7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

1/82

Hormoni 2 6.03.2013

Mecanism de aciune H hidrosolubili

receptori membranari

proteine G

sisteme generatoare de mesageri secunzi

Hormonii tiroidieni

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

2/82

R membranari pot fi mprii n patru clase:

-R cuplai cu tirozin kinaze citosolice;

-R cu activitate enzimatic intrinsec;

-R cu rol de canale ionice;

-R care se leag de proteine G.

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

3/82

R care formeaz canale pentru diferii ioni

Trecerea ionului prin canal modific potenialul electric de-a lungul membranei.

Ex, la jonciunea nerv-muchi, acetil colina se leag la un R specific ce permite Na+s

migreze n interior i K+ s migreze n exteriorul celulei int.

Ligand

Membran

Citosol

IonLoc de legare pentruligand

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

4/82

Receptori cuplai cu tirozin kinaze

citosolice

Acioneaz astfel: citokinele, interferonii,

hormonul de cretere, prolactina

Receptori nu au activitate catalitic

intrinsec

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

5/82

Ligand

Protein-tirozin kinaze(inactive)

P P

ATPADP

P P

Protein substrat

ATP

ADP

Protein substratfosforilat

P

OH

Receptori cuplai cu tirozin kinaze citosolice.

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

6/82

R cu activitate enzimatic intrinseclocalizat n

domeniul citosolic

Exemple

R specific factorului atrial natriuretic catalizeaz transformarea

GTP la GMPc.

R care acioneaz ca proteinfosfataze activnd alte proteine:

Proteininactiv-forilat la resturi de Tyr

Protein-defosfo activ

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

7/82

Ligand

Citosol

Exterior

GTP

3`,5`-GMPc

PPa

R cu activitate guanilat ciclazicgenereaz GMPc la legarea factorului atrial

natriuretic.

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

8/82

4 clase de receptori cu activitate tirozin

kinazic intrinsec

Agonitii n acest caz sunt:

insulinaifactorii de cretere

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

9/82

Membran

Domeniu

Domeniu

extracelular

N N

C C C

N

intracelular

N N

C C

Domeniu

tirozinkinazic

1) 2) 3) 4)

Receptori tirozin kinazici.

Tipul 1 (pentru EGF) i tipul 2 (pentru insulin), conin domenii extracelulare bogate ncistein.

Tipurile 3 (pentru PDGF) i 4 (pentru FGF) conin domenii extracelulare asemntoareanticorpilor, iar domeniile kinazice nu sunt continue.

In receptorul de tip 2 (pentru insulin), fiecare lan este legat prin puni disulfurice lalanul i la cellalt lan . Capetele N-terminale ale receptorilor, sunt extracelulare.

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

10/82

NH3+

-OOC

Extracelular

Intracelular

-helix transmembranar

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

11/82

Complexul HR

transmite semnale n membran

unui sistem efector

prin intermediul unui sistem de cuplare, reprezentat de proteinele G.

Mesager prim

Receptor Protein GSistemefector

Mesager secund(AMPc, GMPc, IP3, DAG, CA

2+)

Rspuns biologic

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

12/82

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

13/82

Tipuri de proteine G:

Gs stimuleaz adenilat ciclaza;

Gi inhib adenilat ciclaza;

Gq activeaz fosfolipaza C

Gt sau transducina activeaz GMPcfosfodiesteraza dup

stimularea rodopsinei, ca urmare a absorbiei unui foton de

ctre retinal

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

14/82

H R

HR

GTP

(mediu)

GDP(mediu)

GDP. g GTP(forma inactiv) (forma activ)

gtoxina holericGDP

(inactiv)

H2O

H3PO4

sistemulefector

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

15/82

Mecanismul de actiune al proteinelor G

nlocuirea GDP cu GTP din mediu

formarea subunitii - GTP activ

inactivarea subunitii -GTP, ca urmare a activitii

enzimatice GTP-hidrolazice proprii

toxina holeric (enzim produs de bacteria Vibrio

cholerae) inactiveaz GTP-aza intrinsec subunitii s

GTP, proteina G rmnnd n forma activ

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

16/82

Sisteme efectoare generatoare de mesageri

secunzi

sistemul adenilat ciclazei; sistemul fosfolipazei C;

sistemul guanilat ciclazei;

sistemul tirozin kinazei.

