Aula 3 Pâncreas

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Aula 3: Pâncreas endócrino
Pâncreas : é um órgão ou uma glândula que tem a capacidade de produzir secreções exócrinas e endócrinas. As secreções exócrinas são secreções através do suco pancreático que possuem enzimas que auxiliam no processo da digestão ( por exemplo: amilase pancreática). Essa porção exócrina alcança um ducto específico que desemboca lá na ampola de Vater caindo no segmento do duodeno. A porção endócrina é responsável pela produção dos hormônios produzidos pelo pâncreas e liberados na corrente sanguínea.
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Compreendendo a estrutura do pâncreas:
- Ácinos pancreáticos : secretam o suco pancreático que vai para o duodeno. Mais de 95% da massa pancreática corresponde a células exócrinas, agrupadas em lóbulos (ácinos). Os ácinos estão conectados aos ductos pancreáticos, formando uma espécie de rede. As células acinares são responsáveis pela liberação de enzimas digestivas e outros componentes não enzimáticos (ex. bicarbonato) no duodeno, para facilitar a digestão.
- Ilhotas pancreáticas ( Ilhotas de Langerhans) : são responsáveis pela função endócrina do pâncreas. Formadas por agrupamentos de células envolvidos por tecido exócrino, altamente vascularizados e inervados, compostos por vários tipos diferentes de células, sendo as principais: alfa, beta, delta e células PP. Cada tipo celular secreta um tipo de hormônio. Existem pelo menos 6 tipos de células pancreáticas descritas: α, δ, β, células PP (ou células Ƴ), G e ε. 
-> Langerhans, em 1869, identificou esses aglomerados de células ovoides em meio ao tecido acinar pancreático. 
Os hormônios produzidos pelas células da Ilhota de Langerhans possuem ação local e em outras regiões específicas. Ex: a insulina, produzida pelas células Beta, age no músculo esquelético, no tecido adiposo, no fígado, no núcleo arqueado do hipotálamo (controlando a fome e saciedade).
 Tem-se uma Ilhota seccionada, mostrando as estruturas em seu interior:
O sangue flui do centro para a periferia;
A célula F: produz o peptídeo pancreático;
Células alfa: produzem glucagon e se localizam mais pela periferia;
Células beta: estão dispostas mais centralmente, produzem a insulina;
Células delta: produzem a somatostatina.
Células α: Correspondem a cerca de 25% das células das ilhotas. Localizam-se na periferia, juntamente com as células δ e PP. Sintetizam e secretam glucagon.
Células β: São as mais numerosas, correspondendo a aproximadamente 60% das células das ilhotas pancreáticas.  Localizam-se no centro da ilhota (“medula”) e são responsáveis pela síntese e pela secreção, principalmente, da insulina e peptídeo C.
Células δ: Representam cerca de 10% das células. Produzem principalmente somatostatina, um eficiente supressor da secreção de insulina, glucagon e hormônio de crescimento.
Células PP: Constituem cerca de 1% das células. Sintetizam o polipeptídeo pancreático, encontrado exclusivamente no pâncreas.
Células G: Representam cerca de 1% das células da ilhotas. Elas produzem gastrina.
Células  ε: São as menos numerosas, respondendo por cerca de 0,5-1%. Responsáveis pela produção de grelina.
As ilhotas pancreáticas podem receber até 15% do fluxo sanguíneo, apesar de representarem no máximo 2% da massa pancreática. A irrigação das ilhotas pancreáticas se dá de forma centrífuga, sendo as células β, localizadas no centro, as primeiras a receberem fluxo sanguíneo arterial. Posteriormente ocorre a irrigação das células mais periféricas, α e δ. Devido aos capilares fenestrados que são responsáveis por essa vascularização e possibilitam que os hormônios secretados rapidamente atinjam a circulação, essas células ficam expostas a altas concentrações de insulina, provocando uma inibição na síntese de glucagon.
