Insulina e Glucagon, Trabalhos de Enfermagem

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FACERES

INSULINA E GLUCAGON

Ceres-Go

FACERES

Insulina e Glucagon

Isaac Mesquita Gontijo

Daiane Cristina

Aryadynne Magno

Jordana Alves

Lucélia Virginia

Ceres-Go

Insulina e Glucagon

Trabalho de Bioquímica

Isaac Mesquita Gontijo

Daiane Cristina

Aryadynne Magno

Jordana Alves

Lucélia Virginia

Prof. Danival Ferreira de Castro Junior

Enfermagem 1º Período

SUMÁRIO

Introdução.......................................................................................

História da Insulina..........................................................................

Função e efeitos da Insulina no corpo humano..............................

Glucagon, o que é e qual sua função.............................................

Síntese de Insulina e Glucagon......................................................

dois. Esperamos que este trabalho seja de grande valor para todos

e que ele poça ser bem assimilado através das explicações e

imagens que nele se encontram. Os textos foram muito bem

selecionados e editados, não perdendo a qualidade é claro, para

que se poça atingir o melhor aproveitamento do assunto e o

máximo de assimilação do mesmo, Preocupamos em mencionar

sobre os medicamentos cuja fórmula original possui insulina ou

glucagon, abordamos assuntos de chamativos como, a hipo e a

hiperglicemia, sintomas, como agir, cuidar, e ate mesmo evitar.

Bem, é o bastante. Esperamos que você tenha um bom proveito

deste que em suas mãos esta, pois foi feito com muito esforço,

dedicação e seriedade.

Insulina e Glucagon

INTRODUÇÃO À INSULINA

(História da Insulina)

Em 23 de janeiro de 1922, na Universidade de Toronto, o Dr. Frederick Banting e seu aluno C. H. Best fizeram uma das maiores descobertas do século 20. Usaram, com sucesso, a insulina para tratar uma pessoa com diabetes, doença

que, até aquela época, era uma sentença de morte automática a qualquer pessoa que a tivesse. Antes dessa descoberta, não havia tratamento para a diabetes. Os portadores do tipo 1 morriam rapidamente, enquanto os portadores do tipo 2 morriam mais lentamente, sofrendo de complicações horríveis antes da morte. A Universidade de Toronto imediatamente deu às empresas farmacêuticas licença para produzir insulina com isenção de pagamento dos direitos. No início de 1923, aproximadamente um ano após a primeira injeção de teste, a insulina se tornou amplamente disponível, quando Eli Lilly and Company passaram a vender o Iletin, a primeira insulina comercialmente disponível, extraída do pâncreas de animais abatidos. A insulina animal funcionou bem, salvando milhões de vidas, mas não era exatamente compatível com o hormônio humano e, às vezes, provocava efeitos colaterais, como erupções na pele e reações alérgicas, que resultavam em perda de tecido nos locais da injeção. Nos 60 anos seguintes, a insulina se tornaria uma das proteínas mais estudadas no mundo. Durante esse tempo, os portadores de diabetes contavam com um hormônio purificado de animais, principalmente de bois e porcos. Em 1978, uma jovem empresa de biotecnologia chamada Genentech produziu a primeira insulina fabricada sinteticamente, que poderia ser produzida em grande quantidade. Usando bactérias ou leveduras como "fábricas" em miniatura, o gene para a insulina humana foi inserido no DNA bacteriano. O resultado foi a insulina humana, chamada de insulina de DNA recombinante, que não provocou os problemas que a insulina animal às vezes provocava. Quando se tornou largamente acessível no início dos anos 80, essa nova insulina mudou para sempre o tratamento da diabetes. Hoje, praticamente todos os portadores de diabetes que precisam de insulina usam uma forma de insulina humana recombinante em vez de insulina animal. A insulina foi extraída de forma bem sucedida do pâncreas de um cachorro, em 1922.

A era moderna tem estado cheia de avanços tecnológicos surpreendentes - viagem em alta velocidade, Internet etc. Entretanto, se você tem diabetes tipo um, com certeza você não é fã de uma inovação do século 20, em particular: terapia com insulina. Antes de existir a terapia com insulina, as pessoas, cujos

insulina de DNA recombinante, que não causa os problemas que a insulina animal às vezes causa. Diga a palavra insulina e quase todos terão uma história para contar e que, geralmente, não tem um final feliz. "Minha tia começou a tomar insulina e, logo depois, acabou ficando cega". "Conheço uma pessoa que toma insulina e está sempre doente". "Minha amiga começou a tomar insulina e ganhou 18 kg no ano passado". Além de histórias como estas, os profissionais da área da saúde também são conhecidos por ameaçarem seus pacientes com o uso da insulina como uma ferramenta de motivação. E dizem: "se você não se cuidar, tomar seus comprimidos, seguir a dieta rigorosamente, e começar a se exercitar regularmente, você precisará tomar insulina" ou "se isto não der certo, a única coisa que nos resta será a insulina".

