Plano universal para o estudo de um hormônio
O tema dos hormônios é considerado um dos mais extensos no curso de bioquímica, pois para cada hormônio é necessário saber a origem, a natureza química, o mecanismo de ação e os correlatos clínicos. Para organizar o material, é conveniente utilizar um plano único de sete pontos, segundo o qual cada hormônio é analisado.
- Estrutura e nome — obrigatório para hormônios esteroides e derivados de aminoácidos; para peptídicos, basta o número de resíduos de aminoácidos.
- Classificação por estrutura — atribuição a um dos grupos básicos (peptídico-proteicos, esteroides, derivados de aminoácidos).
- Local e via de síntese — com indicação do órgão, tipo celular, enzimas e formas intermediárias.
- Sinal para secreção — estímulo externo ou interno que desencadeia a liberação do hormônio e células-alvo.
- Mecanismo de transdução de sinal — tipo de receptor e cascata intracelular.
- Efeitos principais — alterações nas vias metabólicas na célula-alvo.
- Patologias por hipo e hiperfunção — estados clínicos associados à deficiência ou ao excesso do hormônio.
Estrutura e classificação da insulina
A insulina pertence aos hormônios peptídico-proteicos. A molécula consiste em duas cadeias polipeptídicas — cadeia A e cadeia B, unidas por pontes dissulfeto. Dentro da cadeia A há também uma ponte dissulfeto intramolecular. Não é necessário memorizar a sequência completa de aminoácidos, mas é preciso saber o número de resíduos em cada cadeia.
Síntese de insulina nas células β
A insulina é sintetizada no pâncreas, nas células β das ilhotas de Langerhans. Nas células α dessas mesmas ilhotas, forma-se o glucagon, um hormônio com ação oposta.
As etapas da síntese removem sequencialmente os "prefixos" do precursor original:
- Nos ribossomos, forma-se primeiro o peptídio sinal, que direciona a síntese para o RE (retículo endoplasmático).
- Forma-se a pré-pró-insulina — a forma precursora completa.
- Após a clivagem do peptídio sinal, resta a pró-insulina, que é transportada para o complexo de Golgi.
- No complexo de Golgi, o peptídio C é clivado da pró-insulina, formando-se a insulina madura.
- Nas vesículas secretoras, a insulina e o peptídio C são armazenados em quantidades equimolares e liberados na corrente sanguínea simultaneamente.
O peptídio C permanece no sangue por mais tempo do que a própria insulina, portanto seu nível é utilizado no diagnóstico clínico para diferenciar o diabetes melito tipo 1 do tipo 2.
Secreção e mecanismo de ação
O sinal para a secreção de insulina é o aumento da concentração de glicose no plasma sanguíneo após a ingestão de alimentos. As principais células-alvo são hepatócitos, adipócitos e miócitos.
A transdução de sinal ocorre através do receptor de insulina — um receptor com atividade tirosina quinase. A ativação do receptor desencadeia uma cascata de fosforilação e leva a vários eventos principais:
- incorporação do transportador GLUT-4 na membrana plasmática de células dos tecidos muscular e adiposo;
- ativação de fosfatases e desfosforilação de várias enzimas-chave;
- regulação da expressão gênica através de proteínas que atuam no DNA.
Efeitos metabólicos da insulina
O tema dos hormônios conecta-se a todas as outras seções da bioquímica precisamente através dos elos efetores. As ações principais da insulina são:
- aumento do transporte de glicose para dentro das células por meio do GLUT-4;
- indução da síntese de glicocinase — enzima regulatória da glicólise no fígado;
- aumento da atividade de outras enzimas regulatórias da glicólise (fosfofrutoquinase, piruvato quinase);
- ativação da glicogênio sintase e estimulação da síntese de glicogênio;
- ativação de enzimas de síntese de ácidos graxos (incluindo acetil-CoA carboxilase e ácido graxo sintase);
- inibição da mobilização de gorduras devido à inibição da triglicerídeo lipase hormônio-sensível.
Assim, a insulina é um hormônio anabólico que redireciona o metabolismo para o armazenamento de substratos energéticos.
Patologias: diabetes melito
O diabetes melito ocorre por deficiência absoluta ou relativa de insulina.
- O diabetes tipo 1 é uma deficiência absoluta causada pela destruição das células β. Fatores precipitantes podem incluir vírus β-citotrópicos (por exemplo, vírus Coxsackie, da rubéola, da caxumba) em um contexto de predisposição genética. É mais comum em crianças e adolescentes.
- O diabetes tipo 2 é uma deficiência relativa. A insulina é sintetizada, mas sua ação é insuficiente: podem ocorrer distúrbios de secreção, degradação acelerada do hormônio ou defeitos no receptor (insulinorresistência). A doença é mais frequentemente adquirida, desenvolvendo-se após os 40 anos.
A determinação laboratorial do nível de peptídio C ajuda a avaliar a função secretora residual das células β e a diferenciar os tipos de diabetes.
Pontos-chave
- É conveniente estudar cada hormônio seguindo um plano único de sete pontos: estrutura, classificação, síntese, sinal de secreção, receptor, efeitos, patologias.
- A insulina é um hormônio peptídico-proteico composto por duas cadeias (A e B) unidas por pontes dissulfeto.
- A síntese ocorre nas células β das ilhotas de Langerhans através dos estágios: pré-pró-insulina → pró-insulina → insulina + peptídio C.
- A insulina e o peptídio C são secretados em quantidades equimolares; o peptídio C é usado para o diagnóstico do diabetes.
- O estímulo para a secreção é o aumento da glicose sanguínea; os principais alvos são fígado, músculos e tecido adiposo.
- O sinal é realizado por meio do receptor de insulina com atividade tirosina quinase e da incorporação do GLUT-4.
- A insulina ativa a glicólise, a síntese de glicogênio e de ácidos graxos, e inibe a lipólise.
- A deficiência de insulina leva ao diabetes melito tipo 1 (absoluto) ou tipo 2 (relativo, incluindo insulinorresistência).