UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA HORMÔNIOS E REGULAÇÃO METABÓLICA

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA HORMÔNIOS E REGULAÇÃO METABÓLICA Prof a. Dr a. Nereide Magalhães Recife, fevereiro de 2005

2 MECANISMOS DE AÇÃO DOS HORMÔNIOS NITROGENADOS

3 MECANISMOS DE AÇÃO DOS HORMÔNIOS NITROGENADOS Receptores Membranares 7 hélices (TMS) Segundos mensageiros: camp, IP 3, DAG, Ca 2+ Receptores Membranares 1 hélice (Enzimáticos) Tirosina quinase e Guanilil ciclase Receptores intracelulares Expressão gênica

4 MECANISMOS DA AÇÃO HORMONAL Figure 1. Mecanismos de ação dos hormônios nitrogenados e esteróides. Garrett & Grisham, 1995.

5 MECANISMOS DA AÇÃO HORMONAL Figure 2. Mecanismos de ação dos hormônios nitrogenados através do camp. Garrett & Grisham, 1995.

6 MECANISMO DA AÇÃO HORMONAL Segundo mensageiro: camp Mediador: proteína G Figure 3. Ativação da adenilato ciclase pela proteina G. Garrett & Grisham, 1995.

7 MECANISMO DA AÇÃO HORMONAL Figure 4. Ativação da adenilato ciclase pela proteina G. Garrett & Grisham, 1995.

8 MECANISMOS DE AÇÃO DOS HORMÔNIOS NITROGENADOS Figura 5. Auto-inativação da proteína G s. Lehninger, 2000.

9 MECANISMOS DE AÇÃO DOS HORMÔNIOS NITROGENADOS 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 -, HCO 3 a água no lumen intestinal.. Lehninger, 2000.

10 MECANISMO DA AÇÃO HORMONAL Figure 7. Modulação da atividade da adenilato ciclase pelas proteínas G estimulatória (G s ) e inibitória (G i ). Garrett & Grisham, 1995.

11 MECANISMOS DE AÇÃO DOS HORMÔNIOS NITROGENADOS Figura 8. Ativação da proteína quinase pelo camp. Lehninger, 2000.

12 REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO ADRENALINA Nereide Magalhães, DBioq, UFPE Age no músculo, tecido adiposo e fígado para sinalizar uma atividade iminente. Figura 9. mecanismo da adrenalina via camp.

13 MECANISMOS DE AÇÃO DOS HORMÔNIOS NITROGENADOS Figura 10. Mecanismo de ação através do IP 3. Lehninger, 2000.

14 MECANISMO DA AÇÃO HORMONAL Segundos mensageiros: IP 3 fosfatidilinositol trifosfato DAG diacilglicerol Figure 11. Segundos mensageiros oriundos da clivagem do fosfatidilinositol. Garrett & Grisham, 1995.

15 MECANISMO DA AÇÃO HORMONAL Figure 12. Biossíntese e catabolismo do fosfatidilinositol. Garrett & Grisham, 1995.

16 MECANISMO DA AÇÃO HORMONAL Figure 13. Fosfatidilinositol trifosfato induz a liberação de cálcio do RE. Garrett & Grisham, 1995.

17 MECANISMO DA AÇÃO HORMONAL Figure 14. IP3 e DAG como segundo mensageiros na transmissão do sinal Garrett & Grisham, 1995.

18 TRANSMISSÃO DO IMPULSO ELÉTRICO PELO CÉREBRO Figura 15. mecanismo de ação através de canais iônicos. Lehninger, 2000.

19 MECANISMOS DE AÇÃO DOS HORMÔNIOS NITROGENADOS Figura 16. Mecanismo de ação através do camp e IP 3. Lehninger, 2000.

20 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. Garrett & Grisham, 1995.

21 MECANISMOS DE AÇÃO DOS HORMÔNIOS Figura 18. Receptores tipo tirosina quinase. Garrett & Grisham, 1995.

22 MECANISMOS DE AÇÃO DOS HORMÔNIOS NITROGENADOS Receptor: tirosina quinase Figura 19. Mecanismo de ação da insulina Via receptor tirosina quinase. Lehninger, 2000.

