CONTROLE E INTEGRAÇÂO A homeostase é atingida através de uma série de mecanismos reguladores que envolve todos os órgãos do corpo. Dois sistemas, entretanto, são destinados exclusivamente para a regulação das funções orgânicas: o sistema nervoso e o sistema endócrino. Ambos liberam moléculas reguladoras que controlam os órgãos do corpo. Essas moléculas primeiramente se ligam a receptores protéicos nas células dos órgãos alvo. As moléculas reguladoras podem ser neurotransmissores, hormônios ou reguladores específicos do órgão.
MOLÉCULAS REGULADORAS Neurotransmissores secretados pelos axônios dos neurônios nas fendas sinápticas. Os neurotransmissores percorrem uma curta distância na membrana pós-sináptica e se liga ao receptor protéico e estimula a célula póssináptica. Esta pode ser outro neurônio, um músculo ou uma glândula. Um hormônio é um regulador químico que é secretado na corrente sangüínea por uma glândula endócrina ou um órgão do corpo que tenha função endócrina Outros reguladores são produzidos, liberados e agem dentro de um órgão. Esse tipo de regulação é denominada de regulação parácrina. Ferormônios são liberados no ambiente e servem de mensageiros para a comunicação entre os animais.
Glândula endócrina Axônio neurotransmissor Hormônio carregado pelo sangue alvo Proteínas receptoras Regulador parácrino O funcionamento dos órgãos são influenciados por reguladores neurais, parácrinos e endócrinos. Cada tipo de regulador químico se liga de uma maneira específica a um receptor protéico na superfície ou dentro da célula do órgão alvo.
Os hormônios secretados pelas glândulas endócrinas pertencem a quatro categorias: 1 Polipeptídeos. Esses hormônios são compostos por cadeias de aminoácidos com menos de 100 unidades, como o hormônio anti-diurético (ADH) e a insulina. 2 Glicoproteínas. Compostos de polipeptídeos de cadeias mais longas do que 100 aminoácidos ao qual está ligado um carboidrato, tais como o hormônio folículo-estimulante (FSH) e o luteinizante (LH). 3 Aminas. Derivado do aminoácido tirosina e triptofano, inclui hormônios que secretados pela medula da supra-renal, tireóide e glândula pineal. 4 Esteróides. Derivados do colesterol e inclui hormônios como a testosterona, estradiol, progesterona e cortisol. Todos os hormônios podem ser categorizados como lipofílicos (solúveis em gordura) e hidrofílicos (solúveis em água). Os lipofílicos são os esteróides e a tiroxina; todos os outros são hidrofílicos.
Regulação Parácrina Ocorre em diversos órgãos e nas células do sistema imune. Os reguladores são de vários tipos, mas o mais diverso dos grupos de reguladores parácrinos são as prostaglandinas. São ácidos graxos de 20 carbonos derivados do ácido aracdônico. São produzidas em quase todos os órgãos e participam de uma variedade de funções regulatórias, incluindo: 1 Sistema imune produz inflamação, dor e febre; 2 Sistema reprodutor tem papel na ovulação; 3 Sistema digestório inibe secreções gástricas e influenciam na mobilidade intestinal e na reabsorção de água; 4 Sistema respiratório constrição e dilatação de vasos sangüíneos, dependendo do local; 5 Sistema circulatório necessárias para a coagulação; 6 Sistema excretor aumenta a excreção de urina.
Hormônios Não Polares (Lipofílicos) e Polares (Hidrofílicos) Regulam as células alvo de diferentes maneiras: entrando na célula (os lipofílicos) ou não entrando na célula (os hidrofílicos). Os lipofílicos entram na célula: esteróides e hormônios da tireóide entram na célula alvo e estimulam genes específicos Todos os outros hormônios ligam-se a receptores na superfície da célula e ativam moléculas mensageiras secundárias dentro da célula alvo. Estas por sua vez vão agir sobre o DNA.
O mecanismo de ação da tiroxina A tiroxina contém quatro iodos. Quando ela entra na célula alvo a tiroxina é modificada para triiodotironina, com três iodos. Esse hormônio move-se para o núcleo e liga-se a um receptor nuclear. O complexo hormônio-receptor liga-se a uma região do DNA e estimula a transcrição gênica.
As glândulas supra-renais. A porção interna da glândula, a medula, produz epinefrina (ou adrenalina) e norepinefrina (noradrenalina), que inicia a resposta ao estresse. A porção externa, o córtex, produz os hormônios esteróides que influenciam o nível de glicose sangüínea.
Estrutura química de alguns hormônios esteróides. Os hormônios esteróides são derivados do lipídeo colesterol do sangue. Os hormônios mostrados, cortisol, estradiol, e testosterona, diferem somente em poucas estruturas químicas. Apesar disso eles possuem efeitos muito diferentes no corpo do organismo. Os hormônios esteróides são secretados pelo córtex adrenal, testículos, ovários e placenta.
citoplasma O hormônio esteródie passa pela membrana plasmática. Liga-se a um receptor protéico no citoplasma O complexo hormônioreceptor entra no núcleo, liga-se ao DNA e causa a transcrição gênica Síntese de proteína é induzida Proteína é induzida Fluido intersticial O mecanismo de ação dos hormônios esteróides. Os hormônios esteróides são lipossolúveis e assim rapidamente se difundem pela membrana celular. Eles se ligam a receptores protéicos no citoplasma e no núcleo. Se o esteróide se liga aos receptores no citoplasma, o complexo hormônio-receptor se dirige ao núcleo. O complexo se liga então a um sítio específico do DNA estimulando a produção de RNA mensageiro.
