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SISTEMA ENDÓCRINO – HOMÔNIOS HIPOFISÁRIOS E SEU CONTROLE PELO HIPOTÁLAMO Hormônio substância química produzida por uma célula ou grupo de células e liberada no sangue para seu transporte até um alvo distante, onde exerce seu efeito com concentrações muito baixas. Os hormônios agem nas suas células-alvo de três maneira básicas: (1) controlando a taxa de reações enzimáticas, (2) controlando o transporte de íons ou moléculas através da membrana plasmática ou (3) controlando a expressão gênica e a síntese de proteínas. A ação hormonal precisa ser finalizada: Em geral, os hormônios na corrente sanguínea são degradados em metabólitos inativos por enzimas encontradas principalmente no fígado e nos rins. Os hormônios que estão ligados aos seus receptores podem ser degradados por enzimas ou, o complexo receptor-hormônio pode ser levado para dentro da célula (endocitose) e degradado por lisossomos. Os hormônios podem ser classificados em: Hormônios peptídeos: variam de pequenos peptídeos com 3 aminoácidos até grandes proteínas. Ex: insulina e hormônio da paratireoide. Hormônios esteroides: derivados do colesterol. São produzidos apenas no córtex da suprarrenal, nas gônadas e na placenta. Exs: cortisol, estrogênio, progesterona e androgênios. Hormônios derivados de aminoácidos: a melatonina é derivada do triptofano e as catecolaminas e os hormônios da tireoide são derivados da tirosina. Os hormônios podem ser classificados por suas vias reflexas Todas as vias reflexas têm componentes similares: um estímulo, um sinal de entrada, a integração do sinal, um sinal de saída e uma resposta. Em uma via reflexa simples, a resposta normalmente atua como um sinal de retroalimentação negativa, que desliga o reflexo. Ex: um aumento na concentração de glicose no sangue estimula a secreção de insulina pelo pâncreas; a insulina vai até os tecidos-alvo, que aumentam a captação e o metabolismo da glicose. A resultante diminuição de glicose no sangue age como um sinal de retroalimentação negativa que desliga o reflexo, finalizando a liberação de insulina pelo pâncreas. HOMÔNIOS HIPOFISÁRIOS E SEU CONTROLE PELO HIPOTÁLAMO A glândula hipófise é na verdade duas glândulas fundidas: a adeno-hipófise (anterior), que é uma verdadeira glândula endócrina de origem epitelial e a neuro-hipófise (posterior), que é uma extensão do tecido neural. Neuro-hipófise Armazena e libera dois hormônios: a ocitocina e a vasopressina (peptídeos), os quais são sintetizados no corpo celular de neurônios hipotalâmicos e depois são transportados pelas neurofisinas até as terminações nervosas na hipófise posterior. Controle da secreção hipofisária pelo hipotálamo - neuro-hipófise A secreção da neuro-hipófise é controlada por sinais nervosos, que se originam no hipotálamo e terminam na neuro-hipófise. As células que compõem a neuro-hipófise são células gliais, denominados pituícitos, os quais atuam apenas como estrutura de sustentação para o grande número de fibras nervosas terminais que se originam nos núcleos supra-ópticos e paraventriculares do hipotálamo. As terminações nervosas consistem em protuberâncias bulbosas que contêm numerosos grânulos secretores. <<Se o pedículo hipofisário for seccionado acima da hipófise, mas sem lesionar o hipotálamo, os hormônios da neuro-hipófise continuam a ser secretados quase normalmente>>. O hipotálamo é um centro coletor de informações relativas ao bem-estar interno do corpo e, grande parte desta informação é utilizada para controlar as secreções de muitos hormônios hipofisários. A ocitocina controla a ejeção de leite e as contrações do útero no trabalho de parto. (Sintetizada nos núcleos supraventriculares) A vasopressina (hormônio antidiurético – ADH) regula o equilíbrio hídrico do corpo. (Sintetizado nos núcleos supra-ópticos) Funções fisiológicas do ADH Na presença do ADH, a permeabilidade dos ductos e túbulos coletores à agua aumenta muito, permitindo que a maior parte da água seja reabsorvida à medida que o líquido tubular passar através desses ductos, conservando assim a água no corpo. Quando o ADH atua sobre a célula, ele se liga a receptores de membrana que