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

17/82

Sistemul adenilat ciclazei

conine:

-receptori hormonali-proteine Gs, Gi

-adenilat ciclaza

-fosfodiesteraza

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

18/82

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

19/82

H care activeaz AC sunt, prin proteine Gs:

Glucagonul

Adrenalina prin receptori -adrenergici 1 i 2

ACTH (adrenocorticotrop)

Parathormonul, Calcitonina

MSH, LH, TSH, somatostatina

H care inhib activitatea AC, prin proteine Gi:

adrenalina prin receptori 2

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

20/82

Adenilat ciclaza

enzim membranar, activat de Gsi inhibat de Gi

catalizeaz formarea AMPc din ATP

N

OH2CO

HOHO

P

O

O

-

P

O

O

O

-

O-

O

-

O

O

P N

NN

NH2

ATP

OH2CO

OHO

N N

NN

NH2

P

O-

O

Adenilatciclaza

HR

AMPc

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

21/82

Fosfodiesteraza

Se afl n citosol i catalizeaz transformarea AMPc n AMP.

Este activat de: Ca2+, insulin, prostaglandine, i este inhibat de

metilxantine (cofein, teofilin), tiroidieni, steroizi.

OH2CO

OHO

N N

NN

NH2

P

O-

O

AMPc

Fosfodiesteraza

Metilxantine

Insulin

Ca2+

-Calmodulin 5`-AMP

N

OH2CO

HOHO

P

O

O-

O-

N

NN

NH2

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

22/82

Mesagerii secunzi

poart informaia transmis de primul mesager

(hormonul):

-modific activitatea unor proteine intracelulare

-intervin n contracie sau n asigurarea permeabilitii membranare.

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

23/82

AMPc este un nucleotid ciclic, mesager secund pentru unii hormoni.

concentraia intracelular a AMPc depinde de: AC i

fosfodiesteraz

Activitatea reglatoare a AMPc:

-la procariote, controleaz exprimarea unor gene prin legarea

cu o protein reglatoare;

-la eucariote, activeaz protein-kinaze specifice, ex. protein

kinaza A.

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

24/82

Protein kinaze AMPc dependente

Protein kinaza-AMPc dependent este un tetramer:-2 subuniti reglatoare (R);

-2 subuniti catalitice (C).

Tetramerul R2C2 este inactiv.

subunitile R din tetramerul inactiv, leag cte dou molecule de

AMPc

Protein kinaza activ, activeaz prin fosforilare o protein

celular specific.

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

25/82

Cine confera specificitate

raspunsului hormonal ?

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

26/82

Particularitatea rspunsului celular depinde de:

natura proteinelor substrat pentru protein kinaze i

de modul n care fosforilarea afecteaz funcia proteinei.

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

27/82

Cum se stinge mesajul hormonal ?

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

28/82

Fosfoproteinfosfatazele

aduc proteinele fosforilate la starea anterioar

prezint multiple izoforme

activitatea lor este reglat hormonal

intervin n:

procesele de diviziune celular

transcrierea i traducerea genelor

permeabilitatea membranar

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

29/82

Amplificarea semnalului hormonal se face n cascad

un singur complex H-R activeaz peste 100 de molecule Gs

Epinefrin 10-10 M

Amplificare

Adenilat ciclaz

AMPc 10-6

M

kinaz

Enzim activat

Produs

Amplificare

Amplificare

Amplificare

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

30/82

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

31/82

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

32/82

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

33/82

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

34/82

STINGEREA MESAJULUI

HORMONAL N SISTEMUL

ADENILAT CICLAZEI

au loc astfel:

1) PKA fosforileaz R i

i inactiveaz

2) Fosfodiesteraza scade conc.intracelular de AMPc

3) Fosfoprotein fosfatazele

defosforileaz Ser i Thr din

proteine

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

35/82

Sistemul fosfolipazei C

receptori hormonali,

proteine Gq,

fosfolipaza C,

protein kinaza C

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

36/82

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

37/82

Fosfolipaza C

enzim membranar

catalizeaz hidroliza fosfatidil inozitol 4,5-bisfosfatului (PIP2)

Produii reaciei de hidroliz sunt:

inozitol 1,4,5-trisfosfatul (IP3), i

diacilglicerolul (DAG).

