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Eixo Hipotálamo-Hipófise e o uso de anabolizantes Objetivos Ao final desta aula devemos ser capazes de: 1. Aprofundar os conhecimentos sobre a regulação dos mecanismos homeostáticos; 2. Compreender a relação anatômica e o funcional do eixo hipotálamo- hipófise 3. Entender os mecanismos de controle da síntese e liberação dos hormônios apresentados, assim como suas principais funções. 4. Relacionar a ação do hormônios estudados com o exercício físico. 5. Iniciar a compreensão do uso de hormônios como anabolizantes 6. Entender a modulação endócrina sobre a hipertrofia e a geração da força muscular. Analisando as alterações fisiológicas necessárias para que os atletas velocistas de 100 metros rasos tenham um bom desempenho, começamos a compreender a importância da ação dos hormônios sobre a regulação alostática e modulação de comportamentos. Durante o exercício físico, alguns hormônios são preferencialmente produzidos, como a adrenalina, noradrenalina, cortisol e endorfinas a fim de modular o funcionamento do sistema cardiorrespiratório e do aporte energético, incrementar a cognição, o estado de alerta e reduzir a percepção de dor. Outros hormônios como a testosterona, a vasopressina, o hormônio do crescimento e os hormônios tireoidianos também são secretados a fim de corroborar a ação destes hormônios principais. Após o exercício físico alguns hormônios ainda continuam exercendo suas funções, por exemplo, o hormônio do crescimento atua possibilitando a reconstrução muscular e assim o crescimento. A partir desta compreensão, muitos hormônios produzidos pela indústria farmacêutica e que deveriam ser utilizados no tratamento de disfunções fisiológicas, vêm sendo utilizado indiscriminadamente a fim de aumentar o desempenho e melhorar a estrutura física dos atletas e praticantes de atividades físicas, e como consequência deste uso indiscriminado diversas patologias vem sendo observadas nestes usuários. ______________________________________________________________________ Muitos hormônios estão sobre controle direto ou indireto do Hipotálamo. O hipotálamo é uma região do diencéfalo que se liga a principal glândula endócrina do corpo, a Hipófise ou Pituitária. Alguns neurônios que compõe o hipotálamo são produtores de hormônios de natureza protéica/peptídica. Estes neurônios tem natureza pulsátil, ou seja, secretam os hormônios de forma cíclica. Cada hormônio tem seu padrão pulsátil característico, uns são circadianos, outros infradianos e outros ultradianos. Os hormônios produzidos pelo hipotálamo são secretados pelos seus respectivos axônios, que se projetam em direção a glândula Hipófise (figura 1). A Hipófise, nos humanos, e formada por dois lobos, anterior e posterior, e por uma haste chamada de infundíbulo. Os axônios enviados em direção ao lobo anterior, ou adeno-hipófise, não chegam a atingir esta região da glândula. Eles alcançam uma região conhecida como eminência mediana, localizada na região do infundíbulo, e que é rica em vasos sanguíneos. A rede de vasos sanguíneos locais da eminência mediana é conhecida como sistema porta, e é nela que alguns dos axônios hipotalâmicos liberam seus hormônios, também chamados de fatores. O sistema porta irriga a adeno-hipófise e é assim que os fatores hipotalâmicos atingem suas células alvo na adeno-hipófise. Por outro lado, os axônios hipotalâmicos que se projetam em direção à hipófise posterior, ou neuro-hipófise, chegam a inervar realmente a glândula e lá liberam seus hormônios (figura 1). Figura 1- Eixo Hipotálamo- Hipófise A neuro-hipófise não produz hormônios, apenas secreta os hormônios produzidos pelos neurônios hipotalâmicos cujos axônios atingem a região posterior da glândula. Lá são secretados dois hormônios; 1. A ocitocina (OCT) que atua na regulação das contrações uterinas do parto e na ejeção do leite materno. Este hormônio também modula comportamentos afiliativos, e por este motivo vem sendo chamado do hormônio da paixão. A produção e liberação da OCT é um dos poucos exemplos fisiológicos em que existe um controle de retroalimentação positiva desacoplado de uma retroalimentação negativa. Durante o parto, o estímulo mecânico provocado pelo feto sobre o colo uterino da mulher induz a liberação inicial do hormônio pela neurohipófise, e à medida que as concentrações plasmáticas da OCT aumentam, a contração da musculatura lisa do útero é intensificada e retroalimenta o hipotálamo induzindo maior produção e liberação de OCT. Quando o feto nasce as contrações uterinas são cessadas e os níveis de OCT, assim como sua produção e liberação, vão sendo reduzidos. Estes níveis novamente se elevam quando o bebê começa a mamar, pois os estímulos mecânicos de sucção do mamilo da mãe induz novamente a liberação de OCT. Quanto maior o estimulo de sucção, maior a liberação do hormônio e ejeção do leite materno. Vejam que para que a retroalimentação positiva seja interrompida é necessária a ação de um agente externo, nestes casos, o nascimento do bebê ou interrupção da amamentação. (figura 2a). Observa-se também que este hormônio causa diurese e vasodilatação, levando a redução da pressão sanguínea. Para relembrar.... Figura 2- Sistemas de retroalimentação. 