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Comunicação, Integração e Homeostasia O corpo humano é constituído por aproximadamente 75 trilhões de células, e são encarregadas de se comunicarem uma com as outras de forma rápida e que carregue uma quantidade grande de informações. Essas informações são passadas através de sinais fisiológicos: elétrico e químico. • Os sinais elétricos são mudanças no potencial da membrana e os sinais químicos são moléculas secretadas pelas células no liquido extracelular. As células que respondem esses sinais são chamadas de células alvo. Nosso corpo utiliza quatro métodos básicos de comunicação célula a célula: 1. Junções Comunicantes: são canais proteicos que criam pontes citoplasmáticas entre células adjacentes. Ela é formada pela união de proteínas transmembrana (conexinas) em duas células adjacentes. Essas conexinas unidas criam um canal proteico (conéxon) que pode abrir e fechar. Elas são o único meio pelo qual os sinais elétricos podem passar diretamente de celular para célula. Nos mamíferos, as junções são encontradas em quase todos os tipos de célula, incluindo o musculo cardíaco, alguns tipos de musculo liso, o pulmão, o fígado e os neurônios do cérebro. 2. Sinais dependente de contato que ocorrem quando as moléculas da superfície de uma membrana celular se ligam a moléculas da superfície de outra célula. 3. Substâncias químicas que se difundem pelo liquido extra celular para atuar sobre células próximas. 4. Comunicação de longa distância: utiliza a combinação de sinais químicos e elétricos conduzidos pelas células nervosas e sinais químicos transportados pelo sangue. Bianca Oliveira Medicina UNP Sinais dependentes de contato necessitam do contato célula a célula. Essa sinalização ocorre no sistema imune e durante o crescimento e desenvolvimento, como quando os neurônios emitem longas projeções que devem crescer do eixo central para as extremidades distais dos membros em desenvolvimento. As moléculas de adesão celular (CAMs) atuam como receptoras na sinalização célula a célula, elas estão unidas ao citoesqueleto ou a enzimas intracelulares. A comunicação utiliza sinais parácrinos e autócrinos. • Sinal parácrino é uma substancia química que atua sobre as células vizinhas daquela célula que secretou o sinal. Sinal autocrino é aquele que atua sobre a própria célula que secretou. Essas moléculas chegam até as células-alvo através do liquido intersticial por meio da difusão. (Ex de molécula parácrina é a histamina). A comunicação de longa distância pode ser elétrica ou química. O sistema endócrino por exemplo se comunica usando hormônios, sinais que químicos que são secretados no sangue e distribuídos por todo o corpo. Já o sistema nervoso utiliza uma combinação de sinais químicos e elétricos para essa comunicação. As substancias químicas secretadas pelos neurônios são chamadas de moléculas neurocrinas, se essa molécula se difunde do neurônio ate uma célula alvo, ela é chamada de neurotransmissor. Se uma substancia neurocrina atua mais lentamente como um sinal autocrino ou parácrino, ela é chamada de neuromodulador. Se a molécula neurocrina se difunde para a corrente sanguínea e é distribuída, ela é denominada neuro- hormônio. As citosinas (associadas a respostas imunes) podem atuar tanto como sinalizadores locais como de longa distância. Durante o desenvolvimento e diferenciação, elas funcionam como sinalizadores autocrinos ou parácrinos. No estresse e na inflamação, algumas podem atuar em alvos relativamente distantes. 1. A moléculas sinalizadora é um ligante (primeiro mensageiro) que se liga a proteína receptora. 2. A ligação ligante-receptor ativa o receptor. 3. O receptor ativa moléculas sinalizadoras intracelulares 4. A última molécula sinalizadora na via gera uma resposta, modificando proteínas existentes ou iniciando a síntese de novas proteínas. As proteínas receptoras estão localizadas dentro da célula ou na membrana celular. O local onde o sinal químico se liga ao seu receptor depende muito de se a molécula sinalizadora é lipofílica ou liofóbica. Moléculas sinalizadoras lipofílicas (respostas lentas) entram na célula por difusão simples através da bicamada lipídica da membrana celular, e se ligam a receptores citosolicos ou nucleares, essa ativação de receptores ativa um gene, induzindo o núcleo a sintetizar um novo RNAm (transcrição). O RNAm, então, fornece um molde para a síntese de novas proteínas (tradução). As moléculas sinalizadoras lipofobicas são incapazes de entrar na célula por difusão simples, em vez disso, elas permanecem no liquido extra celular e ligam-se aos receptores proteicos da membrana. (resposta rápida). Os receptores podem ser classificados em: • Receptor acoplado a canal • Receptor acoplado à proteína • Receptor enzimático: ativa uma enzima intracelular. (catalítico) • Receptor integrina: altera as enzimas ou o citoesqueleto (catalítico). As proteínas de membrana facilitam a transdução de sinal, a transdução é o processo pelo qual uma molécula sinalizadora extracelular ativa um receptor de membrana, que altera moléculas intracelulares forma um sistema de segundo mensageiro. As vias de sinalização mais rápidas mudam o fluxo iônico através dos canais. A maioria desses receptores são receptores de neurotransmissores encontrados em neurônios e em células musculares. 