Pdf HormôNios Mecanismo RegulaçãO

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS

DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA

HORMÔNIOS E REGULAÇÃO METABÓLICA

Profa. Dra. Nereide Magalhães

Recife, novembro de 2008

MECANISMOS DE AÇÃO DOS

HORMÔNIOS NITROGENADOS

Nereide Magalhães, DBioq, UFPE

Receptores Membranares 7 hélices (TMS)

Segundos mensageiros: cAMP, IP3, DAG, Ca 2+

Receptores Membranares 1 hélice (Enzimáticos)

Tirosina quinase e Guanilil ciclase

Receptores intracelulares

Expressão gênica

MECANISMOS DA AÇÃO HORMONAL

Garrett & Grisham, 1995.Figure 1. Mecanismos de ação dos hormônios nitrogenados e esteróides.

MECANISMOS DA AÇÃO HORMONAL

Garrett & Grisham, 1995.

Figure 2. Mecanismos de ação dos hormônios nitrogenados através do

RECEPTORES• Os hormônios interagem com receptores

específicos nas células alvo.

• Cada tipo de célula possui combinações

próprias de receptores hormonais, o que

define a faixa de sensibilidade da resposta

hormonal.

• Células diferentes com o mesmo tipo de

receptor pode possuir diferentes iniciadores

intracelulares e, por essa razão, respondem

de forma diferente ao mesmo hormônio.

RECEPTORES• Intracelulares:

– Andrógenos

– Calcitrol

– Estrógenos

– Glicocorticóides

– Mineralocorticóides

– Progestinas

– Ácido retinóico

– Hormônios da Tireóide (T3 e T4)

• Membranares:

– Polipeptídeos

– Catecolaminas

– Neurotransmisores

MECANISMO DA AÇÃO HORMONAL

Figure 3. Ativação da adenilato ciclase pela proteina G.

Segundo

mensageiro: cAMP

Mediador: proteína G

Garrett & Grisham, 1995.Figure 4. Ativação da adenilato ciclase pela proteina G.

Lehninger, 2000.

Figura 5. Auto-inativação da proteína Gs.

Lehninger, 2000.

Figura 6. A toxina da cólera é uma enzima que catalisa o tranferência da parte ADP-ribose do NAD+

para a proteína Gs mantendo-a ativada. Em conseqüência, a adenilato ciclase das células intestinais

catalisa grande produção de cAMP o que promove a entrada de Cl-, HCO3 e água no lúmen intestinal.

Figure 7. Modulação da atividade da adenilato ciclase pelas proteínas G

estimulatória (Gs) e inibitória (Gi).

Lehninger, 2000.

Figura 8. Ativação da proteína quinase pelo cAMP.

REGULAÇÃO HORMONAL DO

METABOLISMO

ADRENALINA

Age no músculo, tecido adiposo e fígado para sinalizaruma atividade iminente.

Figura 9. mecanismo da adrenalina via cAMP.

Lehninger, 2000.

Figura 10. Mecanismo de ação através do IP3.

MECANISMO DA AÇÃO HORMONALNereide Magalhães, DBioq, UFPE

Figure 11. Segundos mensageiros

oriundos da clivagem do

fosfatidilinositol.

Segundos

mensageiros:

IP3 fosfatidilinositol

trifosfato

DAG diacilglicerol

Figure 12. Biossíntese e catabolismo do fosfatidilinositol.

Figure 13. Fosfatidilinositol trifosfato induz a liberação de cálcio do RE.

Figure 14. IP3 e DAG como segundo mensageiros na transmissão do sinal

TRANSMISSÃO DO IMPULSO ELÉTRICO

PELO CÉREBRO

Figura 15. mecanismo de ação através de

canais iônicos.

Lehninger, 2000.

Figura 16. Mecanismo de ação através do cAMP e IP3.

MECANISMOS DE AÇÃO DOS HORMÔNIOS

Figura 17. Tipos de receptores tirosina quinase: classe I – EGF (fator de crecimento epidermóide) ,

classe II – receptor de insulina, classe III – receptor de fator de crescimento de plaquetas.

MECANISMOS DE AÇÃO DOS HORMÔNIOSNereide Magalhães, DBioq, UFPE

Figura 18. Receptores tipo tirosina quinase.

MECANISMOS DE AÇÃO DOS HORMÔNIOS

NITROGENADOS

Lehninger, 2000.

Figura 19. Mecanismo de ação da insulina

via fosforilalação enzimática.

INSULINA x Receptor tirosina quinase

Fosforilação Enzimática

Lehninger, 2000.

Figura 19. Mecanismo de ação da insulina via receptor

tirosina quinase com regulação da expressão gênica.

INSULINA x Receptor tirosina quinase

Expressão Gênica

IRS1=Substrato do receptor de insulina

GBr2=Proteina adaptadora

Sos=Proteína adaptadora

Ras=proteina G Ras (oncogene ras)

Raf-1=Proetina quinase Raf (oncogene)

MEK=Quinase

MAPK=Proteina quinase mitogênica ativada)

Elk1= Fator de transcrição nuclear

SRF= Fator de transcrição nuclear

H-R Substrato do receptor Proteinas adaptadoras

Fosforilação de Fatores de transcrição

HORMÔNIOS

Lehninger, 2000.