2. O hormônio antidiurético (ADH) ou vasopressina é secretado pela neuro- hipófise quando ocorre queda da pressão arterial e aumento da osmolaridade sanguínea, ou seja, da concentração de partículas dissolvidas no sangue. Estes estímulos sensoriais são detectados por receptores de osmolaridade hipotalâmicos e baroceptores (mecanorreceptores de estiramento) nas veias cava, pulmonar e átrios. O ADH tem duas ações principais, uma rápida que causa vasoconstrição e uma lenta que incrementa a reabsorção de água nos rins (figura 3). Esta ação rápida parece ser restrita aos vasos sanguíneos viscerais e ocorre apenas quando o hormônio está sendo secretado em altas concentrações. Ambas as ações elevam a pressão sanguínea do organismo e reduzem a osmolaridade. À medida que o ADH realiza suas ações, tanto a pressão sanguínea quanto a osmolaridade é restabelecida, e por meio de um mecanismo de retroalimentação negativa, o estimulo para liberação do ADH vai sendo aos poucos reduzidos até que seja completamente inibido. Figura 3- Ação lenta do ADH e os mecanismos de sede desencadeados durante o exercício físico de alta intensidade. Existe outro mecanismo que regula a liberação do ADH, através do sistema renina- angiotensina (SRA). Este sistema também é ativado quando há quedas de pressão sanguínea, nesta ocasião os rins liberam a renina, uma enzima que vai metabolizar uma proteína hepática a angiotensina. O produto final desta via de metabolização é a angiotensina II que tem várias funções, dentre elas: induzir liberação de ADH pela neuro-hipófise, vasoconstrição e liberação de aldosterona. A aldosterona é um hormônio liberado pelo córtex das glândulas adrenais e cuja principal função é induzir os rins a reabsorverem sódio e água e excretar o potássio. Estas ações em conjunto induzem a elevação da pressão arterial e desativação do SRA e redução da secreção de aldosterona. Observa-se um aumento na secreção deste hormônio durante exercícios físicos que o VO2 máximo excede 70%, ou seja, em exercícios mais intensos, aqueles de baixa intensidade e curta duração não induzem a secreção de ADH. Nestas situações a sudorese induz à desidratação e consequentemente a um aumento da osmolaridade sanguínea, que induz a secreção do ADH e leva o hipotálamo desencadear o comportamentode sede, que irá auxiliar no restabelecimento da homeostase (Figura 3). O ADH permanece elevado por aproximadamente 60 minutos. Estudos apontam que o metabolismo anaeróbico também induz a liberação de ADH. Já ativação do sistema renina-angiotensina e liberação da aldosterona são observados principalmente em exercícios físicos que o indivíduo apresente alta sudorese e desidratação. Há indícios que a hidratação e climatização do ambiente, por exemplos em academias de ginásticas, reduzem a liberação de aldosterona. Questões... Descreva a relação anatômica e fisiológica entre o hipotálamo e a hipófise Em sua opinião seria benéfico para o individuo liberar ocitocina durante um exercício físico? Por quê? Por que o ADH é liberado em exercícios físicos que o VO2 máximo excede 70%. ? Qual seria sua função? Explique como ocorre a regulação da secreção do ADH Diferentemente da neuro-hipófise, que apenas secreta hormônios hipotalâmicos, na adeno-hipófise existe a produção de hormônios por indução dos fatores hipotalâmicos. Vários fatores hipotalâmicos agem sobre diferentes células da adeno- hipófise, estimulando ou inibindo a produção de outros hormônios também de natureza protéica/peptídica, como: 1. O hormônio adrenocorticotrófico (ACTH) que é liberado a partir do estimulo hipotalâmico do fator liberador de corticotrofina (CRF), e atua sobre o córtex da adrenal estimulando a produção e secreção do cortisol. Este eixo foi inicialmente abordado na aula 1, de homeostase e estresse e será detalhado na próxima aula, ele é o principal eixo endócrino ativado durante o exercício físico. 