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ENDOCRINOLOGIA E REPRODUÇÃO Dra Maristela de Oliveira Poletini Hormônio – mensageiro químico VERTEBRADOS INVERTEBRADOS MULTICELULARES O desenvolvimento de um organismo multicelular inicia-se na fertilização e subsequente divisão do ovo. Depois, o desenvolvimento depende dos processos de proliferação, crescimento e diferenciação. A integração desses eventos assim como a coordenação de vários processos fisiológicos dependem de pistas químicas, ou seja de substâncias sintetizadas e secretadas por células especializadas. HORMÔNIOS Crescimento, reprodução, balanço hidro-eletrolítico, metabolismo, excreção, comportamento, metaforfose e mudança de cor Xenopus laevis • Berthold (1849) mostrou que a castração de galos leva à atrofia da crista, interrupção do comportamento agressivo e a falta de interesse pela fêmea, estas funções foram recuperadas pela injeção de extrato cru de testículos. A ENDOCRINOLOGIA … G.gallus Função trófica Ensaios biológicos • Claude Bernard (1854): sistema endócrino regula o meio interno, considerando a existência de secreções que circulariam através do sangue por todo o organismo. Xenopus laevis A ENDOCRINOLOGIA … Ensaios biológicos Berthold (1849) … • Frank Starling (1902) demonstra que a secretina estimula a liberação das secreções pancreáticas, usando pela primeira vez a palavra HORMÔNIO. • Introdução do radioimunoensaio (Yallow, 1970) Ensaios biológicos Determinação das concentrações hormonais nos fluidos biológicos Tipos de Glândulas Glândula Exócrina – presença de ductos Tipos de Glândulas Glândula Endócrina – ausência de ductos Células secretoras Hormônio Meio externo Capilar sanguíneo ü Glândulas distintas Glândulas adrenais, os ovários, glândula prototorácica ü Glândulas difusas – Células secretoras – glândulas endócrinas epiteliais Células epiteliais Hormônio – mensageiro químico – atua a distância em células alvos Células G e S do epitélio trato gastro-intestinal Circulação aberta, a hemolinfa Tipos de glândulas e células endócrinas ü Glândulas adrenais de mamíferos são exemplos de discretas ü As glândulas discretas podem ter evoluído de células secretoras difusas. Tipos de glândulas e células endócrinas ü As glândulas adrenais de aves possuem células secretoras de catecolaminas (escuras) distribuídas entre as células secretoras de esteróides Tipos de glândulas e células endócrinas ü Os tecidos adrenais difusos dos anfíbios consistem em células secretoras de catecolaminas e de esteróides que formam manchas escuras sobre o rim Sinais químicos agem a distâncias curtas e longas Sinais químicos agem a distâncias curtas e longas Sinais químicos agem a distâncias curtas e longas Sinais químicos agem a distâncias curtas e longas Sinais químicos agem a distâncias curtas e longas Comunicação por ferormônios CLASSIFICAÇÃO DOS HORMÔNIOS • AMINAS • PROSTAGLANDINAS • HORMÔNIOS ESTERÓIDES • HORMÔNIOS PEPTÍDEOS OU PROTEÍCOS CLASSIFICAÇÃO DOS HORMÔNIOS • HORMÔNIOS PEPTÍDEOS OU PROTEÍCOS Estrutura química e solubilidade dos hormônios Hormônios Hidrofílicos Hormônios Lipofílicos ü Aminas ü Esteróides ü Hormônios tireoideanos Implicações para a: 1.síntese, estocagem, liberação, transporte e 2.mecanismo de ação hormonal. ü Peptídeos e proteínas ü Eicosanóides Síntese dos hormônios hidrossolúveis Tirosina Adrenalina Tiroxina-T4 Triiodotironina-T3 São compostos derivados de aminoácidos ü Aminas Síntese dos hormônios hidrossolúveis São compostos derivados de aminoácidos ü Aminas Triptofano Melatonina Retículo endoplasmático rugoso Pré-pró-hormônio Aparattus de Golgi Transporte vesicularClivagem de aminoácidos mRNA Pró-hormônio Vesícula Secretória: clivagem de aminoácidos e glicolisação Pró-hormônio Precursores hormonais garantem o trânsito pelas organelas celulares ü Peptídeos e proteínas N-terminal Sequência de aminoácidos sinal ou chefe Liberação e transporte dos hormônios hidrossolúveis célula endócrina Secretado por exocitose Corrente sanguínea Hormônio dissolvido ü Aminas hidrossolúveis ü proteínas e peptídeos Processo que depende de influxo de