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

38/82

HC

H2C

O

O

CO

CO R1

R2

H2C O P

O

O

OH

OP O3H2

OHOH

OH

OP O3H2

Fosfatidilinozitol 4,5-bisfosfat (PIP2)

Fosfolipaza CHC

H2C

O

O

CO

CO R1

R2

H2C OH

PO3H2O

OP O3H2

OHOH

OH

OP O3H2

+

(IP3

)(DAG)Diacilglicerol

Inozitol 1,4, 5-trisfosfat

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

39/82

IP3

determin eliberarea Ca

2+

din reticulul endoplasmic n citosol

Ca2+este o entitate chimic permanent

concentraia Ca2+ poate fi modulat numai prin deplasri ntre diverse

compartimente

Ca2+ citosolicpentru o celul de mamifer este de 10-7-10-6 M

Ca2+

extracelular este 10-3

M

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

40/82

Concentraia mic a Ca2+n citosol este meninut prin:

pompe de Ca2+

permeabilitatea natural foarte mic a membranelor pentru

cationi

mecanisme care depoziteaz Ca2+n mitocondrii i reticul

endoplasmic (reticul sarcoplasmic n muchi)

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

41/82

Ca2+ acioneaz ca mesager secund mpreun cu:

AMPc

GMPc

DAG sau

IP3

sau

independent de acetia

Rolurile reglatoare ale Ca2+ sunt mediate de proteine specifice de

legare a cationului

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

42/82

Calmodulina

protein format din 148 aa

prezent n toate celulele eucariote n

concentraie mare

nu este limitant pentru un proces dat

poate fixa 4 ioni de Ca2+/ molecul

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

43/82

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

44/82

complexul Ca2+- calmodulin:

-regleaz contracia muchilor netezi

-activeaz pompa de Ca2+din membrana plasmic

-regleaz activitatea unor protein kinaze modulatori ai altor enzime

-interacioneaz cu celelalte sisteme mesageriale prin reglarea

activitii AC, GC, fosfodiesterazelor.

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

45/82

DAG

molecul liposolubil, activeaz protein kinaza C.

DAG este inactivat prin hidroliz.

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

46/82

Hormonii care au ca mesager secund IP3, Ca2+,

sau DAG sunt:

-epinefrina prin receptori 1-adrenergici

-gastrina

-oxitocina

-colecistokinina

-hormonul eliberator al gonadotropinelor.

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

47/82

Protein kinaza C

enzim membranar cu multe izoforme

unele sunt activate de DAG

altele necesit pe lng DAG i Ca2+

are specificitate pentru resturile de serin i treonin.

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

48/82

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

49/82

Sistemul guanilat ciclazei

guanilat ciclaza

GMPc mesager secund

protein kinaze GMPc dependente.

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

50/82

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

51/82

GMPc

GMPc antagonizeaz efectele AMPc.

GMPc este mediatorul semnalelor luminoase n celulele retiniene cu

conuri i bastonae.

hiperpolarizarea membranei cu perceperea senzaiei de lumin.

Rodopsina+h

R

(opsina - protein cu 7segmente transmembranare)

T-GTP

Transducin

PDEDeschide canale

pentru Na+

Inchide canale

pentru Na+

GMPc

GMP

(opsin + 11-cis retinal)

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

52/82

All-trans-retinal

11

-cis-retinal

Opsina

Rodopsinah

impuls nervos

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

53/82

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

54/82

Guanilat ciclaza membranar :

-funcia de receptor al semnalului extern

-ct i funcia de sistem efector care

genereaz (GMPc).

F t l t i l t i ti ( t i ti )

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

55/82

Factorul atrial natriuretic(natriopeptin)

- 28 aa la om

-secretat de celulele cardiace atriale-acioneaz:

renal

zona glomerular a suprarenalelorprin:

crete volumul urinar,

crete eliminarea de ,scade secrea de renin i aldosteron.

Na

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

56/82

Guanilat ciclaza citoplasmatic

sistem efector pentru oxidul de azot

(endothelium-derived relaxing factor, EDRF)

NOS endotelial - EDRF

NOS inductibilmacrofage sau hepatocite

-stimulare imunologic sau reacii inflamatorii

NOS neuronal

.NO

L-Arginin L-Citrulin

NO.

NO-sintaz

Nitric oxid sintaza (NOS) are structur asemntoare cuit l P 450

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

57/82

citocromul P-450.

