Tema 1.2 - Comunicació cel·lular per primers missatgers. El sistema endocrí: les hormones (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad de Girona (UdG)
Grado Biología - 3º curso
Asignatura Regulaicó Metabòlica
Año del apunte 2016
Páginas 9
Fecha de subida 21/03/2016
Descargas 35
Subido por

Descripción

Tema 1.2 - Comunicació cel·lular per primers missatgers. El sistema endocrí: les hormones: classificació d'hormones, altres primers missatgers,: les prostaglandines, síntesi de prostagandines, BOX 2, Els radicals lliures: NO i CO com a primers missatgers, com actua l'òxid nítric?, funcions del NO, BOX3

Vista previa del texto

Regulació metabòlica – Tema 1.2 - Sònia Vivo TEMA 1.2: COMUNICACIÓ CEL·LULAR PER PRIMERS MISSATGERS: EL SISTEMA ENDOCRÍ: LES HORMONES.
El sistema endocrí és complex i està constituir per diferents tipus cel·lulars i primers missatgers, les hormones. La hormona va ser definida per Starling al 1905 i vol dir excitar. És una molècula secretada al sistema circulatori que modifica específicament el metabolisme de la cèl·lula diana. Les cèl·lules diana són aquelles cèl·lules que tenen receptors pel senyal.
El sistema endocrí controla el creixement cel·lular, el ritme cardíac, la pressió sanguínia, la funció del ronyó, la secreció d’enzims digestius i altres hormones, tot el sistema de gestació (inclòs l’alletament), etc.
CLASSIFIICACIÓ D’HORMONES - Hidrosolubles: són hormones que es poden dissoldre i actuar en aigua. Les cèl·lules diana d’aquestes hormones tenen els receptors a la membrana cel·lular (receptors extra-cel·lulars).
Ex: Les hormones peptídiques són hidrosolubles.
- Liposolubles: són hormones que NO es dissolen en aigua. Les cèl·lules diana tenen els receptors a dins la cèl·lula (receptors intra-cel·lulars). Ex: hormones esteroides, derivats d’aminoàcids, icosanoids i altres missatgers.
1 Regulació metabòlica – Tema 1.2 - Sònia Vivo Les hormones també es poden classificar d’una altra manera, 3 grans sub-famílies: - Lipofíliques de membrana: Són les prostaglandines.
- Petites lipofíliques: Són els esteroides.
Les hormones lipofíliques no es dissolen en aigua i, per tant, han de viatjar enganxades a proteïnes transportadores. Aquestes molècules també ajudaran a les petites lipofíliques a travessar la membrana lipídica, entrar dina la cèl·lula i unir l’hormona amb el receptor el qual és intra-cel·lular.
Les prostaglandines, en canvi, interaccionen amb receptors de membrana (extra-cel·lulars).
- Hidrofíliques: hormones que sí es dissolen en aigua o sang. Com que NO poden travessar la membrana tenen els receptors fora la cèl·lula (extra-cel·lulars). Hi ha una gran distancia entre la membrana i el destí final dels missatgers: el nucli. Existeix un gran mecanisme de transducció del senyal → Hi ha un transport del senyal.
Com ja hem vist, el senyal o travessa la membrana i pot viatjar fins receptors interns o el propi nucli, o no entra dins la cèl·lula i el senyal ha de ser transmès al nucli d’alguna manera.
Si el primer missatger impacta amb el receptor extra-cel·lular ja haurà fet la seva funció, serà eliminat i es formarà el segon missatger. La cèl·lula tradueix el missatge en un altre missatge.
Exemple del que passa quan una persona veu un toro perillós: Al veure el toro s’activa l’hipotàlem (és el director d’orquestra). L’hipotàlem rep el senyal (en aquest cas, senyal visual) i respon produint hormones hipotalàmiques que provoquen reaccions com l’alliberament d’hormones estimuladores de la secreció d’altres hormones. Aquestes hormones arriben a altres teixits com per exemple les glàndules adrenals i, aquestes, alliberen hormones tròfiques (l’adrenalina és l’hormona tròfica més important). L’adrenalina (TRF) arribarà la cor i farà augmentar el ritme cardíac per preparar el cos per corre, pujar arbres, etc. Tot aquest procés té lloc en molt poc temps, no passen ni dècimes de segon. Les cèl·lules cardíaques, en rebre l’adrenalina es contrauen. Les cèl·lules de la musculatura llisa del budell, en canvi, es relaxen. És per això que, quan et trobes en un tipus de situació com aquesta, et cagues a sobre (literalment).
*L’adrenalina també té altres funcions com, per exemple, trencar glicogen per nodrir el cervell… El fetge NO es considera teixit endocrí tot i que sintetitza moltes hormones.
