Hormônio (Hormone)

Um hormônio, derivado do termo grego antigo ὁρμῶν (hormôn), que significa 'colocar em movimento', constitui uma categoria de moléculas sinalizadoras dentro de organismos multicelulares. Estas moléculas são transportadas para órgãos ou tecidos remotos através de intrincados mecanismos biológicos para modular funções fisiológicas e respostas comportamentais. Os hormônios são indispensáveis para o crescimento e maturação típicos de animais, plantas e fungos.

Um hormônio (do grego antigo ὁρμῶν (hormôn) 'definido em movimento') é uma classe de moléculas sinalizadoras em organismos multicelulares que são enviadas a órgãos ou tecidos distantes por processos biológicos complexos para regular a fisiologia e o comportamento. Os hormônios são necessários para o desenvolvimento normal de animais, plantas e fungos.

Dada a definição abrangente de hormônio – especificamente, uma molécula sinalizadora que provoca efeitos a uma distância considerável de seu local de síntese – uma ampla gama de tipos moleculares pode ser categorizada como tal. Essas substâncias hormonais abrangem eicosanóides (por exemplo, prostaglandinas e tromboxanos), esteróides (por exemplo, estrogênio e brassinosteróide), derivados de aminoácidos (por exemplo, epinefrina e auxina), proteínas ou peptídeos (por exemplo, insulina e peptídeos CLE) e até gases (por exemplo, etileno e óxido nítrico). comunicação. Nos vertebrados, essas moléculas orquestram um vasto espectro de funções fisiológicas e comportamentais, incluindo, entre outras, digestão, regulação metabólica, respiração, processamento sensorial, ciclos de sono, excreção de resíduos, lactação, respostas ao estresse, crescimento e progressão do desenvolvimento, locomoção, processos reprodutivos e modulação afetiva. No contexto das plantas, os hormônios exercem controle sobre quase todos os estágios de desenvolvimento, desde a germinação inicial até a senescência.

Os hormônios exercem sua influência em células remotas através de interações de ligação específicas com proteínas receptoras localizadas dentro da célula-alvo, instigando assim alterações na função celular. Este evento de ligação hormônio-receptor inicia uma cascata de transdução de sinal, que comumente leva à ativação da transcrição gênica e, conseqüentemente, a uma expressão elevada de proteínas alvo. Além disso, os hormônios são capazes de operar por vias não genômicas, que podem atuar sinergicamente com suas contrapartes genômicas. Os hormônios hidrofílicos, incluindo peptídeos e aminas, normalmente exercem seus efeitos na superfície das células-alvo, envolvendo sistemas de segundos mensageiros. Por outro lado, os hormônios lipofílicos, como os esteróides, geralmente atravessam a membrana plasmática das células-alvo – acessando os compartimentos citoplasmático e nuclear – para exercer suas ações dentro do núcleo. Os brassinosteróides, uma categoria distinta de poli-hidroxiesteróides, representam uma sexta classe de hormônios vegetais e mostram potencial como terapia anticancerígena para tumores responsivos ao sistema endócrino, induzindo a apoptose e inibindo a proliferação de plantas. Notavelmente, apesar da sua solubilidade lipídica, os brassinosteróides ligam-se aos seus receptores situados na superfície celular.

Nos vertebrados, órgãos especializados conhecidos como glândulas endócrinas libertam hormonas directamente na rede de sinalização endócrina. A secreção de hormônios é desencadeada por estímulos bioquímicos específicos e é frequentemente governada por mecanismos de feedback negativo. Por exemplo, concentrações elevadas de glicose no sangue estimulam a produção de insulina. Posteriormente, a insulina funciona para diminuir os níveis de glicose e preservar o equilíbrio homeostático, o que por sua vez leva a uma diminuição na secreção de insulina.

Após a sua secreção, os hormônios hidrofílicos são transportados de forma eficiente por todo o sistema circulatório. Em contraste, os hormônios lipofílicos necessitam de ligação a glicoproteínas plasmáticas transportadoras, como a globulina ligadora de tiroxina (TBG), para formar complexos ligantes-proteínas estáveis ​​para transporte. Certos hormônios, incluindo a insulina e os hormônios do crescimento, são liberados na corrente sanguínea em seu estado totalmente ativo. No entanto, outros hormônios, denominados pró-hormônios, requerem ativação em células específicas por meio de um processo de várias etapas rigorosamente regulado.

O sistema endócrino libera hormônios diretamente na corrente sanguínea, principalmente através de capilares fenestrados, enquanto o sistema exócrino utiliza dutos para a secreção indireta de suas substâncias. Os hormônios que exibem atividade parácrina se disseminam através dos espaços intersticiais para influenciar os tecidos-alvo adjacentes.

