sábado, 6 de julho de 2013

Acetilcolina e sua atuação na regulação motora

A acetilcolina é um neurotransmissor que atua tanto no Sistema Nervoso Central (SNC), quanto no Periférico (SNP). É formado a partir da junção de colina e acetil coenzima-A pela enzima colina-aciltransferase, que gera acetilcolina e coenzima-A. Esse neurotransmissor fica armazenado em vesículas até que um impulso nervoso indique a sua saída, para que assim, ele exerça a sua função.
Dentre as suas funções, as que possuem maior importância para a relação com a hipertensão dependem do nervo em que atuam, sendo que se for por meio do vago, causa bradicardia e se for por meio de nervos periféricos, causa taquicardia.
Seu tempo de vida útil é pequeno, pois logo depois de exercida a sua função (despolarização do neurônio pós-sináptico), uma enzima, a acetilcolinesterase, a inativa.
Mas antes disso, veremos como a acetilcolina atua nos receptores nicotínicos e muscarínicos, e assim, qual é a sua função nos mesmos.
Os receptores nicotínicos se encontram no cérebro, na medula espinhal, nos gânglios ortossimpáticos e parassimpáticos e entre as junções neuromusculares. Os receptores nicotínicos, na realidade, são canais iônicos, e isso significa que quando a acetilcolina se conjuga com o receptor, este muda a sua conformação e assim, tem-se a abertura dos canais. Esse canal é permeável a sódio e potássio, logo medeiam uma transmissão excitatória rápida.


É exatamente esse fato que permite que ocorra a sinalização de ações que o corpo dever realizar. Assim sendo, vem a pergunta do porque o nome de receptores nicotínicos. A resposta se deve ao fato de que a nicotina também se liga a esses receptores e em pequenas quantidades, aumenta a atividade dos mesmos.

No entanto, a acetilcolina também atua nos receptores muscarínicos. Esses receptores, diferentemente dos nicotínicos, não atuam como canais iônicos e sim associados a proteína G. Esse fato torna com que a ação seja mais lenta, podendo ser excitatória ou inibitória. Existem 5 subtipos de receptores, sendo eles: M1, M2, M3, M4 e M5. Dentre eles, os mais importantes para o estudo sobre hipertensão são o M2 e o M3, pois este é o que está presente no endotélio dos vasos.
O receptor M3 tem sua função semelhante ao receptor α1 de adrenalina e atua da seguinte maneira:



  1. A acetilcolina se liga ao receptor M3 e forma o complexo hormônio-receptor;
  2. O complexo hormônio-receptor ativa uma proteína G (no caso, a Gp);
  3. A proteína G (ativada) estimula a ativação da fosfolipase C;
  4. A fosfolipase C catalisa a hidrólise de um componente da membrana plasmática (fosfatidilinositol-bifosfato ou PIP2), produzindo o inositol-trifosfato (ou IP3);
  5. O acoplamento de IP3 nos canais IP3 liberadores de Ca++;
  6. O Ca++ livre no citoplasma também se liga nos canais de Ca e libera mais cálcio para o citoplasma*.
Esse acúmulo de Ca++ estimula a síntese de NO (óxido nítrico), e este é um dos principais responsáveis pela vasodilatação.

O M2, por sua vez está presente no coração, e ele atua inibindo a produção de cAMP, semelhante ao que acontece com os receptores α2 de adrenalina. Essa inibição também se dá nos canais de Ca++ dependente de voltagem e assim provocam a bradicardia.


Contudo, como foi dito anteriormente a acetilcolina não pode gerar esse estímulo indefinidamente, e é exatamente neste momento em que a acetilcolinerase atua. Ela hidrolisa a acetilcolina em colina e acetil-coenzima A, que é redirecionado ao neurônio pré-sináptico por vesículas.

Fontes:
http://www.uff.br/WebQuest/downloads/Regvascular.pdf.
Biologia Molecular da Célula, Alberts -4ª ed.

quinta-feira, 4 de julho de 2013

Adrenalina e sua função na regulação motora

A adrenalina é um hormônio produzido na medula das glândulas supra-renais e por sua atividade no sistema nervoso simpático, é classificado também como um neurotransmissor. Ela é ativada em situações de exercícios físicos, perigo e de sustos e por isso atua no corpo de diversas maneiras, sendo as mais importantes: estimulação da glicogenólise muscular e hepática, degradação de triacilglicerol no tecido adiposo e aumento da força e ritmo cardíacos, por isso é conhecida como um vasopressor. A mesma atua conjuntamente com o cortisol, sendo que ambos possuem um efeito agonista, ou seja, estimulam a mesma atividade, e de certa forma, amplificam o efeito do outro.



