Etimologicamente, “endocrinologia” (“endo” + “crinos” + “logos”) é o estudo das secreções internas.
Um conceito fundamental da fisiologia é o de homeostase; o sistema endócrino é o principal implicado na manutenção da constância do meio interno, do ser e da espécie, face às variações e ameaças ambientais. Caracteriza-se pelo seu dinamismo, precisão e adaptabilidade.
Classicamente, a função endócrina correspondia à acção de substâncias (hormonas) produzidas por determinada célula que, após travessia na circulação sanguínea, exerce acção reguladora em outras células. Sabe-se, hoje, que sistemas altamente complexos, redes hormonais, regulam o crescimento, metabolismo corporal, reprodução, comportamento, etc. O desenvolvimento de métodos de investigação e a expansão de conhecimentos, alargaram o âmbito da endocrinologia, a ponto de terem tornado muito difícil defini-la como disciplina e imprecisa a sua separação em relação a outras áreas. A regulação hormonal da função celular faz apenas parte de um amplo espectro de comunicações químicas, que é do foro da neurobiologia, biologia celular e imunologia. Os processos celulares e moleculares, associados a toda a fisiologia hormonal, não são distintos dos processos parácrinos e autócrinos, imunomoduladores, neurotransmissores, factores de crescimento, etc. É hoje sobejamente conhecido que o sistema endócrino interactua com o sistema nervoso, imunitário e outros reguladores funcionais
Não obstante, um conceito mantém-se intocável: o papel do sistema endócrino é coordenar e integrar a actividade celular no organismo, regulando as funções celulares, e dos orgãos, à distância. De facto, cada vez mais é realçada a importância e a abrangência deste sistema em toda a função corporal.
A partir do estudo dos receptores hormonais, essenciais para que a hormona possa produzir as suas acções em células alvo, chegou-se à conclusão que as hormonas actuam num leque muito mais diversificado de células do que aquele que inicialmente era suposto, e que praticamente todos os tecidos corporais participam em funções endócrinas (pleiotropia).
Há similitudes funcionais entre os sistemas nervoso e endócrino, sistemas que veiculam informações (sinais), que associam estímulos e respostas, de modo a regular o funcionamento fisiológico, conseguindo a cooperação de células, tecidos e órgãos num todo.
Como vimos, com o aprofundar do conhecimento fisiológico, tornou-se óbvia a sobreposição entre os dois sistemas. Hoje, a separação entre hormonas e neurotransmissores não é mais que um hábito enraizado, sem qualquer justificação biológica; as células endócrinas e os neurónios são capazes de segregar para a corrente sanguínea, umas e outras geram potenciais eléctricos e podem despolarizar-se; as substâncias envolvidas num sistema, neuronal ou endócrino, têm vindo a ser identificadas igualmente no outro e há mesmo genes que podem transcrever tanto neurotransmissores peptídicos como hormonas.
Os sistemas nervoso e endócrino actuam em conjunto e em estreita colaboração nas mais variadas situações fisiológicas.
O espectro da sinalização hormonal está hoje subdividido em grupos:
· neurócrina – transporte de mensageiro biológico (neurohormona) ao longo de um axónio, secreção para a circulação sanguínea, e acção à distância.
· endócrina – secreção de mensageiro biológico (hormona), a partir de uma célula endócrina, para a circulação.
· Parácrina – transmissão de mensageiro biológico de uma célula para um tipo celular diferente, mas vizinho, por difusão no fluído intercelular.
· Autócrina – semelhante ao anterior, mas actuando na mesma célula, ou em tipos celulares idênticos.
A mesma substância pode actuar como neurotransmissor, hormona, neurohormona e hormona autócrina ou parácrina.
Vulgarmente, faz-se uma divisão em três grandes grupos químicos:
· Aminas – foram as primeiras descobertas, têm origem na tirosina; são, por exemplo, as hormonas tiroideias (anel benzénico iodado) e as catecolaminas (hidroxilação do anel).
· Hormonas proteicas e peptídicas.
· Esteróides – como, por exemplo, os corticóides suprarrenais e as hormonas sexuais, cujo precursor comum é o colesterol.
As hormonas peptídicas têm síntese idêntica à de qualquer proteína.
O ARNm é transcrito a partir do gene da hormona e codifica uma sequência específica de aminoácidos. Como regra geral, um gene único determina a síntese de uma só hormona, mas pode haver múltiplos genes codificando a mesma sequência, ou variantes idênticas, e um gene único pode originar vários ARNm, por splicing alternativo.
