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Pâncreas exócrino e endócrino: • Os ácinos pancreáticos secretam suco digestivo no duodeno, e as ilhotas de Langerhans secretam insulina e glucagon diretamente no sangue • Células beta secretam insulina e amilina; constituem 60% de todas as células da ilhota; encontradas principalmente no centro de cada ilhota • As células alfa secretam glucagon; constituem 25% de todas as células da ilhota • Células delta secretam somatostatina; constituem 10% do total das células da ilhota • Células PP secretam polipeptídeo pancreático; presente em pequena quantidade • A insulina inibe a secreção de glucagon, a amilina inibe a secreção de insulina e a somatostatina inibe a secreção de insulina e glucagon Insulina: • Exerce papel importante no armazenamento de excesso de energia • Efeito anabólico – crescimento, formação de tecido muscular/ adiposo • Quando há grande quantidade de alimentos energéticos, principalmente carboidratos, a produção de insulina aumenta • Alimento → descarga de glicose → estímulo das células beta, que vão produzir insulina → estimula armazenamento da glicose no fígado e músculos sob a forma de glicogênio • Glicose que não pode ser armazenada é convertido sob o estimulo da insulina em gordura e armazenado no tecido adiposo • Baixa de glicose no sangue → inibição da célula beta e estímulo da célula alfa que produz glucagon → estimula quebra do glicogênio hepático e liberação de glicose na corrente sanguínea • Insulina diminui gliconeogênese – AAS vão ser utilizados pra formar ptns; ácidos graxos são estimulados a serem incorporados no tecido adiposo sob a forma de TAG Síntese de insulina: • Insulina: 2 cadeias peptídicas ligadas por ponte dissulfeto; • Primeiro, há tradução do RNAm da insulina para formar uma pré-pró-insulina, que é clivada para formar a pró-insulina (com cadeias de peptídeos A, B e C) • A pró-insulina vai ser quebrada em insulina (compostas pelas cadeias A e B) e peptídeo C • Insulina e peptídeo C ficam juntos num granulo secretor e depois são liberados em quantidades iguais • Pacientes com diabetes mellitus tipo 1, incapazes de produzir insulina, tem níveis substancialmente diminuídos de peptídeo C; por isso esses pacientes precisam aplicar insulina exógena • Níveis de peptídeo C podem determinar quanto de sua insulina natural esses pacientes ainda estão produzindo, pois produz-se mesma quantidade de insulina e peptídeo C Ação da insulina: • A insulina circula no plasma quase inteiramente em sua forma livre e é degradada pela enzima insulinase, em sua maior parte no fígado, e em menor quantidade nos rins e músculos • A insulina se liga ao seu receptor proteico de membrana; • O receptor é a combinação de 4 subunidades que se unem por ligações dissulfeto – 2 subunidades alfa (que ficam do lado externo da MP, que vão se ligar a insulina) e 2 subunidades beta (atravessam a membrana, com parte no interior da célula, no citoplasma) • Quando a insulina se acopla com as subunidades alfa, devido as suas ligações com as suas subunidades beta, ocorre auto-fosforilação destas • A auto-fosforilação da subunidade beta do receptor ativa uma tirosina cinase local que causa fosforilação de diversas enzimas como o grupo chamado substratos do receptor insulina (IRS 1,2,3) (substancias que vai ocorrendo a fosforilação/ desfosforilação de enzimas; tipos diferentes de IRS são expressos nos diferentes tecidos); • Esses substratos que causam a ação da insulina na célula • Ocorre a ativação de algumas enzimas e inativação de outras (através de fosforilação e desfosforilação de enzimas) levando aos efeitos da insulina na célula • Efeitos: • Transportadores de glicose transmembrana (GLUT) vão ser carreador para a MP, aumentando o numero de transportadores de glicose na membrana, havendo maior entrada de glicose na célula; • A membrana celular fica mais permeável a AAS, K+, fosfato, Mg++, tem sua entrada aumentada pela ação da insulina • Efeitos mais lentos ocorrem durante os 10 a 15 min seguintes, para modificar os níveis de atividade de muitas das enzimas metabólicas