Bioquimica Hormônios

Bioquimica Hormônios

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O sistema endócrino funciona como um centro de regulação de muitas funções corpóreas, juntamente com o SN. Em geral o sistema hormonal esta implicado com as diferentes funções metabólicas do organismo (a velocidade de reações químicas nas células e o transporte de substâncias através da membrana, ou outros aspectos do metabolismo celular como o crescimento e a secreção). Alguns efeitos hormonais ocorrem em segundos, outros demoram dias para iniciar a sua ação, a qual pode perdurar por semanas e/ou meses.

Importante lembrar que existem diversas inter-relações entre o sistema nervoso e o sistema hormonal, um bom exemplo, são as glândulas supra renais e a glândula hipofisária, as quais secretam seus hormônios quase que inteiramente em resposta a estímulos neurais apropriados. E por sua vez, os diferentes hormônios hipofisários, controlam a secreção da maioria das outras glândulas endócrinas.

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Um hormônio é uma substância química secretada para os liquidos corporais interno, por uma célula ou um grupo de células, exercendo um efeito fisiológico de controle sobre outras células ou sobre ela mesma. (aqui abordar sobre ações paracrinas, mesocrinas e autocrinas, e caso veja necessidade dar exemplos dessas interações, para isso utilizar células do sistema imune).

Existem hormônios locais os quais recebem esse nome, pois possuem efeitos em locais específicos, parte dessa especificidade provem do fato que apenas as células ou tecidos-alvos aos quais o hormônio é dirigido, possuem os receptores específicos para tal hormônio, sendo assim ele só agirá nas células possuidoras desse receptores. (exemplo: adrenocorticotropina, a qual é secretada pela glândula hipofisária anterior e estimula especificamente o córtex da adrenal, fazendo com que este secrete hormônios adrenocorticais e os hormônios ovarianos)

Existem ainda os hormônios gerais, que recebem esse nome porque exercem controle sobre diversas funções e células dos organismos. Geralmente esse tipo de hormônio é secretado por uma glândula endócrina especifica. (exemplo: GH – hormônio do crescimento que é secretado pela glândula hipofisária anterior e que causa o crescimento de todas as partes do corpo ou a maioria)

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O corpo humano possui diversas glândulas secretoras de hormônios, aqui apresentaremos algumas e seus respectivos hormônios secretados, bem como a sua ação.

Glândulas secretoras:

- Hipófise anterior: hormônio do crescimento (provoca o crescimento de quase todas as células e tecidos do corpo); hormônio folículo estimulante (provoca o crescimento dos folículos nos ovários, antes da ovulação; promove a formação dos espermatozóides nos testículos) além da adrenocorticotropina, hormônio tireo-estimulante, hormônio luteinizante e a prolactina.

- Hipófise posterior: ADH (faz com que os rins retenham água, aumentando assim o volume de água no corpo e em altas concentrações causa a constrição dos vasos sanguíneos por todo o corpo, elevando a pressão), além da ocitocina.

Adrenal – Cortisol (possui múltiplas funções metabólicas para o controle do metabolismo de proteínas, carboidratos e lipídios)

Tireóide – Tiroxina e triiodotironina (aumenta a velocidade das reações químicas em quase todas as células do corpo, aumentando assim o nível geral do metabolismo corporal), alem da calcitonina.

Ilhotas de Langerhans do pâncreas – Insulina e glucagon (dispensa apresentações, então falar um pouco sobre as ações de anabolismo que são atribuídas a insulina e catabolismo, atribuídas ao glucagon)

Ovários – Estrogênios (desenvolvimento de órgãos sexuais femininos, das mamas e de características secundárias) e Progesterona ( estimula a produção de leite uterino nas células endometriais uterinas e também ajuda a promover o desenvolvimento do aparelho secretor mamário)

Testículos – Testosterona (estimula o crescimento dos órgãos sexuais masculinos bem como o desenvolvimento das características secundarias)

Glândula paratireóide – Paratormônio (Regula a concentração do íon cálcio no liquido extracelular, controlando a absorção de cálcio no intestino, excreção de cálcio pelos rins e liberação de cálcio a partir dos ossos)

Placenta – Gonadotropina coriônica humana (promove o crescimento do corpo lúteo, bem como a secreção de estrogênios e progesterona pelo mesmo, alem de a própria placenta secretar os estrogênios e a progesterona)

A partir dessa visão geral, pode se concluir que, de uma forma ou de outra, a maioria das funções metabólicas do organismo são controladas pelas glândulas endócrinas.