A tradução do ARNm inicia-se por um peptídeo de sinalização, no terminal N, que se fixa a receptores no retículo endoplasmático, através de proteínas de ancoragem; após esta fixação, a tradução completa-se, formando-se toda a sequência peptídica codificada, que recebe a designação de pré-pro-hormona. O peptídeo de sinalização terminal é clivado, formando-se uma pro-hormona. Esta é deslocada para as cisternas que fazem a transição do retículo endoplasmático para o aparelho de Golgi.
A pro-hormona contém a sequência aminoacídica da hormona e outras sequências peptídicas, que podem ter várias funções: auxiliar a criação da estrutura terciária, orientar a molécula para localizações intracelulares específicas, actuar de uma forma dependente ou independentemente da hormona, quando co-segregada.
No aparelho de Golgi, a pro-hormona pode ser armazenada em grânulos secretores, que podem possuir enzimas proteolíticas responsáveis pela conversão da pro-hormona em hormona. O processamento, no aparelho de Golgi, também pode envolver glicosilação e fosforilação.
Muitos grânulos secretores contêm uma proteína ácida solúvel, a cromogranina, cuja função é a de fixar e estabilizar a hormona em plena vesicula secretória
As hormonas derivadas de aminas (tirosina) e do colesterol são produzidas através da acção sequencial de várias enzimas.
As catecolaminas e hormonas peptídicas são armazenadas em grânulos secretores. A libertação hormonal ocorre por exocitose, após activação de sistemas de segundos mensageiros que envolvem o Ca2+. Após estimulação, o transiente de Ca2+ activa a movimentação de vesículas secretoras, ao longo de microtúbulos e microfilamentos, em direcção à membrana plasmática.
No entanto, para além desta libertação, após estimulação, há uma exocitose contínua, constitutiva, basal, em baixa quantidade.
Para os esteróides e hormonas tiroideias, não há armazenamento em grânulos secretores. As moléculas saem da célula por difusão; mas pode haver compartimentação celular.
Regra geral, a produção e libertação hormonais são processos unicelulares. Todavia, é possível a interacção entre dois tipos celulares; uma hormona pode ser produzida e libertada por uma célula e modificada noutra, adquirindo um espectro de acção completamente distinto. Isto acontece, particularmente, no caso dos esteróides. A este respeito, os tecidos periféricos, como o tecido adiposo, anteriormente considerados não-endócrinos, têm, hoje, papel endócrino reconhecido, convertendo androgénios em estrogénios e produzindo hormonas e citocinas.
Uma forma particular desta interacção é a possibilidade de modificação de uma molécula precursora de baixa actividade noutra, ou outras (sequencialmente), de maior actividade. Como exemplo, a vitamina D, na sua forma mais activa, existe após síntese cutânea e modificação hepática e renal. Uma ainda mais atípica é a conversão em formas mais activas, na própria circulação sanguínea, como acontece, por exemplo, ao angiotensinogénio, que após produção hepática sofre modificações, sequencialmente, por acção da renina e da enzima da conversão.
Vários mecanismos condicionam a secreção hormonal:
O feedback negativo é o mecanismo mais característico na fisiologia hormonal. Traduz um controlo da secreção hormonal pelos próprios efeitos que esta produz. Limita os excessos de hormona e das suas acções/produtos, porque, quando estes últimos estão em excesso, é frenada a secreção hormonal; quando em defeito, é estimulada. A acção/produto em questão pode ser a produção de outra hormona (as hormonas regulam-se mutuamente). O resultado final deste mecanismo de regulação é a manutenção dos valores de secreção hormonal num nível constante, que é o ponto de ajuste (set point) do sistema homeostático.
O feedback positivo é bastante menos comum; neste, as acções ou produtos hormonais provocam o aumento da secreção hormonal e, assim, acentuam o efeito biológico primário da hormona. Este tipo de retroacção é gerador de mudanças bruscas e instabilidade, não sendo, por isso, estranho que não actue de forma isolada; se num determinado espectro da sua actividade, a acção hormonal pode ser reforçada, para além deste espectro predominam outras influências, entre as quais o feedback negativo.
O controlo neuronal modula a secreção hormonal em função de estímulos internos e externos; podem ser sensoriais, conscientes ou não, emocionais, etc. Efectivamente, o modelo de feedback é muito pouco flexível; apesar de contribuir para a constância do meio, não permite adaptação às condições ambientais; as influências neurais alteram o ponto de ajuste dos sistemas homeostáticos, adaptando-os às necessidades fisiológicas e condições ambientais. Um exemplo típico de feedback positivo é o reforço da libertação de oxitocina produzido pelo aumento da força de distensão do colo do útero, durante o parto. Quanto maior for esta, maior é a libertação de oxitocina, e esta apenas reforça a contracção uterina, e o seu efeito distensor do colo.
