O documento discute os sistemas neuroendócrinos e sua regulação do metabolismo. Os hormônios integram as atividades metabólicas entre os tecidos e otimizam a alocação de nutrientes. Os sistemas neuroendócrinos coordenam o metabolismo através da sinalização neural e endócrina, com hormônios sendo secretados e agindo em células-alvo. Diferentes tipos de receptores transduzem os sinais hormonais em respostas celulares.
1. UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA
HORMÔNIOS E REGULAÇÃO METABÓLICA
Profa. Dra. Nereide Magalhães
Recife, fevereiro de 2009
2. Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
HORMÔNIOS
Sinais hormonais integram e coordenam
atividades metabólicas de diferentes tecidos e
otimizam a alocação de nutrientes e
precursores para cada órgão.
Integração entre os tecidos do organismo.
Ex: Adrenalina, glucagon e insulina.
3. Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
SISTEMA NEUROENDÓCRINO
Figura 1. Fluxo de informação entre o hipotálamo e a hipófise no
processo de sinalização celular.
Lehninger, 2000.
4. Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
SISTEMA NEUROENDÓCRINO
Coordenação do Metabolismo
a) Sinalização neural
Um sinal elétrico (impulso nervoso) originado no corpo
do neurônio é transmitido pelo axônio até as terminações,
estimulando a liberação de neurotransmissores que
atuam em células alvo:
neurônio, miócito ou célula secretora.
b) Sinalização endócrina
Hormônios são secretados na corrente circulatória e
são distribuídos em células alvo onde interagem com
receptores para promover a resposta celular.
Lehninger, 2000
Figura 2. Sinalização celular.
5. Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
SISTEMA NEUROENDÓCRINO
Glândulas Secretoras
Figura 3. Principais glândulas secretoras do organismo. Lehninger, 2000.
6. Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
SISTEMA NEUROENDÓCRINO
Figura 4. Principais hormônios e glândulas secretoras.
Lehninger, 2000.
7. Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
REGULAÇÃO DO SISTEMA NEUROENDÓCRINO
Quem controla os
controladores?
Figura 5. Regulação hormonal por realimentação
negativa (feedback negativo).
Lehninger, 2000.
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Sinalização Celular
• Mecanismos de Ação dos Hormônios
Receptores da Membrana Plasmática
– Canais iônicos
• Modificação potencial de membrana
Ex. Receptores da Acetilcolina
– Receptores Enzimáticos
Ex. Receptores da Insulina
– Receptores β-adrenérgicos
• Ativação da proteína G
• Produção 20 mensageiro
Ex. Receptores da Adrenalina
10. Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Sinalização Celular
• Mecanismos de Ação dos Hormônios
Receptores Citoplasmáticos
Nucleares
• Transcrição gênica
» Ex. Receptores de hormônios da tireóide
» Receptores de hormônios esteróides
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RECEPTORES
• Extracelulares
Segundo mensageiro
(cAMP, IP3, Ca2+, NO)
• Intracelulares
Figura 6. Tipos de receptores.
Lehninger, 2000.
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RECEPTORES
Figura 7. Representação esquemática dos diferentes tipos de
receptores.
Lehninger, 2000.
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RECEPTORES MEMBRANARES
a
b
C
Figura 8. Receptores transmembranares do tipo 7 hélices (a) e enzimático
do tipo tirosina quinase (b) e guanilil ciclase (c).
Garrett & Grisham, 1995.
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RECEPTORES MEMBRANARES
Figura 9. Receptor enzimático
do tipo guanilil ciclase para
o óxido nítrico.
Lehninger, 2000.
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Sinalização Celular
• Interação Hormônio – Receptor
(não covalente)
Pontes de hidrogênio
Interações hidrofóbicas
Interações eletrostáticas
– Modificação na conformação do receptor
Enzima
Regulador de Enzima
Canal iônico
Regulador da expressão gênica
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Sinalização Celular
• Mecanismos Moleculares da Transmissão
do Sinal
– Especificidade
– Amplificação
– Insensibilização/Adaptação
– Integração
Especificidade TFH células da hipófise anterior
eritrócitos (não têm receptores)
Adrenalina Glicogênio
Hepatócitos
Eritrócitos (falta Enzimas)
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RECEPTORES
Figura 10. Mecanismos de transmissão de sinal hormonal.