As plantas não possuem órgãos especializados dedicados à secreção hormonal; no entanto, a produção hormonal apresenta uma distribuição espacial distinta. Por exemplo, a auxina, um hormônio vegetal essencial, é sintetizada predominantemente nos ápices das folhas jovens e no meristema apical do caule. Esta ausência de glândulas especializadas implica que a localização primária da síntese hormonal pode variar ao longo do ciclo de vida de uma planta, dependendo do estágio de desenvolvimento da planta e das condições ambientais.

Introdução e visão geral

As células responsáveis pela síntese hormonal estão situadas nas glândulas endócrinas, incluindo a glândula tireóide, ovários e testículos. O processo de sinalização hormonal abrange as etapas subsequentes:

1. Biossíntese de um hormônio específico dentro de um tecido designado.
2. Armazenamento e secreção do hormônio sintetizado.
3. Transporte do hormônio para a(s) célula(s)-alvo designada(s).
4. Reconhecimento do hormônio por sua membrana celular correspondente ou proteína receptora intracelular.
5. O sinal hormonal recebido sofre retransmissão e amplificação através de um processo de transdução de sinal, culminando em uma resposta celular. Posteriormente, a reação das células-alvo pode ser detectada pelas células produtoras de hormônios iniciais, que então regulam negativamente a produção de hormônios. Este mecanismo exemplifica um ciclo de feedback negativo homeostático.
6. Degradação do hormônio.

A secreção hormonal das glândulas endócrinas, mediante estimulação, ocorre através de exocitose e outros mecanismos de transporte de membrana. O modelo hierárquico, entretanto, apresenta uma visão simplificada da sinalização hormonal. Sinais hormonais específicos podem ser recebidos por vários tipos de células distribuídas por múltiplos tecidos; por exemplo, a insulina provoca um amplo espectro de respostas fisiológicas sistêmicas. Além disso, tipos distintos de tecidos podem apresentar reações variadas a um sinal hormonal idêntico.

Descoberta

Arnold Adolph Berthold (1849)

Em 1849, o fisiologista e zoólogo alemão Arnold Adolph Berthold investigou a função dos testículos. Ele observou que galos castrados exibiam comportamentos sexuais diferentes daqueles com testículos intactos. Para explorar esse fenômeno, ele conduziu um experimento em galos machos. Um grupo de controle com testículos intactos exibiu barbelas e pentes normais (órgãos sexuais secundários), um corvo típico e comportamentos sexuais e agressivos característicos. Por outro lado, um grupo cujos testículos foram removidos cirurgicamente apresentava órgãos sexuais secundários reduzidos, um corvo fraco, ausência de atração sexual por mulheres e falta de agressividade. Berthold concluiu que os testículos eram cruciais para estes comportamentos, embora o mecanismo subjacente permanecesse obscuro. Outras experiências envolveram a remoção de um testículo e sua realocação na cavidade abdominal; esses galos mantiveram comportamento e anatomia física normais, demonstrando que a localização anatômica dos testículos não era crítica. Para investigar potenciais fatores genéticos, ele transplantou um testículo de um galo para um galo que havia sido submetido a orquiectomia unilateral. Esses sujeitos também exibiram comportamento e anatomia física normais. Berthold deduziu assim que nem a localização nem os factores genéticos dos testículos eram determinantes para os órgãos e comportamentos sexuais, mas sim que uma substância química segregada pelos testículos era responsável por estes efeitos. Esta substância foi posteriormente identificada como o hormônio testosterona.

Charles e Francis Darwin (1880)

Embora predominantemente reconhecido por suas contribuições à Teoria da Evolução, Charles Darwin também possuía um profundo interesse pela botânica. Ao longo da década de 1870, ele e seu filho Francis investigaram o fototropismo em plantas. A sua investigação demonstrou que a percepção da luz ocorre no ápice de um caule jovem (o coleóptilo), enquanto a curvatura subsequente se manifesta mais abaixo no caule. Eles levantaram a hipótese da existência de uma “substância transmissível” que transmitia a direção da luz da ponta ao caule. Embora inicialmente recebidos com ceticismo por outros biólogos vegetais, suas descobertas acabaram abrindo caminho para a descoberta do primeiro hormônio vegetal. Na década de 1920, o cientista holandês Frits Warmolt Went e o cientista russo Nikolai Cholodny, trabalhando de forma independente, estabeleceram definitivamente que o acúmulo assimétrico de um hormônio do crescimento causava essa curvatura. Este hormônio foi eventualmente isolado em 1933 por Kögl, Haagen-Smit e Erxleben, e denominado 'auxina'.