2. O hormônio luterizante (LH) e o hormônio folículo estimulante (FSH) que são produzidos e liberados a partir do estimulo do fator hipotalâmico conhecido como hormônio liberador de gonadrotofinas (GnRH). Estes hormônios compõem o eixo endócrino reprodutivo, eixo hipotálamo-hipófise- gônadas (HPG), que é responsável pelo controle da reprodução em homens e mulheres, estimulando a produção dos hormônios sexuais e a gametogênese pelas gônadas, induzindo o surgimento das características sexuais secundárias e modulando comportamentos reprodutivos. Este eixo é ativado quando o hipotálamo libera no sistema porta-hipofisário o fator ou hormônio liberador de gonadotrofinas (Gonadotropin-Releasing Hormone- GnRH). O GnRH ao atingir a adeno-hipófise estimula-a a produzir e liberar na circulação sistêmica o hormônio luterizante (Luteinizing Hormone- LH) e o hormônio folículo estimulante (Follicle-stimulating hormone- FSH). O LH induz a síntese dos hormônios sexuais pelas gônadas, nos homens a produção de testosterona pelos testículos e nas mulheres a produção de estrógeno e progesterona pelos ovários (figura 4). O FSH juntamente com os hormônios sexuais induzem a espermatogênese nos homens (figura 4). A indução da ovulação nas mulheres é um fenômeno mais complexo que envolve a participação tento do FSH quanto do LH e dos hormônios sexuais (figura 4). Os hormônios sexuais, através de mecanismos de retroalimentação negativa inibem a produção e liberação do LH, FSH e GnHR. Existe também um hormônio conhecido como inibina que é produzida juntamente com os hormônios sexuais e tem papel fundamental na retroalimentação negativa do eixo HPG (figura 4) Figura 4- Eixo Hipotálamo-hipófise-gônadas nos homes. Existe um dimorfismo sexual relevante no que se refere ao funcionamento do eixo HPG. Nos homens, este eixo é ativado durante a puberdade e passa a funcionar continuamente até por volta dos 50 anos quando se inicia uma discreta redução da ativação deste eixo e um leve declínio na produção dos hormônios sexuais masculinos. Já nas mulheres, após a ativação do eixo na puberdade, este funciona de maneira cíclica. Um ciclo sexual feminino tem aproximadamente 28 dias e é composto por três fases; folicular, ovulatória e luteal. Durante a fase folicular ocorre uma elevação do LH, do FSH e do estrógeno, concomitantemente ao amadurecimento do folículo ovariano. A medida que os níveis de estrógeno se elevam, ocorre uma redução na secreção do FSH e do LH, mais discretamente. Ao final desta fase, um ou dois dias antes da ovulação, ocorre uma liberação acentuada de LH e um pouco menor de FSH, observa-se também incrementos nas concentrações de estrógeno e um discreto aumento de progesterona, que em conjunto parecem ser os responsáveis pela ovulação. Não se entende muito bem qual o mecanismo que regula estes picos hormonais. Logo após a ovulação inicia-se a fase luteal, onde se observa a redução dos níveis de estrógeno e a elevação da progesterona. A progesterona tem papel fundamental na preparação do útero para a gestação. Ao final desta fase se não ocorreu a fecundação do ovulo e implantação do embrião na parede uterina, ocorre aqueda nos níveis hormonais e a menstruação (figura 5). A partir dos 50 anos observa-se nas mulheres um declínio até uma interrupção total no funcionamento do eixo HPG, período conhecido como menopausa. Figura 5- ciclo reprodutivo feminino. A testosterona (T) é o principal andrógeno secretado pelos testículos, nos tecidos periféricos este hormônio normalmente é metabolizado pela ação da enzima 5-alfa- redutase a outra molécula conhecida como diidrotestosterona (DHT). O DHT é um hormônio muito mais ativo que a T, pois se liga mais fortemente aos receptores de andrógenos. A T também pode ser metabolizada à estradiol pela ação da enzima aromatase, esta conversão é observada inclusive nos músculos esqueléticos (figura 6). Figura 6- Vias de metabolização da testosterona. Atualmente sabe-se que os hormônios sexuais possuem outras ações, por exemplo, modulam funções cognitivas como a memória, o humor, comportamentos não- reprodutivos, como a agressividade e dominância e são hormônios anabólicos, pois induzem o crescimento de músculos e ossos e redução dos estoques de gordura, uma vez que induz a utilização dos lipídeos como fonte energética. Apesar da T não atuar facilitando a entrada de aminoácidos nas células musculares para aumentar a síntese protéica, este hormônio induz a reutilização dos aminoácidos intracelulares. Exercícios de curta duração e alta intensidade ou trabalho de força causam aumento nos níveis de T, que é mais acentuado nos homens que em mulheres. Observa-se queda da T em exercícios de longa duração (acima de 2 h) e homens que praticam com frequência exercícios de resistência apresentam hipogonadismo. Essa queda de T ocorre muito provavelmente em função do aumento da ativação do eixo hipotálamo-hipófise- adrenal (HPA). Existe uma relação mutua entre o eixo HPA e HPG, observa-se que o eixo HPA inibe o funcionamento do eixo HPG masculino e feminino, enquanto o eixo HPG masculino reduz o funcionamento do eixo HPA e o eixo HPG feminino incrementa o funcionamento do mesmo (figura 7). A T e o cortisol (C) possuem ações antagônicas com relação ao crescimento muscular, enquanto o cortisol provoca catabolismo muscular, pois