Várias hormonas têm uma secreção pulsátil, cada qual com características distintas; os padrões são ditados por características hereditárias, pelos ritmos circadianos, etc. Exemplo claro dos ritmos circadianos são as células da glândula pineal, que evidenciam variações regulares de 24 horas na síntese da melatonina, na N-acetiltransférase (que é essencial à sintese da primeira) e no AMPc, 2º mensageiro estimulatório. Há vários sistemas endócrinos com uma variação deste tipo, intrínseca e independente da luminosidade; contudo, apesar desta relativa independência, é possível desviar, temporalmente, estes ciclos, criando situações artificiais de sono, luminosidade, etc. O núcleo supraquiasmático hipotalâmico pode ser fundamental nestes ciclos intrínsecos e a modificação depende de aferências retinianas, talâmicas, mesencefálicas, hipocâmpicas e pineais. De facto, o hipotálamo é essencial na integração da resposta endócrina a modificações ambientais externas e internas, modulando os pontos de ajuste dos vários subsistemas.
A variação sazonal é função da temperatura, foto-períodos, marés, fases da lua etc. ; não parece ter qualquer vantagem biológica, é um remanescente evolutivo.
Há três elementos essenciais à acção hormonal:
· receptor celular a que se liga a hormona;
· via de transdução de sinal;
· 2º mensageiros que alteram os processos celulares.
E dois grandes sistemas para a acção hormonal:
· Um, com início na membrana plasmática, por ligação da hormona a um receptor, que activa um sistema de sinalização. É o receptor que sofre alteração conformacional adquirindo actividade biológica, a hormona fica no exterior da célula. Esta é característica das hormonas peptídicas e catecolaminas, a resposta celular ocorre com uma latência de segundos a minutos.
· Outro em que a hormona entra na célula e se liga a um receptor, formando um complexo que altera a transcrição do ADN. A hormona é um sinal intracelular. É característico de hormonas esteróides e tiroideias e a resposta celular tem uma latência de minutos, horas ou dias. Todavia tais acções não são exclusivas; as primeiras também têm acção genómica e os esteroides também têm acções a nível membranar e citoplasmático
Os receptores de hormonas peptídicas e catecolaminas são grandes complexos, com várias subunidades.
Após a associação com a hormona, os receptores poder-se-ão agregar e ser endocitados, às vezes em vesículas revestidas (por clatrina ou outras proteínas), sofrendo, mais tarde, destruição lisosómica, ou separação em relação à hormona, sendo reincorporados na membrana.
Após fixação ao receptor, seguem-se os processos celulares de transdução do sinal, ou seja, de integração de vários estímulos, através de redes complexas de interacções, e elaboração de respostas.
As proteínas G estão muito implicadas nas fases iniciais deste processo; são uma família de proteínas que fazem o acoplamento entre o receptor activado e mecanismos efectores. Na sua actuação, há um ciclo que envolve o consumo de ATP; a mesma proteína é activada repetidamente, oscilando entre o receptor e o efector enquanto a hormona se mantiver ligada, (activando o receptor). A actividade das proteínas G amplifica muito o sinal original, libertando, ou formando, grandes quantidades de segundos mensageiros.
Os segundos mensageiros são moléculas envolvidas na transdução do sinal; por variação das suas concentrações, suscitam respostas distintas a nível celular. Em termos clássicos, há três sistemas bem descritos de segundos mensageiros, que se associam a acções intracelulares distintas: o do AMPc (o primeiro sistema a ser descrito, que deu origem ao conceito de 2º mensageiro), o do Ca2+ (e calmodulina) e o dos fosfolípidos membranares (fosfatidilinositol bifosfato ou derivados do ácido araquidónico).
Alguns receptores não estão associados a proteínas G; nestes, a transdução do sinal depende da porção intracelular dos receptores. Após ligação da hormona, a porção intracelular do receptor sofre autofosforilação, os receptores dimerizam e adquirem actividade de cínases da tirosina, fosforilando enzimas e proteínas, cuja actividade pode ser aumentada ou diminuída. Este tipo de receptores é o que, vulgarmente, se associa a factores de crescimento.
Não é pretensão deste texto de apoio rever os mecanismos de sinalização intracelular, sendo o aluno aconselhado a documentar-se, quanto a este tema, noutra fonte. Resta dizer que já foram descritos outros sistemas de segundos mensageiros envolvidos na transdução do sinal; por exemplo, a resposta ao ANP (peptídeo auricular natriurético) envolve o GMPc.
Estes sistemas de sinalização associam-se, em muitos dos casos, a alterações na expressão génica; um exemplo paradigmático é o do AMPc; algumas moléculas de ADN têm um elemento regulador do AMPc (CRE), que fixa a proteína de ligação ao elemento de resposta ao AMPc (CREB), que, por sua vez, é fosforilada pela cínase A (dependente do AMPc).