Figura 20. Mecanismo de ação com recpetores nucleares para modulação da

expressão gênica.

HRE = elementos de

resposta hormonal

BIOSSÍNTESE DE HORMÔNIOS

PEPTÍDICOS E DERIVADOS DE

AMINOÁCIDOS

PEPTÍDICOS

Lehninger, 2000.

Figura 22. Biossíntese de hormônios peptídicos a

partir da pro-opiomelacortina (POMC).

Clivagens proteolíticas do

precursor Pro-opiomelano-

cortina (POMC):

ACTH, b e g-lipotropina, a,

b,g-MSH (hormônio esti-

mulante de melanócitos),

CLIP C (peptídeo interme-

diário semelhante a corti-

cotropina), b-endorfina e

Met-encefalina.

Pontos de clivagem: Arg-

Lys, Lys-Lys, Lys-Arg.

AÇÃO DA LEPTINA NA BIOSSÍNTESE DO POMC

PEPTÍDICOS

Lehninger, 2000.

Figura 23. Biossíntese da insulina na forma de pré-proinsulina.

ESTRUTURA DA INSULINA

Lehninger, 2000.

BIOSSÍNTESE DE HORMÔNIOS DA TIREÓIDE

Murray et al., 1996.

Figura 24. Biossíntese dos hormônios da tireóide a partir da tirosina.

1. Iodinação da tirosina

3-Monoiodotirosina (MIT)

3,5-Diiodotirosina (DIT)

2. Conjugação de resíduos iodinados

MIT + DIT = 3,5,3’-triiodotironina (T3)

DIT + DIT = 3,5,3’,5’-tetraiodotironina

tiroxina (T4)

MIT + DIT = 3,3’,5’-triiodotironina

T3 inverso (iT3)

Murray et al., 1996.

Figura 25. Biossíntese dos hormônios da tireóide a partir da tirosina.

1. Captura de iodo (I-) pela células com transporte ativo

(Bomba Na+,K+, ATPase)

Espaço folicular

2. Oxidação do I- (iodeto) a I+ (iodato) pela peroxidase

que exige NAPDH como coenzima

3. Iodinação de resíduos de tirosina da Tireoglobulina

3-Monoiodotirosina (MIT)

3,5-Diiodotirosina (DIT)

4. Conjugação de resíduos iodinados MIT e DIT (Tgb)

MIT + DIT = 3,5,3’-triiodotironina (T3)

DIT + DIT = 3,5,3’,5’-tetraiodotirosina

tiroxina (T4)

MIT + DIT = 3,3’,5’-triiodotironina

T3 inverso (iT3)

5. Fagocitose do complexo Tgb-MIT, DIT

6. Hidrólise enzimática nos lisossomas do complexo Tgb-MIT, DIT

7. Liberação de T3 e T4

8. Degradação e desiodinação (desiodinase) de MIT e DIT

9. Reoxidação do I- (reaproveitamento)

BIOSSÍNTESE DE NEUROTRANSMISORESNereide Magalhães, DBioq, UFPE

Lehninger, 2000.

Figura 26. Biossíntese de catecolaminas e neurotransmissores a partir de aminoácidos.

BIOSSÍNTESE DE EICOSANÓIDES

Lehninger, 2000.

Figura 27. Biossíntese de prostaglandinas, tromboxanano e leucotrienos a partir do ácido araquidônico.

INTEGRAÇÃO E REGULAÇÃO

HORMONAL DO METABOLISMO

INTEGRAÇÃO E REGULAÇÃO

HORMONAL DO METABOLISMO

Lehninger, 2000.

Figura 30. Deficiência de leptina (hormônio

controlador do comportamento alimentar).

METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS

Figura 31. Vias Metabólicas para Glicose 6-fosfato no Fígado.Lehninger, 2000.

METABOLISMO DOS AMINOÁCIDOS

Figura 32. Metabolismo dos aminoácidos no Fígado.Lehninger, 2000.

METABOLISMO DOS ÁCIDOS GRAXOS

Figura 33. Metabolismo dos ácidos graxos no Fígado.Lehninger, 2000.

AÇÃO DA LEPTINA ASSOCIADA A ADRENALINA

TRABALHO DO MÚSCULO

ESQUELÉTICO COM ENERGIA DO ATP

Figura 34. Cooperação metabólica entre o músculo esquelético e o Fígado.Lehninger, 2000.

TRABALHO DO MÚSCULO

ESQUELÉTICO COM ENERGIA DO ATP

• Ciclo de Cori (glicose lactato glicose)

Músculos em atividade extrema utilizam

glicogênio como fonte de Energia gerando

lactato na glicólise.

Na recuperação o lactato é convertido a glicose

no fígado via gliconeogênese. A glicose volta

ao músculo para manter o glicogênio muscular

(armazenamento de energia).

