Objectivos de Aprendizagem
No final desta secção, será capaz de:
- Lista e descrever a acção alvo das hormonas produzidas pelo pâncreas.
O pâncreas é um órgão longo e esguio, a maior parte do qual se localiza posteriormente à metade inferior do estômago (Figura 1). Embora seja principalmente uma glândula exócrina, secretando uma variedade de enzimas digestivas, o pâncreas tem uma função endócrina. As suas ilhotas pancreáticas-clusters de células anteriormente conhecidas como ilhotas de Langerhans-secrete as hormonas glucagon, insulina, somatostatina, e polipéptido pancreático (PP).
Figure 1. A função exocrina pancreática envolve as células acinares que secretam as enzimas digestivas que são transportadas para o intestino delgado pelo ducto pancreático. A sua função endócrina envolve a secreção de insulina (produzida por células beta) e glucagon (produzido por células alfa) dentro das ilhotas pancreáticas. Estas duas hormonas regulam a taxa de metabolismo da glicose no organismo. O micrográfico revela ilhotas pancreáticas. LM × 760. (Micrografia fornecida pelos Regentes da Faculdade de Medicina da Universidade de Michigan © 2012)
Células e Secreções das ilhotas pancreáticas
As ilhotas pancreáticas contêm cada uma quatro variedades de células:
- A célula alfa produz a hormona glucagon e constitui aproximadamente 20 por cento de cada ilhéu. O glucagon desempenha um papel importante na regulação da glucose no sangue; níveis baixos de glucose no sangue estimulam a sua libertação.
- A célula beta produz a hormona insulina e constitui aproximadamente 75 por cento de cada ilhota. Níveis elevados de glicose no sangue estimulam a libertação de insulina.
li> A célula delta é responsável por 4% das células da ilhota e segrega a hormona peptídeo somatostatina. Recordar que a somatostatina também é libertada pelo hipotálamo (como GHIH), e que o estômago e os intestinos também a secretam. Uma hormona inibidora, a somatostatina pancreática inibe a libertação tanto do glucagon como da insulina.li> A célula PP é responsável por cerca de um por cento das células de ilhotas e segrega a hormona polipéptida pancreática. Pensa-se que desempenha um papel no apetite, bem como na regulação das secreções exócrinas e endócrinas do pâncreas. O polipéptido pancreático libertado após uma refeição pode reduzir ainda mais o consumo alimentar; contudo, é também libertado em resposta ao jejum.
Regulação dos Níveis de Glicose Sanguínea por Insulina e Glucagon
Glucose é necessária para a respiração celular e é o combustível preferido para todas as células do corpo. O corpo deriva a glucose a partir da decomposição dos alimentos e bebidas que consumimos, contendo hidratos de carbono. A glicose não consumida imediatamente pelas células para combustível pode ser armazenada pelo fígado e músculos como glicogénio, ou convertida em triglicéridos e armazenada no tecido adiposo. As hormonas regulam tanto o armazenamento como a utilização da glicose, conforme necessário. Os receptores localizados no pâncreas detectam os níveis de glucose no sangue, e subsequentemente as células pancreáticas secretam glucagon ou insulina para manter os níveis normais.
Glucagon
Receptores no pâncreas podem detectar a diminuição dos níveis de glucose no sangue, tais como durante períodos de jejum ou durante trabalho de parto prolongado ou exercício (Figura 2). Em resposta, as células alfa do pâncreas secretam a hormona glucagon, que tem vários efeitos:
- Estimula o fígado a converter de novo as suas reservas de glicogénio em glicose. Esta resposta é conhecida como glicogenólise. A glicose é então libertada na circulação para utilização pelas células do corpo.
- Estimula o fígado a absorver aminoácidos do sangue e convertê-los em glicose. Esta resposta é conhecida como gluconeogénese.
li> Estimula a lipólise, a decomposição dos triglicéridos armazenados em ácidos gordos livres e glicerol. Parte do glicerol livre libertado na corrente sanguínea viaja para o fígado, o que o converte em glicose. Esta é também uma forma de gluconeogénese.
Juntos, estas acções aumentam os níveis de glicose no sangue. A actividade do glucagon é regulada através de um mecanismo de feedback negativo; o aumento dos níveis de glucose no sangue inibe a produção e secreção de glucagon.
Figure 2. A concentração de glicose no sangue é mantida firmemente entre 70 mg/dL e 110 mg/dL. Se a concentração de glicose no sangue subir acima deste intervalo, a insulina é libertada, o que estimula as células do corpo a removerem a glicose do sangue. Se a concentração de glucose no sangue descer abaixo deste intervalo, é libertado glucagon, que estimula as células corporais a libertarem glucose no sangue.
Insulina
A função primária da insulina é facilitar a absorção de glucose pelas células corporais. Os glóbulos vermelhos, assim como as células do cérebro, fígado, rins e o revestimento do intestino delgado, não têm receptores de insulina nas suas membranas celulares e não necessitam de insulina para a absorção de glicose. Embora todas as outras células do corpo necessitem de insulina para a absorção de glicose da corrente sanguínea, as células musculares esqueléticas e as células adiposas são os alvos primários da insulina.