OBS: Modelo estudado de hiperalimentação- trabalho com roedores, e esses animais ganhavam peso, desenvolviam muita gordura visceral e possuiam uma alteração na secreção de insulina. Em dado momento fazia-se o sacrifício desses animais, inflava o pâncreas com uma solução rica em colagenase ( que degrada o tecido acinar) permitindo então, o isolamento da Ilhota. Essas Ilhotas eram colocadas em placa de Petri, com ambiente propício (rico em glicose, cálcio, ph adequado, temperatura adequada) para que elas permanecessem vivas e com capacidade secretora. Colocava-se numa câmara com estrutura adequada para se estimular a produção de insulina com diferentes secretagogos ( substância que estimula a secreção de insulina). No caso da insulina, o secretagogo principal é a glicose, mas alguns aminoácidos também possuem a capacidade de estimular a secreção de insulina assim como determinados ácidos graxos livres também. Esse método permite quantificar a insulina, para assim comparar, por exemplo um grupo que tinha uma hiperalimentação secretava uma quantidade maior de insulina. A longo prazo, esse grupo teria um desgaste do pâncreas, pois ele estaria secretando a insulina numa quantidade acima do normal ou ideal. Isso pode desencadear um quadro de resistência à insulina no futuro, que se não for corrigido pode desenvolver um quadro de diabetes mellitus tipo2.
Insulina:
- A insulina foi isolada pela primeira vez em 1922 por Bating e Best;
- É constituída por duas cadeias de aminoácidos;
- Cadeia alfa: 21 resíduos de aminoácidos;
- Cadeia beta: 30 resíduos de aminoácidos;
- Presença de pontes dissulfeto entre resíduos de cisteína;
- É produzida pelas células β pancreáticas e sua síntese é estimulada por nutrientes, tais como glicose, aminoácidos e lipídeos. 
- Seus receptores estão presentes em diversos tecidos, incluindo hepático, adiposo e muscular, o que reflete a variedade de funções da insulina.
- A insulina é expressa por um gene localizado no cromossomo 11 das células beta pancreáticas ( quando esse gene é ativado, ele dá o comando para a produção da insulina);
- A síntese de insulina se inicia do RER através da pré-pró-insulina, que vai sendo clivada até que se libere a insulina e uma outra substância que é o peptídeo C.
 Síntese de Insulina
 ( Célula Beta pancreática):
A pré-pró-insulina é uma molécula constituída por 4 domínios : peptídeo C, cadeias A e B (insulina) e um peptídeo sinalizador. No RER, a pré-pró-insulina sofre clivagem de seu peptídeo sinalizador, dando origem a pró-insulina. A pró-insulina é transportada por microvesículas até o CG, durante o trajeto pelo CG até a formação de grânulos de secreção, a pró-insulina é convertida em insulina através da clivagem do peptídeo C. Uma vez separados, a insulina e o peptídeo C são acondicionados em grânulos secretores. 
As proteínas clatrinas sinalizam o caminho dos grânculos para que eles não sejam degradados e sim direcionados para dar origem a insulina e peptídeo C. A célula B-pancreática está em constante reposição do estoque de insulina, de modo que, em situações agudas como sobrecarga de glicose, há disponibilidade imediata do hormônio. Os grânulos recebem estímulos de proteínas contráteis que estão presentes no citoesqueleto de actina (miosina, actina, calmodulina). Quando essas proteínas são fosforiladas e ativadas, os grânulos se movimentam em direção a membrana plasmática, se fusionam com a membrana, onde ocorre a exocitose da insulina. Esse hormônio cai no espaço intersticial e depois ganha a corrente sanguínea. 
Mecanismo de secreção da Insulina
Na célula B pancreática, a glicose atravessa a membrana plasmática por difusão facilitada, através do seu transportador GLUT 2. Nos períodos pós-prandiais (após refeição), a glicemia aumenta, entra-se no estado de hiperglicemia, portanto, a célula B pancreática precisa liberar a insulina para que essa glicose (que está no sangue) seja internalizada pelas células. Logo, essa célula possui um mecanismo típico de secreção de insulina nos períodos pós prandiais. Uma vez dentro da célula, a glicose é fosforilada em glicose-6-fosfato e assim ela é metabolizada até dar origem ao piruvato. Este será metabolizado no Ciclo de Krebs, através da fosforilação oxidativa gerando ATP. O aumentoda relação ATP/ADP (ATP em maior quantidade na célula) promove o fechamento dos canais de potássio ATP-dependentes ( que permitem a passagem do K+ do meio intra para o meio extracelular), reduzindo, então, o efluxo de K+. Há o acúmulo de K+ no citosol e como ele tem carga positiva provoca a despolarização da membrana. Essa mudança de carga faz com que canais de cálcio voltagem-dependentes se abram, o que acarreta um influxo de cálcio dentro da célula, ativando proteínas como a calmodulina quinase( o cálcio se liga a ela tornando-a ativa), que irá ativas outra proteína chamada de AKT, e essa irá ativar a actina (proteína contrátil). Essa elevação das concentrações intra-celulares de cálcio desencadeia exocitose dos grânulos de insulina, culminando com a sua liberação.