As hormonas podem activar diferentes vias de sinalização, em simultâneo ou sequencialmente, e os sistemas podem interagir, por exemplo, o sistema Ca2+-calmodulina também estimula a adenilcíclase e a respectiva fosfodiesterase, produzindo alteração dos níveis de AMPc (ampliação seguida de redução), e o AMPc e cínase A inibem a via dos fosfolípidos membranares, por diminuição da formação do diacilglicerol.
Há sistemas de feedback negativo; por exemplo, a activação de canais da membrana, por acção da cínase A, diminui a afinidade dos receptores para as hormonas.
Como conclusão, resta salientar que, no que diz respeito ao receptor, há dois domínios fundamentais, um extracelular, cuja responsabilidade é fixar o seu ligando, e um intracelular, que se associa aos processos intracelulares de resposta. Para além disto, mais do que o tipo de domínio intracelular do receptor e vias de sinalização activadas, é fundamental o aparelho enzimático e proteico, de resposta, de que a célula realmente dispõe, como consequência da sua via de diferenciação. Esta diversidade explica a multiplicidade de respostas evocadas pela mesma hormona, nas mais variadas células e orgãos.
As hormonas esteróides e tiroideias fixam-se a receptores nucleares, que são proteínas oligoméricas fosforiladas, codificadas por uma superfamília de genes relacionada com os oncogenes cis. Na forma inactiva, estes receptores surgem como oligómeros, provavelmente associados a proteínas bloqueadoras. A ligação hormonal a estes oligómeros activa o receptor, modificando a sua conformação e libertando as proteínas bloqueadoras. O receptor sofre activação adicional por fosforilação.
No núcleo, há proteínas aceitantes (acceptor proteins) que se ligam a dímeros de complexos hormona-receptor; integrado no complexo resultante, o receptor interage com elementos reguladores hormonais (HRE), de 8 a 15 pares de bases, do ADN nuclear.
A ligação aos HRE activa elementos promotores na molécula de ADN. Após transcrição em ARN, processamento deste e tradução citoplasmática são produzidas proteínas alvo.
A acção hormonal pode passar por activação de elementos reguladores positivos e diminuição da acção de elementos reguladores negativos.
Como o conteúdo genético é idêntico em todas as células, a expressão da actividade hormonal depende da presença/ausência do receptor ou da existência de proteínas que bloqueiam a proteína aceitante. Outra explicação é a metilação do ADN que pode diminuir ou anular a expressão génica numa fase precoce do desenvolvimento.
As proteínas alvo da acção deste tipo de hormona são muito diversificadas; vão desde enzimas a proteínas estruturais ou segregadas. Mas, mais importante, podem ser factores de transcrição e proteínas reguladoras da expressão de múltiplos genes; neste último caso, os mecanismos enzimáticos não são activados ou inactivados, mas, antes, induzidos ou reprimidos.
Como a actividade biológica envolve a transcrição de genes, são, normalmente, necessárias horas para que os efeitos biológicos hormonais se façam sentir.
Uma mesma hormona pode ligar-se a múltiplos receptores e células distintas. Mas a ligação de várias hormonas a um mesmo receptor, com afinidades significativas, é um fenómeno raro, acontecendo, por exemplo, no caso da hormona paratiroideia e do peptídeo relacionado com a paratiroideia.
A activação dos receptores é, presentemente, considerada um fenómeno de tudo-ou-nada. As respostas celulares poderão variar de intensidade, mas, no que diz respeito aos receptores, a intensidade de resposta varia somente em função do número que é activado em cada célula.
A associação de uma hormona (H) a um receptor (R) é uma reacção reversível com a seguinte cinética de reacção:
[H] + [R] « [H-R]
Ka = [H-R]/([R]*[H]) , ou, Ka *[R] = [H-R]/[H] ; em que Ka é a constante de afinidade.
A capacidade do receptor, que corresponde a [R] + [H-R], ou seja, à disponibilidade total, inicial, de receptor, representa-se, comummente, por R0.
A afinidade do receptor para a hormona, é dada pela concentração hormonal, para a qual metade dos receptores (R0/2) são ocupados pela hormona; e quanto maior for esta, menor é a afinidade. Num paralelismo com a cinética enzimática, para esta concentração hormonal, a velocidade de ligação da hormona ao receptor é metade da velocidade máxima possível (que se obtém para valores mais altos de concentração de hormona); esta concentração é característica de um sistema de receptores, uma constante, que é Kd, (constante de dissociação).
