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ROBLEMA 4 – Alterações glicêmicas DATA: 05/08 Alberto, decidiu voltar para casa dos pais no recesso da faculdade, para descansar e aproveitar um tempo com sua família, acreditava que uns dias sem pensar na tal da bioquímica e rotas metabólicas iriam lhe fazer bem. Ao chegar em casa, sua mãe comenta que Gabriel, seu irmão de 8 anos, havia passado por uma série de exames depois dos responsáveis notarem diminuição de peso, aumento de ingestão de água e constantes idas ao banheiro, sendo que às vezes não consegue segurar o xixi e lhe mostrou os exames: Exame Resultado Valores de Referência Glicemia em Jejum* 145 mg/dL Glicemia de jejum normal: 70 a 99 mg/dL; Glicemia de jejum alterada: entre 100 mg/dL e 125 mg/dL; Teste oral de tolerância à glicose (TOTG) 260 mg/dl Normal: inferior a 140 mg/dl; Tolerância diminuída à glicose: entre 140 e 199 mg/dl; Diabetes: igual ou superior a 200 mg/dl. Hemoglobina glicada (HbA1C) 8,5% Até 5,6% - Normal 5,7 a 6,4 - Pré Diabético ≥ 6,5% - Diabético O pâncreas é uma glândula acessória da digestão, situa-se atrás do estômago, entre o duodeno à direita e o baço à esquerda. Secreção exócrina (suco pancreático produzido pelas células acinares) que é liberada no duodeno através do ducto pancreático e do ducto acessório Secreções endócrinas (glucagon e insulina, produzidos pelas ilhotas pancreáticas [de Langerhans]) que passam para o sangue. COLO: é curto, e está situado sobre os vasos mesentéricos superiores. CAUDA: A cauda é relativamente móvel e passa entre as camadas do ligamento esplenorrenal junto com os vasos esplênicos, o ducto pancreático começa na cauda do pâncreas e atravessa o parênquima da glândula até a cabeça do pâncreas. Antes de apresentar os exames ao médico, os pais conversam com Alberto. O estudante de medicina desconfia que o irmão possa ter diabetes, mas não consegue identificar qual tipo e aconselha os pais que é melhor aguardar a consulta com o médico. Isso porque para cada tipo de diabetes existe um problema específico na síntese, liberação ou função da insulina. Dividido em quatro partes: cabeça, colo, corpo e cauda. CABEÇA: é a parte expandida da glândula que é circundada pela curvatura em forma de C do duodeno à direita dos vasos mesentéricos. Essa região está apoiada posteriormente na VCI, artéria e veia renais direitas, e veia renal esquerda. Em torno da 4 a semana, duas evaginações do revestimento endodérmico do duodeno se desenvolvem como o pâncreas ventral e o dorsal, cada um deles com seu próprio duto. O pâncreas endócrino se desenvolve simultaneamente ao pâncreas exócrino. As células endócrinas são observadas originalmente ao longo da base dos ácinos exócrinos em diferenciação, em torno da 12 a até a 16 a semana. Corresponde a 2% da massa pancreática, e é formado pelas ILHOTAS DE LANGERHAS espalhadas por toda a extensão do pâncreas. ILHOTAS DE LANGERHANS compostas por 2 mil 3 mil células circundadas por uma rede de capilares fenestrados e sustentadas por fibras reticulares. (2) esse cordão é formado por: • Células A (células α) secretam GLUCAGON e se situam na periferia da ilhota Glucagon: g um peptídeo de 29 aminoácidos, é armazenado em grânulos que são liberados por exocitose quando há redução dos níveis plasmáticos de glicose. O glucagon aumenta os níveis sanguíneos de glicose por aumentar a glicogenólise hepática. O glucagon se liga a um receptor específico, ligado à membrana, e essa ligação acarreta síntese de AMPc • Células B (células β) células que estão em maior quantidade, representam cerca de 70% de todas as células das ilhotas, sintetizam insulina e são encontradas na parte central da ilhota, essas células apresentam grânulos secretores. • Células D (células δ) células G (gartner): produzem gastrinas e somatostatina, essa substância induz a glicogenólise e regula o tônus da musculatura lisa e a motilidade intestinal. • Células F gartner chama de células PP : secretam polipeptídeo pancreático, essa substância inibe as secreções exócrinas do pâncreas. (1) o sistema porta insuloacinar, que consiste de uma arteríola aferente que dá origem a uma rede capilar revestida por células endoteliais fenestradas, é essa arteríola aferente que faz o suprimento sanguíneo das ilhotas. Vênulas que saem das ilhotas, suprem de sangue os ácinos pancreáticos em torno da ilhota. Esse sistema vascular possibilita a ação local sobre o pâncreas exócrino por partes dos hormônios produzidos na ilhota. Um sistema vascular independente, o sistema vascular acinar, supre de sangue diretamente os ácinos pancreáticos exócrinos. É um polipeptídeo que consiste de duas cadeias, cadeia A 21 aminoácidos e cadeia B 30 aminoácidos, sendo que ocorre a ligação das cadeias por ligações dissulfeto. Local: Nas células β, da porção dos cordões celulares anastomosadas das ilhotas pancreáticas. 4. A proinsulina é envolvida por vesículas secretora que contém uma protease especifica, na vesícula secretora a protease libera o peptídeo C das cadeias A e B formando então a insulina 5. A enzima C é armazenado junto com a insulina nas vesículas secretoras. (não sabe bem a função fisiologia) 6.Como o peptídeo C tem meia-vida mais longa que a da insulina( 6 minutos em 10 15 minutos é eliminada do corpo) , são detectadas concentrações mais altas de peptídeos C no sangue periférico. Por esse motivo, a determinação dos níveis circulantes de peptídeos C fornece uma importante informação clínica sobre a atividade secretora das células B. Como o peptídeo C é depurado do corpo pelos rins, a determinação de sua excreção urinária fornece informações úteis sobre a secreção de insulina pelas células B, o peptídio C também pode ser usado para monitorar o progresso do transplante de pâncreas ou de células das ilhotas ( hoss) 1. O precursor da insulina é codificado por um gene localizado no braço curto do cromossomo 11, começando com a tradução do mRNA da insulina por meio dos ribossomos ligados ao retículo endoplasmático para formar uma pré-proinsulina. 2. O grande precursor que dá origem a insulina, a pré- proinsulina sofre modificações pós-traducional. A pré-pró insulina contém uma sequência sinal aminoterminal (com comprimento de 24 aminoácidos), necessária para a entrada do hormônio precursor no RER. À medida que a molécula é inserida nas cisternas do RER, a sequência sinal da pré-proinsulina é clivada proteoliticamente e forma a proinsulina. 3. A pró-insulina é transferida para o complexo de golgi, esse precursor consiste basicamente de um polipeptídio conector ( enzima C) que liga as cadeias A ( 21 aminoácidos) e B (30 aminoácidos) Aumento do nível de glicose se no sangue. --- através da ingesta As células-beta contêm um grande número de transportadores de glicose GLUT 2 ( independente de insulina) , que permitem influxo de glicose proporcional à concentração plasmática na faixa fisiológica. Uma vez nas células, a glicose é fosforilada pela enzima glicocinase e em glicose-6-fosfato. Esta enzima sinaliza a necessidade de remoção de glicose do sangue para armazenamento como glicogênio ou para a conversão em gordura, a glicoquinase fosforila a glicose apenas quando esta é abundante, porque a afinidade da glicose pela glicoquinase é cerca de 50 vezes menor do que a da hexoquinase. Essa fosforilação parece ser a etapa limitante para o metabolismo da glicose nas células beta e é considera da como o principal mecanismo sensor de glicose e de ajuste da quantidade de insulina secretada, em relação aos níveis de glicose plasmática. A glicocinase é uma isoenzima ( proteína diferente que catalisa a mesma enzima) da hexoquinase A Glicose-6-fosfato vai sendo oxidada até formar ATP, esse ATP inibe oscanais de potássio sensíveis ao ATP das células betas Fechamento dos canais de potássio despolariza a membrana celular, abrindo consequentemente os canais de cálcio dependentes de voltagem Ocorre um influxo de cálcio