A presença de alimentos no intestino desencadeia a libertação de hormonas do tracto gastrointestinal, tais como o peptídeo insulino-trópico dependente do glucose-dependente (anteriormente conhecido como peptídeo inibitório gástrico). Este é, por sua vez, o gatilho inicial da produção e secreção de insulina pelas células beta do pâncreas. Uma vez ocorrida a absorção de nutrientes, o aumento dos níveis de glucose no sangue resultante estimula ainda mais a secreção de insulina.
Precisamente, a forma como a insulina facilita a absorção da glucose não é totalmente clara. No entanto, a insulina parece activar um receptor de tirosina quinase, desencadeando a fosforilação de muitos substratos dentro da célula. Estas múltiplas reacções bioquímicas convergem para apoiar o movimento das vesículas intracelulares contendo transportadores de glicose facilitadores para a membrana celular. Na ausência de insulina, estas proteínas de transporte são normalmente recicladas lentamente entre a membrana celular e o interior da célula. A insulina desencadeia o movimento rápido de uma piscina de vesículas transportadoras de glicose para a membrana celular, onde se fundem e expõem os transportadores de glicose ao líquido extracelular. Os transportadores movem então a glicose por difusão facilitada para o interior da célula.
Pergunta de prática
Veja o vídeo para ver uma animação descrevendo a localização e função do pâncreas. O que corre mal na função da insulina na diabetes tipo 2?
Insulina também reduz os níveis de glucose no sangue ao estimular a glicólise, o metabolismo da glucose para a geração de ATP. Além disso, estimula o fígado a converter o excesso de glicose em glicogénio para armazenamento, e inibe as enzimas envolvidas na glicogénese e gluconeogénese. Finalmente, a insulina promove a síntese de triglicéridos e proteínas. A secreção de insulina é regulada através de um mecanismo de feedback negativo. À medida que os níveis de glicose no sangue diminuem, uma maior libertação de insulina é inibida. As hormonas pancreáticas estão resumidas na Tabela 1.
| Tabela 1. Hormonas do Pâncreas | ||
|---|---|---|
| Insulina (células beta) | ||
| Somatostatina (células delta) | Proteína | Inibe a libertação de insulina e glucagon |
| Proteína | Role in appetite | |
Desordens do Sistema Endócrino
Diabetes Mellitus
Disfunção da produção e secreção de insulina, bem como a reacção das células-alvo à insulina, pode levar a uma condição chamada diabetes mellitus. Uma doença cada vez mais comum, a diabetes mellitus tem sido diagnosticada em mais de 18 milhões de adultos nos Estados Unidos, e em mais de 200.000 crianças. Estima-se que até mais 7 milhões de adultos tenham a doença mas não tenham sido diagnosticados. Além disso, estima-se que aproximadamente 79 milhões de pessoas nos EUA têm pré-diabetes, uma condição em que os níveis de glucose no sangue são anormalmente elevados, mas ainda não suficientemente elevados para serem classificados como diabetes.
Existem duas formas principais de diabetes mellitus. A diabetes de tipo 1 é uma doença auto-imune que afecta as células beta do pâncreas. Certos genes são reconhecidos para aumentar a susceptibilidade. As células beta das pessoas com diabetes tipo 1 não produzem insulina; assim, a insulina sintética deve ser administrada por injecção ou infusão. Esta forma de diabetes é responsável por menos de 5% de todos os casos de diabetes.
diabetes tipo 2 é responsável por aproximadamente 95% de todos os casos. É adquirida, e os factores do estilo de vida, tais como dieta pobre, inactividade, e a presença de pré-diabetes aumentam grandemente o risco de uma pessoa. Cerca de 80 a 90 por cento das pessoas com diabetes tipo 2 têm excesso de peso ou são obesas. Na diabetes de tipo 2, as células tornam-se resistentes aos efeitos da insulina. Em resposta, o pâncreas aumenta a sua secreção de insulina, mas com o tempo, as células beta tornam-se esgotadas. Em muitos casos, a diabetes tipo 2 pode ser invertida por uma perda de peso moderada, actividade física regular e consumo de uma dieta saudável; contudo, se os níveis de glucose no sangue não puderem ser controlados, o diabético acabará por necessitar de insulina.
