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Fisiologia 5º semestre Victória Louise FISIOLOGIA AULA 1 FISIOLOGIA ENDÓCRINA RELAÇÕES HIPOTÁLAMO-HIPÓFISE 1ª-6ª SEMANA - AULA 1-6 01 IMPORTÂNCIA DO SISTEMA ENDÓCRINO Regulação das funções metabólicas, do crescimento, da termogênese, do controle do meio interno e da função reprodutiva, garantindo a manutenção do indivíduo em diferentes ambientes e a preservação da espécie. A interação dos Sistemas Endócrino e Nervoso garantem os processos regulatórios para a sobrevivência do indivíduo e da espécie. Sistema Nervoso: mediado por potenciais de ação. Sistema Endócrino: mediado por hormônios (nem todo molécula sinalizadora é um hormônio, mas todo hormônio é uma molécula sinalizadora). Existem 3 tipos de hormônios quanto a sua estrutura química: a) Proteicos (+ 100) ou polipeptídios (-100) (mecanismo específico): são chamados de proteicos aqueles que apresentam mais de 100 aas (exemplo, o hormônio do crescimento, 191 aas); abaixo de 100 são os polipeptídios. Não são lipossolúveis, precisam de um receptor de membrana (chave e fechadura). Pré-pró hormônio (RER) Pré-hormônio (Golgi) Hormônio (vesículas secretoras e secreção por exocitose na circulação). b) Esteroides: apresentam uma via comum de biossíntese a partir do éster de colesterol, são lipossolúveis e sua capacidade de armazenamento é limitada; por armazenar o seu precursor, a biossíntese é muito rápida. Pequenas variações em sua estrutura química produz hormônios com efeitos fisiológicos totalmente distintos. É o caso entre os hormônios testosterona e o estradiol. Estocados na forma de colesterol. Localizados no citoplasma. c) Aminas ou derivados da tirosina: são duas classes distintas de hormônios, os tireoidianos - permeáveis- (T3 e T4) e os da medula adrenal (adrenalina e noradrenalina). A velocidade da biossíntese dos hormônios tireoidianos é lenta como também a sua ação (até cerca de 3 meses), enquanto que as catecolaminas são produzidas e agem muito rapidamente (somente alguns segundos). Os hormônios da tireoide agem no núcleo da célula alvo. Localização dos receptores é distinta. Todos os hormônios: encontrados no plasma de duas formas, ligado a proteína, sem efeito biológico, livre, não conjugado a proteína, biologicamente ativa (pedir as duas formas em exames. Núcleo atuam independente da localização - resposta nuclear- . A regulação da função endócrina é feita por um sistema de retroalimentação negativa, mas eventualmente e durante um curto tempo, pode haver uma retroalimentação positiva, depende da concentração plasmática, é o caso do pico do LH para ocorrer a ovulação. Fisiologia 5º semestre Victória Louise Em algumas regiões encefálicas não existe “barreira” que separa o sistema nervoso do endócrino; uma região central pode ser, simultaneamente, nervosa ou endócrina, é o caso do hipotálamo. Perifericamente também isso ocorre na glândula supra renal, pois produz hormônios (aldosterona e cortisol) e neurotransmissores (adrenalina e noradrenalina), por isso adota-se também a denominação de neuroendócrino. 02 CONCEITO E TIPOS DE HORMÔNIOS Hormônio é uma substância química que é produzida por um grupo de células especiais e que transfere informações a outro grupo de células. É transportado pelo sangue, em baixas concentrações, age à distância e apresenta um adequado sistema de retroalimentação (regulação). Classificação quanto aos locais de ação LOCAIS: ação pontual numa célula ou tecido, exemplos: acetilcolina, secretina. GERAIS: ação ampla em diversos tecidos, exemplos: catecolaminas, hormônios tireoidianos, hormônio do crescimento. Classificação quanto a estrutura química HORMÔNIOS AMINAS: originam-se da tirosina e mantém o grupo alfa-amino (hormônios da tireoide e catecolaminas). HORMÔNIOS PROTEICOS OU PEPTÍDEOS: sequência de aminoácidos de tamanho variado (hormônio do crescimento, hormônio adrenocorticotrófico, hormônio antidiurético). HORMÔNIOS ESTERÓIDES: tem como precursor o colesterol e apresentam modificações do anel básico (cortisol, estrogênios, testosterona, aldosterona). Tipos de glândulas CONCEITO: glândula é grupo de células que tem a capacidade de secretar uma substância ou hormônio. Divide- se em dois tipos: GLÂNDULA EXÓCRINA: libera sua secreção para o exterior. Exemplos: glândulas sudoríparas, salivares, gástricas e do pâncreas exócrino (enzimas digestivas). GLÂNDULA ENDÓCRINA: libera seu hormônio para a circulação. Exemplos: tireoide, adrenais, ovários, testículos e pâncreas endócrino (insulina e glucagon). Conceitos importantes em endocrinologia Meia vida de um hormônio: tempo necessário para que sua concentração seja reduzida à metade. A meia vida depende da velocidade de saída do hormônio da circulação, de sua degradação e da eliminação do organismo. Tempo de Ação: é o tempo que o hormônio continua produzindo suas ações; pode ser muito baixo (adrenalina, poucos segundos) ou elevado (T3 e T4, semanas ou meses). Potência do Efeito: a magnitude do efeito em função de uma concentração unitária. Especificidade Hormônio-Receptor: um mecanismo chave- fechadura, grau de afinidade do hormônio com seu receptor que pode afetar o tempo ou potência da ação. O complexo hormônio-receptor pode ser agonista (potenciar uma resposta) ou antagonista (anular uma resposta). Receptor: é uma molécula de alto peso molecular presente em uma célula que interage com um hormônio (ou substância) de forma específica e desencadeia uma (ou várias) respostas celulares. Densidade de Receptores: o número de receptores por área em uma célula (algumas centenas ou milhares) e este valor não é constante (fixo) e sim variável. Down e Up Regulation: uma célula alvo pode diminuir o número de receptores e sua afinidade quando aumenta a concentração do hormônio específico ou seu efeito fisiológico (down regulation – regulação negativa) OU pode aumentar o número e afinidade dos receptores (up regulation – regulação positiva) quando há Fisiologia 5º semestre Victória Louise redução da concentração de seu hormônio específico ou ao baixo efeito fisiológico. Comunicação hormonal entre células AUTÓCRINA: as células respondem a estímulos (sinais) de suas próprias secreções. PARÁCRINA: as células estão muito próximas e compartilham o mesmo interstício, então os sinais são transferidos de uma célula para a outra por difusão simples. ENDÓCRINA: comunicação entre células que estão muito distantes, o sinal é transmitido via circulação e entra em contato com todas as células do organismo, mas somente algumas (com receptores específicos para aquele hormônio) são ativadas/informadas. 03 RELAÇÕES HIPOTÁLAMO-HIPÓFISE A HIPÓFISE (ou pituitária) é um órgão/glândula endócrino regula o metabolismo, crescimento e manutenção anatomofuncional das glândulas endócrinas, função reprodutiva, parto e lactação e controle da diurese, entre outras. A hipófise está situada na sela túrcica do osso esfenoide, apresenta alto fluxo sanguíneo e é constituída por duas partes: a adenohipófise (ou anterior) e a neurohipófise (ou posterior). Embriologicamente a adenohipófise tem origem na evaginação do ectoderma da região orofaríngea e a neurohipófise como uma projeção do terceiro ventrículo (hipotálamo). A hipófise liga-se ao hipotálamo (SNC) pelo trato ou pedículo hipotalâmico-hipofisário. A adenohipófise é constituída por 3 partes: distal, intermédia (atrófica no homem) e tuberal. A neurohipófise também tem 3 partes: processo infundibular, haste neural e eminência média. Sistema porta hipotálamo-hipófise Há uma formação de rede de capilares no hipotálamo que se reúnem e vão em direção à hipófise (pelo pedículo hipofisário), e formam nova rede de capilaresantes de seguirem para