El sistema endocrí és un sistema jeràrquic que fa respondre tot el cos.
El pàncrees té moltes funcions. Allibera hormones molt importants com la insulina i el glucagó.
2 Regulació metabòlica – Tema 1.2 - Sònia Vivo Els illots de Langerhans (uns tipus cel·lulars del pàncrees) estan constituïts per 4 tipus cel·lulars: Cèl·lules α, cèl·lules β, cèl·lules ૪ i cèl·lules F. Les cèl·lules β sintetitzen i secreten insulina. La insulina, sota estímul, controla la captació de glucosa del medi cap a la cèl·lula. Permet que la cèl·lula s’alimenti. Les cèl·lules α sintetitzen i secreten la hormona antagonista, el glucagó. El glucagó té l’efecte contrari al de la insulina.
El pàncrees, sota estímuls nerviosos i/o quan impacte alguna senyal (no nerviós) als seus receptors, secreta els enzims digestius. També secreta bicarbonat (1 litre) per tamponar l’àcid clorhídric de l’estómac per tal que aquest últim no afecti els budells i provoqui dolor.
Com ja hem comentat, el fetge no es considera un teixit del sistema endocrí però secreta moltes hormones. Unes hormones anomenades somatomedines o IGF (factor de creixement igual o semblant a la insulina). Les IGF són potents factors de creixement que fan alliberar hormones de creixement i, per tant, determina quan creixerà una persona.
Hormones gastrointestinals: - Gastrina: controla la secreció d’àcid clorhídric a l’estómac i la síntesi d’enzims estomacals com la pepsinosa.
- Secretina: dona les ordres de secreció del bicarbonat.
- Colecistoquinina (CKK): provoca el buit de la bufeta de Fel.
Les glàndules adrenals secreten l’adrenalina i hormones sexuals → provoca l’expressió del comportament sexual.
ALTRES PRIMERS MISSATGERS: LES PROSTAGLANDINES Les prostaglandines són àcids grassos saturats de 20 carbonis (molt complex). Pertanyen a la família dels icosanoids. Les prostaglandines varen ser descobertes l’any 1930 per Euler al líquid seminal. Als 50 i 60 Samuelsson i Bergström van descobrir l’estructura i la ruta de biosíntesi motiu que els va fer guanyar el Premi Nobel de fisiologia o medicina l’any 1982. Avui en dia es coneix que hi ha 9 famílies (molt semblants entre elles) i 16 tipus de prostaglandines.
L’aspirina inhibeix la síntesi de prostaglandines. L’ibuprofè, paracetamol, etc., inhibeixen, també, les rutes de síntesi.
Les prostaglandines són primers missatgers amb acció endocrina i exocrina. NO es consideren hormones. El primer estímul viatja molt ràpidament de manera paracrina ja que quan una prostaglandina s’activa fa que s’activin les de les cèl·lules veïnes, i així successivament.
3 Regulació metabòlica – Tema 1.2 - Sònia Vivo ● Síntesi de prostaglandines La bicapa lipídica és el precursor de les prostaglandines. Sota estímul, l’enzim fosfolipasa A2 trenca els fosfolípids de membrana i es genera àcid araquidònic (aquest àcid pertanyia a la cua dels fosfolípids). L’àcid araquidònic alliberat serà és precursor de les prostaglandines. Per sintetitzar aquestes últimes, l’àcid araquidònic és “transformat” per un enzim amb doble activitat: L’enzim PGH sintasa (un complex proteic molt gran) el qual té les dues següents activitats: - Ciclo-oxigenasa: afegeix un oxigen.
- Reductasa: canvia de lloc el doble enllaç.
Mitjançant aquests complex enzimàtic (ruta depenent de la ciclo-oxigenasa) prostaglandines però es també sintetitzen prostaciclines les i tromboxans.
L’enzim lipo-oxigenasa és l’encarregat de sintetitzar leucotriens, per tant, es segueix la ruta depenent de la lipo-oxigenasa.
Les prostaglandines interaccionen amb la membrana de la cèl·lula per formar un senyal i una resposta (inflamació, febre i dolor).
Les prostaglandines actuen a baixes concentracions i tenen una acció curta en el temps, és a dir, de seguida són destruïdes.
Tot i ser eliminades ràpidament tenen una acció potent i provoquen un seguit de reaccions biològiques: febre, dolor i inflamació. Les prostaglandines es desplacen poc, segueixen el sistema autocrí i/o paracrí.