OBS: No indivíduo diabético mellitus tipo 2 há uma falha no fechamento do canal de potássio e abertura do canal de cálcio. Ao tomar a metiformina, ela age sobre esses canais, fazendo com que se libere a insulina.
Outros fatores também modulam a secreção de insulina, como ácidos graxos, aminoácidos, hormônios.
O mecanismo pelo qual a glicose entra na célula( período pós-prandial )foi descrevido acima. Como se dá o mecanismo com os ácidos graxos? Uma elevação nos níveis de ácidos graxos livres induz uma resposta compensatória na secreção de insulina. Uma vez que o ácido graxo entra na célula, ele é transformado em LC-Coa, que entra no Ciclo de Krebs, gerando ATP. Uma vez aumentados a razão ATP/ADP, ocorre o fechamento dos canais de potássio e abertura dos canais de cálcio, que estimula a PKC que promove a exocitose da insulina. Através da LC-Coa, pode-se estimular a liberação do cálcio armazenado no retículo endoplasmático, aumentando os níveis de cálcio no citosol. Há também, a ativação da fosfolipase C, que age em fosfolipideos de membrana plasmática, gerando fosfatidil-inusitol-3-fosfato e diacilglicerol que também estimulam PKC (que estimula a exocitose da insulina).
No primeiro momento, uma parte da insulina liberada irá percorre o corpo e a outra parte vai agir na própria célula B. Isso estimula mais secreção de insulina. A secreção de insulina se dá por Feedback positivo. Essa insulina entra pelo receptor IR(proteína na membrana plasmática), ativando-o. Ativa-se também, outras proteínas presentes no citosol, como o IRS-1(substrato do receptor de insulina tipo 1) que é transformado em fosfato-3-quinase(PI 3-K) e este, estimula a liberação do cálcio pelo retículo endoplasmático. Uma vez acumulado no citosol, o cálcio estimula PKC que faz com que essa insulina seja exocitada. 
Perfil de secreção da Insulina:
A secreção da insulina ocorre em duas fases: Fase 1-Liberação rápida (insulina estocada) e Fase 2 -Liberação lenta ( insulina recém sintetizada). As duas fases são essenciais para a saúde do indivíduo. 
Fase 1: Quando a glicose entra na célula, rapidamente tem-se um Pool (pico) de secreção de insulina que dura aproximadamente 15 minutos.
Fase 2: Tem-se a insulina recém-sintetizada, é mais duradoura. Não é tão proeminente, mas essa fase é fundamental para que o indivíduo entre no estado de normoglicemia. Quando se perde a fase 1, tem-se um quadro de diabetes mellitus tipo 2; quando se perde a fase 1 e 2 tem-se um quadro de diabetes mellitus tipo1. Logo, na diabetes tipo 1 ( começa geralmente na infância), precisa-se de insulina aplicável, porque o indivíduo não possui a capacidade de produzir ( o corpo dele destruiu as células B pancreáticas-reação autoimune). Já na diabetes tipo 2 (tardia, ocorre geralmente em adultos), o indivíduo não zera a fase 1, mas perde um pouco da secreção de insulina. Neste caso, toma metformina que já é o necessário para que ele volte ao estado de normoglicemia. Se esse indivíduo, com diabetes tipo 2 não faz o uso de medicamento correto, não possui uma alimentação adequada, a fase 2 também pode ser comprometida. Esse indivíduo passará a depender de insulina exógina, ao longo de 10-15 anos, essas pessoa pode desenvolver problemas na vascularização. Lembrando que o diabético mal controlado tem dificuldade na cicatrização de feridas. 
