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FISIOLOGIA | Victória Ribeiro de Medeiros Introdução à Fisiologia endócrina e reprodutiva 1. Comunicação neural: neurotransmissores na fenda sináptica por neurônios. 2. Comunicação endócrina: hormônios + fatores de crescimento atingem o tecido alvo pela corrente sanguínea ou sistema linfático. 3. Comunicação parácrina: produtos metabólicos das células liberados no LEC → atingem células vizinhas. 4. Comunicação autócrina: mensageiros químicos que desencadeiam resposta na própria célula que os liberou. 5. Comunicação justácrina: algumas célulasexpressam várias repetições de fatores de crescimento em proteínas transmembrana → ponto de fixação entre células. • Aminas e aminoácidos • Esteroides • Polipeptídeos • Lipídeos • Purinas e pirimidinas O mesmo mensageiro químico pode desempenhar diferentes funções, dependendo do tecido que está interagindo/do receptor que se liga: neurotransmissor, comunicação parácrina, neuro- hormônio ou hormônio secretado por glândulas. Junções comunicantes Sináptica Parácrina e autócrina Endócrina Transmissão da mensagem Célula → célula direto Fenda sináptica Difusão no LEC Corrente sanguínea ou sistema linfático Local ou geral Local Local Difusão local Geral Especificidade depende de Localização anatômica Localização anatômica + receptores Receptores Receptores • São proteínas presentes na membrana na célula → não são componentes permanentes! Número de receptores disponíveis aumenta ou diminui conforme estímulos que a célla recebe • Mudanças nas condições fisiológicas → mudança nas propriedades do receptor • Neurotransmissor/hormônio em excesso → número de receptores ativos ↓ = downregulation – pode acontecer por: o Endocitose/internalização ou o Dessensibilização (↓ responsividade do receptor) • Neurotransmissor/hormônio em falta → número de receptores ativos ↑ = upregulation o Exceção angiotensina 2 Interação receptor ligante: primeiros mensageiros → respostas secundárias na célula: segundos mensageiros – 4 tipos: 1. Ativação de canal iônico: hormônio se liga ao receptor → alteração da atividade do canal → influxo/efluxo de íons → hiper/despolarização da membrana → resposta celular. Ex: acetilcolina (receptor nicotínico colinérgico); noradrenalina (canais de K+ no coração). 2. Ativação de proteína G: • Ativação: GDP → GTP (gasto energético) • Subunidade alfa se liga a uma proteína → ativação da o Adenilil ciclase, ou o Fosfolipase C, ou o Canal iônico • Ação inibitória ou estimuladora = determina efeito na enzima o Abertura de canais iônicos (dímero βγ) o Altera atividade de enzimas (monômero alfa) → ativação de segundos mensageiros → resposta celular: liberação de Ca2+ ou fosforilação de proteínas • Ex: receptor muscarínico de acetilcolina 3. Ativação de enzimas no interior da célula: • Tirosina cinase: função enzimática própria • Ligação direta com enzimas-alvo: JAK → fosforilação de STAT → transcrição de genes alvo • Receptor = proteína de membrana o Parte extracelular se liga ao hormônio o Parte intracelular = atividade catalítica: quinase → fosforilação de proteínas → resposta celular FISIOLOGIA | Victória Ribeiro de Medeiros 4. Ativação direta de transcrição gênica: hormônios tireoidianos; ácido retinóico; esteroides. Segundos mensageiros: • Produzem alterações de curto prazo no interior da célula • Alteração da função enzimática; desencadear exocitose • Alteração na transcrição gênica • “efeito dominó”: a sinalização do primeiro mensageiro é amplificada pelos segundos mensageiros, em uma cascata de reações + retroalimentação/regulação da via AMP CÍCLICO: • Ativação de Adenil ciclase • ATP → AMPc (gasto energético) • Ativa proteína quinase A → fosforilação de enzimas o Lipase → ↑ lipólise o Glicogênio sintetase → ↓ síntese de glicogênio o Fosforilase quinase → fosforilase A → conversão de glicogênio em glicose-1- fosfato → ↑ degradação de glicogênio • Ex: glucagon, PTH, ADH FOSFOLIPASE C: • Quebra do PIP2 em: o DAG → proteína quinase C o IP3 → abertura dos canais de Ca2+ → aumento da [Ca2+]: ▪ Contração de m. liso ▪ Aumento da força de contração no coração ▪ Secreção de gl. Exócrinas ▪ Liberação de neurotransmissores ▪ Liberação de hormônios ▪ Citotoxicidade ▪ Proteínas contráteis ▪ Canais iônicos • Ex: catecolaminas, ocitocina, ADH Características Hh proteicos e catecolaminas Hh esteroides e da tireoide Solubilidade Hidrofílico Lipofílico Circulação no plasma Livre Ligado a proteínas plasmáticas Tempo de ½ vida Curto (minutos) Longo (horas/dias) [plasma] Muito baixa baixa Localização do receptor Membrana externa