cálcio Liberação e transporte dos hormônios hidrossolúveis ü proteínas e peptídeos ü Aminas hidrossolúveis Especificidade de cada hormônio depende da presença de receptores 1) Principais segundos mensageiros: AMPc, Ca+2 e IP3 Mecanismo de ação dos hormônios hidrossolúveis Proteína G Fluido extracelular Citoplasma Receptor Adenilato ciclase Ativa Hormônio Protein quinase A Proteína + ATP PProteína- + ADP Resposta celular AMPc GDP GTP GTPGDP ATP γ α β α 1 2 3 4 5 6 1) Principais segundos mensageiros: AMPc, Ca+2 e IP3 Mecanismo de ação dos hormônios hidrossolúveis Mecanismo de ação dos hormônios hidrossolúveis 2) Proteínas quinases, fosforilação de resíduos de tirosina localizados na proteína receptora Receptor de Tirosina-quinase (inativo) Citoplasma Proteína-Tir -P Proteína-Tir ATP + 3 Resposta celular Receptor de Tirosina-quinase (ativo) + ADP Fluido extracelular EX: Insulina Mecanismo de ação dos hormônios hidrossolúveis 3) Proteínas receptora recruta JAK2 EX: Prolactina Síntese dos hormônios lipossolúveis: esteróides Colesterol Pregnenolona Androstenediona Cortex da Adrenal Ovário ESTRADIOL Células de Leydig Túbulos seminíferos PROGESTERONA CORTISOL (Hidrocortisona) TESTOSTERONA Vertebrados célula endócrina Secretado por difusão Hormônio Livre (<1%) Hormônio ligado às proteínas Liberação e transporte dos hormônios lipossolúveis ü Esteróides ü Hormônios tireoideanos Liberação e transporte dos hormônios lipossolúveis ü Esteróides ü Hormônios tireoideanos Fluido extracelular Célula alvo mRNA Envelope Nuclear Poro nuclear Ribossomo Proteínas Complexo Hormônio Receptor Elemento Responsivo Ao Hormônio Receptor Nuclear Núcleo DNA mRNA Hormônio Lipofílico Difusão Receptor Citoplasmático 1a 1b 2 3 4 5 Mecanismo de ação dos hormônios lipossolúveis Receptor nuclear: sua ativação e desligamento das chaperonas Sistema endócrino– aspectos evolutivos Colônia de células – comunicação parácrina Rede nervosa difusa – produz o neuro-hormônio regenerador da cabeça Sistema endócrino– aspectos evolutivos Colônia de células – comunicação parácrina Rede nervosa difusa – produz o neuro-hormônio regenerador da cabeça Cnidários – multicelulares Sistema endócrino– aspectos evolutivos Todos os demais animais do reino apresentam um novo projeto de organização do corpo: longitudinal e bilateralmente simétrico, ou seja, um corpo comprido com as duas metades iguais. Sistema endócrino– aspectos evolutivos Os vertebrados pertencem ao Filo CHORDATA, mais especificamente ao subfilo Vertebrata que incluem os peixes, anfíbios, répteis aves e mamíferos. O surgimento de um novo folheto embrionário tornou-se possível a compartimentalização interna: o surgimento de um (pseudo) celoma. Orgão neuro-hemal, nestes animais a secreção de neuro-hormônios está envolvida com os processos de regeneração, reprodução e controledo balanço hidro-eletrolítico. Falta um orgão neuro-hemal verdadeiro, falta de uma barreira hemato-encefálica, resultando no contato direto do tecido neural com o fluido circulante. A segmentação facilitou a especialização regional de diferentes partes do corpo. Sistema endócrino– aspectos evolutivos Orgão neuro-hemal Comparação entre arco reflexo e alças neuroendócrinas • Fazer o esquema no quadro, ressaltando que verterbrados contam mais com a terceira ordem de organização do sistema endócrino, enquanto invertebrados com o primeira ordem de organização. Glândula hipófise – graus de controle para a secreção hormonal Núcleo Supraóptico Núcleo Paraventricular Células Neurosecretoras Hipotálamo Artéria Região Infundibular Hipófise Anterior Influxo de sangue Terminais axonais Leito capilar Efluxo de sangue Veia Hipófise Posterior Glândula hipófise – graus de controle para a secreção hormonal Hipófise Posterior Hipófise Anterior Hipófise Anterior A glândula hipófise introduz hierarquização no controle endócrino Hipotálamo Hipófise POSTERIOR Ocitocina Arginina-Vasopressina (AVP) Ocitocina AVP Alvo Túbulo distal e coletor: reabsorção de água Células mioepiteliais e endometriais Hipotálamo Hipófise ANTERIOR (pars tuberalis, distalis e