intracelulares – efeitos resultantes do estado de fosforilação enzimática • Efeitos mais lentos ainda horas/ dias depois – resultam da variação da velocidade de tradução dos RNAm para formar novas ptns, e da variação de velocidade da transcrição do DNA no núcleo celular • A glicose e AAS que entram na célula – armazenados ou utilizados como fonte de energia • Efeitos da insulina na alimentação: • Entre as refeições, quando o alimento não está disponível, a glicemia começa a cair, a secreção de insulina é insuficiente para promover a entrada de quantidades significativas de glicose nas células musculares; logo, o glicogênio hepático é convertido em glicose, aumentando a glicemia • A membrana muscular em repouso é pouco permeável a glicose, exceto quando a fibra muscular é estimulada pela insulina ou durante a realização de exercícios intensos (a contração muscular aumenta a permeabilidade das fibras musculares a glicose, mesmo na ausência de insulina, através da translocação de GLUT4 para a membrana celular, aumentando a captação de glicose) • Após refeições, a glicose fica aumentada na corrente sanguínea, e o pâncreas está secretando grande quantidade de insulina; • Se os músculos não estiverem se exercitando após a refeição, a maior parte da glicose que entra nos músculos costuma ser armazenada como glicogênio, em vez de ser utilizada como energia • O glicogênio é útil em períodos curtos de uso energético intenso pelos músculos, e para fornecer o pico de energia anaeróbica por alguns minutos, por meio da conversão glicolítica do glicogênio em ácido lático • Quando a quantidade de glicose que penetra células hepáticas é maior do que pode ser armazenada sob a forma de glicogênio ou como energia, a insulina promove conversão da glicose restante em ácidos graxos • Os ácidos graxos são empacotados na forma de TAG em lipoproteínas de baixa densidade e transportados pelo sangue para o tecido adiposo, onde são depositados como gordura • A insulina promove a glicogênese e inibe a glicogenólise e gliconeogênese (pois insulina reduz liberação de AAS dos músculos e outros tecidos extra-hepáticos = sem dispinibilidade para gliconeogênese) no fígado Mecanismo pelo qual a insulina capta e armazena glicose no fígado envolve certas etapas simultâneas: • 1 - A insulina inativa a fosforilase hepática, principal enzima que leva a quebra do glicogênio hepático em glicose (glicogenólise) • 2 - A insulina aumenta a captação de glicose pelo fígado aumentando a ação da glicoquinase (ou hexoquinase); essa enzima transforma glicose em glicose-6-fosfato, que não consegue atravessar canais para sair da célula, logo, será utilizada ou para a formação de energia ou para armazenamento sob a forma de glicogênio; • 3 - A insulina estimula a ação de uma enzima chamada glicogênio sintetase, que aumenta a formação de glicogênio a partir da polimerização de monossacarídeos • Essas 3 ações aumentam a quantidade de glicogênio no fígado • Glucagon inibe glicogênio sintetase, e estimula glicogênio fosforilase, pois ele é um hormônio catabólico Eventos que fazem fígado devolver glicose para sangue: • 1 – redução da glicemia faz pâncreas reduzir secreção de insulina • 2 – A ausência de insulina interrompe a síntese de glicogênio no fígado, e impede que capte mais glicose • 3 - A ausência de insulina e aumento do glucagon ativam a enzima fosforilase, que cliva o glicogênio em glicose fosfato • 4 – A enzima glicose fosfatase é ativada e faz com que radical fosfato seja retirado da glicose, que possibilita a difusão de glicose livre de volta ao sangue Efeitos da hipoglicemia no tecido nervoso: • Quando o nível de glicose cai muito (entre 20 e 50 mg/100mL) desenvolvem-se os sintomas de choque hipoglicêmico como irritabilidadeprogressiva, perda de consciência, convulsões e até mesmo coma; pedir HGT • A maioria das células nervosas é permeável a glicose e pode utilizá-la sem intermediação da insulina • Os neurônios utilizam, normalmente, glicose como fonte de energia e só podem empregar outros substratos para obter energia, como a gordura, com dificuldade • Por