipofílicos que atravessam a membrana.
- Receptores citoplasmáticos possuem sinalizadres lipossolúveis.
HOMEOSTASE DO MEIO INTERNO
 
A função celular normal requer que a composição do LIC seja controlada rigidamente. Por exemplo, a atividade de algumas enzimas depende do pH. Portanto, o pH intracelular deve ser regulado. A composição iônica do meio intracelular também é mantida dentro de limites estreitos. Isso é necessário para que se estabeleça o potencial de membrana, uma propriedade celular especialmente importante para a função normal das células excitáveis (p. ex., neurônios e células musculares) e para a sinalização intracelular. Por fim, o volume celular deve ser mantido, pois o murchamento ou inchação das células podem levar a lesões e morte celular. A regulação da composição e do volume intracelular é realizada pela atividade de transportadores específicos presentes na membrana plasmática das células. Esta seção analisa os mecanismos pelos quais as células mantêm seu ambiente iônico intracelular e o potencial de membrana, bem como controlam seu volume. 
Composição Iônica das Células 
Quando comparado ao LEC, o LIC se caracteriza por baixa [Na+] e alta [K+]. Isso ocorre em virtude da atividade da Na+,K+-ATPase, que transporta três íons Na+ para fora da célula e dois íons K+ para dentro da célula, para cada molécula de ATP hidrolisada. Os simportadores de Na+-glicose e Na+-aminoácido usam a energia do gradiente eletroquímico do Na+, que tende a levar o Na+ para o interior da célula, para impulsionar a absorção ativa secundária de glicose e aminoácidos pela célula. Da mesma forma, o gradiente de influxo do Na+ impulsiona a extrusão ativa secundária de H+ da célula, contribuindo para a manutenção do pH intracelular. O antiportador 3Na+-1Ca++, juntamente com a Ca++-ATPase da membrana plasmática, remove Ca++ da célula e desse modo contribui para a manutenção de baixa [Ca++] intracelular. Por fim, a voltagem da membrana impulsiona o Cl– para fora da célula por meio de canais seletivos para o Cl–, reduzindo assim a concentração a nível menor que o do LEC.
Potencial de Membrana
Para todas as células do organismo, o potencial de membrana de repouso está orientado com o interior da célula eletricamente negativo com relação ao LEC. Os principais determinantes do Vm são os canais iônicos. O tipo (i. e., seletividade), número e atividade (i. e., ativação de comportas) desses canais determinam a magnitude do Vm. Os potenciais de ação, observados em neurônios e outras células excitáveis, como as da musculatura esquelética e cardíaca, são gerados por alterações rápidas da atividade dos canais iônicos. Ao cruzarem a membrana por um canal, os íons geram uma corrente. Essa corrente pode ser medida, até mesmo, no nível de um só canal. Por convenção, a corrente gerada pelo movimento de cátionspara dentro da célula e de ânions para fora é definida como corrente negativa. Inversamente, o movimento de cátions para fora da célula e de ânions para dentro é definido como corrente positiva. Quando um potencial de ação é iniciado, os canais de Na+ se abrem e a membrana passa a ser predominantemente condutiva ao Na+. 
Regulação do Volume Celular 
Como já observado, alterações do volume celular podem levar a lesões e morte celulares. Consequentemente, as células desenvolveram mecanismos para regular seu volume. A maior parte das células é muito permeável à água, devido à presença de aquaporinas na membrana plasmática. Os gradientes de pressão osmótica, gerados por osmoles efetivos através da membrana celular, fazem com que a água se mova para dentro ou para fora da célula, o que resulta em alterações do volume celular. Portanto, as células se tornam inchadas em soluções hipotônicas e murchas em soluções hipertônicas. Entretanto, mesmo quando a célula é colocada em solução isotônica, a manutenção do volume celular é processo ativo que requer o gasto de ATP e, especificamente, a atividade da Na+,K+-ATPase. 
Regulação do Volume Celular Isotônico 
O gasto energético necessário para a manutenção do volume celular em solução isotônica resulta do efeito das proteínas intracelulares na distribuição de íons entre os dois lados da membrana, o que é chamado de efeito de Gibbs-Donnan. Esse efeito ocorre quando uma membrana que separa duas soluções é permeável a algumas das moléculas na solução, mas não a todas. Para as células, a membrana é a membrana plasmática, e as moléculas impedidas de cruzá-la são as proteínas e moléculas orgânicas intracelulares. A presença de moléculas impermeantes (p. ex., proteínas) em um dos compartimentos resulta, ao longo do tempo, no acúmulo de moléculas/íons permeáveis no mesmo compartimento. Isso aumenta o número de partículas osmoticamente ativas no compartimento que contêm os ânions incapazes de cruzar a membrana; assim, a pressão osmótica desse compartimento aumenta, e a água se move para seu interior. O efeito de Gibbs-Donnan aumentaria o número de partículas osmoticamente ativas nas células, resultando em sua inchação. No entanto, a atividade da Na+,K+-ATPase contrabalança o efeito de Gibbs-Donnan extrudando ativamente cátions (são removidos três íons Na+, enquanto dois íons K+ penetram na célula). Além disso, o gradiente de K+, estabelecido pela Na+,K+-ATPase, permite a formação do Vm (com o interior da célula negativo), que, por sua vez, faz com que o Cl– saia da célula. Assim, em virtude da atividade da Na+,K+-ATPase, o número de partículas osmoticamente ativas no interior da célula é menor do que o esperado em função do efeito de Gibbs-Donnan, e o volume celular se mantém em soluções isotônicas.
Regulação Não-Isotônica do Volume Celular 
 Em geral, alguns segundos ou minutos após a exposição da célula a volume não-isotônico de LEC ativam-se respostas reguladoras para restaurar o volume celular. No caso do inchamento celular, ocorre a redução regulatória de volume (RRV) por meio do transporte osmoticamente ativo de partículas (osmólitos) para fora da célula, reduzindo assim a pressão osmótica intracelular e restaurando o volume celular. Inversamente, no murchamento celular, o aumento regulatório de volume (ARV) transporta osmólitos para o interior da célula, aumentando, assim, a pressão osmótica intracelular e restaurando o volume celular. Esses osmólitos incluem íons e moléculas orgânicas e alguns aminoácidos (taurina, glutamato e β-alanina). Se exposta do LEC não-isotônico por períodos prolongados, a célula altera os níveis intracelulares de osmólitos orgânicos por meio de processos metabólicos. A resposta de ARV resulta na rápida absorçãoda NaCl e de diversos osmólitos orgânicos.
Os AGENTES podem ser agonistas que se ligam e ativam aumentando a capacidade de função e antagonistas que somente ocupam o receptor, ambos podem ser os fármacos. Além disso os hormônios, fatores de crescimento, íons, aminoácidos e peptídeos.