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Os hormônios podem ser classificados de acordo com a sua natureza química, e as diferenças químicas também ira interferir no seu modo de ação como será mostrado mais adiante.

Os hormônios podem ser de 3 tipos: esteróides (esses hormônios possuem uma estrutura química baseada no núcleo esteróide, o qual é semelhante a do colesterol e, na maioria dos casos, são derivados do próprio colesterol : cortisol, aldosterona, estrogênios, progesterona, testosterona), derivados da tirosina (nos quais se incluem os dois hormônios metabólicos da tireóide: trioxina e triiodotironina que são formas iodadas desses derivados, além das catecolaminas epinefrina e norepinefrina) e os hormônios protéicos ou peptídicos (que incluem todos os importantes hormônios endócrinos remanescentes e como exemplo temos o ADH, o glucagon, a insulina, o PTH entre outros).

Essas diferenças químicas se refletem também no modo como cada hormônio é armazenado e secretado nas células.

Protéicos – São formados pelo reticulo endoplasmático granular das células glandulares, do mesmo como qualquer outra proteína. Entretanto, a proteína inicial formado, quase nunca é o hormônio na sua forma ativa, na verdade é formado como pré-pró-hormônio o qual é de tamanho maior do que a sua forma final. Ainda no reticulo o mesmo será clivado e transformado em pró-hormônio, o qual será transportado até o aparelho de Golgi onde sofrerá uma nova clivagem chegando a sua forma final e ativa. O aparelho de Golgi é ainda responsável por compactar as moléculas do hormônio recém secretado em pequenas vesículas encapsuladas chamadas vesículas de secreção, as quais permanecem no citoplasma celular até que um sinal especifico venha a causar a secreção.

Derivados da tirosina – São formados pela ação de enzimas nos compartimentos citoplasmáticos das células glandulares. No caso dos hormônios da supra renal (norepinefrina e epinefrina) eles são absorvidos para dentro de vesículas citoplasmáticas pré-formadas e armazenados até que seja secretados. Já os hormônios da tireóide (tiroxina e triiodotironina) são formados inicialmente como partes componentes de uma molécula proteica maior: a tireoglobulina, a qual é armazenada em grandes folículos dentro da glândula tireóide. Então quando os hormônios tireóideos estão para ser secretados, sistemas enzimáticos clivam a tireoglobulina, permitindo a liberação das partes.

Esteroides – São armazenados em quantidades diminutas nas células glandulares que os produzem, mas a concentração de moléculas precursoras, especialmente o colesterol, estão presentes em níveis elevados então sob estimulação apropriada, dentro de minutos, essas células podem, por ação enzimática, causar conversões químicas necessárias para a produção do hormônio final, seguida quase que imediatamente de sua secreção.

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Cada hormônio possui um tempo de secreção e ação definidos. Por exemplo, a epinefrina e a norepinefrina são secretadas logo após o estimulo e podem desenvolver suas ações em poucos segundos, ao contrario do GH, que necessita de meses até o seu efeito pleno. Lembrando que as concentrações plasmáticas desses hormônios para que eles exerçam efeito é infinitamente pequena, bem como sua taxa de secreção costuma também ser diminuta.

Na maioria das vezes esse controle interno do balanço de secreção é exercido por meio de um sistema de feedback negativo do seguinte modo:

  1. A glândula endócrina tem uma tendência natural a secretar demasiadamente o seu hormônio;

  2. Por causa dessa tendência, o hormônio exerce cada vez mais o seu efeito no tecido alvo;

  3. O órgão alvo por sua vez desempenha sua função;

  4. Mas quando ocorre função excessiva, geralmente algum fator relacionado a essa função atua então sobre a glândula endócrina, exercendo um efeito negativo controlando a taxa de secreção.