induz a quebra do glicogênio, para liberar glicose no plasma, e das proteínas, para esta participarem da gliconeogênese hepática gerando mais glicose, a T induz ao aumento da síntese de proteínas e a deposição de glicogênio nos músculos esqueléticos e consequentemente o ganho de massa muscular. A ação anabólica da T é prolongada, vez que é induzida a partir de transcrição gênica e síntese proteica, mecanismos que requerem tempo. A relação entre seus níveis séricos de repouso da T e do C serve como indicador do balanço entre o metabolismo anabólico e catabólico e é utilizada como indicador de recuperação de atletas após o exercício. Em situações deovertraining (ver aula 4) a relação T/C se mostra menor que 1, com altos níveis de C e baixos de T, uma situação preocupante pois há predomínio de metabolismo catabólico. Relações T/C menores que 1também podem ser observadas em indivíduos que não possuem um tempo de recuperação necessária entre os treinos Figura 7- Interações entre eixo HPA e HPG. Existe o uso indiscriminado de esteróides androgênicos-anabolizantes com a finalidade de melhorar o desempenho esportivo, elevar a motivação, induzir comportamentos de dominância, adquirir maiores percentuais de massa magra (crescimento muscular) e em alguns casos, para rejuvenescimento. A utilização exógena de andrógenos anabolizantes reduz a produção natural dos andrógenos pelo eixo HPG, vez que altos níveis destes hormônios inibem intensivamente o funcionamento deste eixo pelo mecanismo de retroalimentação negativa. Alguns efeitos colaterais se observam a partir do uso abusivo destes anabolizantes, como: a redução do volume do testículo, da motilidade e alterações morfologia dos espermatozoides, doenças cardiovasculares, câncer de próstata, entre outros. Como os andrógenos são hormônios que induzem a utilização da gordura como fonte energética, favorecem a elevação de ácidos graxos livres no sangue, os quais podem se depositar nos vasos induzindo o surgimento de doenças vasculares, infartos e derrames. Além disto, o uso abusivo de andrógenos sintéticos também induzem modificações no humor e de comportamentos, aumentando a incidência de comportamentos agressivos e anti-sociais. Observa-se ainda o surgimento de estados depressivos em usuários de anabolizantes androgênicos durante os períodos de retirada. A fim de reduzir os efeitos androgênicos e maximizar os efeitos anabólicos, a indústria farmacêutica e de suplementos esportivos vem tentando desenvolver análogos sintéticos da testosterona com algumas modificações estruturais que facilitem a ligação deste composto aos receptores de andrógenos que induzem anabolismo e não os efeitos androgênicos, que causam masculinização. Existem alguns destes compostos disponíveis no mercado, como a oxandrolona e o estanozolol, mas na maioria dos países seu uso para os humanos é proibido, com exceção para tratamento de patologias que envolvem deficiências androgênicas. Recentemente a indústria de suplementos esportivos também iniciou a comercialização de uma molécula precursora dos hormônios sexuais, a desidroepiandrosterona (DHEA), que se deriva do colesterol (figura 8). Além das gônadas, a síntese dos hormônios sexuais a partir da DHEA também ocorre no córtex da adrenal, no tecido adiposo e no cérebro. Os estudos sobre o uso destes suplementos são controversos, muitos apontam uma melhora no humor, cognição e no percentual de massa magra em jovens e adultos jovens sadios que usam doses moderadas à altas deste suplemento. Porém outros estudos não encontram tais resultados nesta população, apenas em indivíduos adultos maduros e idosos, onde se observa um declínio natural nas concentrações destes hormônios. Apesar dos potenciais benefícios, deve-se analisar com cautela o uso destes suplementos, pois concentrações elevadas dos hormônios sexuais também causam riscos, como os cardiovasculares discutidos acima. Figura 7- Síntese da desidroepiandrosterona (DHEA) e dos hormônios sexuais a partir do colesterol. Questões... Ilustre o funcionamento do eixo HPG e discuta as diferenças observadas entre os sexos. Quais as ações fisiológicas desenvolvidas pela testosterona (T) que levam a sua utilização como anabolizante? Quais os riscos desta utilização? Relacione a liberação de T com o tipo, duração e intensidade do exercício físico. Compare as ações da T e do cortisol (C) sobre a musculatura esquelética O que é a desidroepiandrosterona (DHEA)? Explique o motivo de sua comercialização pelas indústrias de suplementos esportivos. Quais os riscos desta utilização? 