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FISIOLOGIA VETERINÁRIA B SISTEMA HORMONAL Os sistemas hormonais são, por natureza, dinâmicos, permitindo que os organismos coordenem a expressão fenotípica com mudanças no contexto interno e externo. “Homeostase”: envolve processos pelos quais animais complexos mantém seu meio interno em função das grandes alterações do meio externo e a formação de produtos de descarte pelas células internas. “Alostase”: compreende processos adaptativos usados para manter a estabilidade de um organismo por meio de processos ativos HOMEOSTASE, ALOSTASE E ESTRESSE Homeostase: “estado ideal” em que um ambiente interno constante promove uma função ótima. Alostase: processo pelo qual um organismo varia seu meio interno para atender as demandas ambientais através de alterações fisiológicas e comportamentais (“processo regulatório dinâmico”). Estresse: compreende processos orgânicos que respondem a desafios internos/ externos que ameaçam o equilíbrio fisiológico. ENDOCRINOLOGIA “Estudo da natureza, regulação, mecanismo de ação e efeitos biológicos dos hormônios na saúde e na doença”. - Sistema nervoso, hormonal e neuroendócrino. SISTEMA NERVOSO X HORMONAL Os sistemas nervoso e endócrino interagem para manter a homeostase e dependem de produtos químicos para comunicação (neurotransmissores e hormônios). Os sistemas endócrino e nervoso têm diferentes taxas de comunicação. A comunicação neural é praticamente instantânea, enquanto a comunicação endócrina é mais lenta e duradoura. SISTEMA NERVOSO - Cada neurônio tem uma célula alvo - Elétrica/química - Rápido - Duração curta - Intensidade controlada via frequência SISTEMA HORMONAL - Todas células (receptores) - Substâncias químicas (hormônios) - Mais lento - Duração prolongada - Intensidade controlada via quantidade Rede integrada por múltiplos órgãos de diferentes origens embriológicas que liberam hormônios para exercerem efeitos tanto em células/tecidos-alvo vizinhos como distantes. HORMÔNIOS: Substâncias químicas (mensageiros) sintetizados e secretados por células ou órgãos exclusivos, que em concentrações muito baixas no plasma/tecido intersticial (10- 7M a 10- 10M), possuem um efeito específico sobre outras células. “Regulam as funções corporais e mantém a homeostasia”. DOMÍNIOS: - Reprodução - Desenvolvimento e crescimento -Manutenção do meio interno - Produção, armazenamento, distribuição e utilização de substratos ou metabólicos energéticos - Comportamento FUNÇÕES FISIOLÓGICAS DOS HORMÔNIOS - Afetam a síntese e secreção de diferentes hormônios em outras glândulas endócrinas ou neurônios. - Afetam processos metabólicos e catabólicos - Afetam a contração, relaxamento e metabolismo dos músculos - Controlam os processos reprodutivos - Afetam as células e o crescimento tecidual - Controlam o balanço eletrolítico - Afetam as ações de outros hormônios em tecidos- alvo - Afetam o comportamento animal GLÂNDULAS E TECIDOS HORMONAIS Hipotálamo: ADH, Oxitocina, GnRH. Hipófise: adenohipofise: GH, corticotrofina, tirotrofina, prolactina, FSH e LH. Adrenais: medula: adrenalina córtex: cortisol e aldosterona. Ovários: estrógeno, estradiol, progestorona, andrógenos. Placenta: prostaglandinas PGE, PGF2a Pâncreas: insulina, glucagon. Intestino delgado: somatostatina Tecido adiposo: Regula a saciedade Parede do estomago: CCK, secretina, Pele: vitamina D Paratireoides: paratormônio COMUNICAÇÃO/SINALIZAÇÃO CÉLULA-CÉLULA Endócrina, exemplo: Insulina e glucagon. Neural, exemplo: neurônio motor acetilcolina Neuroendócrina: oxitocina, ADH, liberadores ou inibidores hipotalâmicos. Sinalização parácrina: interstício e meio extracelular e sem cair na corrente circulatória atua em células vizinhas. Células Delta pancreáticas que através da somatostatina modulam a secreção de insulina e glucagon. Autócrina: liberação para o meio externa que volta atuando sob a própria célula de origem geralmente com finalidade inibitória. Células C ou parafoliculares da gl. Tireóide produzem a somatostatina que é liberada para o meio extracelular e volta atuando na própria célula inibindo a secreção do hormônio calcitonina. COMUNICAÇÃO NEURAL COMUNICAÇÃO ENDÓCRINA/NEUROENDÓCRINA COMUNICAÇÃO ENDÓCRINA E NEURAL Sinalização neural implica na existência de uma relação direta entre o aporte neural e uma célula. Interação 1 para 1. A célula que não tiver interação com esse neurônio não será estimulada por ele. Sinalização endócrina permite o transporte de difusão do estímulo químico e pode atuar em uma enormidade de células orgânicas ao mesmo tempo. Desde que tenha receptores específicos. Insulina – circulação sanguínea, via endócrina – fígado onde atua no hepatócito pela existência de receptores à insulina na membrana do hepatócito. E após a ligação insulina-receptor, essa ligação irá potencializar uma alteração da função do hepatócito vinculada essencialmente à regulação da glicemia. Ações no hepatócito da insulina: permeável a glicose sem a ação da insulina (insulino independentes). Insulina promove a rápida absorção e armazenamento da glicose na forma de glicogênio. Tecido adiposo e tec. Muscular esquelético precisam da insulina para promover a captação de glicose. Comunicação neural: junção mioneural; esfíncter ré-capilar: célula muscular lisa multiunitárias (para que possam executar uma ação de contração ou relaxamento precisam de um aporte de uma terminação nervosa. Esse hormônio vai liberar na fenda sináptica o seu neurotransmissor que vai se ligar na membrana pós-sináptica (fibra muscular lisa) ao seu receptor desencadeando uma resposta dessa célula muscular lisa. Estímulo neural: Esfíncter pré-capilar: através da modulação da sua contração ou relaxamento, aumenta ou diminui o diâmetro da luz do vaso, regulando o fluxo sanguíneo para os capilares sanguíneos. Aumento do metabolismo celular: vasodilatação. Diminuição do metabolismo celular: vasoconstrição. SINALIZAÇÃO ENDÓCRINA Atingir células ou tecidos alvo responsivos pela ação dos hormônios tireoidianos. COMUNICAÇÃO ENDÓCRINA, NEUROENDÓCRINA E NEURAL TIPOS DE COMUNICAÇÃO CÉLULA/CÉLULA É o conjunto dessas vias sinalizatórias que vão fazer com que essa célula execute sua funcionalidade máxima (funções). COMUNICAÇÃO ECTÓCRINA - Ferormônios (animais secretam para o meio externo; substâncias químicas voláteis que através da dispersão no ambiente externo modulam respostas comportamentais espécie-específicas) REGULAÇÃO E CONTROLE DA SECREÇÃO HORMONAL Retroalimentação (feedback) negativa ⇒ mecanismo homeostático que desliga o estímulo que causa a liberação do hormônio, para que a secreção do hormônio termine. Alças de retroalimentação negativa garantem que os níveis de um hormônio na corrente sanguínea não sejam muito altos ou muito baixos para atender as demandas orgânicas (sem desperdício de hormônio) Em um ciclo de retroalimentação positiva, a presença de um hormônio aumenta sua produção. Esses mecanismos são bastante efetivos para regular a produção e secreção de diferentes sistemas hormonais ou homeostáticos no organismo do animal. REGULAÇÃO DE EIXOS HORMONAIS POR RETROALIMENTAÇÃO R- induzida por resposta fisiológica:secreção de insulina pela célula beta pancreática do pâncreas. Insulina é secretada por um estímulo de