23 MECANISMOS DE AÇÃO DOS HORMÔNIOS NITROGENADOS Figura 19. Mecanismo de ação da insulina Via receptor tirosina quinase com regulação da expressão gênica. Lehninger, 2000.

24 MECANISMOS DE AÇÃO DOS HORMÔNIOS Figura 20. Mecanismo de ação com recpetores nucleares para modulação da expressão gênica. Lehninger, 2000.

25 BIOSSÍNTESE DE HORMÔNIOS PEPTÍDICOS E DERIVADOS DE AMINOÁCIDOS

26 BIOSSÍNTESE DE HORMÔNIOS PEPTÍDICOS Nereide Magalhães, DBioq, UFPE Clivagens proteolíticas do precursor POMC: ACTH, β e γ-lipotropina, α, β,γ-msh (hormônio estimulante de melanócitos), CLIP C (peptídeo intermediáio semelhante a corticotropina), β-endorfina e Met-encefalina. Figura 22. Biossíntese de hormônios peptídicos a partir da proopiomelacortina (POMC). Pontos de clivagem: Arg- Lys, Lys-Lys, Lys-Arg. Lehninger, 2000.

27 BIOSSÍNTESE DE HORMÔNIOS PEPTÍDICOS Nereide Magalhães, DBioq, UFPE Figura 23. Biossíntese da insulina na forma de pré-proinsulina. Lehninger, 2000.

28 BIOSSÍNTESE DE HORMÔNIOS DA TIREÓIDE 1. Iodinação da tirosina 3-Monoiodotirosina (MIT) 3,5-Diiodotirosina (DIT) 2. Conjugação de resíduos idinados MIT + DIT = 3,5,3 -triiodotironina (T 3 ) DIT + DIT = 3,5,3,5 -tetraiodotironina tiroxina (T 4 ) MIT + DIT = 3,3,5 -triiodotironina T 3 inverso (it 3 ) Figura 24. Biossíntese dos hormônios da tireóide a partir da tirosina. Murray et al., 1996.

29 BIOSSÍNTESE DE HORMÔNIOS DA TIREÓIDE Figura 25. Biossíntese dos hormônios da tireóide a partir da tirosina. Murray et al., 1996.

30 BIOSSÍNTESE DE HORMÔNIOS DA TIREÓIDE 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 (Tgb) 3-Monoiodotirosina (MIT) 3,5-Diiodotirosina (DIT)

31 BIOSSÍNTESE DE HORMÔNIOS DA TIREÓIDE 4. Conjugação de resíduos iodinados MIT e DIT (Tgb) MIT + DIT = 3,5,3 -triiodotironina (T 3 ) DIT + DIT = 3,5,3,5 -tetraiodotirosina tiroxina (T 4 ) MIT + DIT = 3,3,5 -triiodotironina T 3 inverso (it 3 ) 5. Fagocitose do complexo MIT, DIT,Tgb 6. Hidrólise enzimática nos lisossomas do complexo MIT, DIT,Tgb 7. Liberação de T 3 e T 4 8. Degradação e desiodinação (desiodinase) de MIT e DIT 9. Reoxidação do I -

32 BIOSSÍNTESE DE NEUROTRANSMISORES Figura 26. Biossíntese de catecolaminas e neurotransmissores a partir de aminoácidos. Lehninger, 2000.

33 BIOSSÍNTESE DE EICOSANÓIDES Figura 27. Biossíntese de prostaglandinas, tromboxanano e leucotrienos a partir do ácido araquidônico. Lehninger, 2000.

34 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.

35 INTEGRAÇÃO E REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO

36 INTEGRAÇÃO E REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO Figura 30. Deficiência de leptina (hormônio controlador do comportamento alimentar). Lehninger, 2000.

37 METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS Figura 31. Vias Metabólicas para Glicose 6-fosfato no Fígado. Lehninger, 2000.

38 METABOLISMO DOS AMINOÁCIDOS Figura 32. Metabolismo dos aminoácidos no Fígado. Lehninger, 2000.

39 METABOLISMO DOS ÁCIDOS GRAXOS Figura 33. Metabolismo dos ácidos graxos no Fígado. Lehninger, 2000.

40 TRABALHO DO MÚSCULO ESQUELÉTICO COM ENERGIA DO ATP Figura 34. Cooperação metabólica entre o músculo esquelético e o Fígado. Lehninger, 2000.