3. O hormônio tireoestimulante (TSH), que é estimulado pelo TRH hipotalâmico, e atua sobre a glândula tireoide induzindo a produção de T3 (triiodotironina) e T4(tiroxina), que elevam o metabolismo corporal. Este eixo endócrino é conhecido com eixo hipotálamo-pituitária-tireóide (HPT) (figura 8). O íon iodo é um importante componente estrutural do T3 e T4, sendo assim, para realizar a biossíntese destes hormônios a glândula tireóide retira iodo do plasma. A tireóide produz e armazena grandes quantidades de T3 e T4 e vai secretando estes hormônios à medida que sofre estímulos do TSH. Aproximadamente 85% da secreção glandular é de T4 e 15% de T3, entretanto, o T4 é metabolizado à T3 em diversos tecidos do corpo, sendo T3 o hormônio mais atuante e que induz respostas mais intensas. O controle deste eixo é realizado por mecanismos de retroalimentação negativa (ver aula 1) e à medida que a concentração plasmática do T3 e T4 se eleva, e estes se ligam a receptores específicos localizados na adeno-hipófise e no hipotálamo, inibem a produção e secreção do TSH e do TRH, respectivamente (figura 8). Figura 8- Eixo Hipotálamo- hipófise- tireoide O T3 e T4 são transportados no sangue ligados a globulina ligadora de tiroxina (TBG) e para se ligarem a seus receptores intracelulares é preciso desfazer a ligação. Estes hormônios são imprescindíveis para o controle da homeostase energética, pois possuem função de aumentar o metabolismo energético corporal, que resulta de regulações de reações bioquímicas, funcionamento celular e sistêmico. Receptores destes hormônios estão presentes em todos os tecidos do corpo; vascular, cardíaco, pulmonar, na musculatura esquelética, na musculatura lisa do tubo gastrointestinal, no cérebro, fígado, pâncreas, rins, entre outros. Observem a tabela 1 que ilustra os efeitos destes hormônios nestes tecidos. Tabela 1- Efeitos sistêmicos dos hormônios T3 e T4 Efeitos sistêmicos dos hormônios T3 e T4 Direção Termogênese ↑ Diâmetro dos vasos ↑ Debito cardíaco ↑ Contração cardíaca ↑ Frequência e amplitude respiratória ↑ Glicemia ↑ Funcionamento gastrointestinal (motilidade, secreção, absorção e excreção) ↑ Filtração renal ↑ Contração da musculatura esquelética ↑ Crescimento da musculatura esquelética ↑ Atividade cognitiva ↑ Vários estudos vêm investigando os efeitos do exercício físico sobre o eixo HPT e apontam resultados divergentes de incremento ou ausência de variação no funcionamento deste eixo. Estes resultados divergentes podem ser explicados pela presença de inúmeros fatores que modulam esta relação, como: tipo, duração, frequência e intensidade do exercício, além do sexo, idade, aptidão física e estado nutricional do individuo. Normalmente observa-se maior liberação de TSH em exercícios de alta intensidade e longas durações, como os de resistência, e menor liberação em treinamento de força. Os níveis de T3 e T4 permanecem elevados por aproximadamente 40 minutos. Alguns estudos também apontam que indivíduos treinados apresentaram maiores níveis basais de hormônios tireoidianos que indivíduos sedentários. Por outro lado, patologias associadas ao funcionamento inadequado do eixo HPT, como o hipertireoidismo e hipotireoidismo, alteram o funcionamento de diversos sistemas fisiológicos e consequentemente reduz o desempenho do individuo durante o exercício físico. Por exemplo, nestas patologias a contração muscular encontra-se alterada ocorrendo maior acumulação de acido lático durante o exercício, principalmente no hipotireoidismo, reduzindo assim a tolerância do indivíduo. No hipertireoidismo a atividade cardio-repiratóriajá se encontra elevada durante o repouso e os músculos acessórios da respiração encontram-se enfraquecido, estes fatores reduzem a capacidade de incremento respiratório necessária durante a execução do exercício. Já no hiportireoidismo observa-se hipoventilação alveolar e redução das capacidades respiratórias (ver aula do sistema respiratório), levando a prejuízos no desempenho principalmente em treinamentos de resistência. Existem evidencias de que o uso de esteróides anabólicos induz a redução de TBG, e consequentemente a redução de T3 e T4 total no plasma, desencadeando sintomas similares ao hipotireoidismo. Como os hormônios tireoidianos possuem a capacidade de elevar o metabolismo basal e a termogênese, apesar da proibição, as indústrias de suplementos vêm produzindo e comercializando tais hormônios no intuito de elevar o desempenho dos atletas e reduzir percentual de gordura. Está provado que superdoses agudas de L- tiroxina podem levar a infarto do miocárdio. Questões... Ilustre o eixo HPT com seus respectivos sistemas de retroalimentação negativa. Qual a importância dos hormônios tireoidianos na regulação fisiológica durante um exercício físico. Cite exemplos de alterações no desempenho que podem ocorrer em um atleta com hiper e hipotireoidismo. Façam uma tabela que relacione o tipo, duração e intensidade de exercícios físicos e os hormônios ate aqui estudados que são liberados nas respectivas situações. 