hiperglicemia, esse hormônio atua em tecidos alvo, mobilizando a glicose e armazenando, causando um efeito fisiológico (baixa circulação de glicose circulante que vai causar uma retroalimentação negativa inibindo a secreção de insulina). R- Induzida por resposta hormonal: Neurônios hipotalâmicos – produzem hormônios liberadores que vão atuar na hipófise; a hipófise produz hormônio que vai atuar em uma glândula periférica e esta pode secretar o hormônio que vai atuar em tecidos alvo, estimulando uma resposta fisiológica. Ao mesmo tempo esse hormônio além de desencadear uma resposta fisiológica, vai fazer uma retroalimentação negativa em diferentes eixos ou níveis de alça curta ou alça longa. Exemplo: neurônios hipotalâmicos – h. liberador da corticotrofina – hipófise – corticotrofina – córtex da glândula adrenal – estimulando a síntese de cortisol – tecidos alvo e efeitos fisiológicos. Esse cortisol volta via circulação sanguínea atuando sobre a hipófise e hipotálamo regulando pontos chaves da síntese e secreção do hormônio final produzido. R+ a um estimulo atua também sob uma glândula endócrina e levando uma secreção de hormônio e esse hormônio ou aumento dele, possuem efeito positivo sob o eixo da sua própria produção, aumentando a sua síntese e secreção. Bastante raros, exemplos no sistema reprodutivo. CLASSIFICAÇÃO HORMONAL - Hormônios peptídicos ou protéicos HORMÔNIOS PEPTÍDICOS: cadeias curtas de aa Adrenocorticotrofina (ACTH) ⇨ 39 aa Gastrina ⇨ 14/17/34 aa Glucagon ⇨ 29 aa GnRH ⇨ 10 aa Grelina ⇨ 28 aa Hormônio liberador da tirotrofina (TRH) ⇨ 3 aa Insulina ⇨ 51 aa: cadeia alfa 21 e beta 30 Neuropeptídeo Y ⇨ 36 aa Ocitocina ⇨ 9 aa Peptídeo intestinal vasoativo (VIP) ⇨ 28 aa Vasopressina (ADH) ⇨ 9 aa HORMÔNIOS PROTEICOS: H do crescimento (GH) ⇨ 191 aa Leptina ⇨ 146/167 aa Prolactina ⇨ 198 aa PTH ⇨ 84 aa HORMÔNIOS GLICOPROTEICOS: açúcares aderidos a parte protéica. Gonadotrofina coriônica equina (eCG) ⇨ cadeias alfa 96 e beta 149 aa Hormônio estimulante da tireóide (TSH) ⇨ cadeias alfa 92 e beta 112 aa Hormônio folículo estimulante (FSH) ⇨ cadeias alfa 92 e beta 115 aa Hormônio luteinizante (LH) ⇨ cadeias alfa 92 e beta 118 aa CLASSIFICAÇÃO HORMONAL Hormônios derivados de aminoácidos (aminas): Não são resultados de uma síntese protéica efetiva, mas sim da ação de diferentes enzimas atuando em diferentes organelas intracelulares que a partir de um aminoácido básico vão levar a síntese de diferentes tipos de hormônios. Aminoácido tirosina ⇨ dopamina, catecolaminas (adrenalina e noradrenalina) e os hormônios tireoidianos (T3 e T4) Aminoácido triptofano ⇨ melatonina e serotonina Aminoácido histidina ⇨ histamina Hormônios esteróides: Derivados do colesterol (anel ciclopentanoperidrofenantreno) Andrógenos Estrógenos Glicocorticóides (cortisol) Metabólitos ativos da vitamina D3 Mineralocorticóides (aldosterona) Progesterona ESTERÓIDES SEXUAIS - Dimorfismo sexual EICOSANÓIDES: Derivados do fosfolipídeo de membrana, essencialmente do ácido aracdônico que dá origem a 3 tipos principais de hormônios: Prostaglandinas, leucotrienos e tromboxanos. Fatores de crescimento: Fator de crescimento epidermal (EGF) Fator derivado das plaquetas (PDGF) Fator de crescimento semelhante à insulina (IGF/somatomedina) Fator de crescimento dos nervos (NGF) Fatores de crescimento dos fibroblastos (FGFs) Fator de transformação do crescimento beta (TGF-β) Fator de necrose tumoral (TNF) Lipossolúveis: transportando na corrente sanguínea ligados a proteínas transportadoras ou carreadoras. SÍNTESE HORMONAL Depende da determinação genética para a produção de proteínas Polipeptídeo: não são