A adrenalina atingem as células alvo se ligando a receptores na membrana, podendo ser do tipo α1, α2 β1 ou β2. Sabe-se que quando a adrenalina se liga aos receptores do tipo α o efeito é a vasoconstrição, e quando essa ligação se dá com receptores do tipo β o efeito é a
vasodilatação. Sendo assim, veremos a seguir como ocorre essas ligações e quais são, portanto, suas diferenças.

O receptor α1 está diretamente relacionado com a formação de IP3, que por sua vez está diretamente relacionado com a quantidade de cálcio intracelular. Mas veremos como isso ocorre:
  1. A adrenalina se liga ao receptor α1 e forma o complexo hormônio-receptor;
  2. O complexo hormônio-receptor ativa uma proteína G (no caso, a Gp);
  3. A proteína G (ativada) estimula a ativação da fosfolipase C;
  4. A fosfolipase C catalisa a hidrólise de um componente da membrana plasmática (fosfatidilinositol-bifosfato ou PIP2), produzindo o inositol-trifosfato (ou IP3);
  5. O acoplamento de IP3 nos canais IP3 liberadores de Ca++;
  6. O Ca++ livre no citoplasma também se liga nos canais de Ca e libera mais cálcio para o citoplasma*.
* O cálcio liberado no citoplasma pode tanto promover a contração muscular quando se associar a calmodulina. O complexo cálcio-calmodulina ativa a MLCK, (que atua na contração da musculatura lisa) e esta promove a ligação da actina a miosina.

O receptor α2 tem a função de inibir a adenilato ciclase, funcionando de forma antagônica aos receptores β. Ambos ativam as mesmas reações, tendo somente a ação diferente devido a subunidade α da proteína G a que se ligam. Logo, temos:
  1. A adrenalina se liga aos receptores α1 e β e forma o complexo hormônio-receptor;
  2. O complexo hormônio-receptor ativa a proteína G correspondente (Gs no caso dos receptores β, e Gi no caso dos receptores α1);
  3. Depois da ligação com o complexo hormônio-receptor, a subunidade α da proteína G se separa das suas duas outras subunidades;
  4. O desacoplamento gera uma mudança na conformação da subunidade α, fazendo com que a mesma tenha uma afinidade maior por GTP, já que anteriormente a afinidade era por GDP;
  5. O complexo subunidade α-GTP se liga a adenilato ciclase, ativando-a ou inibindo-a*.
*No caso da adenilato ciclase estar sendo ativada, ela vai intermediar a transformação de ATP para cAMP.

O cAMP é importante para a ativação da proteína quinase dependente de cAMP (PKA). Essa proteína quinase exerce sua função em outras vias, ativando ou desativando proteínas, por meio da fosforilação.

A diferença entre os receptores β1 e β2 é basicamente sobre quem o cAMP irá fosforilar. Enquanto que o cAMP produzido por intermédio dos receptores β1 tem destino a fosforilar os canais de rianodina e fosfalabana por intermedio da PKA(canais presentes na membrana do retículo sarcoplasmático), os dos receptores β2 se destinam a fosforilação das PKA para outra via.

A PKA  na via dos receptores β2, tem a função de fosforilar duas outras enzimas, sendo elas a fosforilasequinase e a glicogênio sintase. A primeira fosforila a enzima glicogênio fosforilase, que tem a função de liberar resíduos de glicose a partir do glicogênio, enquanto que a segunda, quando fosforilada pela PKA, tem sua atividade de produção de glicogênio inibida. Isto é extremamente significante para a situação imposta pela adrenalina, ou seja, com a inibição da produção de glicogênio juntamente com a degradação do mesmo, é exposto a glicose, que vai ter a finalidade de produzir ATP, para qualquer tipo de resposta que o corpo necessite.
Ação da Adrenalina em todos os receptores



Ação da adrenalina e a suscetível consequência de desacoplamento das subunidades da proteína G



Ação da PKA em canais de rianodina

Visto portanto o efeito causado pela adrenalina, o mesmo não pode se permanecer por um período muito prolongado, devido aos riscos que trás ao corpo, podendo levar a exaustão. Por isso, dois mecanismos desativam a adrenalina, seja ela por meio de oxidação(catabolizada por monoamino oxidade), ou por meio de metilação (catabolizada por catecol-o-metiltransferase).