levam à formação de cAMP, que por sua vez, causa a fosforilação de elementos nas vesículas especiais (que contém as aquaporinas), de modo que estas se fundem com a membrana, inserindo as aquaporinas e, consequentemente, aumentando a permeabilidade à agua. Regulação osmótica sabe-se que em alguma parte do hipotálamo existem receptores neuronais modificados, denominados osmorreceptores. Quando o liquido extracelular fica muito concentrado, o líquido é puxado por osmose para fora da célula osmorreceptora, diminuindo seu tamanho e iniciando sinais nervosos apropriados no hipotálamo para desencadear a secreção adicional de ADH. Por outro lado, quando o líquido celular está muito diluído, a água desloca-se para o interior da célula, o que diminui o sinal para a secreção de ADH. Efeito vasoconstritor o ADH exerce efeito na constrição das arteríolas e, portanto, na elevação da pressão arterial. Um dos motivos que faz o ADH ser liberado é a redução do volume sanguíneo. Funções fisiológicas da ocitocina Contração uterina a estimulação do colo uterino na mulher grávida produz sinais nervosos que se dirigem até o hipotálamo e causam a secreção aumentada de ocitocina. Ejeção do leite os estímulos de sucção no mamilo produzem sinais que são transmitidos, através dos nervos sensitivos, até os neurônios de ocitocina nos núcleos paraventriculares e supra- ópticos do hipotálamo, causando a liberação de ocitocina pela neuro-hipófise. A ocitocina é então transportada pelo sangue até as mamas, onde provoca a contração das células mioepiteliais situadas fora dos alvéolos, que formam uma rede que circundam os alvéolos das glândulas mamárias. Adeno-hipófise Secreta 6 hormônios peptídicos, que desempenham papeis importantes no controle das funções metabólicas de todo o corpo: - Hormônio do crescimento (GH) - Adrenocorticotrofina (ACTH) - Tireotropina (TSH) - Prolactina (PRL) - H. Folículo Estimulante (FSH) - H. Luteinizante (LH) A hipófise anterior possui um tipo de célula para cada hormônio importante produzido: 1. Somatotropos – GH 2. Corticotropos – ACTH 3. Tireotropos – TSH 4. Gonadotropos – FSH e LH Um hormônio que controla a secreção de outro hormônio é conhecido como hormônio trófico! 5. Lactotropos – PRL Controle da secreção hipofisária pelo hipotálamo - adeno-hipófise A secreção da adeno-hipófise é controlada por neuro-hormônios tróficos denominados hormônios (ou fatores) de liberação ou de inibição hipotalâmicos, que são secretados no hipotálamo e, a seguir, são transportados até a adeno-hipófise através de diminutos vasos sanguíneos, chamados de vasos-porta hipotalâmico-hipofisários Os hormônios hipotalâmicos são: 1. Hormônio liberador da tireotropina (TRH) causa a liberação do TSH 2. Hormônio liberador da corticotropina (CRH) causa a liberação da Adrenocorticotrofina 3. Hormônio liberador do hormônio do crescimento (GHRH) liberação do GH 4. Somatostatina hormônio inibidor da liberação do GH 5. Hormônio liberador das gonadotrofinas (GnRH) causa liberação do FSH e LH 6. Hormônio de inibição da prolactina (PIH) – dopamina Alças de retroalimentação no eixo hipotálamo-hipófise É uma das mais complexas, pois envolve 3 centros integradores: o hipotálamo, a adeno-hipófise e o alvo endócrino do hormônio da hipófise. O que esta viadifere das outras é que, ao invés da O sistema-porta é uma região especializada da circulação que consiste em dois conjuntos distintos de capilares que estão diretamente conectados por um conjunto de vasos sanguíneos mais longos. A quantidade de hormônio liberada no sistema porta é bem baixa, pois devido ao pequeno volume sanguíneo nesta região, o hormônio fica concentrado. Assim, um pequeno número de neurossecretores no hipotálamo pode controlar de forma eficaz a adeno-hipófise. resposta agir como um sinal de retroalimentação negativa, os próprios hormônios são o sinal de retroalimentação. Cada hormônio retroalimenta para suprimir a secreção hormonal pelos centros integradores anteriores da via reflexa. Quando a secreção de um hormônio em uma via complexa aumenta ou diminui, a secreção dos outros hormônios também muda devido às alças de retroalimentação que conectam os hormônios. Funções fisiológicas do hormônio do crescimento (GH - somatotropina) Talvez seja o único hormônio liberado pela adeno-hipófise que não tem como seu alvo uma glândula, pois exerce seus efeitos diretamente sobre quase todos os tecidos do corpo. Induz o crescimento de quase todos os tecidos do corpo que têm a capacidade de crescer. O GH estimula fortemente os osteoblastos para os ossos crescerem em espessura e para o crescimento em comprimento, a cartilagem epifisária vai depositando osso até que aconteça a fusão das epífises com a diáfise, momento em que o osso para de crescer. O GH induz o fígado a sintetizar várias proteínas chamadas somatomedinas (fator de crescimento semelhante à insulina - IGF), que tem efeito potente de acentuar todos os aspectos do crescimento ósseo. A meia-vida da somatomedina prolonga os efeitos promotores do crescimento dos surtos de secreção do GH, conforme o gráfico. Os pigmeus da África têm incapacidade congênita de sintetizar somatomedina C, o que explica sua baixa estatura; Promove o aumento do tamanho das células; Aumenta o número de mitoses; Promove a diferenciação específica de certos tipos celulares, como as células do crescimento ósseo e as células musculares imaturas. Além de seu efeito sobre a estimulação do crescimento, o GH também exerce efeitos metabólicos específicos para aumentar a proteína corporal, utilizar a reserva de gordura e conservar carboidratos: Aumento da síntese proteica na maioria das células do corpo (aumentando o transporte de aminoácidos para dentro das células e também aumentando a transcrição e tradução); Mobilização aumentada dos ácidos graxos do tecido adiposo, aumento dos ácidos graxos livres no sangue e uso aumentado dos ácidos graxos como fonte de energia, o que permite uma diminuição do catabolismo de proteínas (GH “poupador de proteínas”); o GH também intensifica a conversão dos ácidos graxos em Acetil-CoA e sua utilização subsequente como fonte de energia (vai para o ciclo de Krebs); Redução da utilização da glicose em todo o corpo redução da captação de glicose pelos tecidos, aumento na produção de glicose pelo fígado e aumento na secreção de insulina. Esse processo acaba levando a resistência à insulina, por isso os efeitos do GH são denominados diabetogênicos. Regulação da secreção do GH A secreção do GH é controlada por dois fatores secretados pelo hipotálamo e depois transportados até a adeno-hipófise através dos vasos porta, que são o hormônio liberador do GH (GHRH) e o hormônio de inibição do GH (somatostatina). O GHRH estimula a secreção do GH ao ligar-se a receptores de membrana específicos na superfície das células secretoras de GH; então os receptores ativam o sistema de adenilato-ciclase, aumentando o nível intracelular de cAMP, que por O efeito do GH, ao promover a utilização de gordura, juntamente com seu efeito anabólico sobre as proteínas, produz um aumento da massa corporal magra. Meia-vida: GH: 20 minutos Somatomedina C: 20 h sua vez, exerce efeito tanto a curto prazo como a longo prazo: a curto prazo, consiste em aumentar o transporte de íons cálcio para dentro da célula (o que vai causar a fusão de vesículas secretoras de GH com a membrana e liberação do hormônio); e a longo prazo, consiste em aumentar a transcrição no núcleo pelos genes responsáveis pela nova síntese do GH. Existe o mecanismo de feedback, quando a concentração do GH no sangue está alta, ocorre a diminuição na sua secreção, mas não se sabe se isso ocorre através da inibição do hormônio liberador do GH ou através de um aumento da somatostatina. A longo prazo, o principal fator de controle da secreção do GH consiste no estado de nutrição a longo prazo dos próprios tecidos, pois a deficiência nutricional ou o excesso de necessidade de proteínas, aumentam a liberação de GH, que por sua vez, promove a síntese de proteínas e ao mesmo tempo conserva as que já estão presentes nas células. Anomalias da secreção de GH - Pan-hipopituitarismo: secreção diminuída de todos os hormônios da adeno-hipófise. - Nanismo: deficiência da secreção da adeno-hipófise durante a infância. Pode ser realizado tratamento com o GH, porém é somente o GH dos seres humanos que tem efeito. - Gigantismo: as células acidófilas tornam-se excessivamente ativas e liberam quantidades exageradas do GH. O gigante geralmente apresenta hiperglicemia e as células do pâncreas ficam sujeitas a degeneração, podendo levar a caso de diabetes melito. - Acromegalia: quando se desenvolve um tumor acidófilo na hipófise após a adolescência (após a fusão das epífises com a diáfise), então há o crescimento de tecidos moles e dos ossos apenas em espessura. - Possível papel da diminuição de GH como causa do envelhecimento: nos indivíduos que perderam a capacidade de secretar o GH, o envelhecimento fica acelerado. Quando não há GH, consequentemente não há aumento na síntese proteica e nem preservação das proteínas que já encontram no corpo, então ocorre a deposição diminuída de proteínas na maioria dos tecidos do corpo, com a deposição de gordura no seu lugar. Funções fisiológicas do hormônio tireotrófico (TSH) A função primária do TSH consiste em induzir alterações morfológicas e funcionais nas células foliculares tireoidianas. Ativa todas as etapas que envolvem a biossíntese e secreção dos hormônios tireoidianos: 1) transporte ativo do iodeto do líquido extracelular para as células foliculares; 2) oxidação do iodeto e incorporação do iodo à molécula de tireoglobulina, cuja síntese também é estimulada pelo TSH; 3) conjugação das iodotirosinas e consequente formação das iodotironinas (T3 e T4) e 4) secreção hormonal, que se inicia com a endocitose de coloide e posterior proteólise da tireoglobulina iodada, por aumento da atividade lisossomaI. O resultado final dessas ações do TSH é a liberação dos hormônios tireoidianos para o citoplasma das células foliculares e, a seguir, para a circulação. Mecanismo de ação: As ações biológicas do TSH são deflagradas por meio da sua interação com receptores, acoplados à proteína Gs, localizados na membrana das células foliculares tireoidianas. Dessa interação resulta a ativação do sistema enzimático adenilato-ciclase e consequente aumento da geração intracelular de cAMP. Segue-se a ativação da proteína cinase A (PKA) e fosforilação de proteínas envolvidas na síntese de hormônios tireoidianos. O TSH também interage com receptores de membrana acoplados à proteína Gq (Fosfolipase C), levando à ativação da via do fosfatidilinositol e da PKC. O número de TSH-R na célula tireoidiana é aumentado pelo TSH (ou up-regulation). Regulação da secreção: O controle da secreçãode TSH é realizado basicamente por mecanismos que envolvem: 1) os hormônios tireoidianos circulantes, que atuam sobre tireotrofos e neurônios hipotalâmicos específicos por mecanismo de retroalimentação negativa. A interação do T3 com os receptores nucleares I) inibe a expressão do gene que codifica a cadeia beta do TSH e 2) induz a expressão de uma ou mais proteínas não identificadas que inibem a secreção dos grânulos de TSH já armazenados, levando, consequentemente, à queda dos níveis circulantes deste hormônio. O controle ainda é feito via hipotálamo, inibindo a síntese e secreção de TRH, ou então estimulando a secreção de somatostatina, o que leva a uma diminuição dos níveis circulantes de TSH 2) os hormônios produzidos no hipotálamo, liberadores e inibidores, cujo transporte à adeno- hipófise se dá através da circulação porta hipotálamo-hipofisária. Em linhas gerais, o TRH age no tireotrofo, por meio de receptores de membrana, ativando a via da Fosfolipase C, resultando 1) na mobilização de Ca2+ dos estoques intracelulares e consequente secreção do TSH armazenado, e 2) no aumento da síntese de TSH, a qual se deve à fosforilação, pela PKC, de proteínas que atuam sobre a transcrição gênica. A dopamina e a somatostatina são inibidores da liberação do TSH. Funções fisiológicas das gonadotrofinas (FSH e LH) As ações do FSH sobre as gônadas femininas refletem-se no estímulo do crescimento e maturação dos folículos ovarianos, bem como na síntese dos esteroides sexuais femininos, conhecidos como estrógenos, pelas células da granulosa. O LH age conjuntamente com o FSH durante o período de desenvolvimento dos folículos ovarianos. Os receptores de LH são encontrados nas células da teca, onde o LH atua induzindo a síntese de