que estimula a fusão das vesículas que contêm insulina, com a membrana celular e a secreção da insulina, no líquido extracelular por meio de exocitose • Aumento da glicose sanguínea • Aminoácidos arginina e lisina, eles sozinhos não elevam tanto a secreção, mas combinados com a alta concentração de glicose, duplicam a quantidade de insulina liberada. O estímulo da secreção de insulina pelos aminoácidos é importante porque a insulina, por sua vez, promove o transporte dos aminoácidos para as células teciduais, bem como a formação intracelular de proteínas. Os fármacos do tipo sulfonilureia estimulam a secreção da insulina por meio da ligação com os canais de potássio sensíveis ao ATP, bloqueando sua atividade. Isso resulta em efeito despolarizante que desencadeia a secreção da insulina, o que torna esses fármacos úteis no estímulo da secreção de insulina em pacientes portadores de diabetes tipo 2. • Hormônios gastrointestinais, são vários e podem causar um aumento moderado, os mais frequentes são GLP-1 GIP são chamados de incretinas, uma vez que potencializam o ritmo de liberação de insulina pelas células betapancreáticas, em resposta ao aumento da glicose plasmática. Eles também inibem a secreção de glucagon pelas células alfa das ilhotas de Langerhans. • Hormônios do sistema nervoso autônomo: podem aumentar a secreção da insulina ou potencializar o estímulo da glicose para a secreção da insulina. ( glucagon, o hormônio do crescimento, o cortisol e, em menor intensidade, a progesterona e o estrogênio) Acredita-se que as concentrações de glicose sejam detectadas por neurônios especializados do hipotálamo e do tronco cerebral, bem como por células detectoras de glicose em localizações periféricas, como no fígado A importância dos efeitos estimulantes desses hormônios é que a secreção prolongada de qualquer um deles, em grande quantidade, pode, ocasionalmente, levar à exaustão das células beta das ilhotas de Langerhans e, consequentemente, elevar o risco de desenvolvimento de diabetes melito GLUCO: glicose AGON: agonista é um hormônio polipeptídico secretado pelas células alfa das ilhotas de Langerhans Primeiramente é produzido um pró-hormônio, que passa por uma clivagem proteolítica, formando o hormônio ativo. O hormônio ativo é armazenado em vesículas como a insulina Baixa na concentração sanguínea de glicose. 2. Aumento da arginina e da alanina no soro. 3. Estimulação do sistema nervoso simpático. 4. Concentrações elevadas de aminoácidos, como ocorre no sangue depois de uma refeição de proteína (especialmente, os aminoácidos alanina e arginina), estimulam a secreção do glucagon. O glucagon promove a conversão rápida dos aminoácidos em glicose, disponibilizando ainda mais glicose para os tecidos. 1. Quebra de glicogênio hepático, que aumenta 2. Aumento da gliconeogênese no fígado 3. Ativa as lipase das células adiposas, disponibilizando quantidades aumentadas de ácidos graxos para os sistemas de energia do organismo. 4. O glucagon também inibe o armazenamento de triglicerídeos no fígado, o que impede esse órgão de remover os ácidos graxos do sangue; isso também ajuda na disponibilização de quantidades adicionais de ácidos graxos para outros tecidos do organismo A ação da insulina na célula inicia-se pela sua ligação ao receptor de membrana plasmática, ligação que ocorre com alta especificidade e afinidade, provocando mudanças conformacionais que desencadeiam reações modificadoras do metabolismo da célula-alvo, constituindo assim uma resposta celular. Os receptores não são componentes fixos, podendo variar o número de receptores para cada tipo de célula, com isso variando o grau de resposta. O receptor de insulina é um dímero constituído de duas unidades idênticas, cada unidade tem uma cadeia alfa e outra beta ligadas por uma ponte dissulfeto. Subunidade α: situa-se totalmente fora da célula, as duas subunidades α juntam-se para formar um sítio de ligação para uma única molécula de insulina, essas subunidades se fecham ao redor da insulina, esse fechamento uma estratégia empregada por numerosos receptores para iniciar um sinal, particularmente por receptores que contêm uma proteina quinase. Subunidade β: dentro da célula, atravessando a membrana com um único segmento transmembrânico, apresentam um domínio de proteína quinase. A quinase receptor de insulina é uma tirosina- quinase portanto catalisa a transferência de um grupo fosforila do ATP para um grupo hidroxila da tirosina. 1. Quando as duas subunidades α aproximam-se para circundar uma molécula de insulina, os dois domínios de proteína quinase no interior da célula também se aproximam. Com as duas subunidades β reunidas, os domínios de quinase catalisam a adição de grupos fosforila do ATP para resíduos de tirosina nas alças de ativação e e que cada subunidade do dímero fosforila o seu parceiro. 2. Essa fosforilação da quinase era sítios de ligação para substratos como IRS-1, 3. A fosforilação subsequente de IRS-1 pela atividade de tirosina quinase do receptor de insulina inicia a via de sinalização da insulina. 4. O IRS-1 fosforilado liga-se à Fosfoinositídio 3-quinase, (PI3K), ativando-a. 5. A PI3K catalisa a conversão do fosfatidilinositol 4,5-bifosfato (PIP2) em fosfatidilinositol 3,4,5-trifosfato (PIP3), um segundo mensageiro. 6. O PIP3 ativa a proteína quinase dependente de fosfatidilinositol (PDK), que, por sua vez, ativa várias outras quinases, mais notavelmente a proteína quinase B (PKB), também conhecida como Akt. A proteína quinase Akt facilita a translocação de vesículas contendo GLUT-4 para a membrana celular, o que intensifica mais a absorção de glicose do sangue. Tirosina quinase é um componente do próprio receptor, o receptor de insulina é designado como receptor de tirosina quinase. A quinase do receptor de insulina encontra-se em uma conformação inativa quando o domínio não está modificado de modo covalente. A quinase torna-se inativa pela posição de uma alça não estruturada (denominada alça de ativação) situada no centro da estrutura. COMO TODA VIA DE SINALIZAÇÃO COMO É INTERROMPIDA? Na sinalização da insulina, três classes de enzimas são de importância particular na interrupção da via de sinalização: 1. As proteínas tirosina fosfatases, que removem grupos fosforila de resíduos de tirosina no receptor de insulina e das proteínas adaptadoras IRS; 2. Lipídio fosfatases, que hidrolisam o PIP3 a PIP2; 3. Serina fosfatases, que removem grupos fosforila de proteína quinases ativadas, como Akt. Muitas dessas fosfatases são ativadas ou recrutadas como parte da resposta à insulina. Por conseguinte, a ligação do sinal inicial estabelece o cenário para a terminação final da resposta. OBS: A sinalização procede com a doação de fosfatos do ATP, fosforilando os substratos em resíduos de tirosina. Os substratos incluem IRS-1, IRS-2, IRS-3, IRS-4, Shc, Gab-1, p60dok, Cbl, JAK2 e APS. A fosforilação de seus substratos dá início a uma série de eventos incluindo a cascata de reações de fosforilação e defosforilação que regula os seus efeitos metabólicos e de crescimento. Exemplificamos o IRS-1 Causada tanto pela ausência de secreção de insulina como pela diminuição da sensibilidade dos tecidos à insulina. Melito Do latim “adoçado com mel”, refere-se à presença de açúcar na urina de pacientes com a doença. O termo melito distingue essa doença do diabetes insípido, que é causado pelo comprometimento da reabsorção renal de água. Apresenta poucas células beta e são incapazes de liberar insulina suficiente para desencadeara captação de glicose pelas células do músculo esquelético, do coração ou do tecido adiposo. As infecções virais ou distúrbios autoimunes podem estar envolvidos na destruição das células beta, embora possa existir um fator hereditário. Após uma refeição contendo carboidratos, a glicose acumula-se a níveis anormalmente altos no sangue, condição conhecida como HIPERGLICEMIA Incapazes