4. O fator liberador do hormônio do crescimento (Growth hormone releasing hormone- GHRH), também conhecido como somatrotofina, é produzido no hipotálamo e liberado no sistema de vasos porta atingindo a adeno-hipófise estimulando a produção do hormônio do crescimento (GH). O GH tem como principal função promover o crescimento, a duplicação e a diferenciação celular. Existe ainda outro fator hipotalâmico que é liberado no sistema de vasos porta e atua inibindo a síntese e secreção do GH, chamado somatostatina (figura 9). Percebam que como existem fatores estimulantes e inibitórios da produção e liberação do GH, portanto, este controle não ocorre por mecanismos de retroalimentação negativa. Apesar dos fatores hipotalâmicos serem os principais mecanismos reguladores da secreção do GH existem outros moduladores, alguns indutores, como: o sono, o exercício físico, os hormônios sexuais. A maior liberação circadiana do GH ocorre nas 2 ou 3 primeiras horas após o início do sono e alterações na estrutura do sono, causadas por insônias ou patologias, podem alterar o padrão de secreção do GH. Alguns inibidores da secreção do GH são a obesidade e o estresse. Também se observa uma redução da secreção deste hormônio com a idade. Quando o GH é secretado na circulação sistêmica ele induz a liberação hepática de proteínas conhecidas como somatomedinas ou fator de crescimento semelhante a insulina (Insulin-like growth factor 1; IGF-1). Estas moléculas se ligam aos mesmos receptores do GH, que estão distribuídos por todo o corpo nas membranas das células dos: músculos esqueléticos, fígado, rins, pâncreas, coração, intestino, pulmão e cérebro. As IGF-1 possuem ações idênticas às deste hormônio, assim as IGF-1 amplificam as respostas do GH. O aumento na concentração de IGF-1 também induz uma redução na secreção do GH através de um mecanismo de retroalimentação negativa (figura 9). Figura 9- Ação lenta do ADH e os mecanismos de sede desencadeados durante o exercício físico de alta intensidade. Como o GH é um hormônio anabólico e promove o crescimento celular, necessita que haja um maior aporte energético e de matéria- prima para as células, para que este desenvolva suas ações. Então, o GH facilita a entrada de aminoácidos e lipídeos nas células, os aminoácidos irão formar as proteínas que são as principais moléculas estruturais e os lipídeos são as moléculas que apresentam um maior saldo energético por unidade. Concomitantemente, o GH modifica o substrato energético da célula, que deixa de utilizar preferencialmente a glicose e passa a utilizar os lipídeos que são mobilizados do tecido adiposo. Essas alterações de substrato energético poupa a glicose que passa a ser armazenada no fígado e nos músculos esqueléticos na forma de gliconeogênio. Como o GH inibe a utilização da glicose como fonte energética, sua liberação induz um rápido aumento da concentração de glicose plasmática, uma hiperglicemia aguda. Nesta ocasião os mecanismos responsáveis pela regulação da glicemia são ativados, ocorrendo a secreção e insulina pelo pâncreas. A insulina será responsável pela facilitação da entrada de glicose nas células hepáticas e musculares esqueléticas onde será armazenada como glicogênio. Mais a frente, nesta aula, veremos com maior detalhe a regulação da glicemia e as ações da insulina. Quando a insulina promove a entrada de glicose nas células, secundariamente induz a entrada de aminoácidos que serão utilizados como matéria-prima para o crescimento, duplicação e diferenciação celular. Percebe-se então que há uma ação conjunta do GH e da insulina, dizemos que a insulina atua de forma permissiva, promovendo a ação do GH. Elevadas secreções agudas de GH são observadas em exercícios aeróbicos de alta intensidade e de força quando se utiliza protocolos metabólicos, ou seja, protocolos que exijam esforço máximo e que induzam elevada produção de lactato, em função de grandes números de repetições e intervalo de descanso reduzido. A redução nas concentrações plasmáticas do GH ocorre aproximadamente entre 60 e 90 minutos após o fim do exercício. Apesar disto, as ações gênicas de transcrição e tradução induzidas por este hormônio duram horas e até dias para serem completadas, isto é um fator importante a ser considerado quando analisamos o crescimento muscular em função da liberação do GH no exercício físico, devendo assim compreender que seus efeitos não são agudos e sim prolongados. O treinamento frequente reduz o estresse celular e liberação de lactato, vez que o corpo de adapta aos protocolos de exercício. Nestas situações observa-se uma redução na liberação do GH, que pode ser reestabelecida pela inserção de protocolos mais intensos. Alguns estudos apontam também que os níveis de repouso do GH podem ser mais elevados em indivíduos jovens e adultos treinados que em sedentários de mesma