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1 Ester Ratti ATM 25 1 Introdução à Endocrinologia GUYTON CAP. 75 Os hormônios endócrinos são transportados pelo sistema circulatório para células em todo o corpo, incluindo o sistema nervoso em alguns casos, onde se ligam a receptores e iniciam muitas reações celulares Os múltiplos sistemas hormonais desempenham papel-chave na regulação de quase todas as funções corporais, incluindo o metabolismo, crescimento e desenvolvimento, equilíbriohidroeletrolítico, reprodução e comportamento ESTRUTURA QUÍMICA E SÍNTESE DE HORMÔNIOS Existem três classes gerais de hormônios: 1. PROTEÍNAS E POLIPEPTÍDEOS , incluindo hormônios secretados pelo hipotálamo, hipófise anterior e posterior, pelo pâncreas (insulina e glucagon), pela paratireoide (paratormônio), gástricos, intestinais e por muitos outros. ➢ Maior grupo e são hidrossolúveis ➢ Tamanho variável. Os polipeptídeos com 100 ou mais aminoácidos são chamados proteínas, e os com menos de 100 aminoácidos são denominados peptídeos. ➢ SÍNTESE POR RIBOSSOMOS DO R. E. RUGOSO: Geralmente, são sintetizados primeiro como proteínas maiores, que não são biologicamente ativas (pré- pró-hormônios), e clivados para formar pró-hormônios menores no retículo endoplasmático. Estes são então transferidos para o aparelho de Golgi, para acondicionamento em vesículas secretoras. Nesse processo, as enzimas nas vesículas clivam os pró-hormônios, a fim de produzir os hormônios menores biologicamente ativos e fragmentos inativos. As vesículas são armazenadas no citoplasma e muitas ficam ligadas à membrana celular até que o produto da sua secreção seja necessário. ➢ A SECREÇÃO DOS HORMÔNIOS (bem como os fragmentos inativos) ocorre quando as vesículas secretoras se fundem com a membrana celular e o conteúdo granular é expelido para o líquido intersticial ou diretamente na corrente sanguínea por exocitose. Estímulos para a exocitose: + cálcio no citoplasma e + AMPc intracelular 2 Ester Ratti ATM 25 2. ESTEROIDES secretados pelo córtex adrenal (cortisol e aldosterona) e sexuais, ou seja, pelos ovários (estrogênio e progesterona), testículos (testosterona) e pela placenta (estrogênio e progesterona). ➢ Maioria sintetizada a partir do colesterol ➢ Embora na maioria das vezes exista muito pouco armazenamento de hormônio em células endócrinas produtoras de esteroides, grandes depósitos de ésteres de colesterol em vacúolos do citoplasma podem ser rapidamente mobilizados para a síntese de esteroides após o estímulo. ➢ Grande parte do colesterol nas células produtoras de esteroides vem do plasma, mas também ocorre síntese de novo colesterol nas células produtoras de esteroides. ➢ Como os esteroides são muito lipossolúveis, uma vez sintetizados, eles simplesmente podem se difundir através da membrana celular e entram no líquido intersticial e, depois, no sangue. 3. DERIVADOS DO AMINOÁCIDO T IROSINA, secretados pela tireoide (tiroxina e triiodotironina) e medula adrenal (epinefrina e norepinefrina). Não existe hormônio conhecido com polissacarídeos ou ácidos nucleicos. ➢ são formados pela ação de enzimas nos compartimentos citoplasmáticos das células glandulares ➢ Os hormônios da tiroide são sintetizados e armazenados na glândula tireoide e incorporados a macromoléculas da proteína tireoglobulina, que é armazenada em grandes folículos na tireoide. ➢A secreção hormonal ocorre quando as aminas são clivadas da tireoglobulina e os hormônios livres são então liberados na corrente sanguínea. Depois de entrar no sangue, a maior parte dos hormônios da tireoide se combina com proteínas plasmáticas, em especial a globulina de ligação à tiroxina, que lentamente libera os hormônios para os tecidos-alvo. ➢ A epinefrina e a norepinefrina são formadas na medula adrenal, que normalmente secreta cerca de quatro vezes mais epinefrina do que norepinefrina. As catecolaminas ocupam as vesículas pré-formadas que são armazenadas até serem secretadas. De modo semelhante aos hormônios proteicos, armazenados em grânulos secretores, as catecolaminas também são liberadas das células da medula adrenal por exocitose. Uma vez que as catecolaminas entram na circulação, elas podem existir no plasma, na forma livre ou em conjugação com outras substâncias. CONTROLE DA SECREÇÃO HORMONAL O FEEDBACK NEGATIVO IMPEDE A HIPERATIVIDADE DOS SI STEMAS HORMONAIS O hormônio (ou um de seus produtos) exerce efeito de feedback negativo para impedir a hipersecreção do