OBS: Além do controle da glicemia, a insulina é um hormônio anabólico que promove a síntese de lipídeos, carboidratos e proteínas . Para contrabalancear essa ação anabólica, a insulina inibe a fome e estimula a saciedade (núcleo arqueado hipotalâmico). Se este estímulo falhar, no caso em obesos, mesmo não sentindo fome, a pessoa terá vontade e desejo de comer para trazer a sensação de felicidade, de prazer.
Regulação do apetite pela Insulina
 
É possível observar o núcleo arqueado do hipotálamo associados a neurônios relacionados à fome e saciedade. Pode-se ter uma resistência da ação da insulina a nível central que é a nível hipotalâmico, porém essa ação pode funcionar a nível periférico.
Ação central da insulina:
Na ação central, o núcleo arqueado do hipotálamo se associada a neurônios orexigênicos que é o NPY ( neuropeptídeo Y) e o AGRP ( peptídeo agulte? relacionado). Os neurônios anorexigênicos quando estimulados reduzem a sensação de fome – POMC ( pró-ópiomelanocortina?). Esses neurônios têm receptores para alguns hormônios na membrana plasmática. Assim, a insulina inibe NPY e AGRP (inibe a fome) e ao mesmo tempo, ela vai estimular os neurônios POMC ( neurônios que dão saciedade). Uma vez dada essa sinalização, o POMC libera um hormônio que é o alfaMSH que irá atuar em neurônios de segunda ordem que promovem a saciedade. Porém, se esta sinalização estiver defeituosa, como o que ocorre com indivíduos obesos, não terá a sensação de saciedade.
Ações periféricas da insulina:
- Músculo esquelético:
Na célula muscular, a insulina se liga ao seu receptor específico (IR) e o ativa, fazendo-o mudar de conformação, ele é fosforilado em resíduos de tirosina. Quando o fósforo se liga a tirosina, ativa esse receptor. Uma vez ativado, ele irá ativar outras proteínas que estão no citosol, como por exemplo a IRS-1 (2,3,4), Gab-1 que formam as rotas alternativas. Se o IRS-1 for ativado, tem-se a via que leva a ativação da PI3K, que ativa a AKT. A AKT no músculo esquelético estimula a translocação do GLUT-4 (vai para a membrana), e assim a glicose entra no músculo. Isso ocorre no período pós-prandial, em que a glicose está elevada no sangue. Quem entra na célula é a glicose, a insulina fica ligada ao receptor. Logo, o indivíduo entra no quadro de normoglicemia. O GLUT-2 que aparece na membrana plasmática da célula B, independe da ação da insulina ( permanece a mesma quantidade de GLUT2 na membrana dessa célula, independente da quantidade de insulina). Entretanto, o GLUT4 é dependente da insulina porque se sempre tivesse GLUT4 na membrana do músculo esquelético, o indivíduo entraria num quadro de hipoglicemia- ele fica presente na membrana nos períodos pós-prandiais. Existe outra via alternativa, a CAP/CBL, que pode ser utilizada caso a via IRS esteja comprometida. Essa via também promove a translocação do GLUT4.
A forma cessar a internalização da glicose é inativando os receptores de insulina, que também irá parar a translocação do GLUT4 e também para parar de secretar insulina pelo pâncreas. Assim, a PTP1B bloqueia o efeito da fosforilação e também bloqueia o IR. Assim, ela consegue fazer com que esse processo cesse. Como foi dito, a insulina tem uma capacidade anabólica, assim ela consegue fazer a ativação do IRS-3 que irá inativar a MAPK. A MAPK é uma proteína que aumenta a expressão de determinados gens que irão sintetizar outras proteínas que serão, por exemplo para o crescimento, seja para criança seja para adulto. 
- Tecido adiposo 
Na membrana plasmática do adipócito tem um receptor de insulina e desta forma, ela se liga a ele, por meio da autofosforilação do receptor e ativação de algumas proteínas que são enzimas através da ativação de um fator de transcricional ( SREBP 1c). Esse fator atua num segmento do DNA, estimulando a síntese de proteínas que são enzimas ( acetil CoA carboxilase e ácido graxo sintetase). A Acetil CoACarboxilase transforma o acetil CoA em Malonil CoA e a Ácido graxo sintetase transforma o malonil CoA em ácidos graxos saturados ( produção de gordura) – por isso que se fala que a insulina é um hormônio anabólico.