Citoplasma ou núcleo Sítio de ação Membrana Núcleo Mecanismo de ação Mudanças na membrana com formação de segundos mensageiros Mudanças na expressão genética → afetam a síntese de RNAm e proteínas • Manutenção da homeostasia → coordenação das vias de sinalização hormonal → regulação da atividade celular • Reprodução e maturação sexual • Endócrinas: secretam hormônios no sistema circulatório • Órgãos-alvo → órgãos com receptores específicos para os hormônios; a ligação do hormônio com esses receptores desencadeia a resposta celular • Receptores = especificidade de resposta → apenas tecidos e células com receptores disponíveis poderão se ligar ao hormônio e iniciar a resposta celular • Síntese depende da natureza química do hormônio: o Hormônios peptídicos → síntese controlada na transcrição proteica o Hormônios esteroides e derivados de aminas → disponibilidade de substratos + regulação de enzimas-chave sintetizadoras • Exocitose de grânulos armazenados • Liberação contínua por difusão (esteroides) – o controle da quantidade de hormônio a ser liberada nesse caso é feito nas etapas de síntese ou carreamento • Secreção pulsátil → a taxa de secreção varia conforme estímulo (pico X declínio): ritmo circadiano, horário de refeição, ciclo menstrual etc. → hipotálamo: mudança nos potenciais de membrana dos neurônios FISIOLOGIA | Victória Ribeiro de Medeiros • Taxas de degradação e/ou consumo • Ligação com receptores • Disponibilidade e afinidade com carreadores plasmáticos Estabilidade com proteínas de transporte ↔ tempo ½ vida circulatória → isso precisa ser considerado em terapias de reposição hormonal. • Reservatório de hormônio inativo/reserva hormonal • Evita degradação metabólica do hormônio → em casos de falta hormonal, a queda e o estresse podem ser suavizados • Restringem o acesso dos hormônios • Modulam os níveis de hormônio livre no plasma = biologicamente ativo → único capaz de se difundir pela membrana celular e acessar o compartimento extravascular (interstício) Catecolaminas e maioria dos hormônios peptídicos = hidrossolúveis → solúveis no plasma (circulam livremente pelo plasma) Hormônios esteroides = hidrofóbicos → proteínas ligadoras de esteroides - SBP (síntese no fígado); globulina ligadora de hormônios sexuais; transcortina (apenas uma pequena quatidade de hormônios esteroides solubilizam no plasma) A quantidade de hormônios ligados a proteínas está em equilíbrio com a quantidade de hormônios livres no plasma, portanto o aumento ou a diminuição de um, afeta a concentração do outro! • ↑ solubilidade no sangue de hormônios lipossolúveis • ↓ taxa de perda hormonal pela urina → filtração glomerular impede a passagem de proteínas com carga externa negativa e/ou maiores que os poros • Forte de hormônios na corrente sanguínea → liberação de hormônios livres se o equilíbrio for alterado É possível controlar a biodisponibilidade de hormônios não apenas controlando a sua produção e secreção, mas também a sua biodisponibilidade, alterando o equilíbrio entre os hormônios livres e aquelesligados a proteínas • Medicações podem alterar os níveis das proteínas ligadoras/afastar os hormônios ligados a elas • Algumas proteínas são inespecíficas → se ligam a vários hormônios A biodisponibilidade também depende dos locais de liberação X ação dos hormônios → degradação no pulmão ou no fígado reduzem a biodisponibilidade. • Alterações no metabolismo • Liberação de outros hormônios e substâncias reguladoras • Alteração na atividade de canais iônicos • Crescimento celular etc. • Ação conjunta dos hormônios = manutenção da homeostase Hormônios hidrofílicos (peptídeos e catecolaminas) → se ligam a receptores de membrana (maioria: GPCR) Hormônios hidrofóbicos → receptores nucleares 1. Hormônio se liga ao receptor nuclear → ativação de um coativador transcricional → estimulação direta da transcrição 2. Hormônio se liga ao receptor nuclear → 2 eventos simultâneos: a) Expulsão de um correpressor transcricional b) Recrutamento de um coativador Hormônio Fonte Ação Hormônio da tireoide Tireoide Controle do metabolismo basal na maioria dos tecidos Cortisol Córtex da suprarrenal Metabolismo energético; Secreção de outros hormônios Hormônio antidiurético - ADH Neurohipófise Regulação da reabsorção da água pelo ducto coletor (néfron) Hormônio da paratireoide – PTH Paratireoides Regulação dos níveis de fosfato e de cálcio Insulina Pâncreas Regulação da concentração de glicose no plasma Mineralocorticoides Córtex da suprarrenal Regulação do volume plasmático e da pressão arterial FISIOLOGIA | Victória Ribeiro de Medeiros