Regulação Hormonal do Metabolismo

A regulação hormonal do metabolismo é a forma como os hormônios circulantes coordenam o armazenamento e a mobilização de combustível em todo o corpo. Ao sinalizar se o corpo acabou de se alimentar ou está em jejum, hormônios como a insulina, o glucagon, as catecolaminas e o cortisol indicam a cada tecido se deve armazenar ou liberar combustível, mantendo a glicose sanguínea e o suprimento de energia dentro de limites funcionais.

Definition

A regulação hormonal do metabolismo é o controle do armazenamento, mobilização e oxidação de combustível por sinais endócrinos — principalmente insulina, glucagon, catecolaminas e glicocorticoides — que ajustam a atividade e a quantidade de enzimas metabólicas no fígado, músculo e tecido adiposo de acordo com o estado nutricional.

Scope

Este tópico abrange os principais hormônios que governam o metabolismo do combustível, a sinalização celular através da qual atuam e a lógica recíproca pela qual alternam os tecidos entre armazenamento e mobilização. É um relato de referência do controle endócrino do metabolismo dentro da bioquímica e fisiologia, não uma orientação clínica ou prescritiva.

Core questions

• Quais hormônios sinalizam o estado alimentado e quais sinalizam o estado de jejum?
• Como um hormônio na superfície celular altera a taxa de uma via metabólica dentro da célula?
• Como a insulina e o glucagon exercem controle oposto e recíproco?
• O que acontece com o manuseio de combustível quando a sinalização hormonal falha, como na resistência à insulina?

Key concepts

• Insulina como o hormônio anabólico do estado alimentado
• Glucagon como o hormônio mobilizador de glicose do jejum
• Catecolaminas e a resposta ao estresse
• Cortisol e adaptação gliconeogênica de longo prazo
• Sinalização de receptor e segundos mensageiros
• Fosforilação enzimática reversível
• Resistência à insulina

Key theories

Controle recíproco insulina-glucagon

Insulina e glucagon atuam em oposição: a insulina, dominante após uma refeição, impulsiona o armazenamento e suprime a produção de glicose, enquanto o glucagon, dominante no jejum, impulsiona a produção hepática de glicose; a relação insulina-glucagon define a direção líquida do metabolismo hepático.

Controle do metabolismo por transdução de sinal

Os hormônios ligam-se a receptores na superfície celular e desencadeiam cascatas intracelulares (para insulina, sinalização de receptor tirosina quinase; para glucagon e catecolaminas, AMP cíclico e proteína quinase A) que alteram o estado de fosforilação das enzimas metabólicas e, consequentemente, o fluxo da via.

Mechanisms

Após uma refeição, o aumento da glicose estimula a secreção de insulina. A insulina liga-se ao seu receptor tirosina quinase, ativando a sinalização a jusante que desfosforila e ativa as enzimas de armazenamento, promove a captação de glicose no músculo e na gordura, e suprime a produção hepática de glicose. No jejum, o glucagon e as catecolaminas elevam o AMP cíclico e ativam a proteína quinase A, fosforilando enzimas de modo que a quebra de glicogênio, a gliconeogênese e a lipólise são favorecidas. O cortisol sustenta um estado gliconeogênico prolongado por horas a dias. Como esses sinais atuam através da modificação enzimática reversível e mudanças na expressão gênica, o mesmo conjunto de vias pode ser redirecionado para armazenamento ou mobilização, dependendo de quais hormônios dominam. Quando a sinalização da insulina é prejudicada, essa coordenação se rompe, um estado denominado resistência à insulina.

Clinical relevance

O controle hormonal desordenado do metabolismo subjaz a condições comuns, mais notavelmente o diabetes mellitus, no qual a sinalização da insulina é deficiente ou ineficaz. Esta entrada explica a fisiologia e bioquímica subjacentes; é material de referência educacional e não uma base para diagnóstico individual, dosagem ou tratamento.

History

A visão endócrina do metabolismo começou com o isolamento da insulina na década de 1920 e o reconhecimento de que os hormônios controlam a glicose no sangue. Nas décadas seguintes, o glucagon, as catecolaminas e o cortisol foram inseridos em um esquema coerente de controle em estado alimentado versus jejum, e o sistema de segundo mensageiro AMP cíclico esclareceu como os hormônios de superfície alcançam as enzimas intracelulares. Trabalhos posteriores sobre a sinalização do receptor de insulina e a resistência à insulina conectaram essa regulação à doença metabólica.

Key figures

• Frederick Banting
• Charles Best
• Alan Saltiel
• C. Ronald Kahn
• Gerald Shulman

Seminal works

• saltiel-2001
• samuel-2012
• cahill-2006

Frequently asked questions

Por que a insulina e o glucagon são descritos como hormônios opostos?

A insulina promove o armazenamento de combustível e diminui a glicose no sangue após uma refeição, enquanto o glucagon promove a liberação de glicose do fígado durante o jejum; como eles impulsionam o metabolismo hepático em direções opostas, seu equilíbrio define se o corpo está armazenando ou mobilizando combustível.

Como um hormônio fora da célula altera o metabolismo dentro dela?

Os hormônios ligam-se a receptores na superfície celular e desencadeiam cascatas de sinalização intracelular que alteram o estado de fosforilação das enzimas metabólicas, ativando ou desativando vias, e, em períodos mais longos, alteram a quantidade de cada enzima produzida.