que é tão importante manter a concentração constante da glicose no sangue se a maioria dos tecidos pode mudar para utilização das gorduras e ptns como fonte de energia, na ausência de glicose? Porque a glicose é o único nutriente que pode ser utilizado normalmente pelo encéfalo, pela retina e pelo epitélio germinativo das gônadas (na verdade esses tecidos até podem utilizar gordura, mas é uma dificuldade muito maior) – tecidos sensíveis a hipoglicemia Efeitos da insulina no metabolismo dos carboidratos: • A insulina aumenta o transporte e utilização da glicose pela maioria das células do organismo (com excessão da maior parte dos neurônios – pois ele já é muito permeável a glicose); Efeitos da insulina no metabolismo das gorduras: • A insulina aumenta a utilização de glicose, o que reduz a utilização de gordura • Promove a síntese de ácidos graxos – a insulina aumenta o transporte da glicose para células hepáticas – depois que a síntese de glicogênio atinge seu limite, a glicose adicional é transformada em piruvato e convertida em acetil-CoA, que é o substrato do qual os ácidos graxos são sintetizados • Ácidos graxos produzidos (no fígado) são transformados em TAG (pode engordar caso a produção de insulina seja alta) e transportados por lipoproteínas plasmáticas para tecido adiposo • A insulina ativa a lipoproteína lipase nas paredes dos capilares do tecido adiposo, que quebram TAG, formando ácidos graxos, para serem absorvidos pelas células adiposas, onde voltam a ser convertidos em TAG e são armazenados (lipogênese) • A insulina inibe a ação da lipase hormônio sensível, reduzindo a hidrólise dos TAG e a consequente liberação dos ácidos graxos do tecido adiposo para o sangue circulante (reduz a lipólise) • A insulina aumenta o aporte de glicose para as células adiposas que será utilizada na formação de glicerol e também na síntese de ácidos graxos Efeitos da deficiência de insulina no tecido adiposo: • A alta atividade da lipase hormônio sensível leva a hidrolise dos TAG armazenados, liberando grandes quantidades de ácidos graxos e de glicerol no sangue circulante; esses ácidos graxos passam a ser utilizados como fonte de energia em todos os tecidos exceto o cérebro • O excesso de ácidos graxos no sangue leva a conversão hepática destes em colesterol, fosfolipídios e TAG que se acumulam no sangue • Pacientes com diabetes tipo 1 não realizam lipogênese, ao invés disso, muito ácido graxo é jogado no sangue, a lipólise não está sendo inibida; a lipase hormônio sensível não esta sendo inibida pela insulina = lipólise excessiva = aumenta depósito de placas de colesterol nos vasos sanguíneos = oclusão do vaso = IAM, AVC/AVE Aumento da aterosclerose nos diabéticos: • Aumento de gorduras circulantes → placa de gordura começa a se acumular nos vasos → pode haver formação de trombo → trombose, AVC/AVE, IAM → necrose (gangrena na diabetes – membros inferiores – pode ser necessário amputar o pé) Cetoacidose diabética • A deficiência de insulina e a grande quantidade de ácidos graxos nas células hepáticas, ativa mais o mecanismo de transporte da carnitina, para levar ácidos graxos para mitocôndrias • Nas mitocôndrias, a beta-oxidação de ácidos graxos libera quantidades excessivas de acetil-CoA • O excesso de acetil-CoA pode formar acetoacetato, acetona e 3-beta-hidroxibutirato (corpos cetônicos), que ficam aumentados (cetose); acetona pode ser eliminada no hálito (hálito cetonico no diabético) • Obs.: ausência de insulina deprime utilização de ácido acetoacético nos tecidos periféricos • Logo, o pH do sangue reduz causando acetoacidose = falta da insulina = catabolismo de gorduras muito grande = muitos ácidos graxos no sangue que são metabolizados = formação de corpos cetonicos = acidose • Diabéticos tipo 1: quando se depara com infecção ou situação que requer aumento do metabolismo, e tem pouca insulina, tudo que gera catabolismo acentuado pode coloca-lo em um estado de acidose • No caso da cetoacidose diabética é necessário administrar insulina para poder mobilizar ácidos graxos de volta ao tecido adiposo Efeito da insulina no