Pentru elucidarea rolului acestei enzime n strile normale ipatologice, s-a primit premiul Nobel n 1998.

Au fost identificate 3 izoenzime ale NOS:NOS-I (de origine neuronal),

NOS-II (din macrofage sau inductibil),

NOS-III (din endoteliul vascular).

FAD FMN

NADPH

e- e-

e-

HEM

BH4

L-Arginin

Calmodulin

Reductaz

Oxigenaz

L-Citrulin + NO.

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

58/82

NO acioneaz paracrin asupra multor celule:

-regleaz presiunea sanguin,-mediator n citotoxicitate i n neurotransmisie.

-n celulele int

-Hemoglobina are un rol important n transportul oxidului

de azot.

NO. Guanilat

ciclaza

GTP

GMPcMediaz relaxarea

muschilor netezi

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

59/82

.O2

.

O2 O2 (oxigen singlet)

+e-

anionsuperoxid

+ H+HO2

radicalulhidroperoxil

+e-

O22

anion peroxid

+ H+ HO2+ H+

H2O2

peroxidde hidrogen

NO.

ONOO-

anionperoxinitrit

NO2 OH....

stare de tranzitie

NO3anion

nitrat

NO2 + HO..

radicalulnitro

radicalulhidroxil

+e-

HO- + HO

anion radical

.

hidroxil hidroxil

+ e- + 2H+

2H2O

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

60/82

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

61/82

Hormonii tiroidieni

Hormonii tiroidieni sunt derivai iodurai ai compusului

ipotetic, tironin, derivat de la tirozin.

OOH CH2 CH

NH2

COOH1

234

5 6

1`

2`3`

4`

5` 6`

Tironina

OOH CH2 CH

NH2

COOH

I I

I

OOH CH2 CH

NH2

COOH

I

I

I

I

3, 5, 3`, 5` - Tetraiodotironin (Tiroxin) T4

3, 5, 3` - Triiodotironin (T3)

OOH CH2 CH

NH2

COOH

I

I

I

3, 3`, 5` - Triiodotironina (revers T3) (rT3)

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

62/82

Biosinteza

Unde are loc sinteza ?

n celulele tiroidiene i

la interfaa dintre celulele tiroidiene i coloid

Ce este coloidul ?

o soluie omogen de tireoglobulin

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

63/82

Ce ete tireoglobulina ?

Glicoprotein (Proteina + resturi glucidice):

8-10 % glucidei peste

100 resturi tirozil pe molecul.

Etapele biosintezei:

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

64/82

Etapele biosintezei:

Captarea ioduluin tiroid

-prin difuzie simpl

-prin transport activ, dependent de ATP (pompa de iod),

Iodul din plasm,(I-) poate fi:

-exogen, din apa potabil, alimente, sare iodat;

-endogen, rezultat din catabolismul hormonilor tiroidieni

Oxidarea I- I+ (agent electrofil)

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

65/82

Oxidarea I I+(agent electrofil)de ctre H2O2format intracelular sub aciunea NADPH

oxidazei

(localizat pe suprafaa apical a celulelor tiroidiene)

NADPH + H+ + O2 NADP+ + H2O2

tireoperoxidaz

2 I-

+ H2O2 + 2 H+

2 I+

+ 2 H2O

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

66/82

Iodurarea resturilor Tyr din tireoglobulin

glicoprotein cu: 8-10 % glucide i peste

100 resturi tirozil pe molecul.

Tireoglobulina este iodurat (de tireoperoxidaz)

monoiodotirozin (MIT) i

diiodotirozin (DIT).

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

67/82

CO

H

CH CH2 OH

CO

NH

CH CH2 OH

Tireoglobulin

+ n I+CO

NH

CH CH2 OH

I

CO

NH

CH CH2 OH

I

I

Tireoglobulin iodurat

(MIT)

(DIT)

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

68/82

Cuplarea

MIT cu DIT ;

DIT cu DIT

cu formarea de T3 i T4 ca pri componente ale

tireoglobulinei

I NH

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

69/82

CO

H

CH CH2 OH

I

CO

NH

CH CH2 OH

I

I

(MIT)

(DIT)

CO

NH

CH CH2 OH

I

I

CO

NH

CH CH2 OH

I

I (DIT)

CO

NH

CH CH2 O

I

OH

I

I

CO

NH

CH CH3

CO

NH

CH CH2 O

I

I

OH

I

I

T3

CO

NH

CH CH3

T4

(DIT)

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

70/82

Endocitoza tireoglobulinei din coloid n celule,

eliberarea de T3 i T4 prin hidroliza

tireoglobulinei i secreia acestora n snge.