de captar glicose, o músculo e o tecido adiposo utilizam os ácidos graxos armazenados nos triacilgliceróis como seu principal combustível. No fígado, a acetil-CoA derivada da degradação desses ácidos graxos é convertida nos “corpos cetônicos” que são levados a outros tecidos para serem usados como combustível já que não tenho glicose. A produção de corpos cetônicos principalmente acetoacetato e β-hidroxibutirato acumula no sangue e reduz o pH sanguíneo podendo causar levar a morte, essa redução do pH do sangue chama-se cetoacidose. A administração de insulina reverte esta sequência de eventos: o GLUT4 desloca-se para a membrana plasmática dos adipócitos e das células musculares, a glicose é captada e fosforilada por essas células, e o nível de glicose no sangue diminui, reduzindo a produção de corpos cetônico. Por causa da deficiência de insulina, a entrada de glicose nas células adiposas e musculares fica comprometida. 90% a 95% de todos os casos de diabetes melito. Público: depois dos 30 anos de idade, geralmente entre os 50 e 60anos Condição: resistência á insulina, o desenvolvimento da resistência à insulina e do metabolismo alterado da glicose é geralmente um processo gradual, começando com excesso de ganho de peso e obesidade SÍNDROME METABÓLICA O estágio intermediário que precede o diabetes tipo 2 é, às vezes, denominado síndrome metabólica, ou síndrome X. Os adipócitos são sensíveis à insulina e produzem leptina, o que leva à deposição intracelular contínua de TAG. Contudo, o excesso de ingestão calórica em pessoas obesas faz os adipócitos ficarem repletos de TAG, tornando o tecido adiposo incapaz de receber uma demanda aumentada para estocar TAG. Esse excesso de ácidos graxos entra nas células hepáticas e musculares, onde é convertido em TAG, que se acumulam como gotículas lipídicas. Os ácidos graxos entram nos miócitos, onde se acumulam em pequenas gotas lipídicas. Esse armazenamento lipídico ectópico no músculo de alguma forma causa resistência à insulina, talvez desencadeando proteínas-cinase ativadas por lipídeos que inativam algum elemento na via de sinalização da insulina. Os transportadores de glicose GLUT4 deixam a superfície do miócito, impedindo a entrada de glicose no músculo; o miócito tornou-se resistente à insulina Essa deposição ectópica (do grego, ektopos, “fora de lugar”) de TAG leva à insensibilidade à insulina no fígado e no músculo, a característica do diabetes tipo 2. FARMACOS : Agem sobre proteínas específicas nas vias de sinalização. As tiazolidinedionas (usadas para tratar diabetes tipo 2) Ligam-se ao PPARγ, transformando um conjunto de genes específicos de adipócitos e promovendo a diferenciação de pré-adipócitos em pequenos adipócitos, aumentando, assim, a capacidade do corpo de absorver ácidos graxos da dieta e armazenando-os como TAG. Que aspecto da função das células β acaba falhando em consequência da hiperalimentação, causando a transição da resistência à insulina para o diabetes tipo 2 totalmente desenvolvida? Relembrando o que foi citado no objetivo 1 sobre a síntese de insulina. Com o desenvolvimento da resistência à insulina no músculo, as células β respondem, passando a sintetizar mais insulina em uma tentativa útil de impulsionar a sua ação. A capacidade do retículo endoplasmático de processar toda a proinsulina e a insulina torna-se comprometida, resultando no chamado estresse do retículo endoplasmático (RE), com acúmulo de proteínas não enoveladas ou enoveladas incorretamente. O estresse do RE dá início a uma via de sinalização denominada resposta às proteínas não enoveladas (UPR, do inglês unfolded protein response), uma via destinada a salvar a célula. A UPR consiste em várias etapas. Na primeira, a síntese de proteína geral é inibida, de modo a prevenir a entrada de mais proteínas no RE. Na segunda etapa, a síntese de chaperonas é estimulada. Convém lembrar que as chaperonas são proteínas que auxiliam o processo de enovelamento