UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCOCENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICASDEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA

HORMÔNIOS E REGULAÇÃO METABÓLICA

Profa. Dra. Nereide Magalhães

Recife, fevereiro de 2005

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.

Nereide Magalhães, DBioq, UFPE

SISTEMA NEUROENDÓCRINONereide Magalhães, DBioq, UFPE

Lehninger, 2000.

Figura 1. Fluxo de informação entre o hipotálamo e a hipófise no

processo de sinalização celular.

SISTEMA NEUROENDÓCRINONereide Magalhães, DBioq, UFPE

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.

SISTEMA NEUROENDÓCRINONereide Magalhães, DBioq, UFPE

Lehninger, 2000.

Glândulas Secretoras

Figura 3. Principais glândulas secretoras do organismo.

SISTEMA NEUROENDÓCRINONereide Magalhães, DBioq, UFPE

Lehninger, 2000.

Figura 4. Principais hormônios e glândulas secretoras.

REGULAÇÃO DO SISTEMA NEUROENDÓCRINO

Nereide Magalhães, DBioq, UFPE

Lehninger, 2000.

Figura 5. Regulação hormonal por realimentação

negativa (feedback negativo).

Quem controla os

controladores?

RECEPTORES

• Transmissor

• Amplificador de sinal

• Extracelulares (Membranares) 1 Hélice

7 Hélices

• Intracelulares Citossólicos

Nucleares

Nereide Magalhães, DBioq, UFPE

Sinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularSinalização Celular• Mecanismos de Ação dos Hormônios

Receptores da Membrana Plasmática– Canais iônicos

• Modificação potencial de membranaEx. Receptores da Acetilcolina

– Receptores Enzimáticos• Produção 20 mensageiro

Ex. Receptores da Insulina

– Receptores β-adrenérgicos• Ativação da proteína G• Produção 20 mensageiro

Ex. Receptores da Insulina

Nereide Magalhães, DBioq, UFPE

Sinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularSinalização Celular

• Mecanismos de Ação dos Hormônios

Receptores Nucleares

• Transcrição gênica

» Ex. Receptores de hormônios da tireóide

» Receptores de hormônios esteróides

Nereide Magalhães, DBioq, UFPE

RECEPTORES

• Extracelulares

Segundo mensageiro

(cAMP, IP3, Ca2+, NO)

• Intracelulares

Nereide Magalhães, DBioq, UFPE

Figura 6. Tipos de receptores.Lehninger, 2000.

RECEPTORES

Figura 7. Representação esquemática dos diferentes tipos de receptores.

Nereide Magalhães, DBioq, UFPE

Lehninger, 2000.

RECEPTORES MEMBRANARES

Figura 8. Receptores transmembranares do tipo 7 hélices (a) e enzimático do tipo tirosina quinase (b) e guanilil ciclase (c).

Nereide Magalhães, DBioq, UFPE

Garrett & Grisham, 1995.

a

b

C

RECEPTORES MEMBRANARES

Nereide Magalhães, DBioq, UFPE

Figura 9. Receptor enzimático do tipo guanilil ciclase para o óxido nítrico.

Lehninger, 2000.

Sinalização Celular• Interação Hormônio – Receptor

(não covalente)Pontes de hidrogênioInterações hidrofóbicasInterações eletrostáticas

– Modificação na conformação do receptor

Enzima Regulador de EnzimaCanal iônicoRegulador da expressão gênica

Nereide Magalhães, DBioq, UFPE

Sinalização Celular• Mecanismos Moleculares da Transmissão do Sinal– Especificidade– Amplificação– Insensibilização/Adaptação– Integração

Especificidade Especificidade Especificidade Especificidade TFHTFHTFHTFH células da hipófise anteriorcélulas da hipófise anteriorcélulas da hipófise anteriorcélulas da hipófise anterioreritrócitos (não têm receptores)eritrócitos (não têm receptores)eritrócitos (não têm receptores)eritrócitos (não têm receptores)

Adrenalina GlicogênioHepatócitosEritrócitos (falta Enzimas)

Nereide Magalhães, DBioq, UFPE

RECEPTORES

Nereide Magalhães, DBioq, UFPE

Lehninger, 2000.

Figura 10. Mecanismos de transmissão de sinal hormonal.

Sinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularSinalização Celular• Fatores para sensibilidade da transmissão do sinal– Alta afinidade do receptor pelas moléculasAlta afinidade do receptor pelas moléculasAlta afinidade do receptor pelas moléculasAlta afinidade do receptor pelas moléculas– Interação cooperativa HInteração cooperativa HInteração cooperativa HInteração cooperativa H----R (Kd ~ 10R (Kd ~ 10R (Kd ~ 10R (Kd ~ 10----10101010M)M)M)M)– Amplificação do sinal pela cascata de Amplificação do sinal pela cascata de Amplificação do sinal pela cascata de Amplificação do sinal pela cascata de

enzimasenzimasenzimasenzimas• ((((milisegundosmilisegundosmilisegundosmilisegundos))))

• Insensibilização– A presença contínua do agente sinalizador A presença contínua do agente sinalizador A presença contínua do agente sinalizador A presença contínua do agente sinalizador

leva a uma insensibilidadeleva a uma insensibilidadeleva a uma insensibilidadeleva a uma insensibilidade• Ex. Ambiente claro escuroEx. Ambiente claro escuroEx. Ambiente claro escuroEx. Ambiente claro escuro

Nereide Magalhães, DBioq, UFPE

RESPOSTA HORMONAL

Figura 11. Amplificação da resposta hormonal da adrenalina.

Nereide Magalhães, DBioq, UFPE

Lehninger, 2000.

Sinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularSinalização 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

Sinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularSinalização Celular• Canais Iônicos

Sinalização elétrica em células excitáveis

Neurotransmissores

Ligação H – R Abertura/fechamento

Influxo/saída de íons

Modificação do potencial

elétrico transmembranar, Vm

VVm = -60 mV

Sinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularSinalização 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+

Sinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularSinalização Celular

• Neurônios e Miócitos (repouso)

[íons] intracelular ≠ [íons] extracelular Vm= -60 mV

[Ca2+ ]intracelular ~ 10-7 M

Influxo Ca2+ alteração da [Ca2+ ]citossólico

Sinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularSinalização Celular• Polarização da Membrana

Transporte ativo (Na+, K+ATPase)

– Saída de 3 Na+

– Influxo 2 K+

Transporte passivo

• Despolarização da Membrana– Influxo de 3 Na+

– Saída de Cl-

• Hiperpolarização da Membrana– Saída de K+

VVm < 0

VVm ~ 0

VVm < 0

Sinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularSinalização 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

Sinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularSinalização Celular

• Conversão de Sinal em Canais Iônicos

– Modificação da concentração citossólicade íons (Ca2+) 20 mensageiro

–Modificação do potencial de membrana (Vm)

–Modificação de proteínas da membrana que são sensíveis ao Vm

Sinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularSinalização 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

TRANSMISSÃO DO IMPULSO ELÉTRICO PELO CÉREBRO

Figura 12. Mecanismo de ação da acetilcolina.Lehninger, 2000.

Nereide Magalhães, DBioq, UFPE

Sinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularReceptor 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)

Sinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularReceptor 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

Sinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularNeurônios com Receptores (canais iônicos) que respondem a vários neurotransmissores

Serotonina (K+, Na+, Ca 2+)

Glutamato (K+, Na+, Ca 2+)

Glicina, GABA (Cl-)