Figura 1. Charles Herbert Best (1899 — 1978) foi um fisiologista canadense. Foi figura de destaque nas pesquisas sobre sangue e diabetes, assistente de Frederick Grant Banting na descoberta da insulina, em 1922.

FUNÇÃO E EFEITOS DA INSULINA NO CORPO HUMANO

A Insulina é o hormônio responsável pela redução da glicemia (taxa de glicose no sangue), ao promover o ingresso de glicose nas células. Ela também é essencial no consumo de carboidratos, na síntese de proteínas e no armazenamento de lipídios (gorduras). A taxa de glicose no sangue pode variar por diversos motivios, podemos citar algums que proporcionam o aumento dessa taxa como comida, estresse, menstruação, gravidez e certos medicamentos. Com a Insulina, quando os não diabéticos fazem a digestão, o nível da glicose sobe, o que desencadeia a liberação de insulina no sangue, pelo pâncreas. Esta insulina permite às células usarem glicose. Como as células usam a glicose, os níveis de glicose no sangue baixam.

Podemos entaõ entender que função metabólica da insulina no corpo humano é regular o metabolismo da glicose por todos os tecidos do corpo, com exceção do cérebro. Ela aumenta a velocidade de transporte da glicose para dentro das células musculares e do tecido adiposo. Com a captação da glicose, se ela não for imediatamente catabolizada como fonte de obtenção energética, gera-se glicogênio nos músculos e triglicerídeos no tecido adiposo. Ou seja, o efeito da insulina é hipoglicemiante, visto que reduz a glicemia sangüínea. Dentre suas funções principais, está o transporte de proteínas (aminoácidos) e carboidratos (glicose) para dentro da célula. Porém, o efeito da insulina é uma faca de dois gumes, pois ela pode evitar a quebra de gorduras e ainda aumentar a sua reserva. Podemos dizer que através da quantidade de glicose disponível no sangue. Se a taxa de glicose está baixa no sangue receptores no fígado são acionados para que ocorra a quebra de glicogênio em glicose. A insulina coloca a glicose circulante no sangue p/ dentro da célula onde ela será consumida ou armazenada (no fígado em forma de glicogênio). No aumento da síntese de glicogênio: a insulina induz à armazenagem de glicose nas células do fígado (e dos músculos) na forma de glicogênio; a diminuição dos níveis de insulina ocasiona a conversão do glicogênio de volta a glicose pelas células do fígado e a excreção da substância no sangue. É a ação clínica da insulina que reduz os níveis altos de glicemia diagnosticados na diabetes. Ela e produzida para “queimar” o açúcar em nosso organismo. A insulina tem sua atuação voltada para a absorção de glicose pelas células do fígado, músculos esqueléticos e tecido adiposo, diminuindo sua concentração devido à retirada de glicose do sangue. Quando hidratos de carbono são ingeridos e absorvidos, a glicemia aumenta; neste momento, células produtoras de insulina liberam este hormônio para a corrente sanguínea. Esta liberação reduz a glicemia, dirigindo a glicose do sangue para o fígado, músculos e tecido adiposo, a fim se ser usada mais tarde na produção de energia. Por ter sido o primeiro dos hormônios a ser purificado, cristalizado e sintetizado por técnicas de biologia molecular, a insulina é considerada como modelo de hormônio peptídico. O importante conceito de pro peptídeo advém do estudo de sua síntese. Sua importância médica é fundamental, cerca de cinco por cento da população de países desenvolvidos tem diabetes mellitus, e outros cinco por cento poderão

• aumento na glicogênese (polimerização de glicose, formando glicogênio)
• aumento na transformação de glicose em gordura

Efeitos da insulina no metabolismo das proteínas:

• aumento no transporte de aminoácidos através da membrana celular
• maior disponibilidade de aminoácidos no líquido intracelular
• aumento na quantidade de RNA no líquido intracelular
• aumento na atividade dos ribossomos no interior das células
• aumento na síntese protéica
• redução na lise protéica
• aumento no crescimento

Efeitos da insulina no metabolismo das gorduras:

• aumento na transformação de glicose em gordura
• redução na mobilização de ácidos graxos dos tecidos adiposos
• redução na utilização de ácidos graxos pelas células INSULINA Ação Efeito Estímulo Armazenamento da glicose exógena Estímulo Síntese protéica Estímulo Lipogênese Inibição Gliconeogênese e glicogenólise Inibição Lipólise

Figura 2. Tabela das ações da insulina no metabolismo

GLUCAGON – O QUE É E QUAL SUA FUNÇÃO.