Há que se explicar que o sinal para o controle negativo, não é a taxa de secreção demasiada, mas o excesso de função do órgão alvo. Assim podem existir casops em que haverá secreção demasiada do hormônio m,as o órgão alvo pode não exercer sua função proporcional a taxa de secreção (exemplo: diabetes tipo 2)

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Os hormônios endócrinos não costumam atuar diretamente na maquinaria intracelular para controlar as reações químicas celulares, na verdade eles se combinam com receptores celulares na superfície ou dentro das células. Esse complexo hormônio –receptor inicia uma cascata de eventos bioquímicos, onde cada estágio da reação torna-se mais poderosamente ativado do que o anterior, de modo que mesmo um pequeno estímulo hormonal inicial, leva a um grande efeito final.

Geralmente os receptores celulares são proteínas e cada célula a ser estimulada possui entre 2.000 e 100.000 receptores e cada receptor desse é altamente especifico para um único hormônio.

As localizações dos receptores dos diferentes tipos de hormônios são:

  1. Dentro ou na superfície da membrana celular: específicos geralmente para hormônios protéicos, peptídicos e catecolaminicos;

  2. No citoplasma celular: os receptores dos diferentes hormônios esteróides geralmente estão localizados no citoplasma;

  3. No núcleo da célula: Os receptores dos hormônios metabólicos tireóideos são encontrados no núcleo, acredita-se associados a um ou mais cromossomos.

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Ação hormonal

Alteração na permeabilidade da membrana – Alguns hormônios, ao formarem o complexo com seu receptor especifico, altera a permeabilidade da membrana de forma a abrir e fechar determinados canais para um ou mais íons e o movimento alterado desses íons causam os efeitos subseqüentes (epinefrina e norepinefrina atuam abrindo ou fechando canais para os íons sódio e potássio, alterando o potencial de membrana das células, causando excitação em alguns caso e inibição em outros)

Ativação de uma enzima intracelular – Alguns hormônios, ao se ligarem ao seu receptor, produzem mudanças conformacionais de modo a ativar, ou inativar, uma enzima imediatamente por dentro da membrana celular. (A insulina ao se ligar na porção que faz protusão para o exterior, modifica a conformação do seu receptor, transformando a porção citoplástica numa quinase ativada, a qual irá promover a fosforilação de diversos outros compostos, e a ação final da insulina provem desses processos subseqüentes de fosforilação. Em alguns outros casos, a ligação do receptor induz a ativação de uma enzima que gera um produto funcional dentro da célula, que é o caso da formação do AMPc, discutida mais adiante.)

Ativação dos genes pela fixação de receptores a receptores intracelulares – Alguns hormônios se fixam a receptores citoplasmáticos, e não na membrana. Então o complexo receptor – hormônio ativado, se fixa ou ativa porções especificas de DNA no núcleo da célula, que por sua vez inicia a transcrição gênica, produzindo RNAm, portanto minutos, horas ou até dias depois aparecem novas proteínas na célula, que se tronam controladoras de funções novas ou intensificam alguma função já exercida anteriormente pela célula (esteróides e hormônios metabólicos da tireóide).

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Como foi dito anteriormente, alguns hormônios ao se ligarem no receptor, induzem a produção de substâncias ativas dentro da célula, as quais são chamadas de segundos-mensageiros, pois são essas moléculas que irão efetuar todos os efeitos dentro da célula, sendo que o hormônio entra apenas como um sinalizador para a produção dessas moléculas.