metabolismo das ptns: • A insulina promove síntese e armazenamento de ptns: • Estimula o transporte de muitos AAS para as células • Aumenta os processos de tradução do RNAm formando novas ptns • Aumenta a transcrição do DNA • Inibe o catabolismo das ptns • Inibe gliconeogênese A deficiência de insulina causa depleção de ptns e aumento dos AAS plasmáticos • O catabolismo proteico e a perda de massa magra pode levar a fraqueza muscular no diabético tipo 1 • Os AAS plasmáticos são utilizados como substratos na gliconeogênese • Há aumento da excreção de ureia na urina A insulina e o GH interagem de modo sinérgico para promover crescimento: • A administração de insulina e GH isoladamente quase não provoca crescimento, entretanto a combinação dos dois provoca dramático crescimento Mecanismos da secreção de insulina: • O aumento da concentração de glicose no sangue é o controlador primário da secreção de insulina • As células beta contém GLUT 2, que permitem o influxo de glicose • A glicose, uma vez na célula beta pancreática é fosforilada pela glicocinase em glicose-6-fosfato • A glicose-6-fosfato é oxidada de modo a formar ATP • O ATP inibe os canais de K+ sensíveis ao ATP (impedindo saída de K+ da célula) havendo despolarização da célula, abrindo canais de Ca++ dependentes de voltagem = influxo de Ca++ e exocitose dos grânulos contendo insulina no LEC • Hormônios como a somatostatina e norepinefrina inibem a exocitose de insulina • Os fármacos tipo sulfonilureia estimulam a secreção da insulina, através do bloqueio da atividade dos canais de K+ sensíveis ao ATP, sendo utilizados em pacientes portadores de diabetes tipo 2 • Se o canal de K+ estiver aberto, muito K+ passa, não ocorre a despolarização, nem liberação de insulina Fatores que aumentam ou diminuem a secreção de insulina • Aumentam: • Aumento de glicose, ácidos graxos e AAS no sangue • Obs.: AAS potencializam intensamente o estímulo da glicose sobre a secreção de insulina • Hormônios gastrointestinais (colecistocinina, secretina, gastrina, GLP-1 (peptídeo semelhante ao glucagon), GIP (peptídeo insulinotrópico dependente de glicose)) • OBS.: GLP-1 e GIP são produzidos em resposta a alimentação, e aumentam a secreção da insulina – incretinas – fármacos análogos a esses hormônios aumentam a produção de insulina • Glucagon, GH, cortisol, acetilcolina – pois elevam a glicose no sangue • Estimulação beta-adrenérgica – estímulo dos nervos parassimpáticos para pâncreas pode aumentar secreção de insulina • Resistencia insulínica; obesidade • Medicamentos do grupo sulfonilureia • Diminuem: • Diminuição da glicose sérica • Somatostatina • Jejum • Atividade alfa-adrenérgica – sistema nervoso simpático diminui secreção de insulina – pois está relacionado a fuga/ luta, logo está relacionado ao aumento da glicose no sangue • Leptina Papel das incretinas: • Ingestão de alimentos → liberação de incretinas ativas (GLP-1 e GIP) → estimulam célula beta a produzir mais insulina → aumento de insulina → aumento da captação de glicose pelos tecidos periféricos → diminuição da glicemia em jejum e pós-prandial • Há uma diminuição do glucagon por efeito do GLP-1, o que diminui a produção hepática de glicose • Os hormônios incretinas GLP-1 e GIP são liberados no intestino durante todo o dia e suas concentraçõesaumentam em resposta aos alimentos • Existem drogas que inibem a DPP4 (enzima que degrada incretinas) • Qualquer medicação que reduza a resistência periférica a insulina pode ajudar no emagrecimento Efeitos metabólicos da adrenalina; • A adrenalina inibe a insulina e estimula glicogenólise – glicose para sangue • Mobiliza TAG – aumenta ácidos graxos livres no sangue simultaneamente com aumento de glicose • No músculo mobiliza o glicogênio – degradado • Gordura degradada – efeito lipolítico sobre células adiposas, por ativar a lipase sensível a hormônio do tecido adiposo • Glucagon, adrenalina, GH e cortisol – estimulam a mobilização da reserva energética = hormônios hiperglicemiantes – jogam glicose no sangue; causam catabolismo Glucagon: • Hormônio hiperglicêmico que tem como principal