Oliver e Schäfer (1894)

Em 1894, o médico britânico George Oliver e Edward Albert Schäfer, fisiologista e professor da University College London, colaboraram para investigar os efeitos fisiológicos dos extratos adrenais. Suas descobertas iniciais foram publicadas em dois relatórios em 1894, seguidos por uma publicação abrangente em 1895. Apesar da frequente atribuição errônea à secretina, descoberta em 1902 por Bayliss e Starling, o extrato adrenal de Oliver e Schäfer, que continha adrenalina - a substância responsável pelas alterações fisiológicas observadas - representa o primeiro hormônio identificado. O próprio termo 'hormônio' foi posteriormente cunhado por Starling.

Bayliss e Starling (1902)

William Bayliss, fisiologista, e Ernest Starling, biólogo, investigaram a influência do sistema nervoso no processo digestivo. Com base na pesquisa de Martin Heidenhain e Claude Bernard, eles compreenderam o papel do pâncreas na secreção de fluidos digestivos após o trânsito dos alimentos do estômago para os intestinos, um processo que inicialmente atribuíram ao controle neural. No entanto, as suas experiências envolvendo a transecção nervosa do pâncreas num modelo animal revelaram que a secreção pancreática não era regulada por impulsos nervosos. Em vez disso, eles identificaram uma substância liberada dos intestinos para a corrente sanguínea que estimulava o pâncreas a secretar fluidos digestivos, posteriormente nomeando essa substância como secretina, identificando-a assim como um hormônio.

Em 1905, Starling introduziu o termo 'hormônio', derivado do grego para despertar ou excitar, definindo-o como "os mensageiros químicos que, acelerando de célula em célula ao longo da corrente sanguínea, podem coordenar as atividades e o crescimento de diferentes partes do corpo".

Mecanismos de sinalização

Os efeitos fisiológicos dos hormônios dependem de seu local e modo de liberação. Nem todos os hormônios são secretados diretamente na corrente sanguínea para posteriormente se ligarem a um receptor alvo. As principais categorias de sinalização hormonal incluem:

Classificação Química

Os hormônios são caracterizados por suas funções funcionais e não por sua composição estrutural, levando a uma ampla gama de estruturas químicas. Essas moléculas reguladoras estão presentes em organismos multicelulares, abrangendo plantas, animais, fungos, algas marrons e algas vermelhas. Embora compostos semelhantes sejam encontrados em organismos unicelulares e possam funcionar como moléculas sinalizadoras, não foi estabelecido um consenso sobre sua classificação como hormônios.

Vertebrados

Invertebrados

Em contraste com os vertebrados, os insetos e crustáceos exibem vários hormônios estruturalmente distintos, exemplificados pelo hormônio juvenil, que é um sesquiterpenóide.

Plantas

Exemplos notáveis incluem ácido abscísico, auxina, citocinina, etileno e giberelina.

Receptores

A maioria dos hormônios inicia uma resposta celular através da ligação inicial aos receptores da superfície celular ou aos receptores intracelulares. Uma única célula pode possuir múltiplos receptores distintos capazes de reconhecer o mesmo hormônio, mas ativando vias divergentes de transdução de sinal. Por outro lado, uma célula também pode apresentar vários receptores que reconhecem hormônios diferentes, mas convergem para a ativação de uma via bioquímica idêntica. Os receptores para a maioria dos peptídeos e muitos hormônios eicosanóides são integrados à membrana celular, funcionando como receptores de superfície celular. A classe predominante entre estes são os receptores acoplados à proteína G (GPCRs), caracterizados pelos seus sete domínios transmembranares alfa-helicoidais. A ligação de um hormônio ao seu receptor normalmente instiga uma cascata de efeitos secundários intracelulares, um processo denominado transdução de sinal. Isto muitas vezes implica a fosforilação ou desfosforilação de várias proteínas citoplasmáticas, alterações na permeabilidade dos canais iônicos ou concentrações elevadas de moléculas intracelulares que servem como mensageiros secundários, como o AMP cíclico. Além disso, certos hormônios proteicos interagem com receptores intracelulares situados no citoplasma ou no núcleo através de um mecanismo intracrino.