Duas das primeiras manifestações da diabetes são a micção excessiva e a sede excessiva. Elas demonstram como os níveis descontrolados de glicose no sangue afectam o funcionamento dos rins. Os rins são responsáveis pela filtração da glicose do sangue. O excesso de glicose no sangue atrai água para a urina, e como resultado a pessoa elimina uma quantidade anormalmente grande de urina doce. A utilização de água corporal para diluir a urina deixa o corpo desidratado, pelo que a pessoa fica com uma sede invulgar e contínua. A pessoa pode também passar fome persistente porque as células do corpo são incapazes de aceder à glicose na corrente sanguínea.
p>Todos os anos, níveis persistentemente elevados de glicose nos tecidos lesionados pelo sangue em todo o corpo, especialmente os dos vasos sanguíneos e nervos. A inflamação e lesão do revestimento das artérias levam à aterosclerose e a um risco acrescido de ataque cardíaco e AVC. Os danos nos vasos sanguíneos microscópicos dos rins prejudicam a função renal e podem levar a insuficiência renal. Os danos nos vasos sanguíneos que servem os olhos podem levar à cegueira. Os danos nos vasos sanguíneos também reduzem a circulação para os membros, enquanto que os danos nos nervos levam a uma perda de sensibilidade, chamada neuropatia, particularmente nas mãos e nos pés. Juntas, estas alterações aumentam o risco de lesão, infecção e morte dos tecidos (necrose), contribuindo para uma elevada taxa de amputações dos dedos dos pés, pés e membros inferiores das pernas em pessoas com diabetes. A diabetes incontrolada também pode levar a uma forma perigosa de acidose metabólica chamada cetoacidose. Privadas de glicose, as células dependem cada vez mais de reservas de gordura para o combustível. No entanto, em estado de carência de glucose-deficiente, o fígado é forçado a utilizar uma via alternativa de metabolismo lipídico que resulta no aumento da produção de corpos cetónicos (ou cetonas), que são ácidos. A acumulação de cetonas no sangue causa cetoacidose, a qual – se não for tratada – pode levar a um “coma diabético” que ameaça a vida. Juntas, estas complicações fazem da diabetes a sétima principal causa de morte nos Estados Unidos.
Diabetes é diagnosticada quando os testes laboratoriais revelam que os níveis de glucose no sangue são superiores ao normal, uma condição chamada hiperglicemia. O tratamento da diabetes depende do tipo, da gravidade da condição, e da capacidade do paciente de fazer mudanças no seu estilo de vida. Como já foi referido, a perda de peso moderada, a actividade física regular e o consumo de uma dieta saudável podem reduzir os níveis de glicose no sangue. Alguns pacientes com diabetes tipo 2 podem ser incapazes de controlar a sua doença com estas mudanças de estilo de vida, e necessitarão de medicação. Historicamente, o tratamento de primeira linha da diabetes de tipo 2 era a insulina. Os avanços da investigação resultaram em opções alternativas, incluindo medicamentos que melhoram a função pancreática.
Veja o vídeo para ver uma animação descrevendo o papel da insulina e do pâncreas na diabetes.
Revisão do capítulo
O pâncreas tem tanto funções exócrinas como endócrinas. Os tipos de células da ilhota pancreática incluem células alfa, que produzem glucagon; células beta, que produzem insulina; células delta, que produzem somatostatina; e células PP, que produzem polipéptido pancreático. A insulina e o glucagon estão envolvidos na regulação do metabolismo da glicose. A insulina é produzida pelas células beta em resposta a níveis elevados de glicose no sangue. Aumenta a absorção e utilização da glucose pelas células-alvo, bem como o armazenamento do excesso de glucose para utilização posterior. A disfunção da produção de insulina ou da resistência das células-alvo aos efeitos da insulina causa a diabetes mellitus, uma desordem caracterizada por níveis elevados de glicose no sangue. O glucagon hormonal é produzido e secretado pelas células alfa do pâncreas em resposta aos baixos níveis de glicose no sangue. O glucagon estimula mecanismos que aumentam os níveis de glucose no sangue, tais como o catabolismo do glicogénio em glucose.
Self Check
Responda à(s) pergunta(s) abaixo para ver até que ponto compreende os tópicos abordados na secção anterior.
Perguntas de Pensamento Críticas
- Qual seria a consequência fisiológica de uma doença que destruiu as células beta do pâncreas?
- Porque é que os cuidados com os pés são extremamente importantes para as pessoas com diabetes mellitus?
Glossário
célula alfa: tipo de célula de ilhotas pancreáticas que produz a hormona glucagon
célula beta: tipo de célula da ilhota pancreática que produz a hormona insulina
célula delta: tipo de célula menor no pâncreas que segrega a hormona somatostatina
diabetes mellitus: condição causada pela destruição ou disfunção das células beta do pâncreas ou resistência celular à insulina que resulta em níveis anormalmente elevados de glicose no sangue
glucagon: hormona pancreática que estimula o catabolismo do glicogénio à glicose, aumentando assim os níveis de glicose no sangue
hyperglycemia: níveis anormalmente elevados de glicose no sangue
insulina: hormona pancreática que aumenta a absorção e utilização celular da glicose, diminuindo assim os níveis de glicose no sangue
pancreas: órgão com funções exócrinas e endócrinas localizado posteriormente ao estômago que é importante para a digestão e a regulação da glicose no sangue
ilhotas pancreáticas: aglomerados especializados de células pancreáticas que têm funções endócrinas; também chamados ilhotas de Langerhans
célula PP: tipo de célula menor no pâncreas que segrega a hormona polipéptida pancreática