faixa etária e em mulheres em período fértil que em homens, pois hormônios sexuais femininos, mais especificamente o estrógeno induz a secreção de GH. Não são observadas mudanças crônicas nos níveis de GH em populações idosas submetidos a treinamento prolongado, discute-se que isto se deve a redução na produção do lactato nesta faixa etária. Devido ao seu potente efeito lipogênico e anabólico, induzido pela síntese proteica e produção de glicogênio no musculo esquelético, o GH vem sendo utilizado como anabolizante indiscriminadamente principalmente por atletas e fisiculturistas e por mulheres, vez que este hormônio não apresenta propriedades androgênicas. Entretanto, o abuso do GH pode induzir a uma disfunção na homeostase da glicose, uma vez que este hormônio é hipergliceminante, e consequentemente o surgimento de uma resistência a insulina e da diabetes tipo 2. Além disto, apesar de doses supra-fisiológicas do GH induzirem a mobilização da gordura armazenada no tecido adiposo, não aumenta proporcionalmente a taxa de oxidação destas gorduras para geração de energia, provocando o aumento de ácidos graxos livres, facilitando sua deposição nos vasos sanguíneos, acentuando a incidência de doenças coronárias, derrames e infartos. Outros efeitos colaterais do uso de GH é o surgimento de câncer e aumento daretenção de líquidos, que pode provocar elevação de pressão sanguínea. Existem ainda controvérsias a respeito de que doses supra-fisologicas do GH funcionam como anabolizante em indivíduos sadios, pois nem sempre os resultados alcançados em estudos com indivíduos deficientes de GH ou em idosos se equiparam aos efeitos em indivíduos saudáveis. E muitos dos efeitos de mudança corporal que normalmente são associados ao ganho de massa muscular, na verdade se deve a ação sobre a retenção de líquido produzido por este hormônio. E apesar de estudos observarem aumentos do anabolismo proteico em indivíduos saudáveis que utilizam GH exógeno, não observam o aumento de força, o que induz ao raciocínio que outras proteínas, diferentes das utilizadas para realizar contração muscular, estão sendo sintetizadas. 5. A prolactina (PRL)- A dopamina, mensageiro químico muito conhecido por atuar como neurotransmissor, também é um hormônio liberado pelo hipotálamo no sistema de vasos porta-hipofisário e inibe a liberação da prolactina pela adeno-hipófise. A prolactina (PRL) é liberada em altas concentrações, pelas mulheres, nos períodos da gestação e amamentação, nestas ocasiões fatores pouco conhecidos, relacionados à gravidez, inibem a liberação de dopamina pelo hipotálamo e consequentemente a adeno- hipófise inicia a secreção de prolactina. A prolactina atua na regulação do desenvolvimento das mamãs durante a gravidez e produção do leite materno após o parto. Apesar de não ser sua ação mais clássica, sabe-se que, em níveis basais, a PRL atua como imunomodulador e causa vasoconstrição, sendo inclusive liberada durante resposta de estresse, principalmente desencadeada por fatores psicossociais. 7. Endorfinas As endorfinas produzidas pela adenohipófise possuem função de modular a percepção de dor e prazer. A produção e liberação de endorfina ocorrem juntamente com a do GH e ACTH, pois todos estes três hormônios são sintetizados a partir de uma única molécula chamada Proopiomelanocortina (POMC). Atualmente sabe-se que ocorre liberação e endorfinas durante o exercício físico, sendo assim um dos mensageiros químicos responsáveis pela sensação e prazer induzido pela atividade física. A hipertrofia e a força muscular. O processo de hipertrofia muscular pode ser obtido a partir do aumento no número ou no volume celular. O GH, IGF-1 e T são hormônios importantes tanto para o processo de proliferação quanto de diferenciação celular, influenciando no número de células. O musculo esquelético, assim como a maior parte das células do organismo, está sobre constante reconstrução através de processos anabólicos e catabólicos e o volume destas células é resultante, em parte, do balanço entre o anabolismo (A) e catabolismo (Ca) proteico. Na aula passada aprendemos que o cortisol é um hormônio que induz o catabolismo, pois mobiliza os aminoácidos musculares para serem transformados em glicose pelo processo de gliconeogênese hepática. Por outro lado, o GH, o IGF-1 e os andrógenos ativam mecanismos anabólicos e induzem a transcrição e tradução gênica nas células musculares, elevando a síntese protéica por um período de até 48 horas, aumentando o volume celular. Estes hormônios, em níveis basais ou até mesmo em níveis mais elevados como os observados após certos tipos de exercícios físicos, só irão gerar hipertrofia muscular se os processos de proliferação, diferenciação e anabolismo por eles desencadeados forem superiores aos catabólicos. Ou seja, no período de 48 após