Fontes:


http://en.wikipedia.org/wiki/Myosin_light-chain_kinase
http://www.uff.br/WebQuest/downloads/Regvascular.pdf 
Bioquímica Básica/ Anita Marzzoco, Bayardo Baptista Torres – 2ª. ed. 
Biologia Molecular da Célula/ Alberts - 4ª. ed.




NOD-like receptors





Como já explicado em post anterior, a aterosclerose é uma doença inflamatória crônica que se caracteriza pelo acúmulo de componentes lipídicos e recrutamento de células do sistema imune em lesões ateroscleróticas. Nesse post, será levantada a relação entre o processo inflamatório, com foco na aterosclerose, e os NLRs.
Os receptores de domínio de oligomerização de ligação de nucleotídeos (NOD-like receptors ou NLRs) são sensores intracelulares de PAMPs [1] e DAMPs[2]. Cada NLR contém três domínios característicos: um domínio efetor N-terminal responsável pela transdução de sinal e ativação da resposta inflamatória; um domínio central de ligação de nucleotídeo e oligomerização que compartilha similaridades com o motivo NB-ARC do mediador de apoptose APAF1; e um domínio C-terminal leucine-rich repeat (LRR) que é responsável pela detecção do ligante e auto inibição.

Em geral, os NLRs têm a capacidade de agrupar e ativar caspases[3], possibilitando a maturação da pró-interleucina-1b e pró-IL-18 nas formas ativas de IL-1ß e IL-18. Essas pró-interleucinas ativas promovem a ativação endotelial com consequente recrutamento celular (IL-1ß) e indução da amplificação da resposta TH1, que leva ao aumento do processo inflamatório, podendo culminar com a ruptura de lesões (IL-18).

Estudos recentes demostraram um papel crucial do NLRP3 inflammasome na aterosclerose. O NLRP3 faz parte da família dos receptores NOD-like e é um gene que codifica uma proteína pyrin-like que contêm um domínio pyrin, um local de domínio de ligação de nucleotídeos (NBS) e um motivo de repetição rico em leucina (LRR). Essa proteína codificada interage com o domínio pyrin (PYD) de uma proteína que contém um domínio de recrutamento de caspase (ASC). Proteínas que contêm CARD estão envolvidas em respostas inflamatória e imune. Além disso, essas proteínas podem servir como ativadoras do sinalizador NF-kB. O NF-kB está envolvido em várias respostas celulares, incluindo a oxidação da LDL, e é decisivo na regulação da resposta imune à infecção. Em situações patológicas, como a aterosclerose, o NF-kB se encontra muito ativo. Os cristais de colesterol induzem a ativação do NLRP3/ASC inflammasome desencadeando as ações explicadas anteriormente.

 [1] PAMPs, padrões moleculares associados a patógenos, são moléculas associadas a vários grupos de patógenos que são reconhecidas por células do sistema imune inato. Eles são reconhecidos por Toll like receptores (TLRs) e pattern recognition receptores (PRPs). A interação entre os TLRs e um dos PAMPs dá inicio a resposta inflamatória.
[2] Damps, padrões moleculares associados ao dano, em contraste aos PAMPs, são moléculas que podem iniciar e perpetuar uma resposta imune na resposta inflamatória não infecciosa.
[3] Caspases são uma família de proteases cisteína que desempenha papel essencial na apoptose, necrose e inflamação.

Fontes:

Davis, Beckley; Wen, Haitao e Ting, Jenny (2011), “The Inflammasome NLRs in Immunity, Inflamation, and Associated Diseases”. Annual Review of Immunology, 29:707-35.
http://en.wikipedia.org/wiki/PAMPs Acesso em 04/07/2013.
http://en.wikipedia.org/wiki/DAMPs Acesso em 04/07/2013.
http://en.wikipedia.org/wiki/NLRP3 Acesso em 04/07/2013.

Imagens: