Controle Neuroendócrino da Homeostase dos Fluidos Corporais

Ijair Costa

Caio Maximino

Suellen Moraes

Tarcyane Garcia

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁINSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS

PÓS GRADUAÇÃO EM NEUROCIÊNCIAS E BIOLOGIA CELULARBASES CONCEITUAIS EM NEUROCIÊNCIAS – NEUROENDOCRINOLOGIA

PROFESSOR DOMINGOS PICANÇO-DINIZ

INTRODUÇÃO

CONSTÂNCIA DO MEIO INTERNO

- OSMOLALIDADE PLASMÁTICA

- VOLUME DOS COMPARTIMENTOS

CONTROLE - INGESTÃO

- EXCREÇÃOÁGUA E SAL

OSMORRECEPTORES

MECANORRECEPTORES

COVs, AV3V, AP

Vasos hepáticos, renais, intestinais

Osmolalidade plasmática/ concentração de sódio

Volume/ pressão

Sistema Cardiovascular

Complexo Basolateral

AmígdalaComplexo

Corticomedial

Área septal

Bulbo olfatório

(+)(–)

Hipotálamo Ântero-medial(HMA) (+)

Hipotálamo Ântero-lateral

(–)(HAL)

Estimula a reposição

de Sal

Inibe a reposição

de Sal

(–)(+)

SINAIS AFERENTES

RESPOSTAS EFETORAS

INTEGRAÇÃO SISTEMA NERVOSO CENTRAL

Osmolalidade Plasmática [Na+]

Volume sanguíneoPressão sanguínea MODULADORAS

Secreção de AVP e OT

Ativação do SRA

Ativação do SNA

Secreção de ANP/adaptação cardiovascular

COMPORTAMENTAIS

Ingestão de Sódio e Água

EXCRETORAS

Excreção renal de água e eletrólitos

VASOPRESSINA (AVP) OCITOCINA

HIPOVOLEMIA/ HIPEROSMOLALIDADE

Receptores –G Receptores -G

V1a, V1b V2 Gq Gi

Fosfolipase C

IP3 DAG

AMPc

Controle da pressão

sanguínea

Efeitos Antidiuréticos Contratilidade

Miometral

VASOPRESSINA OCITOCINA

SISTEMA NERVOSO CENTRAL

Aumento do Consumo de

H2O2

Diminuição do consumo de Sal

Sistema Hipotálamo-hipofisário

* Núcleo Paraventricular (PVN)* Núcleo Supra-Ótico (SON)

Sistema Renina–Angiotensina (SRA)

Sistêmico

Cerebral

SRA –SISTÊMICO:• Manutenção da concentração de Na+ do LEC• Liquido orgânico

Angiotensinogênio / fígado/ C. Sistêmica (renina)RENINA (RINS – arteríola aferente do G. renal)

Angiotensinogênio Ang-I Ang-I Ang-II pulmões,rins,cél.endot. sist. vascular

RENINA

ECA

Mecanismos de controle da secreção de Renina

Principais Estimulos:• P.A. Renal / da Na+ que alcança as células da mácula densa.

• Estimulação da inervação beta-adrenérgica renal.• Catecolaminas circulantes/prostaglandinas e prostaciclinas.

Principais Inibidores:• Ang-2 / ANP / AVP

Mecanismos envolvidos na síntese de Renina

Liberação de Noradrenalina nas terminações simpática renais

Ativação pelo cAMP Produção de Prostaglandinas na Mácula Densa ( Na+)

Elevação da concentração de Ca+ intracelular

• Outros: NO (síntese – elementos vasculares e células tubulares renais)

NOS / Renina // ativação de cGMP Renina

Ações da Angiotensina II Angiotensina I Angiotensina II ( PA )

Retenção de água Aldosterona e sais

Ação sobre Receptores:• Células da musculatura vascular / Zona glomerular do Córtex Adrenal• Túbulos Renais

Estimula : secreções ACTH / AVP / catecolaminas / vasoconstrição / comportamento

alimentar (ingestão de água e apetite ao sódio)

Sistema Renina-Angiotensina Cerebral

Aspectos Gerais

• PA Sede apetite Na+ secreção AVP ACTH

• Funções cognitivas / AT1• ANG II Cerebral regula PA independentemente do RAS

Sistêmico por interferir na secreção de AVP, ACTH ou na modulação de reflexo barorreceptor e da atividade de eferências sinápticas.