Incubando uma quantidade fixa de receptor com concentrações crescentes de hormona, aumenta a ocupação dos receptores até aos 100%; neste ponto, o número de moléculas ligadas ao receptor corresponde ao número total de moléculas de receptor disponíveis inicialmente (R0). Contudo, estes valores de ocupação, em muitos casos, só se verificam para concentrações enormes de hormona (tendem para valores infinitos); portanto, a razão entre a hormona ligada e a hormona livre aproxima-se de 0 (tende para 0). Então: [H] ® ¥, [H-R] ® R0 e [H-R]/[H] ® 0.
Neste sistema, torna-se claro que a concentração de receptores desocupados resulta da subtracção da quantidade de receptores ocupados ao número total de receptores disponíveis inicialmente ([R] = R0 – [H-R]).
Sendo assim, é possível, por modificação da equação definidora da constante de afinidade, chegar a outra equação:
[H-R]/[H] = Ka*[R], é o mesmo que [H-R]/[H] = Ka* (R0 – [H-R])
Ou seja:
horm. associada/ horm. livre = -Ka * horm. associada+ Ka * Capacidade do Receptor
Equação em que quer Ka, quer Ka*R0 são constantes, e que, portanto, corresponde a uma função linear cujos valores das abcissas (eixo dos xx) são as concentrações de hormona associada a receptor, e cujos valores das ordenadas (eixo dos yy) são a razão entre este valor e as concentrações de hormona livre, sendo o declive –Ka e a intersecção no eixo das abcissas Ka*R0. A representação gráfica desta é o que se designa por diagrama de Scatchard.
Apesar do que ficou dito, em termos práticos, a maioria dos diagramas resultam em curvas exponenciais, o que se pode explicar por várias condicionantes.
Em primeiro lugar, pode explicar-se pela existência de diferentes tipos, ou subtipos, de receptores, cada qual com diferentes valores de Ka e R0; sendo a ocupação do receptor mínima (de 5 a 10% da capacidade total) e a acção hormonal máxima, na actividade biológica normal (o que acontece na maior parte dos sistemas hormonais), nos estudos de cinética de receptores, um aumento progressivo da concentração de hormona consegue aumentar a quantidade fixa desta; contudo, isto acontecerá à custa da ligação a subtipos de receptores de menor afinidade ou de ligações inespecíficas, cujas cinéticas de associação são distintas. Deste modo, o resultado final, em diagrama, afastar-se-á consideravelmente da função linear.
Outra explicação é a possibilidade de ocorrência de um efeito cooperativo negativo – a fixação de algumas moléculas reduz a afinidade dos receptores vizinhos. Tal efeito pode ser encarado como uma vantagem biológica, pois reduz a acção hormonal nos casos de elevação abrupta das concentrações hormonais.
Os diagramas de Scatchard, apesar de tudo, são diagramas que se obtêm em condições experimentais; como tal, avaliam os efeitos de manipulações fisiológicas e farmacológicas nesse sistema, não sendo comparáveis com dados obtidos noutros sistemas.
Resolvendo uma equação já apresentada em relação à concentração de hormona associada:
[H-R]/[H] = Ka*(R0 – [H-R]), pode converter-se em: [H-R] = R0* [(Ka*[H]) / (Ka*[H] + 1)]
Desta nova equação, conclui-se que a concentração de hormona associada ao receptor, a qualquer instante, é proporcional ao número máximo de receptores disponíveis (capacidade do receptor).
Frequentemente, a capacidade do receptor é modulada pela própria hormona. Em muitos casos, a regulação é negativa– down regulation. Um excesso persistente de hormona diminui o número de receptores disponíveis na célula, e os efeitos da acção hormonal. Noutras, sobretudo para concentrações hormonais mais reduzidas, há uma relação directa, parecendo que a hormona recruta os seus próprios receptores – up regulation, o que amplifica a resposta celular à hormona. Estes fenómenos dependem de alterações do equilíbrio entre a síntese e a degradação, entre a endocitose e a sequestração, ou da modificação, por fosforilação ou desfosforilação, dos receptores.
Um aumento na afinidade dos receptores aumenta a concentração de hormona ligada e a sensibilidade da célula à acção hormonal. Esta pode variar com o pH, osmolaridade, concentração iónica e níveis de substrato.
O resultado final da acção hormonal depende de múltiplos factores, entre os quais:
1. Concentração hormonal disponível, que é determinada, por sua vez, por:
· Taxa de secreção hormonal;
· Capacidade de transporte do sistema circulatório até à superfície celular da célula alvo;
· Taxa de depuração metabólica da hormona.
2. Quantidade de células alvo, com capacidade funcional;
3. Sensibilidade das células alvo à estimulação hormonal, que é função de:
· Número de receptores funcionais expressos;
· Afinidade do receptor para a hormona;
· Capacidade dos mecanismos de amplificação do estímulo inicial;
· Quantidade e actividade das moléculas efectoras e condicionalismos intracelulares.