hormônio ou a hiperatividade no tecido-alvo. A variável controlada não costuma ser a secreção do hormônio, mas o grau de atividade no tecido- alvo. Portanto, somente quando a atividade no tecido-alvo se eleva até nível apropriado, os sinais de feedback para a glândula endócrina serão suficientemente potentes para lentificar a secreção do hormônio. SURTOS DE SECREÇÃO HORMONAL PODEM OCORRER COM FEEDBACK POSITIVO. Em alguns casos, ocorre feedback positivo quando a ação biológica do hormônio causa sua secreção adicional. Exemplo desse feedback positivo é o surto de secreção de hormônio luteinizante (LH) que ocorre em decorrência do 3 Ester Ratti ATM 25 efeito estimulatório do estrogênio sobre a hipófise anterior, antes da ovulação. O LH secretado atua então sobre os ovários, estimulando a secreção adicional de estrogênio o que, por sua vez, causa mais secreção de LH. Finalmente, o LH atinge a concentração apropriada e é, assim, exercido controle típico por feedback negativo da secreção do hormônio. OCORREM VARIAÇÕES CÍCLICAS NA LIBERAÇÃO DO HORMÔNIO. Existem variações periódicas da liberação do hormônio sobrepostas ao controle por feedback negativo e positivo da secreção hormonal, e elas são influenciadas por alterações sazonais, várias etapas do desenvolvimento e do envelhecimento, ciclo circadiano (diário) e sono. Por exemplo, a secreção do hormônio do crescimento aumenta acentuadamente durante o período inicial do sono, mas se reduz durante os estágios posteriores. Em muitos casos, essas variações cíclicas da secreção hormonal se devem às alterações da atividade das vias neurais, envolvidas no controle da liberação dos hormônios. TRANSPORTE DE HORMÔNIOS NO SANGUE HIDROSSOLÚVEIS (peptídeos e catecolaminas) são dissolvidos no plasma e transportados de seus locais de síntese para tecidos-alvo, onde se difundem dos capilares, entram no líquido intersticial e, finalmente, chegam às células- alvo. LIPOSSOLÚVEIS (esteroides e da tireoide) circulam no sangue, em grande parte, ligados às proteínas plasmática. Os hormônios ligados a proteínas não conseguem se difundir facilmente pelos capilares e ganhar acesso às suas células- alvo, sendo, portanto, biologicamente inativos até que se dissociem das proteínas plasmáticas. As quantidades relativamente grandes de hormônios ligados a proteínas servem como reservatórios, reabastecendo a concentração de hormônios livres quando eles estão ligados a receptores-alvo ou eliminados da circulação. A ligação de hormônios a proteínas plasmáticas torna sua remoção do plasma muito mais lenta. DEPURAÇÃO/REMOÇÃO DE HORMÔNIOS DO SANGUE ➢ destruição metabólica pelos tecidos; ➢ ligação com os tecidos; ➢ excreção na bile pelo fígado; ➢ excreção na urina pelos rins. Para certos hormônios, a diminuição da depuração metabólica pode causar concentração excessivamente alta do hormônio nos líquidos corporais circulantes. Por exemplo, esse fenômeno ocorre com vários dos hormônios esteroides, quando o fígado fica doente, porque esses hormônios são conjugados principalmente no fígado e depois “depurados” na bile. Os hormônios são algumas vezes degradados em suas células-alvo por processos enzimáticos que causam endocitose do complexo hormônioreceptor na membrana; o hormônioé então metabolizado na célula, e os receptores em geral são reciclados de volta à membrana celular. A maioria dos hormônios peptídicos e das catecolaminas é hidrossolúvel e circula livremente no sangue. Em geral, são degradados por enzimas no sangue e nos tecidos e rapidamente excretados pelos rins e fígado, permanecendo assim no sangue por apenas curto período. Hormônios que se ligam a proteínas plasmáticas são removidos do sangue com intensidade muito menor (mais lenta) e podem continuar na circulação por várias horas ou mesmo dias. MECANISMO DE AÇÃO DOS HORMÔNIOS A primeira etapa da ação do hormônio é a de se ligar a receptores específicos, na célula-alvo. As células que não têm receptores para hormônios não respondem. 4 Ester Ratti ATM 25 RECEPTORES HORMONAIS 1. NA MEMBRANA CELULAR OU EM SUA SUPERFÍCIE. são específicos, principalmente para os hormônios proteicos, peptídicos e catecolamínicos. 