• ANG II Sistêmica / órgãos circunventriculares

• Enzimas / receptores da ANG / identificados no cérebro.

Evidências da localização cerebral do RAS

• Gatten (1978) Núcleo Caudado de cães : Renina

• Radioimunoensaio / imunohistoquímica

• Angiotensinogênio / hipotálamo / tronco cerebral

Mecanismo de síntese da ANG II Cerebral

ANG I ANG II ANG III

NH2 PEPTIDASE

ANG IV • ANG II / IMUNOCITOQUIMICA – HIPOTÁLAMO, SFO, SL, BULBO, NÚCLEO

CAUDADO, PUTÂMEN, COLUNA INERMÉDIO-LATERAL SIMPÁTICA

ECA

• Receptores ANG :

• Receptores de membrana AT1 e AT2

• AT1// Vasoconstrição,secreção de aldosterona etc..

• AT2//Diferenciação celular , vasodilatação etc..

• AT1 (SNC) auto-radiografia – Diencéfalo, Mesencéfalo, Ponte e M. Espinhal, pequenas e grandes artérias adjacentes às meninges e plexo coróide.

E. Neurais Sensíveis à ANG II

• Lâmina terminal/CVOs/áreas límbicas• AP/SFO/OVLT - sítios de ANG• AP- Ação pressora da angiotensina• SFO- comportamento de ingestão,secreção de

AVP• OVTL

• Funções da AGN II no desencadeamento da sede e apetite ao sódio.

• Interações da ANG II com outros hormônios.

SISTEMA NERVOSO AUTÔNOMO E A HOMEOSTASE HIDROELETROLITICA

O papel da inervação Simpática Renal sobre a excreção de Sódio

• Rim: regula homeostase cardiovascular e hidrossalina.– Excreção de NaCl– Excreção de Agua– Secreção de renina

• Controle Fatores humorais

SNS

• Nervos simpáticos renais:– Túbulos– Vasos– Células granulares justaglomerulares

• Controlam:– Fluxo, taxa de filtração,transporte de água e

solutos e produção/secreção hormonal via SNC e periférico, pela atividade do RSNA.

• NSR são estimulados: redução PA e volume LEC.

• > volume LEC = reduz atividade Simpática Renal para aumentar excreção.

• Estimulação NN S. Renal via adenoreceptores β libera noradrenalina:– Vasoconstrição– Antinatriurese– renina

• Antinatriurese se deve ao aumento da reabsorção tubular NaCl e H2O, redução do fluxo sng. Renal e taxa filtração e s.renina-ang

• Desnervação renal: 25% reabsorção tubular é feita,ação apenas da ANGII

• Para ANGII ser efetiva é necessário inervação. Intacta.

Regulação da atividade neuronal simpática renal pelo SNC

• Diencéfalo e TC: regulam por projeções diretas do cérebro para pré-ganglionares(ME)

• Reflexos modulam RSNA:– Artérias periféricas, barorreceptores cardíacos,

quimiorreceptores e somáticos.• ANGII – agir em SN como neurot/ horm. A forma

circulante age na AP* N. trato solitário e N. parabraquial lateral.*

*Lesão = inibe hipertensão crônica via ANGII

O papel de Receptores alfa-adrenérgicos e colinérgicos do SNC no controle da Natriurese

Experimento Resultado Referências

Carbacol na LHA Aumenta diurese e natriurese

Silva-Netto, 1980

Carbacol LHA

Inervados Aumeta natriurese/ diurese, sem alterar filtragem glomerular e fluxo renal

IdemRedução Taxa [(F/P) In]

Silva-Netto, 1986

Desnervados

ConclusãoNatriurese carbacol-induzida independe da alteração na atividade neuronal eferente renal. (=OT/ ANP)

*Fluido tubular/ plasma

REGULAÇÃO NEUROENDÓCRINA DA SECREÇÃO DE ANP

Controle do balanço hidromineral por circuito neural cerebral

• Anderssons e cols. 1966: Hipotálamo exerce participação no controle da homeostase hídrica e salina.