A palavra glucagon deriva de gluco, glucose (glicose) e agon, agonista, ou agonista para a glicose. O Glucagon é um hormônio polipeptídeo produzido nas células alfa das ilhotas de Langerhans do pâncreas e também em células espalhadas pelo trato

gastrointestinal. São conhecidas inúmeras formas de glucagon, sendo que a forma biologicamente ativa tem 29 aminoácidos. É um hormônio muito importante no metabolismo dos carboidratos. Sua ação mais conhecida é aumentar a glicemia (nível de glicose no sangue), contrapondo-se aos efeitos da insulina. O glucagon age na conversão do ATP (trifosfato de adenosina) a AMP-cíclico, composto importante na iniciação da glicogenólise, com imediata produção e liberação de glicose pelo fígado. O glucagon ajuda a manter os níveis de glicose no sangue ao se ligar aos receptores do glucagon nos hepatócitos (células do fígado), fazendo com que o fígado libere glicose - armazenada na forma de glicogênio - através de um processo chamado glicogenólise. Assim que estas reservas acabam, o glucagon faz com que o fígado sintetize glicose adicional através da gliconeogênese. Esta glicose é então lançada na corrente sanguínea. Estes dois mecanismos levam à liberação de glicose pelo fígado, prevenindo o desenvolvimento de uma hipoglicemia. O glucagon é secretado pelas células alfa das ilhotas de Langerhans, é muito importante principalmente para evitar que ocorra uma hipoglicemia acentuada no organismo de uma pessoa. Quando a concentração de glicose no sangue atinge valores baixos, as células alfa das ilhotas de Langerhans liberam uma maior quantidade de glucagon. O glucagon, então, faz com que a glicose sanguínea aumente e retorne aos valores aceitáveis como normal. Os principais mecanismos através dos quais o glucagon faz aumentar a glicemia são: Aumento na glicogenólise (despolimerização do glicogênio armazenado nos tecidos, liberando glicose para a circulação) e o aumento na gliconeogênese, através da qual elementos que não são carboidratos (proteínas e glicerol) transformam-se em glicose. O glucagon age nas mesmas células que a insulina, mas tem efeitos opostos, ele estimula o fígado e os músculos a quebrarem o glicogênio armazenado (glicogenólise) e liberar glicose e estimula a gliconeogênese no fígado e rins. Diferente da insulina, o glucagon mobiliza glicose das reservas de dentro do corpo e aumenta as concentrações de glicose na corrente sangüínea; caso contrário, a glicose do seu sangue cairia para níveis perigosamente baixos. Então como acabamos de ver o glucagon tem como principal função

Cada Ilhota de Langerhans é constituída por diversos tipos de células. Destacam-se as células alfa, que produzem o hormônio glucagon e as células beta, que produzem a insulina. Ambos os hormônios, insulina e glucagon, são bastante importantes devido aos seus efeitos no metabolismo dos carboidratos, proteínas e gorduras. A Insulina é produzida pelas células beta das ilhotas de Langerhans, atua no metabolismo dos carboidratos, proteínas e gorduras. O Glucagon é secretado pelas células alfa das ilhotas de Langerhans, é muito importante principalmente para evitar que ocorra uma hipoglicemia acentuada no organismo de uma pessoa. A partir de agora daremos maior atenção nas ações ligadas á Insulina. A Insulina é um hormônio polipeptídico produzido pelas células betas das ilhotas de Langerhans – grupos de células que fazem parte da porção endócrina do pâncreas (Figura 3.2). Seus efeitos metabólicos são anabólicos, favorecendo por exemplo, a síntese de glicogênio, de triacilgliceróis e de proteínas.