4. Acção concomitante de hormonas antagonistas, sinergistas, ou com outros efeitos, que podem afectar qualquer um dos factores listados;
5. Em condições experimentais, a duração da exposição e o intervalo entre exposições repetidas;
As curvas de dose-resposta, que relacionam a concentração hormonal com magnitude de resposta, são complexas e, comummente, assumem uma configuração sigmóide.
Normalmente, há um nível basal, intrínseco, de actividade hormonal, sendo necessária uma concentração mínima, supraliminar, para provocar uma resposta mensurável. Para doses hormonais que saturam os receptores, obtém-se uma resposta máxima da célula, tecido, ou sistema em estudo.
A concentração hormonal necessária para desencadear uma resposta que é 1/2 da máxima (ED50), é um bom índice da sensibilidade da célula alvo à acção hormonal.
A sensibilidade não se pode correlacionar directamente com a ligação aos receptores, porque depende, como referimos, de muitas condicionantes ulteriores a esta associação. Quando menos de 100% dos receptores precisam de ser activados, para que se obtenha uma resposta máxima, diz-se que as células têm receptores de reserva (spare receptors). Nos sistemas hormonais em que há reserva de receptores, uma pequena percentagem de ocupação desencadeia respostas máximas; neste caso, a sensibilidade à hormona é superior ao que seria de esperar atendendo à sua afinidade.
A actuação das hormonas peptídicas, na maior parte dos casos, associa-se a receptores de reserva; concentrações hormonais submáximas produzem respostas máximas, ou próximas destas; é o caso da insulina. Apesar disso, se aumentar o número de receptores disponíveis, aumenta o número de moléculas de hormona associadas, porque há uma maior disponibilidade do outro “reagente”, na reacção de associação. A célula fica mais sensível à acção hormonal.
Para as hormonas tiroideias e esteróides, não estão descritas reservas de receptores mobilizáveis; e, em muitas das suas acções, é a ligação ao receptor o passo limitante; deste modo, o aumento do número disponível de receptores, por indução da sua transcrição, aumenta a acção hormonal.
Quanto às modificações da sensibilidade a estímulos hormonais, é mais frequente que os sistemas orgânicos a alterem modificando o número de receptores do que a afinidade destes para a hormona. Nos sistemas em que há níveis muito significativos de receptores de reserva, as alterações na quantidade de receptores disponíveis não têm grande repercussão nos níveis de sensibilidade; pelo contrário, nos sistemas que praticamente não os possuem, a modificação do número de receptores é muito significativa.
Como dissemos, apesar da ED50 ser um bom índice da sensibilidade da célula à acção hormonal, nos sistemas biológicos, esta pode estar aumentada sem alteração da sensibilidade, ou da ED50, por alteração da capacidade máxima de resposta. A curva de dose-resposta pode sofrer, então, dois grandes tipos de alterações (aqui listados apenas para uma diminuição da acção hormonal):
· Diminuição na capacidade de resposta máxima, por:
§ Diminuição do número de células alvo;
§ Diminuição do número de receptores em cada célula (capacidade de cada célula);
§ Diminuição das enzimas/proteínas alvo activadas pela hormona, ou de algum dos seus precursores ou substratos;
§ Presença de inibidor não competitivo.
· Diminuição da sensibilidade à hormona; a resposta máxima mantém-se, mas para níveis mais altos de hormona:
§ Diminuição do número ou afinidade dos receptores;
§ Alterações da concentração de factores moduladores;
§ Maior duração da acção hormonal;
§ Presença de inibidores competitivos (antagonistas).
É muito variável a capacidade de resposta a hormonas, mesmo dentro do campo fisiológico, devido aos inúmeros factores que modulam esta. Mas é precisamente a complexidade dos sistemas moduladores que permite manter a estabilidade metabólica.
As hormonas actuam em conjunto, interagem entre si, quer em acções, quer noutros aspectos; desta interacção resulta parte da capacidade de integração da resposta endócrina.
Algumas formas de interacção, seleccionadas entre uma grande diversidade possível de exemplos, são:
1. Efeito aditivo e sinergismo. A primeira expressão refere-se ao somatório das acções individuais das hormonas, quando estas se associam; a segunda traduz um efeito final superior ao do somatório dos efeitos hormonais individuais.
2. Reforço. As várias acções de uma mesma hormona , exercidas em diferentes tecidos alvo, convergem para ampliarem uma acção unificadora.