2. NO CITOPLASMA CELULAR. receptores primários para os diferentes hormônios esteroides 3. NO NÚCLEO DA CÉLULA. receptores para os hormônios da tireoide, sua localização está em associação direta com um ou mais dos cromossomos. NÚMERO E A SENSIBILIDADE DOS RECEPTORES HORMONAIS SÃO REGULADOS DOWN-REGULATION : o aumento da concentração de hormônio e o aumento da ligação aos receptores de sua célula-alvo, fazem com que o número de receptores ativos diminua, o que faz com que a responsividade do tecido-alvo ao hormônio diminua. Isso pode ocorrer em decorrência de: ➢ inativação de algumas das moléculas de receptores; ➢ inativação de parte das moléculas de sinalização das proteínas intracelulares; ➢ sequestro temporário do receptor para o interior da célula, longe do local de ação dos hormônios que interagem com os receptores de membrana; ➢ destruição dos receptores por lisossomos depois de serem interiorizados; ➢ diminuição da produção dos receptores. UP-REGULATION estimular o hormônio induz a formação de receptores ou moléculas de sinalização intracelular, maior que a normal, pela célula-alvo ou maior disponibilidade do receptor para interação com o hormônio. Quando isso ocorre, o tecido-alvo se torna cada vez mais sensível aos efeitos de estimulação do hormônio. SINALIZAÇÃO INTRACELULAR APÓS A ATIVAÇÃO DO RECEPTOR RECEPTORES LIGADOS A CANAIS IÔNICOS substâncias neurotransmissoras, como a acetilcolina e a norepinefrina, combinam se com receptores na membrana pós-sináptica. Essa combinação causa, quase sempre, alteração da estrutura do receptor, geralmente abrindo ou fechando o canal para um ou mais íons. Embora alguns hormônios possam exercer algumas de suas ações através de ativação de receptores de canais iônicos, a maioria dos hormônios que abre ou fecha canais iônicos o faz, indiretamente, por acoplamento com receptores ligados às proteínas G ou ligados a enzimas RECEPTORES LIGADOS A PROTEÍNA G Muitos hormônios ativam receptores que regulam indiretamente a atividade de proteínas- alvo (p. ex., enzimas ou canais iônicos) por acoplamento com grupos de proteínas da membrana celular, chamadas proteínas G. Quando o ligante (hormônio) se une à parte extracelular do receptor, ocorre alteração da conformação no receptor, ativando as proteínas G e induzindo sinais intracelulares: ➢ Abrem ou fecham os canais iônicos da membrana celular ➢ Mudam a atividade de uma enzima no citoplasma da célula ➢ Ativam a transcrição gênica. Quando o receptor é ativado, ele passa por alteração de conformação que faz com que a proteína G, ligada ao GDP, associe-se à parte citoplasmática do receptor e troque GDP por GTP. Isso faz com que a subunidade a se dissocie do complexo trimérico e se associe a outras proteínas de sinalização intracelular; O evento de sinalização é rapidamente terminado, quando o hormônio é removido e a subunidade a se inativa por conversão de seu GTP 5 Ester Ratti ATM 25 ligado em GDP; depois, a subunidade a, mais uma vez, combina-se às subunidades b e g para formar proteína G trimérica ligada à membrana e inativa. Dependendo do acoplamento do receptor hormonal à proteína G inibitória ou estimuladora, o hormônio pode aumentar ou diminuir a atividade das enzimas intracelulares. RECEPTORES LIGADOS A ENZIMAS Alguns receptores, quando ativados, funcionam diretamente como enzimas ou se associam estreitamente às enzimas que ativam. Os receptores ligados a enzimas têm seu local de ligação ao hormônio no exterior da membrana celular e seu local catalítico ou de ligação a enzima, no interior (atravessam uma vez a membrana). Quando o hormônio se liga à parte extracelular do receptor, é ativada (ou por vezes inativada) uma enzima, imediatamente dentro da membranacelular. Um exemplo de receptor ligado à enzima é o receptor de leptina (hormônio secretado por células adiposas, importante na regulação do apetite e do balanço energético) RECEPTORES HORMONAIS INTRACELULARES E ATIVAÇÃO DE GENES. Vários hormônios, incluindo os hormônios esteroides adrenais e os gonádicos, os hormônios da tireoide, os hormônios retinoides e a vitamina D, ligam-se a receptores proteicos dentro da célula, e não na membrana celular. Como esses hormônios são lipossolúveis, eles prontamente atravessam a membrana celular e interagem com receptores no citoplasma ou no núcleo. O complexo hormônio-receptor ativado então se liga à sequência do DNA regulador (promotor) específico chamado elemento de resposta hormonal e, dessa maneira, ativa ou reprime a transcrição de genes específicos e a formação de RNA mensageiro (mRNA). As respostas de diferentes tecidos ao hormônio são determinadas não apenas pela especificidade dos receptores, mas também pela expressão dos genes que o receptor regula. MECANISMOS DE SEGUNDO MENSAGEIRO PARA