uma veia. Este mecanismo é chamado de Sistema Porta Hipotálamo-Hipófise e é bem desenvolvido na adenohipófise. Assim, hormônios hipotalâmicos são secretados neste sistema porta e vão promover o estímulo ou inibição da secreção de hormônios da adenohipófise. O hipotálamo também produz hormônios que são transportados por rede neural (transporte axoplasmático) em direção a neurohipófise onde são armazenados. Quando for necessário sua secreção, potenciais de ação hipotalâmicos trafegam pelo pedículo hipofisário e promovem a secreção do hormônio da neurohipófise. Fisiologia 5º semestre Victória Louise ADH - Vasopressina Os hormônios da neurohipófise (hipófise posterior) são produzidos no hipotálamo, armazenados na neurohipófise e liberados pela ação de potenciais de ação. Os hormônios da adenohipófise (hipófise anterior) são produzidos e liberados sob a ação dos hormônios (fatores) hipotalâmicos. Hormônios da neurohipófise Hormônio Antidiurético (ADH) ou Vasopressina: aumenta a reabsorção renal de água (retenção hídrica no organismo) e discreta elevação da pressão arterial (constrição). Ocitocina: promove contração do miométrio (trabalho de parto) e das células mioepiteliais das glândulas mamárias (ejeção do leite na amamentação). Hormônios da adenohipófise Hormônio do Crescimento (GH): promove o crescimento de quase todas as células/tecidos do organismo. Adrenocorticotropina (ACTH): promove a secreção dos hormônios do córtex adrenal (glicocorticoides). Hormônio Tireoestimulante (TSH): promove a secreção dos hormônios tireoidianos (tiroxina ou T4) e triiodotironina (T3). Hormônio Folículoestimulante (FSH): promove o crescimento do folículos primários (ovário) e espermatogênese (testículo). Fisiologia 5º semestre Victória Louise Hormônio Luteinizante (LH) ou Hormônio Estimulante das Células Intersticiais (ICSH): promove a ovulação e secreção de estrogênios e progesterona (ovário) e de testosterona (testículo). Prolactina (PRL): promove o desenvolvimento das mamas e secreção de leite (lactogênese). 04 MECANISMOS DE AÇÃO E REGULAÇÃO HORMONAL Transporte e eliminação dos hormônios Transporte: a) Livre no plasma (ativo) b) Ligado à proteína (não ativo) Eliminação: A degradação hormonal é realizada pelo fígado (principal) e rins e a eliminação é via renal e biliar. Tempo médio de ação de um hormônio (quanto maior sua ligação, maior o tempo de metabolização). Localização do receptor de um hormônio Receptor na Membrana Celular: hormônios proteicos AMPc como segundo mensageiro Cálcio como segundo mensageiro Receptor no Citoplasma: hormônios esteroides Receptores no Núcleo: hormônios amina A ação de um hormônio sempre depende do acoplamento a seu receptor específico, um mecanismo chave-fechadura. Estes receptores podem estar na membrana celular, no citoplasma ou no núcleo, dependendo do tamanho e lipossolubilidade do hormônio. Os hormônios podem entrar (ou não) no citoplasma celular ou no núcleo. Os hormônios que encontram seus receptores na membrana celular são o ACTH, FSH, LH/ICSH, GnRH, TSH, CRH, PTH e calcitonina, entre outros; todos eles proteicos ou polipeptídios O segundo mensageiro destes hormônios podem ser via adenil ciclase-AMPc ou via cálcio calmodulina. Os hormônios que encontram seus receptores no citoplasma celular são a aldosterona, cortisol, estrógeno, progesterona e testosterona; todos eles são esteroides. Os hormônios que encontram seus receptores no núcleo das células são especialmente os hormônios tireoidianos, T3 e T4, e eles são hormônios amina, derivados do aminoácido tirosina. Etapas do segundo mensageiro - AMPc 1- O hormônio proteico liga-se a seu receptor específico no exterior da membrana da célula alvo, num mecanismo chave-fechadura. 2- Ocorre mudança conformacional no receptor do complexo hormônio- receptor que tem a propriedade de ativar a proteína G (nucleotídeos de guanina). 