lipossolúveis, ligam com receptores na superfície da célula-alvo. Derivados de aa: maioria não são lipossolúveis, ligam com receptores na superfície da célula-alvo. Esteroide: lipossolúveis, geralmente atuam no interior da célula alvo. SÍNTESE HORMONAL DE AMINAS SÍNTESE HORMONAL DE HORMÔNIOS PEPTÍDICOS E PROTEICOS 1 – RNAm nos ribossomos liga os aa em uma cadeia peptídica chamada de pré-pró-hormônio. A cadeia é direcionada para dentro do RE por uma sequência sinal de aa. 2 – Enzimas no RE separam a sequência sinal, gerando um pró-hormônio inativo. 3 – O pró-hormônio passa do RE para o complexo de Golgi. 4 – Vesículas secretoras contendo enzimas e o pró- hormônio saem do complexo de Golgi. As enzimas separam o pró-h. em um ou mais peptídeos ativos mais fragmentos peptídicos adicionais. 5 – A vesícula secretora libera seu conteúdo por exocitose para o espaço extracelular. 6 – O h. entra na circulação para transporte até as células alvo. SÍNTESE DE EICOSANOIDES A transcrição genética de proteínas em células específicas permite a síntese dos hormônios eicosanóides. Fosfolipídios FLA2 Ácido araquidônico leucotrienos – leucotrieno B4; Prostaglandina H2 outras protaglandinas - prostaciclinas, tromboxanos prostaglandina A2, tromboxano A2 e prostaciclina. SÍNTESE DE PROSTAGLANDINAS Ácido araquidônico (PG sintetase) PGG2 (convertida em) PGH2 redutase – PGF2a; isomerase – PGE2 que (PGE2 desidrogenase) PGE1 Vaca não prenhe: vai produzir PGF2a (luteolitica) destruição do corpo lúteo, diminuindo os níveis de progesterona entrando no cio novamente. Vaca prenhe: vai produzir PGE2 (luteotrófica) atua estimulando a funcionalidade do corpo lúteo, aumentando os níveis de progesterona, mantendo a gestação. HORMÔNIOS LIPOSSOLÚVEIS - Testosterona (andrógeno), Estradiol (estrógeno), Progesterona, Cortisol (glicocorticóide), Aldosterona (mineralcorticóide), Hormônios tireoidianos, vitamina D3 e ácido retinólico. SÍNTESE DE HORMÔNIOS ESTEROIDES Exemplo h. esteróides: testosterona -> células de leydig. LH-dependente, depende do hormônio luteinizante de origem adenohipofisário. Estímulo LH – para produzir testosterona – células de leydig com receptores para lipoproteína circulante - sítios de ligação com os receptores que existem na superfície da célula de leydig; existem zonas ativas em que existem vários receptores para essas lipoproteínas. Quando há a agregação de várias lipoproteínas, é formada uma vesícula endocítica e essas lipoproteínas capturadas são internalizadas dentro de uma vesícula endocítica, esta posteriormente se liga a lisossomos que possuem enzimas que vão atuar nas lipoproteínas, principalmente LDL, e vão fazer com que essa LDL seja desmembrada nos seus constituintes básicos: AG, aa e colesterol. Esse colesterol é armazenado em vesículas lipídicas ou imediatamente utilizados para a síntese de hormônios esteróides. 75-85% da fonte de colesterol – extracelular 20-25% fontes intracelulares ESTEROIDE SEXUAL Precursor comum: pregnenolona. -> andrógenos ou estrógenos. Precisam de enzimas, proteínas, determinação genética para que no final dessa cadeia seja produzido estrógenos ou andrógenos dependendo do tecido produtos, testículos ou ovários. ESTEROIDE ADRENAIS TRANSPORTE HORMONAL Globulina ligante (transportadora)de hormônios sexuais (SHBG) glicoproteína que liga os hormônios sexuais (testosterona e estradiol). SHBG produzida pelos hepatócitos, cérebro, útero e placenta. Testículos proteína ligante de andrógenos (ABP) (manter uma alta concentração de andrógenos para permitir a espermatogênese e o transporte destes para diferentes locais da circulação sanguínea para