o treino, se houver o descanso adequado da musculatura, e não houver liberação acentuada de cortisol, provavelmente haverá crescimento muscular. Sabe-se que alguns nutrientes como glicose, aminoácidos, e em menor intensidade alguns minerais e vitaminas, são capazes de induzir a produção e liberação do GH/IGF-1, potencializando assim o processo de anabolismo. A miosina é uma das proteínas musculares envolvidas na contração muscular, estando assim diretamente envolvida na geração de força. A expressão gênica desta proteína pode ser regulada por alguns hormônios, como a testosterona, e fatores metabólicos. Exercícios de resistência não induzem alterações nas fibras musculares, na expressão de miosinas, apesar de induzirem uma ampliação no numero de mitocôndrias musculares a fim de suportar a atividade de resistência. Já exercícios de força induzem maior expressão de miosina, e consequentemente num período de tempo longo, de fibras musculares e massa magra. Questões.... Explique os mecanismos de regulação de produção e síntese do GH. O que são as IGF-1? Qual sua importância? Quais as ações fisiológicas desenvolvidas pelo GH que levam a sua utilização como anabolizante? Quais os riscos desta utilização? Durante o exercício físico o que induz a liberação e GH? A hipertrofia e a força muscular. O processo de hipertrofia muscular pode ser obtido a partir do aumento no número ou no volume celular. O GH, IGF-1 e T são hormônios importantes tanto para o processo de proliferação quanto de diferenciação celular, influenciando no número de células. O musculo esquelético, assim como a maior parte das células do organismo, está sobre constante reconstrução através de processos anabólicos e catabólicos e o volume destas células é resultante, em parte, do balanço entre o anabolismo (A) e catabolismo (Ca) proteico. Na aula passada aprendemos que o cortisol é um hormônio que induz o catabolismo, pois mobiliza os aminoácidos musculares para serem transformados em glicose pelo processo de gliconeogênese hepática. Por outro lado, o GH, o IGF-1 e os andrógenos ativam mecanismos anabólicos e induzem a transcrição e tradução gênica nas células musculares, elevando a síntese protéica por um período de até 48 horas, aumentando o volume celular. Estes hormônios, em níveis basais ou até mesmo em níveis mais elevados como os observados após certos tipos de exercícios físicos, só irão gerar hipertrofia muscular se os processos de proliferação, diferenciação e anabolismo por eles desencadeados forem superiores aos catabólicos. Ou seja, no período de 48 após o treino, se houver o descanso adequado da musculatura, e não houver liberação acentuada de cortisol, provavelmente haverá crescimento muscular. Sabe-se que alguns nutrientes como glicose, aminoácidos, e em menor intensidade alguns minerais e vitaminas, são capazes de induzir a produção e liberação do GH/IGF-1, potencializando assim o processo de anabolismo. A miosina é uma das proteínas musculares envolvidas na contração muscular, estando assim diretamente envolvida na geração de força. A expressão gênica desta proteína pode ser regulada por alguns hormônios, como a testosterona, e fatores metabólicos. Exercícios de resistência não induzem alterações nas fibras musculares, na expressão de miosinas, apesar de induzirem uma ampliação no numero de mitocôndrias musculares a fim de suportar a atividade de resistência. Já exercícios de força induzem maior expressão de miosina, e consequentemente num período de tempo longo, de fibras musculares e massa magra. Questões.... Explique como ocorre a hipertrofia e a força muscular? Quais os hormônios envolvidos? Leitura complementar Vamos aprofundar os estudos da relação dos hormônios sexuais, principalmente os andrógenos, com o exercício físico e o seu uso como anabolizante a partir do texto “Esteroides anabolizantes no esporte”, que esta anexado no material didático no Moodle acadêmico. Em seguida, respondam as questões abaixo. 1. De acordo texto sugerido e com a aula “Os Hormônios e a Regulação Fisiológica”,explique como ocorre a síntese e liberação dos hormônios esteróides, de maneira geral, como estes são transportados no sangue, em qual local da célula estão localizados seus receptores e como comporta-se a meia vida destes hormônios. Depois compare com o grupo de hormônios de natureza similar ao hormônio do crescimento. 2. O que são esteróides anabolizantes? Cite algumas de suas ações. 3. O que são esteróides androgênicos? As mulheres produzem estes hormônios? Onde? Cite algumas de suas ações. 4. O texto explica a produção dos andrógenos e dos espermatozoides a partir do funcionamento do eixo hipotálamo-hipófise-gonadal. Em sua opinião, o eixo descrito está completo? 5. Com quais finalidades os esteróides androgênicos anabolizantes são utilizados por atletas?