MEDIAR FUNÇÕES HORMONAIS INTRACELULARES SISTEMA DE SEGUNDO MENSAGEIRO DA ADENILIL CICLASE- AMPC A ligação dos hormônios ao receptor permite o acoplamento do receptor à proteína G. Se a proteína G estimular o sistema adenilil ciclase- 6 Ester Ratti ATM 25 AMPc, ela será chamada proteína Ge (estimuladora). A estimulação da adenilil ciclase catalisa a conversão de ATP citoplasmático em AMPc, dentro da célula. Isso ativa a proteínocinase dependente de AMPc, que fosforila proteínas específicas na célula, desencadeando reações bioquímicas que, finalmente, produzem a resposta da célula ao hormônio. Uma vez que o AMPc seja formado dentro da célula ele, em geral, ativa cascata de enzimas. Se a ligação do hormônio a seus receptores for acoplada à proteína G inibitória (Gi), a adenilil ciclase será inibida, reduzindo a formação de AMPc e, finalmente, levando à ação inibitória da célula. Desse modo, dependendo do acoplamento do receptor hormonal à proteína G inibitória ou estimuladora, o hormônio pode aumentar ou diminuir a concentração de AMPc e a fosforilação das proteínas-chave no interior da célula. O SISTEMA DE SEGUNDO MENSAGEIRO DOS FOSFOLIPÍDIOS DA MEMBRANA CELULAR Alguns hormônios ativam receptores transmembranas que ativam a enzima fosfolipase C fixada às projeções internas dos receptores. Essa enzima catalisa a degradação de alguns fosfolipídios na membrana celular, especialmente o bifosfato de fosfatidilinositol (PIP2), em dois produtos diferentes de segundos mensageiros: trifosfato de inositol (IP3) e diacilglicerol (DAG). O IP3 mobiliza os íons cálcio das mitocôndrias e do retículo endoplasmático, e os íons cálcio então têm seus próprios efeitos de segundo mensageiro, tais como a contração da musculatura lisa e as alterações da secreção celular. O DAG, o outro segundo mensageiro lipídico, ativa a enzima proteinocinase C, que então fosforila grande número de proteínas,levando à resposta celular. Além desses efeitos, a parte lipídica do DAG é o ácido araquidônico, o precursor para as prostaglandinas e outros hormônios locais, causadores de múltiplos efeitos nos tecidos de todo o corpo. 7 Ester Ratti ATM 25 SISTEMA DE SEGUNDO MENSAGEIRO DO CÁLCIO- CALMODULINA A entrada de cálcio pode ser iniciada por: alterações do potencial de membrana, que abrem os canais de cálcio ou hormônio interagindo com receptores de membrana, que abrem os canais de cálcio. Ao entrar na célula, os íons cálcio se ligam à proteína calmodulina. Essa proteína tem quatro sítios para a ligação do cálcio, e quando três ou quatro desses locais se ligarem ao cálcio, a calmodulina altera sua forma e inicia múltiplos efeitos dentro da célula, incluindo ativação ou inibição de proteinocinases. A ativação das proteinocinases dependentes da calmodulina causa pela fosforilação a ativação ou inibição de proteínas envolvidas na resposta da célula ao hormônio. HORMÔNIOS QUE ATUAM PRINCIPALMENTE SOBRE A MAQUINARIA GENÉTICA DA CÉLULA HORMÔNIOS ESTEROIDES AUMENTAM A SÍNTESE PROTEICA Essas proteínas então funcionam como enzimas, proteínas de transporte ou proteínas estruturais, que, por sua vez, exercem outras funções nas células. 1. O hormônio esteroide se difunde pela membrana celular e entra no citoplasma da célula, onde se liga à proteína receptora específica. 2. A proteína receptora-hormônio combinados, então, se difunde ou é transmitida para o núcleo. 3. A combinação se liga a pontos específicos nos filamentos de DNA nos cromossomos, o que ativa o processo de transcrição de genes específicos para formar mRNA. 4. O mRNA se difunde para o citoplasma, onde promove o processo de tradução nos ribossomos, para formar novas proteínas. HORMÔNIOS DA TIREOIDE AUMENTAM A TRANSCRIÇÃO DE GENES NO NÚCLEO DAS CÉLULAS Para conseguir esse aumento da transcrição, esses hormônios primeiro se ligam diretamente às proteínas do receptor no núcleo; esses receptores são fatores de transcrição ativados, localizados no complexo cromossômico e, talvez, controlem a função dos promotores genéticos 1. Eles ativam os mecanismos genéticos para a formação de muitos tipos de proteínas intracelulares. Muitas dessas proteínas intracelulares são enzimas que promovem aumento da atividade metabólica intracelular, praticamente em todas as células do corpo. 2. Uma vez ligados aos receptores intranucleares, os hormônios da tireoide podem continuar a expressar suas funções de controle por dias ou até semanas.
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