• Anos 60 : Papel do SNC ingestão.– Lesões bil. hipotálamo – ingestão seletiva

Área Septal

AV3V

Complx. Amidalóide

Hipotálamo

Bulbo olfatório

Ingestão/ excreção de NaCl

Controle do balanço hidromineral por circuito neural cerebral

Lesão Resposta

Hipotálamo anteriorPVN e NSO

Redução Ingestão NaCl

Área Septal, Bulbo olfatório,Região corticomedial da amígdala

Aumento ingestão NaCl

Hipotálamo anterior (+) Área Septal, Bulbo olfatório e amígdala

Abolição do aumento

Estimulo elétrico Resposta

Área Septal e amígdala Redução da Ingestão NaCl

ConclusãoVia neural controladora converge para hipotálamo, principal circuito integrador.

Controle do balanço hidromineral por circuito neural cerebral

• Novas técnicas: neurônio secretores de ANP e seus receptores no SNC

Estimulação Central (ivc) Resultado

NaCl 2% ou Carbacol Aumento [ANP] plasmática e natriurese

ANP - Inibe liberação de AVP e OT- Inibe hormônios neuro-hipofisários por inibição pre-

sináptica (glutamato).*

* Estímulo osmótico

Controle do balanço hidromineral por circuito neural cerebral

• O ANP cardíaco atinge SNC podendo auto regular-se. (AR -)

• AV3V = < [ANP] plasma pela expansão volumétrica sem PA; FC

• ICV = Reduz excreção basal de NaCl e bloqueia natriurese via colinérgica.

Neurotransmissores / neuromoduladores do SNC e modulação da Homeostase Hidromineral

• Dopamina– Aumenta o fluxo sanguíneo renal; filtragem,

secreção de Na+ e depuração de creatinina independente de efeitos cardíacos.

– Baixas doses: diminuem resistência vascular sistêmica renal, aldosterona e interage com ANP - rins.

– Potencializa efeito diurético/ natriurético -ANP

Neurotransmissores / neuromoduladores do SNC e modulação da Homeostase Hidromineral

• Interação com diferentes subtipos de R = efeitos antagônicos.

• Lee e col. (2000), inibe ou estimula ANP, de acordo com subreceptor.

• Via infusão: natriurese e diurese sem ANP• ANP não envolvida na natriurese por dopa

Diurese e natriurese

ANP

Simpatectomia central

Antagonista Dopa

• Neurônios GABAérgicos hipotalâmicos– Atuação desses na AVP pouco estabelecido.

– GABA no 3ºV não altera resposta secretora AVP; pressora ANG II nem carbacol.

– Mais, >PA por ANG II (sist) > GABA (prox. PVN), sem alterar AVP.

– ANP (PO e hipot. Ant) < GABA

• Endotelinas• Células endoteliais; regula funções

cardiovasculares.• Atua em células alvo por ETA e ETB• No SNC controla PS e met. Eletrolítico

ET SNC

Aumenta PA

Secreção de AVP (vivo, vitro)

Resposta pressora independe de AVP, ratos Bratelboro

• Investigações

ET

AV3V – expansão hídrica = natriurese; aumento ANP

IV – sem alterações em ANP

Central – aumento PA; AVP; nada em ANP*

CulturaNeur. diencefálicos

Átrio cardíaco (vitro)Aumento ANP

*SNC: PA; AVP; via simpática, > FC, com natriurese induzida por ANP

• Neurotensina

• Peptídeo intestinal, presente nos rins.• Aumenta concentração via alimentar.• Reduz PS; natriurese e níveis de ANP.

• Substância P– SNC e fibras aferentes; ação inibitória na excreção

de NaCl– Evidencias:

• Injetada na APO medial de animais com sobrecarga hídrica = redução na excreção de NaCl/K e volume

• Antagonista = revertia processo• SP bloqueio parcialmente o carbacol (natriurese)

• Hormônio estimulante dos melanócitos.– Lobo intermédio da hipófise; controle hidromineral;

ação natriurética; estimula ANP

– Ação α-MSH independe PS e hemodinâmica renal, tendo ação inibitória direta na reabsorção tubular NaCl; aumenta [ANP] plasmáticas – ação no átrio e modulação via autonômica.

• Neuropeptideo Y– SNC e SNP;– Modula função renal

– PYY – ação oposta ANP

– Modulação ANP – nível atrial

Fluxo renal

Natriurese

[ANP] sistêmico

Peptídeos opióides

Opióides endógenos

• Met-Encefalinas: Tyr-Gly-Gly-Phe-Met• Leu-Encefalinas: Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu

– Gerados a partir da clivagem da proencefalina.• α-dinorfinas• Dinorfina A• Dinorfina B

– Gerados a partir da clivagem da prodinorfina• β-endorfina

– Gerado a partir da clivagem da POMC

δ

κ

μ

Receptores μ-opióides• A maior parte dos analgésicos

opióides usados para tratar a dor são parecidos com a morfina, e agem sobre receptores μ.