No caso dos hormônios esteróides e da tireoide, seus respectivos receptores estão situados intracelularmente, especificamente no citoplasma da célula-alvo. Esses receptores são membros da família de receptores nucleares, funcionando como fatores de transcrição ativados por ligantes. Para que estas hormonas se liguem aos seus receptores, devem primeiro atravessar a membrana celular, uma capacidade proporcionada pela sua natureza lipossolúvel. Posteriormente, o complexo hormônio-receptor transloca-se através da membrana nuclear para o núcleo da célula, onde se liga a sequências específicas de DNA. Este evento de ligação regula a expressão de determinados genes, elevando consequentemente os níveis das proteínas codificadas por estes genes. No entanto, a investigação indica que nem todos os receptores de esteróides são exclusivamente intracelulares; alguns estão associados à membrana plasmática.

Efeitos fisiológicos em humanos

Os hormônios exercem uma ampla gama de efeitos fisiológicos no corpo humano, incluindo:

• Modulação dos processos de crescimento (estimulação ou inibição)
• Regulação do ciclo sono-vigília e outros ritmos circadianos
• Influência na regulação do humor e nos estados emocionais
• Indução ou supressão de apoptose (morte celular programada)
• Ativação ou inibição das funções do sistema imunológico
• Regulação metabólica
• Preparação fisiológica para comportamentos adaptativos, como reprodução, agressão e evasão
• Orquestração de transições fisiológicas associadas às fases da vida, incluindo puberdade, papéis parentais e menopausa
• Controle dos ciclos reprodutivos
• Regulação dos sinais de apetite e saciedade

Os hormônios também podem regular a síntese e a secreção de outros hormônios, controlando assim o ambiente interno do corpo por meio de mecanismos homeostáticos.

Regulamentação

As taxas de biossíntese e secreção de hormônios são frequentemente governadas por ciclos de feedback negativo homeostático. Esses mecanismos dependem de fatores que afetam o metabolismo e a excreção hormonal. Conseqüentemente, uma concentração hormonal elevada por si só é insuficiente para iniciar o feedback negativo; em vez disso, deve ser ativado por uma produção excessiva do “efeito” pretendido do hormônio.

A secreção hormonal está sujeita a estimulação e inibição por vários fatores, incluindo:

• Outros hormônios, especificamente hormônios estimulantes ou liberadores.
• Concentrações plasmáticas de íons, nutrientes e globulinas de ligação.
• Atividade neuronal e estados psicológicos.
• Mudanças ambientais, como variações de luz ou temperatura.

Os hormônios tropicais constituem uma categoria distinta que estimula a produção hormonal em outras glândulas endócrinas. Por exemplo, o hormônio estimulador da tireoide (TSH) promove o crescimento e aumenta a atividade da glândula tireoide, um órgão endócrino, levando ao aumento da secreção dos hormônios da tireoide.

Para facilitar a rápida liberação de hormônios ativos na corrente sanguínea, as células sintetizadoras de hormônios podem produzir e armazenar precursores biologicamente inativos, conhecidos como pré ou pró-hormônios. Essas formas inativas podem então ser rapidamente convertidas em seu estado hormonal ativo ao receberem um estímulo apropriado.

Os eicosanóides funcionam como hormônios locais, exercendo efeitos específicos nas células-alvo próximas ao seu local de síntese. Sua classificação como "local" decorre dessa ação localizada e de sua rápida degradação, que os impede de chegar a locais fisiológicos distantes.

Os agonistas dos receptores também regulam os hormônios. Os hormônios, como ligantes, são moléculas que geram um sinal ao se ligarem ao local receptor de uma proteína. Os efeitos hormonais podem ser inibidos e, portanto, regulados por ligantes competitivos que se ligam ao mesmo receptor alvo do hormônio. Quando um ligante competitivo ocupa o local do receptor, o hormônio é impedido de se ligar e, conseqüentemente, não pode provocar uma resposta da célula-alvo. Esses ligantes competitivos são denominados antagonistas hormonais.

Aplicações terapêuticas

Numerosos hormônios, juntamente com seus análogos estruturais e funcionais, são empregados terapeuticamente. Os hormônios frequentemente prescritos incluem estrogênios e progestagênios (utilizados na contracepção hormonal e terapia de reposição hormonal), tiroxina (como levotiroxina para hipotireoidismo) e esteróides (para doenças autoimunes e várias doenças respiratórias). A insulina é um tratamento comum para muitos indivíduos com diabetes. Em otorrinolaringologia, as formulações locais geralmente incorporam equivalentes farmacológicos de adrenalina, enquanto os cremes de esteróides e vitamina D são amplamente aplicados em dermatologia.

Uma "dose farmacológica" ou "dose suprafisiológica" denota uma aplicação médica envolvendo uma quantidade hormonal que excede significativamente seus níveis fisiológicos naturais em um organismo saudável. Os efeitos provocados pelas doses farmacológicas de hormônios podem divergir das respostas às concentrações endógenas e podem oferecer benefícios terapêuticos, embora com potenciais reações adversas. Por exemplo, doses farmacológicas de glicocorticóides são conhecidas pela sua capacidade de suprimir a inflamação.

