CARRERA DE ESPECIALIZACION EN BIOTECNOLOGIA INDUSTRIAL FCEyN-INTI

Transcripción

1 CARRERA DE ESPECIALIZACION EN BIOTECNOLOGIA INDUSTRIAL FCEyN-INTI Materia de Articulación CEBI_A4 Química Biológica Docente a cargo:marta Blanca Mazzetti CEBI_A4_6c :Regulación Hormonal e integración del metabolismo

2 Regulación hormonal del metabolismo Mecanismo de acción de la insulina 2

3 Regulación hormonal del metabolismo LAS CELULAS ALFA Y EL GLUCAGON Síntesis de Glucagón: El glucagón es una hormona peptídica, sintetizada y secretada por las células alfa del páncreas. El cerebro, glándulas salivares e intestino sintetizan y secretan péptidos inmunológicamente relacionados con el glucagón. El intestino genera oxytomodulina glicentina, GLP-1 y GLP-2. La prohormona, proglucagón, es capaz de liberar otros péptidos a través de un proceso de post-traducción tejido específico. El glucagón actúa en el metabolismo de sustratos energéticos y el GLP-1 es la señal intestinal más importante para inducir síntesis y secreción de insulina en el páncreas. La concentración de la glucosa es la señal fisiológica fundamental: niveles bajos la estimulan, mientras que la elevación de la glucosa, la inhibe. Los aminoácidos estimulan la secreción de glucagón. Por posibles mecanismos paracrinos, la insulina y la somatostatina ejercen un efecto inhibidor. 3

4 Regulación hormonal del metabolismo Mecanismo de acción del glucagon -Estimula la degradacion del glucogeno hepatico -Inhibe la glucolisis -Activa la gluconeogenesis activando la producción hepática endógena de glucosa -Activa la lipolisis y el transporte de ácidos grasos hacia el hígado -cetogénesis hepática -incrementando los niveles de carnitina y reduciendo los niveles de malonil-coa -nivel muscular, favorece la degradación de proteínas a aminoácidos, su salida hacia el hígado y su posterior transformación a glucosa 4

5 Regulación hormonal del metabolismo Mecanismo de acción del glucagon 5

6 Regulación hormonal del metabolismo Mecanismo de acción de la Epinefrina Cuando la epinefrina es liberada por la medula adrenal como respuesta a una baja de glucosa, entonces interactúa con el sistema de segundo mensajeros en diversos tejidos. En el músculo, la epinefrina activa la adenilatociclasa y se produce la glucogenolisis e inhibiendo su síntesis. Estimula la ruptura de los triglicéridos en el tejido adiposo, de esta manera el músculo tiene energía extra y no toma glucosa de la sangre. Inhibe la secreción de insulina y activa la secreción de glucagon. La epinefrina es secretada como parte de respuesta fight or flight 6

7 Regulación hormonal del metabolismo Mecanismo de acción del cortisol Cuando se producen determinados niveles de estrés como baja glucemia, ansiedad, miedo, hemorragia infecciones; se libera cortisol de la corteza suprarrenal. Las principales acciones del cortisol son: 1- Actúa sobre el musculo, hígado y tejido adiposo para suministrar el combustible 2- En el tejido adiposo aumenta la liberación de ácidos grasos 3- En el musculo estimula la degradación de las proteínas 4- En el hígado estimula la gluconeogenesis 5- su fin ultimo es restablecer los niveles de glucosa y almacenar glucógeno para la lucha o huida del estrés. 7

8 Respuesta al estrés metabolico Vamos a considerar tres situaciones: 1- Luego de la ingesta 2- Algunas horas después de la ingesta 3- En periodo de ayuno, varios días sin comer, las reservas de glucógeno solo sirven para unas pocas horas, las de triglicéridos y proteínas musculares para varios meses. Sin embargo, estas reservas no siempre se pueden usar dado que por ejemplo los TG generan Acetil-CoA que para entrar al ciclo del acido cítrico necesita oxalacetato y si este no esta disponible el ciclo se debe enlentecer. Los intermediarios se pueden suplir con el glicerol o la degradación de proteínas. Esto acumula mas Acetil-CoA y se produce un aumento de la producción de cuerpos cetonicos. 8

9 Respuesta al estrés metabolico Verde=combustible exportado desde el tejido Violeta= Combustible importado al tejido 9

10 Respuesta al estrés metabolico 3- En periodo de ayuno: A medida que el ayuno se prolonga el cerebro se adapta a usar los cuerpos cetonicos. Al tercer día el cerebro utiliza los cuerpos cetonicos para 1/3 de la energía que requiere. Luego de 40 días esto se incrementa a 2/3. Esto ayuda a disminuir la gluconeogenesis y la movilización de proteínas del musculo (de 75 gr/dia al día 3 pasa a 20 gr/dia al día 40). El organismo no esta en igualdad de condiciones frente a las infecciones o estrés como el frio o el calor. 10

11 Respuesta al estrés metabolico-diabetes El problema es un déficit de insulina por una enfermedad autoinmune contra los islotes del páncreas o un déficit en el receptor de insulina o resistencia a la misma. De todas formas lo que ocurre es que la glucosa permanece en sangre y no puede entrar a los tejidos, con lo cual para el cuerpo es como que estuviera en ayuno. 11

12 Respuesta al estrés metabolico-diabetes Cuando la concentración de glucosa sanguínea supera los 10 mm los riñones son incapaces de reabsorber la glucosa y por ende la excretan con una cantidad considerable de agua para mantener la osmolaridad. Es de allí que estos enfermos orinan mucho y tienen mucha sed. 12