intermediari) (Tyroid-Stimulating Hormone) TRH Tireotrófos Tyroid-Releasing Hormone TSH Tireóide Corticotropin-Releasing Hormone CRH Corticotrófos (Adrenocorticotrofina) ACTH Córtex adrenal Eminência mediana • Os hormônios podem regular a quantidade de receptores presente na célula alvo, portanto a sensibilidade destas células ao sinal hormonal. • Pode ocorrer a redução do número dos receptores, mecanismo conhecido como down regulation, ou, de outra maneira, o aumento dos receptores, a up regulation. Regulação do sinal hormonal DEFINIÇÕES • MUDA: conjunto de processos fisiológicos e bioquímicos responsáveis pela produção de uma nova cutícula e remoção da anterior. • ECDISE: eliminação de um exoesqueleto quitinoso. • Hemimetábolos – instares de ninfas- hemiptera, orthoptera, dictyptera. • Holometábolos – instares de larva, pupa, forma adulta- diptera, lepidoptera, coleoptera. ü Metamorfose -processo complexo que envolve uma extensa reprogramação da expressão gênica da forma larval para a forma adulta. • HORMONAL • MECANISMOS DE RETROALIMENTAÇÃO • NEURAL • HUMORAL • RITMOS CIRCADIAMOS • NÚCLEO SUPRACHIASMÁTICO Mecanismo de controle da secreção hormonal Retroalimentação negativa Hipófise anterior Glândula endócrina Secreção do hormônio trófico Resposta numa célula alvo Hipotálamo Secreção hormonal Hormônio trófico Retroalime- ntação Alça longa Retroalimen- tação Alça curta Controle Neural da secreção hormonal Estresse CRH Hipotálamo Hipófise anterior ACTH Adrenal cortex Cortisol Desafio agudo ao sistema imunológico: inflamação Células imunes ativadas: IL1beta Epitélio vascular cerebral: Prostaglandina E2 Núcleo do trato solitário:Noradrenalina Controle humoral da secreção hormonal Concentrações de glicose sanguínea Secreção de insulina Células beta do pâncreas Células do corpo Entrada de glicose Concentrações de glicose sanguínea Metamorfose Xenopus laevis G.gallus Função trófica Porichthys notatus Plasticidade Comportamento e função reprodutora Ainda outras funções PLoS ONE | www.plosone.org 1 June 2012 | Volume 7 | Issue 6 | e38994 OTrier Social Stress Task (TSST) é uma tarefa laboratorial frequentemente utilizada para se avaliar o funcionamento das repostas agudas a estímulos estressantes. Esta tarefa consiste da análise dos níveis de cortisol de indivíduos sadios após uma apresentação oral conjuntamente a tarefas de aritméticas em frente a uma audiência. O gráfico a seguir mostra os níveis de cortisol salivar após a tarefa em duas situações: 1) após a administração de dexametasona, um análogo do cortisol; 2) após o veículo da Dexametasona ou placebo. 1. Por que o aumento de cortisol observado após a aplicação do TSST é suprimido pela administração de Dexametasona? E antes da tarefa, porque os níveis de cortisol está diminuído com a administração de DEXAMETASONA? 2. Considerando que a dexametasona utilizada não atravessa a barreira hematoencefálica, em qual nível do eixo hipotálamo- hipófise ela estaria atuando? 3. Deveríamos esperar um aumento dos níveis de aldosterona? Justifique sua resposta 4. Qual seria o efeito da DEX sobre o peso da adrenal? 1. Deveríamos esperar um aumento dos níveis de adrenalina após a tarefa? Justifique sua reposta. 2. A dexametasona teria efeito sobre as previsões feitas por você sobre as concentrações de aldosterona e adrenalina. O gráfico a seguir traz registros de frequência cardíaca antes e após a realização da TSST. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS • Environmental Physiology of Animals – 2 º edição Pat Wilner, Graham Stone and Ian Jonhston Capítulo 10. • Animal Physiology 2 edº Richard W. Hill, Gordon A Wyse and Margaret Anderson Capítulo 15. • • Integrative Physiology in the proteomics and post genomics age – Edited by Wolfgang Waz – Human Press • 5. Endocrinology: An Integrated Approach – edição Nussey and Whitehead Disponível através da página de internet: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/ • Principles of Human Physiology – 3º edição, Cindy L Stanfield e Willian J German Capítulos: 1, 5 e 6
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