função aumentar a concentração da glicose sanguínea (efeito oposto ao da insulina) • Aumenta glicogenólise e gliconeogênese Mecanismo de ação do glucagon: • O glucagon ao se ativar em seu receptor, ativa a adenilil ciclase na membrana da célula hepática • Isso forma o AMPc, que ativa a pt reguladora da proteinocinase, que ativa proteinocinase, que ativa a fosforilase cinase B, que converte a fosforilase B em fosforilase a, que transforma glicogênio em glicose-1- fosfato, que é desfosforilada e a glicose é liberada das células hepáticas Glicogenólise: • Glicogênio do musculo é degradado, e os produtos são utilizados como energia para o próprio musculo apenas • E o glicogênio no fígado é degradado, e a glicose cai na corrente sanguínea • O glucagon aumenta a captação de AAS pelas células hepáticas e a conversão destes AAS em glicose (gliconeogênese) • Ativa a lipase do tecido adiposo e inibe o armazenamento de TAG no fígado aumentando os ácidos graxos séricos • O glucagon elevado também: aumenta a força do coração; aumenta o fluxo de sangue para alguns tecidos, especialmente os rins; aumenta a secreção de bile; e inibe a secreção de ácido gástrico Fatores que influenciam na secreção de glucagon: • Redução da glicemia aumenta secreção de glucagon e aumento da glicemia inibe • O aumento de AA (alanina e arginina) no sangue estimula a secreção de glucagon (mesmo efeito que AA apresentam no estimulo da secreção de insulina) – AA são transformados em glicose pela gliconeogênese • O exercício estimula a secreção de glucagon – ele impede a hipoglicemia; aumento de AA séricos aumentam a secreção de glucagon no exercício Somatostatina: • Inibe secreção de insulina e glucagon agindo nas próprias ilhotas de Langherans • Diminui a motilidade do estomago, duodeno e vesícula biliar • Diminui a secreção e absorção no trato gastrointestinal • Quando secretada pelo hipotálamo suprime a secreção do hormônio do crescimento • O principal papel da somatostatina é prolongar o tempo em que os nutrientes alimentares são assimilados no sangue Diabetes Mellitus Diabetes tipo 1 • Metabolismo da glicose: diminuição da captação de glicose pelos tecidos-alvo + diminuição da oxidação da glicose = hiperglicemia = glicosúria, poliúria, desidratação intracelular e extracelular, aumento da ingestão de água (polidipsia) • Metabolismo dos lipídios: aumento da lipólise, ácidos graxos no sangue, oxidação dos ácidos graxos e formação de corpos cetônicos = perda de massa gorda + cetose • Metabolismo das ptns: aumento da proteólise e AA no sangue = perda de massa magra • Muita glicose no sangue altera a osmolaridade plasmática = hiperosmolaridade = puxa agua = células desidratadas; a glicose em excesso faz com que o rim não consiga reabsorver toda ela = glicosúria + poliúria (diurese osmótica; aumento da quantidade de urina eliminada por dia, pois glicose arrasta água); desidratação das células estimulam a produção de ADH para a reabsorção de água e leva ao aumento da sede (polidipsia) • Se a pessoa não tiver acesso a água (pessoa acamada por ex) – aumento da osmolaridade – pode causar coma hiperosmolar nos diabéticos – geralmente ocorre em pessoas muito idosas Diabete tipo 2: • Consegue produzir insulina; • Resistência a insulina; • Efeitos em menor escala – lipólise; • Circulação prejudicada por conta de aumento de lipídios no sangue; • Dificilmente vai entrar em um estado de catabolismo tão grande levando a produção de corpos cetônicos, acetoacidose; • Sintomas mais discretos – relacionados a hiperglicemia; • Mas não emagrecimento nem catabolismo importante pois produzem quantidade boa de insulina; • Aumento de ácidos graxos aumenta a formação de colesterol e TAG levando a aterosclerose • Tipo 1: catabolismo, emagrecimento • Diabético tem risco aumentado de IAM e AVC • A hiperglicemia lesa a microvasculatura podendo causar dano renal, ocular (retinopatia diabética) e no tecido neural (polineuropatia diabética) • Hiperglicemia prolongada pode lesar endotélio dos vasos, mas pequenas placas de aterosclerose podem causar lesão da microvasculatura = nutrição