de outras proteínas. Na terceira etapa, as proteínas mal enoveladas são removidas do RE e, subsequentemente, são transportadas até o proteassoma para destruição. Por fim, se a resposta descrita não conseguir aliviar o estresse do RE, o processo de apoptose é deflagrado, levando consequentemente à morte da célula e ao diabetes tipo 2 totalmente desenvolvido. É explicada pela elevação de hormônios contra-reguladores da insulina. O principal hormônio relacionado com a resistência à insulina durante a gravidez é o hormônio lactogênico placentário, contudo, sabe-se hoje que outros hormônios hiperglicemiantes como cortisol, estrógeno, progesterona e prolactina também estão envolvidos O paciente apresenta deficiência na produção e secreção da arginina-vasopressina (AVP) hormônio também chamado de antidiurético (ADH). O AVP é sintetizado no hipotálamo e armazenado na hipófise posterior (neuro-hipófise). Esse hormônio é liberado na circulação em quantidades biologicamente significativa ainda que exista apenas 10% dos neurônios secretores intactos ou seja, o DI central pode ser tanto por uma ausência total de AVP ou por uma ausência parcial de AVP, a depender do quão comprometida está a produção e secreção desse hormônio. SINTOMAS: A desidratação pode ocorrer, especialmente se a perda urinária não for rapidamente reposta. As crianças podem ter sintomas adicionais, como letargia, irritabilidade, atraso do crescimento, febre, vómitos ou diarreia Nos indivíduos com diabetes tipo 1, os níveis de insulina plasmáticos são muito baixos ou indetectáveis durante o jejum e até mesmo depois de uma refeição. No diabetes tipo 2, a concentração de insulina plasmática pode ser várias vezes mais alta que o normal Quando uma pessoa normal, em jejum, ingere 1 grama de glicose por quilograma de peso corporal, o nível sérico de glicose aumenta cerca de 90 mg/100 mL para 120 a 140 mg/100 mL e volta para o nível abaixo do normal em cerca de 2 horaS. Este exame requer jejum de pelo menos 8 horas para que a primeira coleta de sangue seja realizada. A segunda coleta será realizada após 2 horas da ingestão de um líquido com 75 gramas de glicose diluídas em água. DIÁBETICOS: Com a ingestão de glicose, essas pessoas apresentam elevação muito acima da prevista para o seu nível de glicose sanguínea, como vemos na curva superior, e o nível de glicose sanguínea somente retorna ao valor de controle depois de 4 a 6 horas; além do mais, não chega a cair abaixo do nível de controle. A queda lenta dessa curva e a sua incapacidade de cair abaixo do nível de controle demonstram que O teste da hemoglobina glicada, também designado como teste da hemoglobina A1c (HbA1c), fornece uma média das medidas da glicose sanguínea por um período de 6 a 12 semanas. Quando os níveis sanguíneos de glicose estão elevados, o açúcar se combina à hemoglobina, que se torna glicada (revestida). A glicose sanguínea elevada faz com que mais glicose chegue aos túbulos renais em quantidade maior do que pode ser reabsorvida, e o excesso da glicose é eliminado na urina. DESITRATAÇÃO ( SEDE) : a glicose não se difunde facilmente pelos poros das membranas celulares, e o aumento da pressão osmótica nos líquidos extracelulares causa transferência osmótica de água para fora das células DEPLEÇÃO DAS PROTEÍNAS DO ORGANISMO ( PERDA DE PESO): incapacidade de utilização da glicose como fonte de energia leva ao aumento da utilização e à diminuição do armazenamento das proteínas, assim comodos lipídios. XIXI: O efeito osmótico da glicose nos túbulos renais reduz muito a reabsorção tubular de líquidos. O efeito global é a perda maciça de líquido na urina (1) o aumento normal na secreção de insulina após a ingestão de glicose não ocorre; (2) existe redução da sensibilidade à insulina. O diagnóstico de diabetes melito pode, em geral, ser estabelecido com base em curva como essa, mas o tipo se ou não é possível saber.
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