exercer suas funções fisiológicas secundárias como efeitos anabólicos, comportamento, fenótipo que irão influenciar diferentes funções orgânicas não diretamente ligadas a função reprodutiva. Testosterone 97.0–99.5% ligado a proteínas transportadoras: 65% a SHBG e 33% ligados fracamente à albumina. MECANISMOS DE AÇÃO HORMONAL Catecolamina – adrenalina: através da corrente sanguínea pode afetar várias células ou tecidos no nosso organismo. Ação estimuladora sob a atividade sanguínea. Quando ela se liga aos seus receptores nas células musculares sanguíneas, ela aumenta os batimentos cardíacos (débito cardíaco). Esse mesmo hormônio pode atuar na célula hepática promovendo a glicogenólise (degradação do glicogênio) para atender as demandas aumentadas de glicose. RECEPÇÃO/ SINALIZAÇÃO HORMONAL - Sinalização celular -> recepção e tradução do sinal - Receptores -> proteínas ou glicoproteínas - Localização celular do receptor -> membrana plasmática, citoplasma, núcleo celular (lipossolúveis estes 2 últimos) CÉLULA-ALVO COMUNICAÇÃO ENDÓCRINA MECANISMO DE AÇÃO HORMONAL Mecanismo da adenilil ciclase (AMPc) ACTH, LH, FSH, TSH, ADH (receptor V2), HCG, MSH, CRH, Calcitonina, PTH, Glucagon. Mecanismo da fosfolipase C (IP3/DAG) GnRH, TRH, GHRH, Angiotensina II, ADH (receptor V1), Ocitocina. Mecanismo da Guanilato ciclase (GMPc) Peptídeo, natriurético atrial (PNA), Óxido nítrico (NO). Mecanismo de segundo mensageiro e ação genômica Glicocorticoides, Estrogênio, Progesterona, Testosterona, Aldosterona, 1,25-di- hidroxicolecalciferol, Tri-iodotironina (T3), Tiroxina (T4). Mecanismo da tirosina cinase Insulina, IGF-1, Hormônio do crescimento (GH), Prolactina. Canais iônicos dependentes de ligantes: ACh Acetilcolina RECEPTORES ACOPLADOS A PROTEÍNA G Hormônios que não conseguem passar pela bicamada fosfolipídica. Na membrana existe um receptor hormônio-específico. Quando o complexo hormônio- receptor é ativado, ativa a proteína G, RECEPTOR TRANSMEMBRANA Proteína Gs – proteína G-estimuladora – ativação adenilil ciclase (que atua sobre o ATP promovendo a transformação de ATP em AMPc – diferentes proteínas intercelulares - fosfolização de proteínas – resposta celular). Proteína Gi – proteína G-inibitória – inibição adenil ciclase Proteína Gq – ativação fosfolipase C MECANISMO DA ADENILILCICLASE Ex: LH MECANISMO DA FOSFOLIPASE C MECANISMO DA GUANILATO CICLASE RECAPTULANDO RECEPTORES ACOPLADOS A PROTEÍNA G Os receptores acoplados a proteína G (GPCRs) são a maior classe de proteínas de membrana no genoma humano. RECPTORES INTRACELULARES 1 – O h. esteróide se difunde através da membrana na célula alvo. 2 – O h. esteróide liga a proteína receptora específica. 3 – O complexo hormônio-receptor se dimeriza e se liga a sequências específicas do DNA, chamadas elementos que reagem a esteróides (EREs). 4 – Complexo hormônio-receptor transforma-se em fatos de transcrição, que regula o processo de transcrição desse gene. 5 – Novo RNAm é transcrito, deixa o núcleo e é traduzido em novas proteínas com ações fisiológicas. RECEPTORES CATALÍTICOS SINALIZAÇÃO CELULAR SINALIZAÇÃO VIA CÁLCIO 1. Eventos elementares -Excitabilidade da membrana - Metabolismo mitocondrial - Secreção vascular - Mitose 2. Eventos globais intracelulares - Fertilização - Contração muscular (lisa, esquelética e cardíaca) - Metabolismo hepático do glicogênio - Transcrição gênica - Proliferação celular 3. Eventos globais intercelulares - Cicatrização de feridas - Batimentos ciliares - Função células gliais - Secreção insulina - Fluxo da bile - Síntese endotelial de óxido nítrico
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