BOX 2: PETITA HISTÒRIA DE L’ASPIRINA (ÀCID ACETILSALICÍLIC) L’aspirina té un efecte antipirètic (baixa la febre). L’aspirina, com l’ibuprofè, paracetamol, etc., inhibeixen, amb diferents afinitats, l’acció dels enzims COX-1 i COX-2 (son ciclo-oxidases → síntesi de prostaglandines). Així doncs, bloquegen l’enzim (l’aspirina acetila una serina de la posició 530 del centre actiu de cada monòmer de l’enzim COX-2) i provoquen que no es puguin formar les 4 Regulació metabòlica – Tema 1.2 - Sònia Vivo prostaglandines (si recordem, aquestes provocaven febre, dolor i inflamació). L’aspirina és ajudada pel cofactor hemo amb un àtom de ferro.
A nivell biològic, les prostaglandines contrauen la musculatura llisa i l’aspirina, en canvi, la relaxa ja que la dilata.
Explicació del power point → La corteza de sauce blanco (Salix alba; "Salix", que significa "sauce" en latín, es el nombre del género) ha sido usada desde tiempo inmemorial para el alivio de la fiebre y del dolor , incluso por Hipócrates en el siglo V a. C.,5 los antiguos egipcios y los amerindios. Los efectos medicinales del sauce blanco continuaron siendo mencionados por observadores del pasado, incluyendo al farmacéutico Plinio el Viejo, al naturista Dioscórides y al filósofo Galeno.
En 1763 Edward Stone, reverendo de la Iglesia de Inglaterra, presentó un informe a Lord Macclesfield, quien presidía la Real Sociedad de Ciencia Inglesa, referente a estas propiedades terapéuticas de la corteza de sauce blanco destacando su efecto antipirético. Stone describió en su trabajo que había administrado el extracto en forma de té o cerveza a 50 pacientes febriles, aliviándoles el síntoma. Investigaciones posteriores condujeron al principio activo de esta planta, que los científicos llamaron salicilina, un análogo del ácido salicílico y del ácido acetilsalicílico.
El principio activo fue aislado en 1828 por Johann Buchner , profesor de farmacia en la Universidad de Múnich; se trataba de una sustancia amarga y amarillenta extraída de agujas cristalinas que llamó salicina. Dos años antes, los italianos Brugnatelli y Fontana aislaron ese mismo extracto, pero en forma muy impura, y no lograron demostrar que la sustancia era la causante de los efectos farmacológicos del sauce blanco. En 1829 un farmacéutico francés, Henri Leroux, improvisó un procedimiento de extracción del que obtuvo 30 gramos de salicilina a partir de 1.5 kg de corteza. En 1838Raffaele Piria, un químico italiano, trabajando en La Sorbona de Paríslogró separar la salicina en azúcar y un componente aromáticollamado salicilaldehído. A este último compuesto lo convirtió, por hidrólisis y oxidación, en cristales incoloros a los que puso por nombre ácido salicílico.
Fue sintetizado por primera vez por Charles Frédéric Gerhardt en 1853 y luego en forma de sal por Hermann Kolbe en 1859. Hubo que esperar hasta 1897 para que el químico alemán Felix Hoffmann, de la casa Bayer, consiguiera sintetizar al ácido salicílico con gran pureza. Sus propiedades terapéuticas como analgésico y antiinflamatorio fueron descritas en 1899 por el farmacólogo alemán Heinrich Dreser, lo que permitió su comercialización.
ELS RADICALS LLIURES: EL NO (òxid nítric) I CO (monòxid de carboni) COM A PRIMERS MISSATGERS Els radicals lliures són compostos que tenen electrons desaparellats. Això fa que tinguin més reactivitat química. La cadena de transport electrònica (CTE) és la principal font de radicals lliures. El DNA mitocondrial va degenerant a causa dels radicals lliures. Aquests últims provoquen, més o menys, unes 10.000 mutacions al dia i aquesta és la principal causa d’envelliment. La senescència i l’escurçament dels telòmers també expliquen l’envelliment.
5 Regulació metabòlica – Tema 1.2 - Sònia Vivo Els radicals lliures que es formen en més quantitat són: OH, NO, H2O2, O2. L’OH és el més reactiu ja que ataca les bases de DNA al interactuar amb l’aigua (per aquest motiu les mòmies es conserven tant bé, perquè no tenen aigua). També activen les guanidil-ciclasa. L’OH es pot formar quan l’aigua rep llum radioactiva (UV).
El nostre cos es protegeix dels radicals lliures amb el citocrom P50.
ÒXID NÍTRIC (NO) Els primers missatgers són grans molècules que sovint no poden travessar la bicapa lipídica. Hi han missatgers que sí poden mitjançant la difusió simple → els gasos NO i CO. Un cop han travessat la membrana, poden reaccionar/atacar molècules de dins la cèl·lula, amb receptors interns o amb el citoplasma.