3. Push-pull. Expressão de difícil tradução para a língua portuguesa, que traduz um aumento da eficácia de uma hormona, numa determinada acção, quando é retirado o efeito inibitório de outra; num sistema em que duas hormonas têm acções opostas, a variação dos valores destas em sentidos opostos associa-se a uma maior resposta, ou num, ou noutro sentido. È disso exemplo a acção hepática da relação insulina/glicagina no sangue portal.
Após a secreção, as hormonas passam a um reservatório plasmático, circulando livres ou associadas a proteínas transportadoras.
As catecolaminas e a maioria das hormonas peptídicas circulam na forma livre. As hormonas esteróides e as hormonas tiroideias circulam predominantemente em ligação a globulinas plasmáticas de produção hepática.
A fixação às proteínas plasmáticas condiciona o grau de libertação para os tecidos e a semi-vida plasmática; como exemplo, a T4 (tiroxina) liga-se muito a proteínas plasmáticas (99,95%) e tem uma semi-vida plasmática de 6 dias, ao passo que a aldosterona apenas se liga numa fracção de 15%, tendo uma semi-vida plasmática de 25 minutos.
As hormonas proteícas, de maior dimensão e complexidade, têm, igualmente, maior semi-vida plasmática; o mesmo acontecendo com as hormonas com extensa composição glicídica.
Resulta de captação pelas células alvo, degradação metabólica e excreção urinária ou biliar, e expressa-se pela taxa de depuração metabólica (MCR – metabolic clearence rate), em mililitros eliminados por minuto.
O cociente entre a MCR e o volume de distribuição da hormona dá-nos um indicador da taxa de turnover fraccional (K); a semi-vida plasmática, proporcional ao inverso de K, é um indicador mais rudimentar, mas de determinação mais simples.
A MCR correlaciona-se inversamente com a semi-vida plasmática e a percentagem de ligação às proteínas plasmáticas.
O fígado e o rim são locais essenciais de extracção do plasma e degradação hormonal.
A depuração renal sofre grande redução quando a hormona se liga a proteínas plasmáticas; só as fracções plasmáticas livres são excretadas. No entanto, uma hormona com extensa ligação às proteínas plasmáticas pode sofrer considerável excreção renal através dos seus metabolitos, porque estes não se ligam do mesmo modo.
Pequenas hormonas peptídicas sofrem filtração glomerular, mas, normalmente, são reabsorvidas pelos túbulos e degradadas, aparecendo em escassa quantidade na urina.
A degradação metabólica ocorre por intermédio de processos enzimáticos que incluem a proteólise, a redução, a oxidação, a hidroxilação, descarboxilação e, finalmente, a metilação.
Praticamente todas as hormonas são extraídas do plasma e degradadas no fígado. Para além dos processos anteriores, a nível hepático pode ocorrer glicuronidação (glicuronoconjugação) e sulfatação de hormonas e metabolitos, com excreção subsequente na bile ou na urina.
Nos tecidos alvo, também ocorre alguma degradação hormonal; pode, por exemplo, haver internalização do complexo enzima-receptor e degradação enzimática da hormona.
A endocrinologia evoluiu muito como consequência do aperfeiçoamento da metodologia de doseamento hormonal.
Inicialmente, a avaliação era feita medindo os efeitos biológicos provocados, em animais, sob determinadas condições experimentais; a sensibilidade era reduzida e a precisão ainda menor, porque não era possível controlar múltiplas variáveis. Com a evolução, foi possível estudar órgãos e tecidos, passando do in vivo para o in vitro, melhorando assim a sensibilidade, precisão e especificidade.
Paralelamente a esta evolução, outra ocorreu nos métodos fisicoquímicos. A espectrofotometria e a fluorometria sofreram desenvolvimentos, aumentando a sensibilidade e permitindo aplicação ao doseamento de catecolaminas, hormonas tiroideias e esteróides, ou seus metabolitos. Mesmo assim, os doseamentos exigiam concentrações relativamente altas e, no final, era necessária cromatografia para separar hormonas com agrupamentos químicos semelhantes.
O seu aparecimento, no final dos anos 50, foi revolucionário; passou a ser possível, por aumento de sensibilidade, detectar as concentrações hormonais normais no plasma e, por melhoria da precisão, níveis de variação de 20 ou 10%, com uma facilidade e relação custo/benefício óptimas. A especificidade tornou-se, também, muito melhor, sendo possível separar uma hormona do seu precursor, ou dos seus metabolitos.
No radio imuno-ensaio, a amostra é incubada com uma quantidade fixa de anticorpo que se liga à hormona. As moléculas da hormona na amostra (não radioactivas) competem, com as moléculas marcadas, pelos locais de fixação; quantidades maiores das primeiras deslocam um número progressivamente maior de moléculas marcadas dos seus locais de fixação. No final da incubação separam-se as moléculas marcadas fixas das livres.