precursores androgênicos, que se difundem até as células da granulosa, onde são convertidos a estrogênios sob ação do FSH. O LH é também responsável pelo processo de ovulação e pelo estímulo da síntese de um outro esteroide sexual, a progesterona, que, antes da ovulação, é sintetizada nas células da teca e, depois da ovulação, no corpo lúteo. Nas gônadas masculinas, o FSH é responsável pela espermatogênese, (no final participa também a testosterona, cuja síntese se dá nas células intersticiais de Leydig, sob estímulo do LH). O mecanismo de ação é através de proteínas G, que levam ao aumento de cAMP. Regulação da secreção também é feita através da concentração plasmática dos produtos de secreção das glândulas-alvo (progesterona, estrógeno e testosterona) através de feedback negativo e também pela secreção do GnRH pelo hipotálamo. Entretanto, durante o período pré- ovulatório do ciclo, os estrógenos exercem um mecanismo de feedback positivo na secreção de GnRH que culmina com a ovulação (uma secreção preferencial de LH acaba ocorrendo nesse período, o que leva à ovulação). A ação do GnRH sobre a regulação da síntese e secreção de LH e FSH ocorre por meio da sua interação com receptores localizados na membrana, da qual resulta a ativação da Fosfolipase C e, subsequentemente, da PKC. O complexo GnRH-receptor pode acoplar-se à diferentes proteínas G e que a ligação do GnRH provoca oscilações na concentração de Ca2+ no gonadotrofo. O sistema Ca2+ -calmodulina parece ser igualmente importante para que o gonadotrofo responda ao GnRH. Funções fisiológicas da prolactina A Prl é necessária para induzir a expressão de enzimas relacionadas à síntese de lactose e caseína e a lactação propriamente dita. Há evidências de que a Prl exerça um efeito inibitório sobre a expressão dos receptores de LH e FSH nas gônadas, levando, quando em excesso, à diminuição do seu número, com consequente diminuição da sensibilidade desses tecidos às gonadotrofinas, sendo causa frequente de esterilidade feminina. Pode-se ainda, por meio deste mesmo argumento, justificar a ocorrência de ciclos anovulatórios em pessoas em fase de amamentação. A interação da dopamina com o receptor acoplado a proteína G leva à diminuição do conteúdo intracelular de cAMP e de Ca2+ e, por conseguinte, à diminuição da síntese e secreção de Prl. Funções fisiológicas do ACTH O ACTH exerce seus efeitos nas células alvo através da interação com receptores específicos localizados na membrana plasmática. A ocupação desses receptores resulta na ativação da adenilato ciclase e da via do fosfatidilinositol; segue-se a fosforilação de proteínas específicas e a consequente manifestação de seus efeitos biológicos, que se resumem na estimulação da secreção de glicocorticoides, mineralocorticoides e esteroides androgênicos pelo córtex da adrenal. A regulação da secreção também é feita por retroalimentação negativa e pelo CRH liberado pelo hipotálamo. O CRH se liga a receptores específicos localizados na membrana celular das células corticotróficas, o que provoca aumento da geração intracelular de cAMP e consequente síntese e processamento de POMC (pró-opiomelanocortina, proteína que vai gerar o ACTH), com liberação de ACTH. A seguir, verificasse elevação da secreção de cortisol, cujos níveis circulantes são importantes sinalizadores para a regulação negativa da secreção de CRH; os glicocorticoides, quando em altas concentrações plasmáticas, reduzem ou abolem a secreção do CRH, bem como a sua ação a nível hipofisário. INTERAÇÕES HORMONAIS Sinergismo o efeito combinado de dois hormônios é maior do que a soma dos efeitos dos dois hormônios individualmente. Ex: a adrenalina aumenta a glicose sanguínea em 5mg/100mL e o glucagon aumenta em 10mh/100mL, porém os dois juntos aumentam a glicose no sangue em 22mg/mL. Permissividade um hormônio não pode exercer completamente o seu efeito, a não ser que um segundo hormônio esteja presente. Ex: hormônios da tireoide no desenvolvimento do sistema genital. Antagonistas quando dois hormônios possuem funções fisiológicas opostas, mas que não competem pelo receptor. Ex: o glucagon (aumenta a glicose no sangue) e a insulina (diminui a glicose).