L’òxid nítric (NO) va ser descobert com a primer missatger per F.Muard fet pel qual va guanyar el Premi Nobel de fisiologia o medicina l’any 1998. L’òxid nítric és un gas estable i nociu amb un electró desparellat. Juntament amb el monòxid de carboni (CO) és el compost molecular més petit el quan és un primer missatger. Té una elevada reactivitat i té una vida curta ja que de seguida reacciona amb quelcom que li permeti compartir l’electró que li sobra. La diana del NO és una proteïna amb la qual interaccionarà covalentment (es poc específic).
6 Regulació metabòlica – Tema 1.2 - Sònia Vivo L’òxid nítric pertany a la família dels NOS (òxid nítric sintasa) i es forma a partir de l’arginina. S’han descrit 3 tipus de NO sintasa: 2 tipus constitutius: la cèl·lula sintetitza NO en condicions normals, sempre hi ha unes concentracions de NO basals. Ho fabriquen les cèl·lules endotelials dels vasos sanguinis i les neurones. Són vies dependents de calci.
1 tipus induïble: que no s'expressen o ho fan molt dèbilment en condicions fisiològiques. No són dependents de calci → Macròfags i neutròfils.
Les NO sintasa són “cosines germanes” del citocrom P450 (s’assemblen molt). El citocrom P450 és un enzim reductasa que neteja les substàncies potencialment tòxiques, és a dir, les elimina. Té un paper molt important en l’apoptosi.
L’òxid nítric difon ràpidament en totes direccions i , tal i com ja hem dit, pot travessar membranes. És un missatger local amb acció paracrina. Té una vida molt curta ja que interacciona amb l’aigua molt fàcilment per formar nitrats. Actua amb rapidesa i desapareix igual de ràpid (Ex.Control de la pressió arterial). La seva diana principal és l’enzim guanidil-ciclasa. Guanidil-ciclasa fabrica un missatger important anomenat GMP cíclic (cGMP).
COM ACTUA L’ÒXID NÍTRIC? 7 Regulació metabòlica – Tema 1.2 - Sònia Vivo a) En condicions normals, quan no arriba “cap” senyal, NO sintasa sintetitza uns nivells basals de NO. En presència d’ATP, la guanidil-ciclasa (sGC) forma enllaços amb NO a un lloc anomenat heme fet que genera un senyal de cGMP homeostàtic, és a dir, estable, regular, basal.
b) Sota estímul (ex: acetilcolina a la membrana endotelial -paret dels vasos sanguinis-) la No sintasa és activada per produir molt de NO. Aquesta gran quantitat de senyal (molt NO) fa que l’òxid nítric sigui capaç d’unir-se a l’heme i a un lloc diferent a l’heme de la sGC. La gran producció de cGMP provocarà unes respostes en cascada com la vasodilatació.
FUNCIONS DE L’ÒXID NÍTRIC - En cèl·lules de la musculatura llisa provoca la seva relaxació (vasodilatació) → exemple anterior.
- Neurotransmissor en neurones.
- Sistema immunitari: Atacar agents infectors: els macròfags, sota estímul, fabriquen mes NO i aquest ataca agents infecciosos. Per aquest motiu els macròfags són tant eficients. El NO també ataca cèl·lules tumorals.
BOX 3: LA NITROGLICERINA La nitroglicerina en contacte amb la saliva es descomposa i allibera NO el qual, com ja hem dit, és vasodilatador. Aquest fet permet que persones que pateixen del cor es trobin millor desprès de prendre nitroglicerina.
Alfred Nobel nació en una familia de ingenieros; a los nueve años de edad su familia se trasladó a Rusia, donde él y sus hermanos recibieron una esmerada educación en ciencias naturales y humanidades. Pasó gran parte de su juventud en San Petersburgo, donde su padre instaló una fábrica de armamento que quebró en 1859.
8 Regulació metabòlica – Tema 1.2 - Sònia Vivo Regresó a Suecia en 1863, completando allí las investigaciones que había iniciado en el campo de los explosivos: en 1863 consiguió controlar mediante un detonador las explosiones de la nitroglicerina (inventada en 1846 por el italiano Ascanio Sobrero); en 1865 perfeccionó el sistema con un detonador de mercurio; y en 1867 consiguió la dinamita, un explosivo plástico resultante de absorber la nitroglicerina en un material sólido poroso (tierra de infusorios o kieselguhr), con lo que se reducían los riesgos de accidente (las explosiones accidentales de la nitroglicerina, en una de las cuales había muerto su propio hermano Emilio Nobel y otras cuatro personas, habían despertado fuertes críticas contra Nobel y sus fábricas).
MONÒXID DE CARBONI (CO) El CO es genera per la degradació de diferents productes químic de la cèl·lula. La seva acció és més o menys semblant al NO. CO té una mida similar a l’oxigen i es col·loca a les cavitats de l’hemoglobina fent que aquesta no pugui transportar l’oxigen → mors ofegat.
9 ...