TRABALHO DO MÚSCULO CARDÍACO

Figura 35. Microfotografia eletrônica do músculo cardíaco.Lehninger, 2000.

Metabolismo aeróbico

Mitocôndria: piruvato, ácidos

graxos e corpos cetônicos

oxidados para síntese de ATP.

Bombeamento de sangue: 6 l/min

(~350 l/h)

PELO CÉREBRO

As fontes de energia no cérebro variam de

acordo com o estado nutricional

1.Dieta normal: Glicose (principal fonte)

2. No jejum prolongado: Corpos cetônicos

são utilizados na forma de b-hidroxibutirato.

PELO CÉREBRO

Figura 36. Metabolismo da glicose no cérebro. Tomografia de varredura de

emissão de pósitrons (PET): a) indivíduo em repouso; b) após vigília de 48h.

Lehninger, 2000.

METABOLISMO DO CÉREBRO DURANTE

JEJUM PROLONGADO

Lehninger, 2000.

METABOLISMO DO CÉREBRO DURANTE

JEJUM PROLONGADO

Lehninger, 2000.

Figura 38. Produção de Corpos cetônicos pelo fígado para suprir o cérebro.

TRANSPORTE DE OXIGÊNIO, METABÓLITOS E

HORMÔNIOS PELO SANGUE

Figura 39. Composição do sangue.

Lehninger, 2000.

Glicose sanguínea normal= 4,5 mM

METABOLISMO

Lehninger, 2000.

Glicose=Regulador circulante da

Homeostase

Hormônios: Insulina, Glucagon e

Adrenalina

Regulação da Glicose Sanguínea

GlucagonGlicogenólise (músculos)

Gliconeogênese(fígado)

Insulina

Glicogênese

Glicólise

Insulina

Glicólise

Glicogênese

Lehninger, 2000.

Figura 41. Ação da Insulina e Glucagon na Glicose sanguínea.

ADRENALINA Sinaliza atividade iminente

(Músculos, tecido adipose e fígado)

Glicogenólise Glicólise

Glicogênio Glicose Lactato

(músculos) + Glicogênio fosforilase ATP

Glicose Glicogênio

(fígado) - Glicogênio sintase

Glicogênese Gliconeogênese

METABOLISMO

Lehninger, 2000.

GLUCAGON Músculos

Glicogênio glicose+ glicogênio fosforilase

- glicogênio sintase

GLUCAGON Sinaliza baixa da Glicose sanguínea

Músculos, tecido adiposo e fígado

Glicogênio Glicose

+ Glicogênio fosforilase (desfosforilada por PKA)

Piruvato Glicose

[Frutose 2,6-difosfato] Glicólise ( - fosfofrutoquinase)

Gliconeogênese (+ F1,6-difosfatase)

- Piruvato quinase ↑ PEP

METABOLISMO

Lehninger, 2000.

METABOLISMO

Lehninger, 2000.

GLUCAGON

Figura 42. Regulação hormonal do metabolismo dos

carboidratos através da F2,6-difosfato.

INSULINA

GLUCAGON

METABOLISMO

GLUCAGON

Mecanismos:

Inibe a piruvato quinase

[PEP] Gliconeogênese

METABOLISMO

GLUCAGON Fígado

Piruvato Glicose + gliconeogênese

- glicólise

Mecanismos:

[Frutose 2,6-difosfato] inibidor da frutose 1,6-difosfato

Ativador da fosfofrutoquinase

Inibe a piruvato quinase [PEP] Gliconeogênese

METABOLISMO

GLUCAGON Tecido adiposo

Triacilgliceróis ácidos graxos+ triacilglicerol lipase

Fígado

Tecidos

•Síntese e liberação de Glicose para o cérebro

•Liberação de ácidos graxos pelo tecido adiposo

METABOLISMO

↓ [Glicose] GLUCAGON Tecidos

+ Glicogenólise Glicogênio Glicose

+ Gliconeogênese Piruvato Glicose

ADRENALINA Tecidos

Músculos, pulmão, coração

Prepara os tecidos para aumento de atividade

Glicose sanguínea normal= 4,5 mM

METABOLISMO

↑ [Glicose] INSULINA Tecidos

+ Glicogênese Glicose Glicogênio

+ Lipogênese Glicose Triacilgliceróis

METABOLISMO

INSULINA

Lehninger, 2000.

• Tecido adiposo

Triacilglicerol ácidos graxos tecidos

+glicerol (fígado) glicose

• Músculos

PEP carboxiquinase

Proteínas aminoácidos fígado glicose

(não essencial) glicogênese

fígado

glicogênio

Diabetis mellitus

• Deficiência na secreção de insulina

• Diminuição da ação

TIPO I- insulina dependentes (IDDM) juvenil

TIPO II- insulina não dependente (NIDDM) senil

Poliúria polidipsia

Glicosúria, cetosis, cetonening (sangue), cetonúria (urina)

↑ [corpos cetônicos] = acetato, b-isobutirato

↑ Produção de ácidos carboxílicos ↓ pH (acidose)

cetoacidose

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