Lehninger, 2000.
18. Sinalização Celular
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
• Fatores para sensibilidade da
transmissão do sinal
– Alta afinidade do receptor pelas moléculas
– Interação cooperativa H-R (Kd ~ 10-10M)
– Amplificação do sinal pela cascata de
enzimas
• (milisegundos)
• Insensibilização
– A presença contínua do agente sinalizador
leva a uma insensibilidade
• Ex. Ambiente claro escuro
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RESPOSTA HORMONAL
Figura 11. Amplificação da resposta hormonal da adrenalina.
Lehninger, 2000.
20. Sinalização Celular
• Neurônios e Miócitos
• Controle da abertura/fechamento dos canais
iônicos
– Modificação do potencial de membrana
Músculo esquelético
Sistema Nervoso Músculo cardíaco
Células secretoras
Contração muscular
Batimentos cardíacos
Liberação de conteúdo
21. Sinalização Celular
• Canais Iônicos
Sinalização elétrica em células excitáveis
Neurotransmissores
Ligação H – R Abertura/fechamento
Influxo/saída de íons
Vm = -60 mV
Modificação do potencial
elétrico transmembranar, Vm
22. Sinalização Celular
• Neurônios e Miócitos (repouso)
[íons]dentro ≠ [íons]fora Vm= -60 mV
• Despolarização da Membrana
• Abertura dos canais de Na+ ou Ca2+
• Influxo de Na+, Ca2+
• Hiperpolarização da Membrana
– Influxo de K+
23. Sinalização Celular
• Neurônios e Miócitos (repouso)
[íons] intracelular ≠ [íons] extracelular Vm= -60 mV
[Ca2+ ]intracelular ~ 10-7 M
Influxo Ca2+ alteração da [Ca2+ ]citossólico
24. Sinalização Celular
• Polarização da Membrana
Transporte ativo (Na+, K+ATPase)
– Saída de 3 Na+
Vm < 0
– Influxo 2 K+
Transporte passivo
• Despolarização da Membrana
– Influxo de 3 Na+
Vm ~ 0
– Saída de Cl-
• Hiperpolarização da Membrana
– Saída de K+
Vm < 0
25. Sinalização Celular
• Receptor Nicotínico para Acetilcolina
– Fenda pós-sináptica de certos neurônios
– Miócitos na junção neuromuscular
Ligação H –R despolarização da membrana
(influxo de Na +, Ca2+ )
Processo cooperativo ligação no 10 sítio
afinidade no 20 sítio
26. Sinalização Celular
• Conversão de Sinal em Canais Iônicos
– Modificação da concentração citossólica
de íons (Ca2+) 20 mensageiro
– Modificação do potencial de
membrana (Vm)
– Modificação de proteínas da
membrana que são sensíveis ao Vm
27. Sinalização Celular
• Receptor Nicotínico para Acetilcolina
Ligação H –R despolarização da membrana
(influxo de Na+, Ca2+ )
– Neurônios pós-sinápticos início de
potencial de ação
– Miócitos (junção neuromuscular)
contração muscular
• Despolarização da fibra muscular
28. Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
TRANSMISSÃO DO IMPULSO ELÉTRICO
PELO CÉREBRO
Figura 12. Mecanismo de ação da acetilcolina.
Lehninger, 2000.
29. Sinalização Celular
Receptor Nicotínico para Acetilcolina
• Geração do Potencial de Ação
• Impulso elétrico (impulso nervoso)
1. Abertura dos Canais de Na+ (Influxo de Na +)
Despolarização da membrana (local)
30. Sinalização Celular
Receptor Nicotínico para Acetilcolina
2. Abertura dos Canais de K+ (saída de K + )
Repolarização da membrana (local)
3. Abertura dos Canais de Ca2+
. Ca2+ age como 20 mensageiro promove a liberação
de acetilcolina na fenda sináptica
. Acetilcolina difunde para a célula pós-sináptica
(neurônio ou miócito)
. Ligação com receptor despolarização da
membrana
. Passagem da informação para a próxima célula do
circuito
31. Sinalização Celular
Neurônios com Receptores (canais iônicos) que
respondem a vários neurotransmissores
Serotonina (K+, Na+, Ca2+)
Glutamato (K+, Na+, Ca2+)
Glicina, GABA (Cl-)