Resistência à ação da insulina:
A resistência à insulina se caracteriza por ações em diversos pontos da via de transmissão do sinal de insulina como:
- Diminuição da atividade do IR ( a ativação do IR não é 100%);
- Redução da atividade do IRS-1 e IRS-2 ( pode comprometer a ação do GLUT4);
- Subtração da atividade da PI3K ( também pode comprometer a ação do GLUT4);
- Abate da translocação do GLUT4.
Tem os fármacos e também uma reeducação alimentar (mudança de estilo de vida) que pode fazer com que essa resistência acabe. Se acabar, volta-se a ser um indivíduo com saúde padrão. Se não acabar, o quadro piora, o indivíduo caminha para ser um diabético
Causas da resistência à insulina:
Excesso de ácidos graxos livres ( ingestão de muita gordura na dieta)- esses ácidos graxos livres irão ativar outras proteínas que vão atrapalhar o comando da insulina na célula). Essas proteínas são a JNK e a IKK.
Além dos ácidos graxos livres também tem outras substâncias, o lipopolissacarídeo (LPS) que irão ativar as proteínas JNK e IKK. O LPS é um produto das bactérias que compõem a microbiota intestinal, que são bactérias do Filo Firmicotes. Essas bactérias são normais do intestino, porém quando estão em quantidades certas. Se elas estiveram em quantidade aumentada, há uma produção excessiva dos lipopolissacarídeos, que irão ativar a JNK e IKK. A fosforilação dessas proteínas ( JNK e IKK) faz com que haja uma fosforilação de proteínas da via insulínica em resíduos de serina, que inibem a sinalização, ou seja, levando à resistência à insulina.
 
Os lipossacarídeos se ligam aos receptores Toulike ( TLR-4), que uma vez ativados, ativam a JNK, IKK. Uma vez ativadas, essas proteínas induzem a fosforilação em resíduos de serina, tanto no receptor quanto no IRS-1/ IRS-2, bloqueando a translocação de GLUT4.
Glucagon
- É um hormônio peptídico;
- Formado por 29 aminoácidos, dispostos em uma cadeia única;
- Produzidos pelas células α das Ilhotas pancreáticas;
- Sua secreção é estimulada durante quadro de hipoglicemia, por isso que se ouve falar que a insulina e o glucagon são hormônios contra-reguladores (quando a glicemia está alta, o corpo secreta insulina, e quando ela está baixa, secreta-se glucagon).
- O principal papel fisiológico do glucagon é estimular a produção de metabólitos energéticos pelo fígado, além de aumentar a concentração de glicose e corpos cetônicos no sangue. Assim, ele degrada o glicogênio em glicose, forma glicose a partir de ácido lático e aminoácidos, regulando a glicemia.
Regulação da glicemia pelo glucagon e pela insulina:
 
Durante situações de hipoglicemia, há um estímulo na célula alfa pancreática para liberação do glucagon. O glucagon age nas células do fígado (gliconeogênese) para se liberar a glicose para o sangue, também forma a glicose a partir do ácido lático e aminoácidos. Em situações de hiperglicemia, o glucagon para de ser secretado, por exemplo no período pós-prandial. Já o alto nível de glicose no sangue, estimula as células beta a secretarem a insulina, que age em várias células do corpo para que a glicose entre nelas. A medida que a glicemia diminuir, inibirá a secreção de insulina.
Além desses hormônios, existem outros que alteram a glicemia como o cortisol, que impede a hipoglicemia e é liberado majoritariamente pela manhã.
Somatostatina
- É um hormônio sintetizado pelas células δ(delta) das ilhotas pancreáticas;
- Formado por uma sequência de 28 aminoácidos, em cadeia única;
- Tem como função: 
Inibir a secreção de GH; 
Inibir as secreções pancreáticas; 
Inibir a motilidade do estômago e a contração da vesícula biliar;
Inibir a secreção de insulina e glucagon.
A somatostatina é um hormônio pan-inibitório, porque sua função principal é inibir outros hormônios.