A ação da epinefrina (ou adrenalina) na célula do fígado 1) a epinefrina se liga a um receptor protéico específico na superfície celular; 2) Agindo através de uma proteína intermediária G, o complexo receptor-hormônio ativa a adenilciclase, que converte ATP em AMP cíclico; 3) O AMPc ativa a quinase protéica A, uma enzima previamente presente no estado inativo; 4) A quinase A se fosforila e, então, ativa a enzima fosforilase que cataliza a hidrólise do glicogênio em glicose.
O segundo sistema de mensageiro, o IP3/Ca 1) a epinefrina liga-se ao receptor específico na superfície da célula; 2) agindo através da proteína G, o hormônio ativa a enzima fosforilase C, que converte os fosfolipídeos da membrana em inositol trifosfato (IP3); 3) O IP3 difunde através do citoplasma e se liga a um receptor no retículo endoplasmático; 4) Isso estimula a liberação de cálcio no citoplasma; 5) Cálcio se liga à calmodulina; 6) o complexo ativa outras proteínas celulares responsáveis pelo efeito da epinefrina.
A glândula pituitária liga-se ao hipotálamo, no cérebro, por um pedúnculo curto. Essa glândula regula a produção hormonal de muitas outras glândulas do corpo.
Retroalimentação negativa Aumenta a retenção da água Desidratação Diminui o volume sangüíneo e a pressão. Retroalimentação negativa Os efeitos do hormônio anti-diurético ADH. Um aumento na concentração osmótica do sangue estimula a produção de ADH, que promove a retenção de água pelos rins. Dessa forma os níveis de água tendem a voltar ao normal através de um mecanismo de retroalimentação negativa, que corrige o distúrbio da homeostase. Reduz o volume da urina Vasoconstrição, Aumento da pressão sanguínea.
Controle hormonal da glândula pituitária anterior pelo hipotálamo. Os neurônios hipotalâmicos secretam hormônios que são carregados por um vaso sangüíneo curto diretamente para a pituitária anterior, onde eles inibem ou estimulam a secreção dos hormônios dessa parte da glândula.
Os principais hormônios da glândula pituitária anterior e posterior.
Pâncreas A ação da insulina e do glucagon na glicose sangüínea são antagônicas. A Insulina estimula a tomada da glicose sangüínea pelas células dos músculos esqueléticos e do fígado depois de uma refeição. O glucagon estimula a hidrólise do glicogênio hepático entre refeições. Dessa forma, o fígado é capaz de secretar glicose na corrente sangüínea. Esse mecanismo antagônico permite manter a homeostase da concentração da glicose no sangue. Nos peixes, o tecido pancreático está, geralmente, infiltrado no tecido hepático. De forma prática, o fígado desses peixes poderia ser considerado como um hepatopâncreas.
Depois de refeição Entre refeições Retroalimentação negativa Glicose sangüínea aumenta Glicose sangüínea diminui Retroalimentação negativa Ilhotas de Langerhans Secreção de insulina aumenta Secreção de glucagon diminui Secreção de insulina diminui Secreção de glucagon aumenta Fígado Glicose vai do sangue para as células Hidrólise do glicogênio a glicose que é secretada para o sangue
Órgãos endócrinos de um teleósteo Uropophysis osmorregulação; Pituítária crescimento, estimulação do cortisol, controle da tireóide e das gônadas, pigmentação, pressão sanguínea,etc; Tireóide adaptações ao ambiente e mudanças relacionadas à maturidade sexual; ultimobranquial regulação do cálcio; corpúsculo de Stannius regulação do cálcio; pâncreas controle da glicose e metabolismo de lipídios; Intestino motilidade e atividade secretora; tecido cromafin vasodilatação, batimento cardíaco; interrenal osmorregulação e estresse; células justaglomerulares osmorregulação e pressão; gônadas estado reprodutivo e comportamento.
Controle Hormonal e Determinação de Sexo Controle hormonal determina o sexo dos filhotes de tartarugas, dependendo da temperatura. A temperaturas que produzem fêmeas, a enzima aromatase converte a testosterona a estradiol que se liga aos receptores de estrogênio nas gônadas indiferenciadas produzindo ovários. A temperaturas que produzem machos, a enzima redutase converte testosterona a dihidrotestosterona que se liga aos receptores de androgênio nas gônadas indiferenciadas produzindo testículos.
Turistas observando baleia-corcunda vocalizando fora da estação esperada. O canto também está sob controle hormonal e é utilizado para a reprodução, estabelecimento de hierarquia entre os machos e comunicação.
Estão sendo realizados estudos para verificar a causa das baixas taxas reprodutivas atuais da baleia-franca no Atlântico Norte medindo-se hormônios de estresse e relacionados à reprodução. Várias baleias apresentam sinais de pouca saúde e alto nível de estresse que podem ser causados por fatores naturais e impactos antrópicos (New England Aquarium, Boston).