Figura 3. Ilhotas de Langerhans

A. ESTRUTURA DA INSULINA

A insulina é composta de 51 aminoácidos arranjados em duas cadeias polipeptídicas, designadas A e B, as quais estão unidas por duas pontes dissulfeto (Figura 3.3A). A molécula de insulina também contém uma ligação dissulfeto intramolecular entre resíduos de aminoácidos da cadeia A. A insulina bovina difere da humana em três posições de aminoácidos, enquanto a insulina porcina varia em apenas uma posição.

B. SÍNTESE DA INSULINA O processamento e o transporte de intermediários que ocorrem durante a síntese de insulina são mostrados nas Figuras 3.3B e 3.4. Note que a biossíntese envolve dois precursores inativos, a pré-pró-insulina e a pró-insulina, que são clivados seqüencialmente para formar o hormônio ativo mais o peptídeo C (Veja a Figura 3.4). O peptídeo C é essencial para a organização correta da molécula de insulina, além disso, devido

a sua meia-vida mais longa no plasma, o peptídeo C é um bom indicador da produção e da secreção de insulina no diabetes juvenil. A insulina é estocada em grânulos de citosol que, com o estímulo apropriado é liberada por exocitose, A insulina é degradada pela enzima insulinase, presente no fígado e, em menor quantidade, nos rins. A insulina possui uma meia-vida plasmática de aproximadamente seis minutos. Essa curta duração de ação permite alterações rápidas nos níveis circulantes desse hormônio.

Figura 3. A. Estrutura da insulina. B. Formação da insulina a partir da pré-pró-insulina.

Figura 3. Movimentos intracelulares da Insulina e seus precursores. RER= Retículo endoplasmático rugoso

C. REGULAÇÃO E SECREÇÃO DA INSULINA

1. Estimulação da Secreção da Insulina. A secreção da insulina pelas células beta das ilhotas de Langerhnas do pâncreas esta intimamente coordenada com a liberação do glucagon pelas células alfa pancreáticas. As quantidades relativas de insulina e glucagon liberadas pelo pâncreas são reguladas de modo que a velocidade de produção da glicose hepática é mantida igual a velocidade da glicose pelos tecidos periféricos. Em vista do seu papel de coordenadora, não surpreende que a célula beta responda a uma variedade de estímulos. Em especial, à síntese e a secreção de insulina são aumentadas por: a. Glicose. As células beta são os mais importantes semeadores corporais de glicose. Assim como o fígado, as células beta possuem atividade glicocinase e, portanto, podem fosforilar a glicose em quantidades proporcionais à sua concentração sangüínea real. A ingestão de glicose ou de uma refeição rica em carboidratos leva a um aumento de

situações de emergência, o sistema nervoso simpático substitui em grande parte a concentração plasmática de glicose como influência controlada da secreção das células beta. A regulação da secreção de insulina está resumida na Figura 3.6.

Figura 3. Alterações dos níveis sangüíneos de glicose, insulina e glucagon após a ingestão de uma refeição rica em carboidratos.

Figura 3.6 Regulação e liberação da insulina pelas células beta pancreáticas.

d. EFEITOS METABÓLICOS DA INSULINA

1. Efeito Sobre o Metabolismo e Carboidratos. Os efeitos da insulina no metabolismo da glicose são os mais proeminentes em três tecidos: fígado, músculo e tecido adiposo. No fígado, a insulina diminui a produção de glicose por inibir a gliconeogênese e a degradação de glicogênio. No músculo e no fígado, a insulina aumenta a síntese de glicogênio. No músculo e no tecido adiposo, a insulina aumenta a captação de glicose por aumentar e número de transportadores de glicose na membrana celular. Assim a administração intravenosa de insulina causa uma diminuição imediata na concentração de glicose no sangue.
2. Efeitos Sobre o Metabolismo de Lipídeos. O tecido adiposo responde dentro de minutos a administração de insulina, a qual causa uma importante redução na liberação de ácidos graxos:

a. Diminuição na degradação de triacilgliceróis. A insulina diminui os níveis de ácidos graxos circulantes por inibir a atividade da lípase sensível a hormônio no tecido adiposo. A insulina provavelmente age por promover a desfosforilação e, portanto, a inativação da enzima.

b. Aumento na síntese de triacilgliceróis. A insulina aumenta o transporte e o metabolismo da glicose nos adipócitos, fornecendo o substrato glicerol-3-fosfato para a síntese de triacilglirecróis. A insulina também aumenta a atividade da lípase lipoprotéica no tecido adiposo, por aumentar a síntese da enzima, fornecendo assim, ácidos graxos para a esterificação.