AMPc – A ligação do hormônio no receptor irá gerar a ativação da porção citoplasmática do receptor, transformando-a numa enzima chamada adenil-ciclase, a qual irá mediar a conversão de ATP em AMPc, o qual por sua vez irá ativar uma gama de enzimas, através de cascatas bioquímicas, sendo que esse processo vai ficando cada vez maior e mais poderoso, pois poucas moléculas de adenil-ciclase podem fazer com que um numero muito maior de enzimas seja ativado e assim por diante. A ação especifica do AMPc varia conforme o pool de enzimático de cada célula, portanto diferentes funções são obtidas em diferentes células alvo (ativa enzimas, altera permeabilidade celular, causa contração ou relaxamento muscular, causa síntese protéica, causa secreção)

Cálcio e calmodulina – É um sistema de segundo mensageiro que é responsivo a entrada de íons cálcio dentro da célula, tal entrada pode ser causada por uma alteração do potencial elétrico da membrana ou mesmo por ação hormonal, por abertura de canais de cálcio. Quando o cálcio entra na célula, ele se fixa a calmodulina, que é uma proteína que possui quatro sítios de ligação do cálcio, quando 3 ou 4 sítios tiverem fixados ao cálcio, ocorre uma mudança conformacional que ativa a calmodulina, a qual agora ativada, ira causar múltiplos efeitos dentro da célula, de forma semelhante ao AMPc, entretanto a calmodulina ativa enzimas diferentes, causando assim um conjunto diferente de reações intracelulares. Um dos principais efeitos da calmodulina ativada é ativar a miosina quinase, que atua diretamente sobre a miosina do músculo liso para causar a sua contração.

Produto de quebra dos fosfolipídios da membrana – Alguns hormônios ao encaixarem no receptor, ativam enzimas citoplasmáticas chamadas fosfolipase C, a qual irá ativar a clivagem de fosfolipídios de membrana em substâncias menores, as quais irão exercer o efeito de segundos mensageiros amplamente disseminados na célula. A maioria dos hormônios locais exercem esse efeito. O mais importante fosfolipídio clivado é o bifosfato de fosfatidilinositol, que gera o trifosfato de inositol e o diacilglierol. O trifosfato exerce efeito de mobilização dos íons cálcio da mitocôndria e do RE, sendo que tais íons irão exercer seus efeitos de segundo mensageiro, como já foi falado e o diacilglicerol ativa a proteína quinase C , a qual uma vez ativada promove a divisão celular e a proliferação de células. Além disso a porção lipídica do diacilglicerol é o ácido araquidônico, o qual é precursor das prostaglandinas, conhecidas por seus efeitos pró-inflamatórios.

Alguns hormônios podem agir sobre o mecanismo genético da célula de duas formas diferentes.

Esteróides – causam a síntese de proteínas nas células alvo, em 4 etapas:

  1. O hormônio esteróide entra no citoplasma da célula e se fixa a uma proteína receptora especifica.

  2. O complexo formado pela proteína – hormônio difunde-se ou são transportados para dentro do núcleo

  3. Esse complexo se liga a porções especificas sobre os filamentos de DNA, ativando a o processo de transcrição gênico para formar RNAm

  4. O RNAm recém formado difunde-se para o citoplasma, onde promove o processo de tradução nos ribossomos, para formar uma nova proteína.

Ex: A aldosterona entra no citoplasma das células tubulares renais, e acontecem os eventos já citados, e cerca de 45 minutos depois começam a aparecer proteínas nessas células, responsáveis pela reabsorção de sódio nos túbulos e a secreção de potássio. Interessante atentar para o tempo de ação dos hormônios esteróides, que são infinitamente mais lentos do que os peptídicos que possuem ação quase instantânea (epinefrina)

Hormônios tireóideos – Os hormônios tireóideos tiroxina e triiodotironina causam a transcrição aumentada de certos genes no núcleo. Tais hormônios fixam-se a proteínas receptoras no próprio núcleo, as quais, provavelmente, controlam a função dos promotores ou operadores genéticos. Existem 2 características muito importantes nesses hormônios:

  1. Ativam os mecanismos genéticos para a formação de muitas proteínas, entre elas enzimas que promovem a atividade metabólica aumentada em virtualmente todas as células do corpo;

  2. E uma vez fixados aos receptores celulares, os hormônios tireóideos podem continuar exercendo suas funções de controle durante dias, ou mesmo semanas.

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