Eliberare: T3 ,T4, MIT, DIT i diveri aminoacizi

care intr n fondul metabolic celular.

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

71/82

Tiroida secret n principal T4i

mai puin T3.

T3 din snge provine i din deiodurarea

periferic a T4.

T3 este de cteva ori mai activ biologic dect

T4.

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

72/82

Transportul HT:

TBG (thyroxine binding globulin), cu afinitate mare pentru T4.

Sinteza acestei proteine este stimulat de estrogeni i micorat de androgeni i

glucocorticoizi.

TBPA (thyroxine-binding prealbumin), leag numai T4

Serumalbumina

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

73/82

Metabolismul hormonilor tiroidieni

T1/2:

6-7 zile pentru T4

1,5 zile pentru T3

Deiodurarean esuturile periferice: ficat, rinichi, muchi.

Prin monodeiodurare:

- 5-deioduraza transform 30-40% din T4 T3 biologic activ

- 5`-deioduraza transform 40% din T4 rT3 biologic inactiv

-T3 i rT3 sunt deiodurai la diiodotironine i monoiodotironine

inactive.

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

74/82

OOH CH2 CH

NH2

COOH

I I

I

OOH CH2 CH

NH2

COOH

I

I

I

I

3, 5, 3`, 5` - Tetraiodotironin (Tiroxin) T4

3, 5, 3` - Triiodotironin (T3)

OOH CH2 CH

NH2

COOH

I

I

I

3, 3`, 5` - Triiodotironina (revers T3) (rT3)

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

75/82

Conjugarea cu acidul glucuronicsau sulfurici

eliminarea prin bil a produilor de conjugare

Transaminare i decarboxilare oxidativa lui T4

i T3cu formarea cataboliilor solubili, excretabili

prin urin.

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

76/82

Roluri fiziologice

La concentraii normale sau mici manifestefecte anabolizante.

stimuleaz sinteza hormonului de cretere.

controleaz metabolismul oxidativ.

stimuleaz oxigenarea esuturilor.

crete sinteza Na+/K+-ATP azei (pomp

consumatoare de ATP), prin aciune la nivelnuclear.

Au roluri eseniale n dezvoltarea fetal ipostnatal.

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

77/82

La concentraii mari manifest efecte

catabolizante.

-crete viteza metabolismului bazal;

-micoreaz rezervele energetice glucidice i

lipidice;

-catabolismul proteic se intensific.

-nivelul colesterolului scade n hipertiroidism.

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

78/82

Reglarea secreiei

Inhibiia prin feed-back pe axul hipotalamo

hipofizar a eliberrii HT

particip numai T3, prezent ca atare n snge sau

format prin deiodurarea T4.

Stress si alte semnale

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

79/82

Sistemul nervos central

Hipotalamus

Hipofiza anterioar

Glanda hormonal tint

Hormoni

Hormon de eliberare

Tropine hipofizare

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

80/82

Somatostatina(antihormonul de cretere) inhib

secreia de TSH.

secreia de somatostatin este stimulat de concentraiile mari de

T3.

Reglarea prin transformarea T4 n T3activ biologic i

rT3 inactiv biologic.

conversia T4> rT3 este favorizat n inaniie pentru a diminua

arderile i consumul de materiale energogene.

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

81/82

Cu privire la sinteza hormonilor tiroidieni, sunt

corecte urmtoarele afirmaii:A.Iodurarea se realizeaz le nivelul tirozinei libere

B.Triiodotironina este precursor al tiroxinei

C.Se afl sub controlul unui sistem de feed-backpozitiv la care particip TSH

D.Revers T3 se obtine din T4 sub aciunea unei 5-

deiodurazeE.Apa oxigenat necesar oxidrii I- la I+ estefurnizat de NADPH oxidaz

7/23/2019 Hormoni curs 2 2013

82/82

Care dintre compuii de mai jos sunt eliberai n

timpul producerii normale de hormoni tiroidieni? Tiroxina

Tireoglobulina

Triiodotironina

Ioni de iod

Diiodotironina