41 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).

42 TRABALHO DO MÚSCULO CARDÍACO Metabolismo aeróbico Mitocôndria: piruvato, ácidos graxos e corpos cetônicos oxidados para síntese de ATP. Bombeamento de sangue: 6 l/ min (~350 l/h) Figura 35. Microfotografia eletrônica do músculo cardíaco. Lehninger, 2000.

43 TRANSMISSÃO DO IMPULSO ELÉTRICO 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 β-hidroxibutirato.

44 TRANSMISSÃO DO IMPULSO ELÉTRICO 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.

45 METABOLISMO DO CÉREBRO DURANTE JEJUM PROLONGADO Figura 37. Lehninger, 2000.

46 METABOLISMO DO CÉREBRO DURANTE JEJUM PROLONGADO Figura 38. Lehninger, 2000.

47 TRANSPORTE DE OXIGÊNIO, METABÓLITOS E HORMÔNIOS PELO SANGUE Figura 39. Composição do sangue. Lehninger, 2000.

48 REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO Glicose sanguínea normal= 4,5 mm Lehninger, 2000.

49 ADRENALINA Nereide Magalhães, DBioq, UFPE REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO Sinaliza atividade iminente Músculos, tecido adipose e fígado Glicogênio Glicose Glicose Lactato + Glicogênio fosforilase ATP Glicogênio - Glicogênio fosforilase

50 REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO Nereide Magalhães, DBioq, UFPE Figura 40. Lehninger, 2000.

51 Regulação da Glicose Sanguínea Insulina Glicólise Glicogênese Figura 41. Glucagon Glicogenólise Gliconeogênese Insulina Glicogênese Glicólise Lehninger, 2000.

52 REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO GLUCAGON Sinaliza baixa da Glicose sanguínea Músculos, tecido adiposo e fígado Glicogênio Glicose + Glicogênio fosforilase Piruvato Glicose [Frutose 2,6-difosfato] - Piruvato quinase PEP

53 REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO Nereide Magalhães, DBioq, UFPE GLUCAGON Glicogênio Músculos + glicogênio fosforilase - glicogênio sintase glicose Lehninger, 2000.

54 REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO GLUCAGON Nereide Magalhães, DBioq, UFPE Figura 42. Lehninger, 2000.

55 Figura 43.

56 REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO Nereide Magalhães, DBioq, UFPE GLUCAGON Mecanismos: Inibe a piruvato quinase [PEP] Gliconeogênese Figura 44.

57 REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO Nereide Magalhães, DBioq, UFPE GLUCAGON Piruvato Mecanismos: Fígado + gliconeogênese - glicólise Glicose [Frutose 2,6-difosfato] Inibe a piruvato quinase inibidor da frutose 1,6-difosfato Ativador da fosfofrutoquinase [PEP] Gliconeogênese

58 REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO Nereide Magalhães, DBioq, UFPE GLUCAGON Tecido adiposo Triacilgliceróis + triacilglicerol lipase ácidos graxos Fígado Tecidos Síntese e liberação de Glicose para o cérebro Liberação de ácidos graxos pelo tecido adiposo

59 REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO Nereide Magalhães, DBioq, UFPE [Glicose] GLUCAGON Tecidos + Glicogenólise Glicogênio Glicose + Gliconeogênese Piruvato Glicose ADRENALINA Tecidos Músculos, pulmão, coração Prepara os tecidos para aumento de atividade

60 REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO Glicose sanguínea normal= 4,5 mm [Glicose] INSULINA Tecidos + Glicogênese Glicose Glicogênio + Lipogênese Glicose Triacilgliceróis

61 REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO INSULINA Nereide Magalhães, DBioq, UFPE Figura 45. Insulina na glucose sanguínea Lehninger, 2000.

62 ESTRUTURA DA INSULINA Nereide Magalhães, DBioq, UFPE Figura 46. Lehninger, 2000.

63 Tecido adiposo Triacilglicerol ácidos graxos tecidos +glicerol (fígado) glicose Músculos PEP carboxiquinase Proteínas aminoácidos fígado glicose (não essencial) gliconênese fígado glicogênio

64 Diabetismellitus 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