3- A proteína G estimulatória tem 3 subunidades, alfa, beta e gama. A subunidade alfa substitui uma molécula de GDP (guanina difosfato) por GTP e a subunidade alfa dissocia- se das demais. Fisiologia 5º semestre Victória Louise 4- A alfa GTP ativa a enzima adenil ciclase e também degrada o GTP (inativação da proteína G). 5- A adenil ciclase ativada converte o ATP em AMPc, aumentando assim suas concentrações no citoplasma. 6- Níveis elevados do AMPc na célula alvo ativam a proteína cinase A (PKA). 7- A PKA fosforila proteínas específicas na célula alvo, desencadeando reações bioquímicas em cascata na célula (resposta fisiológica). 8- As principais respostas da célula alvo frente ao estímulo hormonal são: incremento da síntese de enzimas, biossíntese de um hormônio, secreção de alguma substância, contração ou relaxamento da fibra muscular lisa, alterações seletivas na permeabilidade da célula, produção energética (ATP) ou estimulação da divisão celular. Etapas do segundo mensageiro - cálcio 1- O hormônio liga-se a seu receptor específico, mecanismo chave-fechadura, e aumenta a permeabilidade aos íons cálcio (abertura dos canais de cálcio). Este processo pode também ser por potenciais de membrana. 2- Ocorre o influxo de cálcio do LEC ou do retículo endoplasmático e o cálcio liga-se à proteína calmodulina, e forma o complexo cálcio-calmodulina. 3- A calmodulina altera a sua forma espacial, torna-se ativada e, na sequência, ativa a proteína cinase dependente de calmodulina. 4- A proteína cinase promove a fosforilação de enzimas específicas e ativa mecanismos em cascata na célula alvo (resposta fisiológica) que é, em geral, a contração muscular lisa. Etapas do receptor citoplasmático - esteróides 1- Os hormônios esteroides difundem-se livremente pela membrana celular (são lipossolúveis) e acoplam a seus receptores específicos no citoplasma, um mecanismo chave-fechadura, e forma um complexo hormônio-receptor. 2- Este complexo difunde-se para o núcleo e assim é ativados mecanismos transcricionais (gênicos), via RNAm, que então irá sintetizar proteínas com diferentes efeitos fisiológicos. Etapas do receptor nuclear - aminas 1- Os hormônios aminas (T3 e T4) difundem-se livremente pelas membranas citoplasmática e nuclear para encontrar os seus receptores no núcleo da célula. 2- O hormônio ativa os receptores que são fatores de transcrição e estes ativam mecanismos genéticos (expressão gênica) para a formação proteica, via RNA m. 3- Os efeitos fisiológicos estão relacionados à taxa metabólica celular, à termogênese e a outras ações na célula alvo. Hormônios do hipotálamo – adenohipófise - Glândula alvo – hormônio glandular Sistema de retroalimentação hormonal * Alça ultra-curta Alça curta Alça longa 05 CARACTERÍSTICAS GERAIS DO GH O Hormônio do Crescimento (GH) ou Somatotropina (STH) é produzido pela adenohipófise, sob a ação estimuladora do GHRH (44 aas), hormônio liberador do GH, e inibida pelo GHIH (ou somatostatina – 14 aas) hipotalâmicos. Fisiologia 5º semestre Victória Louise O GH não tem uma glândula alvo e sim tecidos alvos, é um polipeptídio de cadeia única com 191 aas. Concentração plasmática média de 1,5 a 5,0 ng/ml. Quando é realizado experimentalmente a administração crônica de GH em animais jovens, estes crescem até o dobro do tamanho. Porém se a administração for em animais adultos, quando já houve a solidificação das epífise ósseas, o animal não cresce mais, mas os tecidos sensíveis ao GH continuam crescendo e os ossos só crescem em largura. Fatores que estimulam e inibem a secreção de GH O GH é liberado na forma de pulsos a cada 30 minutos, tem uma meia vida de 20 minutos e sua concentração basal no adulto é cerca de 2ng/ml, já no adolescente este valor é maior, de 6 a 10 ng/ml e no idoso de apenas 0,6 ng/ml; durante um exercício intenso pode atingir 30 ng/ml e durante o início do sono profundo, valores de 20 a 22 ng/ml. Extremamente variável. O GH promove (indiretamente) o crescimento de muitos tecidos, porém ele também é um dos principais hormônios metabólicos. 