1. O cálcio é importante sinalizador intracelular. Ele entra na célula através de canais de cálcio, que podem ser dependentes de voltagem, dependentes de ligantes ou controlados mecanicamente. 2. Os gases são moléculas sinalizadoras efêmeras, de curta duração autocrinas/parácrinas que atuam próximo de onde são produzidas. A molécula sinalizadora mais conhecida é o oxido nítrico, mas o monóxido de carbono e o sulfeto de hidrogênio, são os mais conhecidos por seus efeitos tóxicos 3. Alguns lipídeos são sinalizadores parácrinos importantes. Eicosanoides são sinalizadores parácrinos derivados de lipídeos que exercem papeis importantes em muitos processos fisiológicos. Todos os eicosanoides são derivados do ácido araquidônico (pode agir como um segundo mensageiro). Existem dois grandes grupos de moléculas parácrinas derivadas do ácido araquidônico: • Os leucotrienos são secretados por certos tipos de leucócitos. Eles têm papel importante na asma e em reações alérgicas graves, como a anafilaxia. • Os prostanoides incluem as prostaglandinas e as tromboxanas. Esses eicosanoides atuam em diversos tecidos do corpo, incluindo o musculo liso de vários órgãos, plaqueta, rins e ossos. Além disso, estão envolvidas no sono, na inflamação, na dor e na febre. Os anti-inflamatórios não esteroides (AINEs), como o ácido acetilsalicílico e o ibuprofeno, ajudam a evitar a inflamação pela inibição das enzimas COX e diminuição da síntese de prostaglandinas. Contudo, os AINEs não são específicos e podem ter sérios efeitos colaterais, como sangramento no estomago. Agonistas e antagonistas: Um ligante competidos que se liga ao receptor e produz uma resposta é conhecido como agonista do ligantes primário. O ligante competidor que se liga e bloqueia a atividade do receptor é conhecido com antagonista do ligante primário. Os farmacologistas utilizam o principio dos agonistas competidores para desenvolver fármacos de acao mais longa e mais resistentes. Um exemplo é a família de estrogênios modificados utilizadas nos anticoncepcionais, ele é agonista de estrogênios que existem naturalmente. Um mesmo ligante pode ter vários receptores. Por exemplo, o neuro-hormônio adrenalina dilata os vasos sanguíneos no musculo esquelético, mas contrais os vasos sanguíneos do intestino, essa resposta se diferencia de acordo com o receptor envolvido, no caso da adrenalina, quando é ligada aos receptoresalfa dos vasos sanguíneos do intestino, os vasos contraem, quando se liga aos beta2 de certos vasos do musculo esquelético, estes se dilatam A regulação para cima e a regulação para baixo permitem que as células modulem as respostas • A regulação para baixo é uma diminuição do numero de receptores. Um modo rápido e reversível de diminuir a resposta da célula é a dessensibilazação, causando uma redução da resposta da célula-alvo, isso explica o desenvolvimento da tolerância a fármacos. • A regulação para cima, a célula-alvo insere mais receptores na sua membrana. Muitas doenças e medicamentos tem como alvo as proteínas da transdução de sinais: O postulado de Cannon descreve as variáveis reguladas e os sistemas de controle fisiológicos: 1. O sistema nervoso tem um papel na preservação da “aptidão” do meio interno. 2. Alguns sistemas do corpo estão sob controle tônico. 3. Alguns sistemas corporais estão sob controle antagonista. 4. Um sinal químico pode ter efeitos diferentes em tecidos diferentes. Vias de longa distancia mantem a homeostasia, essas vias envolvem dois sistemas de controle (nervoso e endócrino). Durante o estresse e em reformas inflamatórias sistêmicas, as citocinas trabalham em conjunto com os dois sistemas. • As respostas em alça possuem três grandes componentes: entrada, integração e saída, e esses três podem ser subdivididos em mais sete passos. Os sistemas de controle variam em sua velocidade e especificidade. O controle neural é muito especifico porque cada neurônio possui uma célula-alvo especifica. Já o controle endócrino é mais geral, uma vez que o mensageiro químico é liberado no sangue e pode alcançar praticamente todas as células do corpo. Em relação a natureza do sinal, o sistema nervoso utiliza tanto sinais elétricos como químicos para enviar informações, já o endócrino utiliza apenas sinais químicos: hormônios secretado no sangue. A velocidade dos reflexos neurais é muito mais rápida que os endócrinos. Já que os sinais elétricos percorrem grandes distancias muito rapidamente (120m/s), já os hormônios são muito mais lentos, já que sua distribuição pelo sistema circulatório e sua difusão nos capilares tomam um tempo considerável. A duração do controle neural é mais curta do que o controle endócrino, o neurotransmissor liberado pelo hormônio já inicia uma resposta. Contudo, a resposta normalmente é muito breve. Os reflexos endócrinos são muito mais lentos para iniciar, mas duram mais tempo (grande parte de funções como o metabolismo e a reprodução, estão sob controle do sistema endócrino. Quando um estimulo aumenta sua intensidade ele funciona no sistema endócrino de forma que mais hormônio seja liberado. Já no nervoso, o neurônio não pode refletir essa intensidade, em vez disso, a frequência de sinalização através no neurônio aferente aumenta.