Inicialmente, constrói-se uma curva, realizando sucessivos ensaios com quantidades crescentes de hormona não marcada. Esta curva, que geralmente é exponencial (podendo tornar-se linear por conversão logarítmica), é usada como referência para experiências subsequentes. Numa experiência teste, em que se pretende saber a concentração hormonal numa amostra, após incubação, calcula-se a fracção hormonal marcada ligada/livre e é possível saber a concentração hormonal da amostra em questão.
A especificidade deve-se à ligação da hormona a um único local, que apenas reconhece esta molécula. Foi aumentada consideravelmente a partir do momento em que se começaram a empregar anticorpos contra epítopos distintos da molécula da hormona. A elevada sensibilidade depende da grande afinidade da reacção anticorpo–antigénio, da capacidade de aferir quantidades mínimas de radioactividade ou, mais recentemente, do uso da quimioluminescência ou actividade enzimática conjugada.
Apesar de tudo, o radioimunoensaio nem sempre consegue discriminar claramente entre hormonas semelhantes, segregadas pela mesma glândula, entre uma hormona peptídica e a prohormona, ou entre a hormona e os seus catabolitos. Neste caso, são úteis processos de separação como a cromatografia líquida a altas pressões (HPLC-high pressure liquid cromatography).
Em contextos clínicos, muitas vezes, é necessário realizar provas de estimulação e supressão, avaliando as flutuações dos valores hormonais no plasma, para diferenciar situações de patologia.
Os valores absolutos de secreção de uma única hormona (taxa de secreção, em unidades de massa/tempo), por uma glândula individual, apenas se podem conhecer com rigor cateterizando, in vivo, os vasos que libertam a hormona e avaliando as concentrações hormonais arterial ([H]a) e venosa ([H]v), e o fluxo sanguíneo através da glândula; em equação:
Taxa de Secreção = ([H]v – [H]a) * Fluxo sanguíneo
É um método que se pode aplicar em estudos com animais, mas não num contexto clínico. Embora se possam fazer medições por cateterismo venoso para localizar focos de produção hormonal excessiva.
É um método menos directo, mas é minimamente satisfatório. Avalia a quantidade total de hormona que entra na circulação periférica num determinado período de tempo, admitindo que, num estado de equilíbrio, esta será semelhante à quantidade que é perdida da circulação, ou seja:
Taxa de Produção = [H]plasmática * MCR; em que [H]plasmática é a concentração plasmática de hormona.
A taxa de produção (PR-production rate) é mais usada em investigação, mas pode ser empregue nalguns contextos clínicos.
Quando a depuração metabólica da hormona se encontra dentro dos limites normais, pode ser tomada como constante e, nesse caso, a simples determinação da concentração plasmática é um indicador válido da taxa de produção da hormona. É possível usar, então, medições plasmáticas de hormona como indicadores da actividade da glândula de origem. Contudo, para muitas hormonas, há picos de secreção e variações circadianas; como tal, justificam-se múltiplas medições, porventura em diferentes alturas do dia, ou uma análise conjunta, por mistura de várias colheitas, obtendo-se uma concentração média.
É difícil tentar avaliar a excreção urinária de hormonas, porque são necessárias colheitas com horários rigorosos; contudo, este tipo de análise é vantajosa, porque permite inferir a flutuação plasmática média no período de colheitas e, em muitos casos, a quantidade de um metabolito hormonal, doseável na urina, excede a da hormona no plasma ou urina.
A excreção urinária resulta do produto da concentração urinária ([H]urinária) pelo débito urinário e pode correlacionar-se com a taxa de produção da hormona e a sua depuração ou clearance renal (C):
C = ([H]urinária * débito urinário)/ [H]plasmática
Conjugando as equações que definem a taxa de produção e a depuração renal, e resolvendo em relação à taxa de produção, temos:
Taxa de produção = [H]urinária * débito urinário * (MRC/ C)
Sempre que MRC e a C possam ser tomadas como constantes, a taxa de produção pode considerar-se proporcional à excreção urinária de uma hormona; mas é também necessário que o rim esteja a contribuir, na sua respectiva fracção, para a taxa de depuração metabólica global, e que se mantenha a distribuição usual entre degradação intrarrenal e excreção na urina da hormona em questão.
As fontes de erro, quando se relaciona a excreção urinária com a secreção hormonal, são a insuficiência renal, o erro na colheita das amostras e a alteração do padrão de processamento da hormona a nível renal. As colheitas erradas podem ser corrigidas normalizando a excreção hormonal para a excreção de creatinina, determinada na mesma amostra, se não houver grandes variações diurnas.
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