06 AÇÕES FISIOLÓGICAS DO GH De maneira resumida o GH promove o crescimento de quase todos os tecidos, potencia a síntese proteica e principalmente incrementa a taxa metabólica. Seus efeitos fisiológicos mais importantes são: a) Efeito anabólico intenso. b) Aumento da síntese proteica. c) Aumento da lipólise e da beta oxidação. d) Aumento da liberação e atividade das somatomedinas. e) Aumento da atividade dos condrócitos. f) Aumento da taxa metabólica. g) Efeitos nas funções de diferentes órgãos. h) Crescimento e desenvolvimento somático. i) Redução da utilização de glicose pelos músculos. j) Reparação em certos tecidos. k) Aumento da captação de aminoácidos pelas células. l) Transcrição do DNA e tradução gênica (RNA) potenciada. m) Redução da gliconeogênese. n) Aumento da glicogênese hepática. o) Aumento do crescimento esquelético e dos ossos. p) Aumento da atividade osteoblástica óssea. O controle da secreção do GH pela adenohipófise é realizado por 3 fatores: a) Níveis circulantes no sistema porta hipotálamo-hipófise do Hormônio Liberador do Hormônio do Crescimento (GHRH) que estimula a sua secreção. É produzido no núcleo arqueado do hipotálamo. b) Níveis circulantes no sistema porta hipotálamo-hipófise do Hormônio Inibidor do Hormônio do Crescimento (GHIH) que inibe a sua secreção. É produzido no núcleo paraventricular do hipotálamo. c) Controle por um sistema de retroalimentação negativa. Nanismo: Fisiologia 5º semestre Victória Louise É resultante de deficiência generalizada da secreção da adenohipófise (pan- hipopituitarismo) durante a infância, com o desenvolvimento corporal reduzido, porém harmonioso. No nanismo por pan- hipopituitarismo a criança não entra na puberdade e não secreta os hormônios gonadotrópicos, porém no nanismo pela deficiência do GH, pode haver a função reprodutiva. Já no pigmeu africano, outro tipo de nanismo, os níveis de GH estão normais ou elevados, porém apresenta incapacidade genética para a secreção de somatomedina C (IGF1). O nanismo pode ainda ser por falta ou resistência dos receptores do GH (níveis normais de GH e baixos de IGF1) ou nos receptores do IGF1 (níveis normais de GH e IGF1). O tratamento do nanismo juvenil se faz com a administração exógena de GH (nutropin, humatrope e norditropin), a partir do DNA recombinante e o indivíduo pode crescer até 10 a 20 cm. Gigantismo e acromegalia A presença de atividade aumentada das células acidófilas da adenohipófise ou a existência tumoral podem desencadear a produção excessiva de GH (e IGF1) e o crescimento ósseo e muscular ser exagerado, desde que ocorra antes ou durante a adolescência (epífises ósseas ainda não fechadas) e a síndrome é denominada de gigantismo. Se a causa do gigantismo ocorrer depois de completado a adolescência (e no adulto), quando as epífises ósseas já foram fechadas, ocorre então o espessamento dos ósseos e o crescimento dos tecidos moles e é denominado de acromegalia. Na acromegalia ocorre grande aumento dos ossos das mãos e pés, da testa, da mandíbula inferior, do crânio e face, vertebras e do nariz. Muitos indivíduos com gigantismo ou acromegalia desenvolvem a Diabetes Mellitus tipo I. O tratamento do gigantismo constitui na remoção cirúrgica do tumor (ou parte da glândula), radioterapia ou pelo uso de medicação. FISIOLOGIA AULA 1 FISIOLOGIA ENDÓCRINA RELAÇÕES HIPOTÁLAMO-HIPÓFISE 01 IMPORTÂNCIA DO SISTEMA ENDÓCRINO 02 CONCEITO E TIPOS DE HORMÔNIOS 03 RELAÇÕES HIPOTÁLAMO-HIPÓFISE 04 MECANISMOS DE AÇÃO E REGULAÇÃO HORMONAL 05 CARACTERÍSTICAS GERAIS DO GH 06 AÇÕES FISIOLÓGICAS DO GH
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