13 Mecanismo de acción hormonal Principales glándulas endocrinas y sus centros de control. Las hormonas en general estimulan la actividad metabólica en los tejidos que se encuentran alejados de la glándula que la produce. Hay tres tipos de mecanismos: Endocrino (torrente sanguineo) Paracrino (inmediaciones) Autocrino (para ellas mismas) Las hormonas se encuentran en muy bajos niveles, de allí que se tuvo que desarrollar un método muy sensible para poder determinarlas. Además, la mayoría de ellas son muy lábiles. A: Autocrina; E: Endocrina; P: Paracrina 13

14 Mecanismo de acción hormonal El término hormona proviene del griego (hormón) que significa excitar, mover. En el campo de la fisiología, las hormonas son substancias químicas de carácter proteico o no producidas por diferentes órganos con funciones secretorias, que son transportadas por el torrente sanguíneo hacia las diferentes partes del cuerpo y que producen efectos activadores o inhibidores. Químicamente las hormonas pueden ser clasificadas en: 1- Peptidos o polipeptidos, también llamadas no esteroideas 2- Esteroides 3- Derivados aminoacidicos 4- Oxido nitrico 14

15 Mecanismo de acción hormonal Las hormonas no esteroideas son hidrosolubles, por lo que se disuelven muy bien en el plasma, sin requerir transportadores. Por el contrario, debido a su hidrosolubilidad no pueden cruzar las membranas por el mecanismo de permeabilidad, debiendo recurrir a la activación de receptores de membrana. Receptores: El enlace de una hormona con el receptor de membrana genera una serie de reacciones enzimáticas que conllevan a la formación de moléculas secundarias (segundos mensajeros) intracelulares. El segundo mensajero mas producido y mas estudiado es el AMPc (adenosín monofosfato cíclico). Esta molécula puede producir: a) activación de enzimas celulares, b) cambios en la permeabilidad de las membranas, c) cambios en el metabolismo celular y d) estimulación de secreciones celulares. La hormona peptídica (1er mensajero) se va a fijar a un receptor proteico que hay en la membrana de la célula, y estimula la actividad de otra proteína (unidad catalítica), que hace pasar el ATPi (intracelular) a AMP (2º mensajero), que junto con el calcio intracelular, activa una enzima: proteinquinasa (responsable de producir la fosforilación de las proteínas de la célula, que produce una acción biológica determinada). Esta es la teoría o hipótesis de 2º mensajero o de Sutherland. 15

16 Mecanismo de acción hormonal Todas las hormonas trabajan a través de un receptor que puede estar en la superficie o en el interior de la célula. Dependiendo de la naturaleza de la hormona. No todas las hormonas requieren de un segundo mensajero (por ejemplo el 5). No requiere receptor pero usa segundo mensajero 16

17 Mecanismo de acción hormonal Las hormonas esteroideas se sintetizan a partir del colesterol y no se almacenan. Debido a su relación con el colesterol, son solubles en grasas (liposolubles) difundiéndose con rapidez en las membranas celulares. Debido a que no son hidrosolubles, requieren un transportador en sangre, que generalmente es una proteína por lo que se encuentran unida a proteínas (99%) y en muy poca cantidad se encuentran de forma libre (<1%). Por estar unidas a proteínas no difunden muy bien en los capilares y para poder realizar sus acciones deben liberarse del transportador. A este grupo pertenecen las hormonas secretadas por la corteza suprarrenal (cortisol, aldosterona), los ovarios (estrógenos, progesterona), los testículos (testosterona) y la placenta (estrógenos y progesterona). 17

18 Mecanismo de acción hormonal Receptores de Hormonas esteroideas: Una vez una hormona esteroide entra a la célula, se une a los receptores del citoplasma o del núcleo. El complejo hormona-receptor, se une a parte del ADN celular y activa genes específicos. En respuesta a esta activación, se sintetiza ARNm dentro del núcleo. Cuando el ARNm penetra a la célula, interactúa con el retículo endoplásmico rugoso y comienza la codificación de proteínas específicas. Estas proteínas pueden ser enzimas (que tienen numerosos efectos sobre diferentes procesos celulares) o proteínas estructurales (que se usarán para el crecimiento o reparación de tejidos) o proteínas reguladoras (que pueden alterar la función enzimática). 18

19 Mecanismo de acción hormonal Las hormonas procedentes de tirosina pertenecen a dos grupos: a)los derivados de la glándula tiroidea b)los derivados de la médula suprarrenal. Las hormonas tiroideas se sintetizan y almacenan en la glándula tiroidea (tiroglobulina) en los folículos tiroideos. Una vez liberadas a la sangre, las hormonas se combinan con las globulinas fijadoras de tiroxina, que liberan con lentitud las hormonas a los tejidos. Por otra parte, la Adrenalina (Ad) y la Noradrenalina (NAd) se forman en la médula suprarrenal, que normalmente secreta cuatro veces mas Ad que NAd. Este grupo de hormonas (llamadas catecolaminas) son almacenadas en vesículas hasta su secreción. Cuando se liberan a la sangre, pueden trasportarse de forma libre o unida con otras sustancias. T4 T3 19

20 Mecanismo de acción hormonal Oxido nitrico: Es un radical libre que se sintetiza a partir de oxigeno y arginina por la NO sintasa. Actua en un sitio cercano a su produccion. Cuando entra a la celula por difucion activa la gunilil ciclasa y esta catalaliza la formacion de cgmp. 20

21 Mecanismo de acción hormonal El hipotalamo lleva el mensaje mediante neuronas o por sustancias que viajan en los capilares sanguineos. El sistema neuroendocrino tiene diferentes jerarquias. Así todo comienza con un input del medio ambiente es cual es censado por el sistema nervioso central y este pasa la información al hipotálamo y así sucesivamente. El hipotalamo es el centro de coordinacion del sitema endocrino. 21