• 7TM; ligam-se a proteínas Gi e Go (Gi: INH AC, EXC canal K+, INH canal Ca2+; Go: EXC PLC, INH canal Ca2+).

• “Alternative splicing” do MOR-1 gera diferentes variações dos receptores; esses receptores costumam variar no éxon 4 (que codifica o C-terminal).

RCSB PDB: 2iqo

-○- β-endorfina

-●- D-ala2-m-enk

-○- Salina

-●- Morfina

-■- Vasopressina

Huidobro-Toro & Huidoboro, 1981

Naloxona

Salina

Receptores μ-opióides na regulação neuroendrócrina

• A injeção endovenosa de β-endorfina ↑ AVP plasmático de forma dose-dependente e hormética.

• A administração sistêmica de morfina em ratos normo-hidratados apresenta efeito diurético, ↑ reabsorção Na+ e Cl-.

• A administração i.c.v. de β-endorfina ↓ a [AVP]plasm de ratos normo-hidratados ou mantidos sob restrição hídrica.

∴“[a] morfina [ou outros agonistas μ-

opióides] deve exercer uma ação direta nos túbulos renais, sem alteração na hemodinâmica renal e na filtração glomerular” (p. 97)

Receptores κ-opióides• Ligante endógeno é a dinorfina A.

• 7TM; KOR-1 apresenta alta homologia com MOR-1, o que sugere mecanismo fisiológico (proteínas Go e Gi) semelhantes.

• Fármacos: cetociclazocina, pentazocina, nalorfina, nalbufina (agonistas κ e antagonistas μ) efeito psicotomimético acentuado.

PDB: 2A0D

Receptores κ-opióides• “[a] administração de agonista κ-opióide aumenta a diurese, um efeito

mediado aparentemente pela inibição da liberação de AVP”.

• ⊶ de agonista no ventrículo lateral (em animais privados de água) ↓ os níveis plasmáticos de ocitocina.

• ⊶ de antagonista (naloxona) ↑ ocitocina plasmática na gestação. Esse efeito é acompanhado da atividade neuronal, indexada pelos níveis de c-fos.

• ⊶ de dinorfina estimula a liberação de ANP in vivo.

Receptores δ-opióides

• Seletivos para encefalinas;

• 7TM; mecanismo de ação controverso;

• Ainda não existem fármacos que agem sobre esses receptores; relevância clínica limitada, por enquanto.

http://www-personal.umich.edu/~him/odsup3.htm

Receptores δ-opióides e regulação neuroendócrina

• FK 33824 tem efeito antidiurético e diminui a excreção renal de Na+ e K+ quando injetada no órgão subfornical (em ratos com sobrecarga hídrica).

• Encefalina aumenta os níveis plasmáticos de AVP.

Receptor ORL-1• Apresenta alto grau de homologia aos receptores opióides

tradicionais.

• Ligante endógeno: nociceptina ou orfanina FQ.

• As ações analgésicas da OFQ/N são revertidas por antagonistas opióides (o que é inesperado, dado que essa substância não se liga aos outros receptores).

• Quando co-expressados, MOR-1 e ORL-1 dimerizam-se, apresentam um perfil farmacológico no qual opióides e a OFQ/N podem deslocar uns aos outros.

Denervação renal

Dimerização de receptores opióides

• Os receptores opióides podem se associar com outros receptores do mesmo tipo (homodímeros) ou com outros GPCRs (heterodímeros).

• Em alguns casos, os heterodímeros apresentam propriedades farmacológicas “sinergísticas”.

• Também podem se associar a receptores adrenérgicos.

Opióides endógenos na diurese, natriurese e controle das [ ] de ANP, AVP e OT

κ-opióide δ-opióide μ-opióide N/OFQ

Diurese ↑ ↓ ↑ ↓

Natriurese ↓ ↓ ↓ ↑

[ANP] ↑

[AVP] ↑ ↑ endovenosa

↓ i.c.v.