Interações hormonais-comportamentais

No nível neurológico, o comportamento pode ser deduzido a partir das concentrações hormonais, que são influenciadas pelos padrões de liberação hormonal, pela quantidade e distribuição dos receptores hormonais e pela eficiência desses receptores na mediação da transcrição genética. Embora a concentração hormonal não instigue diretamente o comportamento, pois isso diminuiria o papel de outros estímulos externos, ela modula o sistema, elevando a probabilidade de ocorrências comportamentais específicas.

Os hormônios não apenas influenciam o comportamento, mas o comportamento e os fatores ambientais também podem impactar as concentrações hormonais, estabelecendo assim um ciclo de feedback. Esta relação recíproca implica que o comportamento pode alterar os níveis hormonais, que subsequentemente afetam o comportamento, e assim por diante. Por exemplo, os ciclos de feedback hormônio-comportamento são cruciais para manter a consistência da secreção hormonal episódica, já que os comportamentos influenciados por esses hormônios liberados intermitentemente inibem diretamente sua descarga contínua.

Para verificar a presença de uma interação específica hormônio-comportamento dentro de um sistema biológico, três estágios gerais de raciocínio podem ser empregados:

• Espera-se que a incidência de um comportamento dependente de hormônios esteja correlacionada com a prevalência de sua fonte hormonal correspondente.
• Por outro lado, um comportamento regulado hormonalmente não é previsto se a fonte hormonal, ou seus modos de ação específicos, estiver ausente.
• Prevê-se que a reintrodução de uma fonte hormonal ausente, ou suas ações associadas, que influencia o comportamento, restaure o comportamento ausente.

Comparação com neurotransmissores

Apesar de sua intercambialidade coloquial frequente, hormônios e neurotransmissores apresentam diversas diferenças distintas:

• Os hormônios operam em escalas espaciais e temporais significativamente mais amplas em comparação com os neurotransmissores, que normalmente funcionam em distâncias em escala micrométrica.
• Os sinais hormonais possuem a capacidade de atravessar praticamente qualquer parte do sistema circulatório, enquanto os sinais neurais estão confinados às vias nervosas estabelecidas.
• Dada uma distância de viagem equivalente, os sinais neurais são transmitidos consideravelmente mais rápido (em milissegundos) do que os sinais hormonais (que operam ao longo de segundos, minutos ou horas), com os sinais neurais atingindo velocidades de até 100 metros por segundo.
• A sinalização neural funciona como um processo do tipo tudo ou nada, ou digital, enquanto a sinalização hormonal é uma ação continuamente variável, diretamente influenciada pela concentração hormonal.

Os neurohormônios representam uma classe de hormônios que compartilham características com os neurotransmissores. Eles se originam de células endócrinas ou células neuroendócrinas que recebem informações neuronais. Tanto os hormônios convencionais quanto os neuro-hormônios são secretados pelo tecido endócrino; entretanto, os neuro-hormônios emergem de uma interação entre reflexos endócrinos e neurais, estabelecendo uma via neuroendócrina. Enquanto as vias endócrinas geram sinais químicos como hormônios, a via neuroendócrina incorpora os sinais elétricos dos neurônios. Dentro dessa via, o sinal elétrico de um neurônio culmina na liberação de uma substância química, que constitui o neuro-hormônio. Em última análise, semelhante aos hormônios clássicos, os neuro-hormônios são descarregados na corrente sanguínea para atingir seus locais-alvo.

Proteínas de ligação

O transporte hormonal, particularmente o papel das proteínas de ligação, é um fator crítico na compreensão da função hormonal. A complexação de um hormônio com uma proteína de ligação oferece múltiplas vantagens: prolonga a meia-vida efetiva do hormônio ligado e estabelece uma reserva de hormônios ligados, estabilizando assim as flutuações na concentração de hormônios não ligados (à medida que os hormônios ligados repõem os não ligados após sua eliminação). Um exemplo notável de utilidade da proteína de ligação hormonal é a proteína de ligação à tiroxina, que transporta até 80% da tiroxina do corpo, um componente vital na regulação da taxa metabólica.

Referências

Referências

HMRbase: um banco de dados detalhando hormônios e seus receptores.

• HMRbase: um banco de dados de hormônios e seus receptores
• Hormônios no banco de dados Medical Subject Headings (MeSH) da Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA.
• "Hormônio." Dicionário Merryam-Webster.com. Merriam-Webster. OCLC 1032680871.Fonte: Arquivo da TORIma Academia