do nervo fica prejudicada, e ele fica lesado = formigamento nas mãos e nos pés, dor nas mãos e pés (piora a noite; dor neuropática) • Sintomas do paciente diabético: sede intensa, urinar muito, fome (polifagia), visão turva, perda de peso = DIABETES TIPO 1 • Avaliar parte renal: microalbuminúria – se estiver aumentada é indicio de lesão renal Paratormônio: • As 4 paratireoides ficam na região posterior da tireoide, elas secretam o paratormônio, que interfere diretamente nas concentrações plasmáticas de cálcio – retirar tireoide inteira = pode resultar em hipocalcemia grave e até morrer • Tecido ósseo: osso costuma ser composto por 30% de matriz orgânica (fibras colágenas e substância fundamental – sulfato de condroitina e ácido hialurônico) e 70% de sais (cálcio e fosfato) nos adultos • Pessoas com artrose tomam sulfato de condroitina e ácido hialurônico na tentativa de aumentar isso nos tecidos Células progenitoras da matriz óssea: • Precursor de osteoblastos – osteoblastos, que iniciam reabsorção óssea = formação de osso novo • Precursor de osteoclastos – osteoclastos, que promovem reabsorção óssea • Osso está sempre sendo formado e degradado • Predomina degradação = osteoporose, ossos frágeis • Osteoclastos possuem enzimas e ácidos que jogam nos ossos através dos podócitos (prolongamentos), e reabsorvem matriz óssea • Calcitonina produzida pelas células C da tireoide: estimula deposição de cálcio dos ossos – cálcio retirado da corrente sanguínea = hipocalcemia; hipocalcemia estimula paratireoides que produz PTH – estimula aumento do cálcio no sangue, tirando-o do osso para o sangue • Osteoporose pode se relacionar com excesso de PTH • Deficiência de vitamina D pode aumentar PTH • Calcitonina não é tão potente quanto PTH • Pessoa com produção nenhuma de calcitonina, pois retiroi tireoide, por ex – não interfere tanto na calcemia dessa pessoa • Parada de estimulação do osteoclasto – leva a parada do osteoblasto, pois para se ativar precisa da ação osteoclástica = a degradação estimula a formação • Se as paratireoides/ tireoide inteira forem retiradas da pessoa: efeito muito importante = pessoa pode fazer hipocalcemia grave – por falta de PTH Ações do PTH • Mobiliza cálcio e fosfato do osso • Provoca ativação dos osteoclastos • Diminui a excreção de cálcio (estimula sua reabsorção) e aumenta a excreção de fosfato pelos rins • Aumenta a absorção intestinal de cálcio e fosfato • Estimula a conversão de 25-hidroxicolecalciferol em 1,25-di-hidroxicolecalciferol (forma ativa da vitamina D) nos rins (vitamina D); a vitamina D estimula a absorção de cálcio no intestino • Obs.: a vitamina D é produzida na pele, agentes da alimentação, exposição a luz solar • Hiperparatireoidismo: aumento da produção do PTH – hipercalcemia, fraturas sem impactogrande • Deficiência de vitamina D: osteomalácia no adulto e raquitismo na criança Efeitos do PTH na diferenciação dos osteoclastos: • Os osteoblastos produzem RANK-L (ligante da osteoprotegerina) e o fator estimulador de colônias de macrófagos (M-CSF), que atuarão na diferenciação dos osteoclastos • Osteoclastos não tem receptores para PTH, mas nos osteoblastos o PTH aumenta a produção de RANK-L e do M-CSF; essas 2 substancias se ligam nos receptores dos precursores dos osteoclastos, promovendo a diferenciação dos osteoclastos – degradam matriz óssea • IL-11 e outras citocinas produzidas na inflamação podem ativar isso, promovendo a diferenciação em osteoclastos – doenças mais relacionadas a osteoporose (ex: artrite reumatoide) • Osteoblastos produzem osteoprotegerina, que se liga RANK-L, impedindo a ligação do RANK (no precursor de osteoclasto) com o RANK-L; logo, ela diminui produção de osteoclasto – inibição da reabsorção óssea Calcitonina: • Produzida pelas células C da tireoide • Reduz a atividade dos osteoclastos • Promove a diminuição da formação de novos osteoclastos • Favorece a deposição de sais de cálcio no tecido ósseo • Existe calcitonina de forma nasal – pode usar pacientes com osteoporose – porém tem eficácia pequena
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