[OT] ↑ gestação

↓ privação

“Em resumo, os resultados supracitados indicam que peptídeos opióides e análogos apresentam efeitos opostos sobre a diurese e natriurese. As respostas diuréticas e natriuréticas são provavelmente causadas pela liberação de ANP e ocorrem em baixas doses desses peptídeos; em doses elevadas, determinam a liberação de AVP e conseqüente antidiurese”

Disparo lento dos neurônios AVPérgicos do SON como set point do equilíbrio hidromineral

• A maior parte dos nrns magnocelulares AVPérgicos da SON apresentam um padrão de disparos lento (< 2 Hz) e irregular semelhante a uma distribuição de Poisson.

• Quando uma proporção pequena destes dispara (após perda de sangue, desidratação progressiva ou injeção de hipertônicos), esse padrão muda para uma resposta fásica regular (controlada por IK+ e ICa++). (Roper et al., 2004)

• A dinorfina (agonista κ-opióide) regula a duração do disparo e a atividade de “salva” (burst) das células AVPérgicas do SON.

• Esse processo de disparo só ocorre quando há pressão homeostática suficiente (i.e., desequilíbrio hidromineral)

Ocitocina• A OT exerce um efeito estimulador do ANP no coração, e

apresenta efeito inotrópico e cronotrópico negativos.

• Aumenta a atividade de renina plasmática em hipovolemia.

• A OT apresenta rcpts em cardiomiócitos e vasos sangüíneos periféricos, sugerindo uma ação vasodilatadora.

• A OT é sensível à regulação estrogênica.

AVP

• É co-liberado com a OT em resposta ao aumento da osmolalidade plasmática.

• Ativa a NOS renal, liberando NO e produzindo cGMP; este atua na membrana luminal dos túbulos, fechando os canais de sódio dependentes de amilorida.

O peptídeo natriuérico atrial

Ou: Como os romanos observavam demais as excreções dos outros

• Bols e aliados: extratos atriais causam efeitos natriuréticos.

• “O ANP liberado pelos miócitos atriais circula até os rins, induzindo diurese e natriurese” (p. 98).

• “A urodilatina é um peptídeo natriurético (...) sintetizado no túbulo distal e age aumentando a natriurese e a diurese de forma parácrina sobre as células tubulares renais.”

Receptores ANPérgicos

• NPR-A: Ligado à guanilato ciclase.

• NPR-B: Ligado à guanilato ciclase.

• NPR-C: Ligado ao receptor de “clearance” (depuração)

RCSB PDB: 1t34

Sítios natriuréticos neurais• Lesões da eminência mediana bloqueiam o efeito

natriurético, caliurético e antidiurético do NaCl, carbacol (agonista colinérgico não-seletivo) ou noradrenalina.

• ⊶ central do ANP inibe a ingesta de água induzida pela desidratação ou pela ANG II.

• ⊶ de ANP ↓ ingesta de NaCl em ratos depletados de sal.

● WT○ Npr3-/-

Clearance de ANP

● WT○ Npr3-/-

△ Npr3+/-

Osmolalidade urinária 0, 1 ou 2 hs após sobrecarga de águaou após 12 hs de privação

Estímulos (e efeitos dessa estimulação) para os nrns ANP

• ↑ [Na+]: órgão vasculoso da lâmina terminal (OVLT), órgão subfornical (SFO), área postrema (AP).

• Expansão do volume extracelular

• ↓ ingesta de H2O• ↓ ingesta de sal• ↓ AVP• ↓ ACTH• ↓ LH• ↓ Prl

• ↑ excreção de Na+• ↓ aldosterona

• A qtd de ANP na neuro-hipófise e hipotálamo é cerca de 10.000x < do que a estocada no coração.

• Esse ANP cardíaco pode atuar diminuindo a força de contração e freqüência cardíaca, relaxando os vasos, diminuindo a resistência periférica, e produzindo diurese, natriurese e inibição da ingesta de sal e água Equilibra a homeostase de volume que foi alterada pela EVE.

Barorreceptores(átrio direito)

EVE

NTS

LCNrns ACh

hipotálamoNrns ANPhipotálamo

OT SON OT PVN

↑ [ANP]

↑ [OT]

NATRIURESE

ANPOTNO

Prostaglandinas

(+)

Renina-angiotensinaAtividade do nervo simpático

VasopressinaEndotelina

(-)

VasodilataçãoNatriurese

http://www.slideshare.net/caio_maximino/neuroendocrino