Autorregulação da produção/secreção hormonal: o aumento na concentração de diferentes hormônios de uma mesma via ou cascata serve de sinalização para alterar a produção/secreção de estímulos precursores. No feedback positivo, a alça de feedback estimula a via, enquanto no feedback negativo, a alça inibe uma ou mais etapas. Exemplo: • Destruição do tecido produtor/secretor (glândula) → ataque autoimune inadequado o Ex: diabetes melito tipo 1 → destruição de células beta do pâncreas → perda da capacidade de produzir insulina → manutenção dos níveis de glicose no sangue elevados • Mutações genéticas • Defeitos na maquinaria enzimática • Deficiência de substratos (nutricional) Ocorre quando o tecido-alvo não responde apropriadamente, ou não tem resposta alguma, ao hormônio em níveis normais, podendo haver resposta se a concentração ultrapassar a normalidade ou o esperado para aquele indivíduo ou contexto metabólico. As alças de retroalimentação também podem se tornar resistentes, o que pode desregular ainda mais a produção hormonal e a resposta celular. Algumas síndromes hereditárias (raras) também podem causar resistência. Exemplo de resistência hormonal: diabetes melitus tipo 2. Principalmente a obesidade leva a uma menor ativação da fosfatidilinositol 3-cinase e outras vias de sinalização → maior resistência gradual do tecido à insulina → glicose permanece na corrente sanguínea. Para compensar, há excesso de produção de insulina, o que ao longo dos anos exauri as células beta pancreáticas → falha na produção de insulina. Importante notar que o DM2 tem pelo menos duas fases de apresentação clínica: a primeira em decorrência da resistência periférica dos tecidos à insulina, a segunda por falha na produção de insulina. Na primeira fase, é possível o tratamento com hipoglicemiantes orais e mudanças no estilo de vida. No segundo caso, é preciso adicionar insulina ao tratamento. • Principal causa: tumores • Ocorre a “regulação para baixo” dos fatores de liberação anteriores (ou “à montante”: via metabólica ↔ curso de um rio) → ativação da retroalimentação negativa • Causa imune: anticorpos se ligam ao receptor e simulam a ligação com o hormônio o Ex: Doença de Graves → anticorpos se ligam aos receptores de TSH + FISIOLOGIA | Victória Ribeiro de Medeiros HORMÔNIO ÓRGÃO CLASSIFICAÇÃO QUÍMICA RECEPTORES NO TECIDO ALVO FUNÇÃO FISIOLÓGICA REGULAÇÃO ADH, VASOPRESSINA Neurohipófise Peptídeo Membrana plasmática Receptor V1: vasoconstrição (PLC) Receptor V2: Reabsorção de água nos rins (AMPc) Osmorreceptores (hiperosmolaridade ↑ secreção) Barorreceptores (↓PA ↑ secreção) OCITOCINA Neurohipófise Peptídeo Membrana plasmática Contração do útero gravídico e ejeção de leite (PLC) Feedback positivo GH, HORMÔNIO DO CRECIMENTO Adenohipófise Peptídeo Membrana plasmática Síntese proteica no músculo; Lipólise no tecido adiposo; Gliconeogênese no fígado; Crescimento ósseo GHRH: estimulado por jejum e exercício físico GHIH: somastotina T3 E T4 Tireoide Amínico ou derivado da tirosina Citosol e núcleo Aumento do metabolismo basal (mitocôndrias, transporte ativo, queima de açúcar e gordura) Aumento de FC, FR, motilidade GI, SNC e mm. TRH (PLC): estimulado por frio; liberação de TSH na adeno hipófise TSH (AMPc): aumento da tireoglobulina e células tireoideanas Feedback negativo de T3 e T4 ALDOSTERONA Córtex da adrenal (zona glomerular) Esteróide Citosol Proteínas transportadoras Reabsorção de sódio (urina e suor) e excreção de potássio (urina e suor) Angiotensina II e hiperpotassemia: aumento da secreção permitida por ACTH CORTISOL Córtex da adrenal (zona fasciculada) Esteróide Citosol Fígado: síntese proteica e gliconeogênese Tecido adiposo: lipólise Demais tecidos: proteólise Supressão de linfócitos T helpers e citocinas CRH (AMPc): estimulado por estresse; liberação de ACTH na adenohipófise ACTH (AMPc): colesterol → pregnolona Feedback negativo de cortisol INSULINA Pâncreas endócrino Peptídeo Membrana plasmática Tirosina cinase Músculo: glicogênese e síntese proteica Tecido adiposo: lipogênese Fígado: glicogênese e lipogênese Hiperglicemia, GH e hormônios do TGI: aumento da secreção (canais iônicos ATP- dependentes) GLUCAGON Pâncreas endócrino Peptídeo Membrana plasmática AMPc Fígado: gliconeogênese Tecido adiposo: lipólise Hipoglicemia: aumento da secreção Somastotina: diminui a secreção PTH, PARATORMÔNIO Paratireóide Peptídeo Membrana plasmática AMPc ↑ na calcemia: ↑liberação óssea ↓ excreção renal Excreção de fosfato Receptor sensível de cálcio → PLC → inibição da secreção
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