3. (^) Efeitos Sobre a Síntese Protéica. Na maioria dos tecidos, a insulina estimula a entrada de aminoácidos nas células e a síntese de proteínas.

e. MECANISMO DE AÇÃO DA INSULINA A insulina liga-se a receptores específicos de alta afinidade na membrana celular da maioria dos tecidos, incluindo o fígado, o músculo e o tecido adiposo. Esse é o primeiro passo em uma cascata de reações, levando finalmente a um conjunto de ações biológicas diversas.

1. Receptor da Insulina. O receptor de insulina é sintetizado como um polipeptídio único, que é glicolilado e clivado em subunidades alfa e beta, as quais são, então, reunidas em um tetrâmero unido por ligações dissulfeto. Um domínio hidrofóbico em cada subunidade beta atravessa a membrana plasmática. A subunidade alfa contém a sítio de ligação da insulina. O domínio citosólico da subunidade beta é uma tirosina-cinase, a qual é ativada pela insulina.
2. Tradução de Sinal A ligação da insulina às subunidades alfa do receptor de insulina induz alterações conformacionais que irão atingir as subunidades beta. Isso promove uma rápida autofosforilação de um resíduo específico de tirosina em cada subunidade beta. A autofosforilação inicia uma cascata de respostas de sinalização celular, incluindo a fosforilação de uma família de proteínas denominadas proteínas substratos do receptor de insulina (SRIs). Já foram identificados pelo menos quatro SRIs, os quais apresentam

atividade enzimática induzidas pela insulina em muitos tipos de células ocorrem dentro de minutos a horas e refletem alterações no estado de fosforilação de proteínas existentes. A insulina também desencadeia um aumento na quantidade de muitas enzimas, como a glicocinase, a fosfofrutocinase e a piruvato-cinase, que requerem horas e dias. Essas alterações refletem um aumento na transcrição gênica, no RNAm e na síntese enzimática. Abordaremos agora alguns pontos importantes sobre o Glucagon.

O glucagon é um hormônio polipeptídico secretado pelas células alfa das ilhotas de Langerhans pancreáticas. O glucagon, juntamente com a adrenalina, c cortisol e o hormônio do crescimento (os hormônios contra- reguladores), se opõe a muitas das ações da insulina. Em especial, o glucagon age na manutenção dos níveis de glicose sangüínea, pela ativação da glicogenólise e da gliconeogênese hepáticas. O glucagon é composto por 29 aminoácidos arranjados em uma única cadeia polipeptídica. Ao contrário da insulina, a seqüência de aminoácidos no glucagon é a mesma em todas as espécies de mamíferos, examinadas até o momento. O glucagon é sintetizado como uma grande molécula precursora, que é convertida no glucagon através de uma série de clivagens proteolíticas seletivas, similares àquelas descritas na biossíntese da insulina.

A. ESTÍMULO DA SECREÇÃO DE GLUCAGON A célula alfa é responsiva um uma variedade de estímulos que sinalizam uma hipoglicemia real ou potencial. Especialmente a secreção do glucagon é aumentada por:

1. Glicemia Baixa

Uma diminuição na concentração plasmática de glicose é o principal estímulo para a liberação de glucagon. Durante um jejum noturno ou prolongado, os níveis elevados de glucagon previnem a hipoglicemia.

2. Aminoácidos Os aminoácidos derivados de uma refeição que contém proteínas estimulam a liberação de glucagon e de insulina. O glucagon impede efetivamente a hipoglicemia, que de outra forma ocorreria como resultado da secreção aumentada de insulina após uma refeição protéica.
3. Adrenalina Níveis elevados de adrenalina circulante produzida pela medula adrenal ou de noradrenalina produzida pela inversão simpática do pâncreas, ou de ambas estimulam a liberação de glucagon. Assim durante períodos de estresse, trauma ou exercício intenso, os níveis elevados de adrenalina podem impedir o efeito dos substratos circulantes sobre as células alfa. Nessas situações, independentemente da concentração de glicose no sangue, os níveis de glucagon se elevam em antecipação ao aumento na utilização de glicose. Em contraste os níveis de insulina são reduzidos.

B. INIBICÃO DA SECREÇÃO DE GLUCAGON

A secreção de glucagon diminui significamente com o aumento de glicose e de insulina no sangue. Essas substâncias estão aumentas após a ingestão de glicose ou de uma refeição rica em carboidratos. A regulação da secreção do glucagon está resumida na Figura 3.9.

Figura 3.