UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁINSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICASPÓS GRADUAÇÃO EM NEUROCIÊNCIAS E BIOLOGIA CELULARBASES CONCEITUAIS EM NEUROCIÊNCIAS – NEUROENDOCRINOLOGIAPROFESSOR DOMINGOS PICANÇO-DINIZControle Neuroendócrino da Homeostase dos Fluidos CorporaisIjair CostaCaio MaximinoSuellen MoraesTarcyane Garcia

INTRODUÇÃO - OSMOLALIDADE PLASMÁTICAVOLUME DOS COMPARTIMENTOSCONSTÂNCIA DO MEIO INTERNOCONTROLEÁGUA E SAL - INGESTÃO EXCREÇÃO

VOLUME DOS COMPARTIMENTOS

EXCREÇÃO

COVs, AV3V, APOSMORRECEPTORESVasos hepáticos, renais, intestinaisOsmolalidade plasmática/ concentração de sódioMECANORRECEPTORESSistema CardiovascularVolume/ pressão

Área septalAmígdalaComplexo Basolateral Complexo Corticomedial Bulbo olfatório(–)(+)Hipotálamo Ântero-medial(HMA) (+)Hipotálamo Ântero-lateral (–)(HAL)(+)(–)Estimula a reposição de SalInibe a reposição de Sal

RESPOSTAS EFETORASSINAIS AFERENTESOsmolalidade Plasmática [Na+]INTEGRAÇÃO SISTEMA NERVOSO CENTRALVolume sanguíneoPressão sanguínea

HIPOVOLEMIA/ HIPEROSMOLALIDADEVASOPRESSINA (AVP)OCITOCINAReceptores -GReceptores –G V1a, V1bV2GqGiFosfolipase CAMPcIP3DAGControle da pressão sanguíneaEfeitos AntidiuréticosContratilidade Miometral

SISTEMA NERVOSO CENTRALVASOPRESSINA OCITOCINAAumento do Consumo de H2O2Diminuição do consumo de SalSistema Hipotálamo-hipofisário * Núcleo Paraventricular (PVN) * Núcleo Supra-Ótico (SON)

Sistema Renina–Angiotensina (SRA)SistêmicoCerebral

SRA –SISTÊMICO:Manutenção da concentração de Na+ do LECLiquido orgânico Angiotensinogênio / fígado/ C. Sistêmica (renina) RENINA (RINS – arteríola aferente do G. renal)Angiotensinogênio Ang-IAng-IAng-IIpulmões,rins,cél.endot. sist. vascularRENINAECA

Manutenção da concentração de Na+ do LEC

Liquido orgânico

Mecanismos de controle da secreção de Renina Principais Estimulos:P.A. Renal / daNa+ que alcança as células da mácula densa.Estimulação da inervação beta-adrenérgica renal.Catecolaminas circulantes/prostaglandinas e prostaciclinas.Principais Inibidores:Ang-2 / ANP / AVP

Mecanismos envolvidos na síntese de ReninaLiberação de Noradrenalina nas terminações simpática renaisAtivação pelo cAMP Produção de Prostaglandinas na Mácula Densa ( Na+)Elevação da concentração de Ca+ intracelular Outros: NO (síntese – elementos vasculares e células tubulares renais)NOS / Renina // ativação de cGMP Renina

Outros: NO (síntese – elementos vasculares e células tubulares renais)

Ações da Angiotensina II Angiotensina I Angiotensina II ( PA ) Retenção de água Aldosterona e saisAção sobre Receptores: Células da musculatura vascular / Zona glomerular do Córtex AdrenalTúbulos RenaisEstimula : secreções ACTH / AVP / catecolaminas / vasoconstrição / comportamento alimentar (ingestão de água e apetite ao sódio)

Sistema Renina-Angiotensina CerebralAspectos GeraisPA Sede apetite Na+ secreção AVP ACTHFunções cognitivas / AT1ANG II Cerebral regula PA independentemente do RAS Sistêmico por interferir na secreção de AVP, ACTH ou na modulação de reflexo barorreceptor e da atividade de eferências sinápticas.ANG II Sistêmica / órgãos circunventriculares Enzimas / receptores da ANG / identificados no cérebro.

PA Sede apetite Na+ secreção AVP ACTH

Funções cognitivas / AT1

ANG II Cerebral regula PA independentemente do RAS Sistêmico por interferir na secreção de AVP, ACTH ou na modulação de reflexo barorreceptor e da atividade de eferências sinápticas.

ANG II Sistêmica / órgãos circunventriculares

Enzimas / receptores da ANG / identificados no cérebro.

Evidências da localização cerebral do RASGatten (1978) Núcleo Caudado de cães : Renina Radioimunoensaio / imunohistoquímica Angiotensinogênio / hipotálamo / tronco cerebral

Mecanismo de síntese da ANG II Cerebral ANG I ANG II ANG III NH2 PEPTIDASE ANG IVANG II / IMUNOCITOQUIMICA – HIPOTÁLAMO, SFO, SL, BULBO, NÚCLEO CAUDADO, PUTÂMEN, COLUNA INERMÉDIO-LATERAL SIMPÁTICA ECA

Receptores ANG :Receptores de membrana AT1 e AT2AT1// Vasoconstrição,secreção de aldosterona etc..AT2//Diferenciação celular , vasodilatação etc..AT1 (SNC) auto-radiografia – Diencéfalo, Mesencéfalo, Ponte e M. Espinhal, pequenas e grandes artérias adjacentes às meninges e plexo coróide.

E. Neurais Sensíveis à ANG IILâmina terminal/CVOs/áreas límbicasAP/SFO/OVLT - sítios de ANGAP- Ação pressora da angiotensinaSFO- comportamento de ingestão,secreção de AVPOVTL

Funções da AGN II no desencadeamento da sede e apetite ao sódio.Interações da ANG II com outros hormônios.

SISTEMA NERVOSO AUTÔNOMO E A HOMEOSTASE HIDROELETROLITICA

O papel da inervação Simpática Renal sobre a excreção de SódioRim: regula homeostase cardiovascular e hidrossalina.Excreção de NaClExcreção de AguaSecreção de reninaControle Fatores humoraisSNS

Nervos simpáticos renais:TúbulosVasosCélulas granulares justaglomerularesControlam:Fluxo, taxa de filtração,transporte de água e solutos e produção/secreção hormonal via SNC e periférico, pela atividade do RSNA.

NSR são estimulados: redução PA e volume LEC.> volume LEC = reduz atividade Simpática Renal para aumentar excreção. Estimulação NN S. Renal via adenoreceptores β libera noradrenalina:VasoconstriçãoAntinatriureserenina

Antinatriurese se deve ao aumento da reabsorção tubular NaCl e H2O, redução do fluxo sng. Renal e taxa filtração e s.renina-angDesnervação renal: 25% reabsorção tubular é feita,ação apenas da ANGIIPara ANGII ser efetiva é necessário inervação. Intacta.

Regulação da atividade neuronal simpática renal pelo SNCDiencéfalo e TC: regulam por projeções diretas do cérebro para pré-ganglionares(ME)Reflexos modulam RSNA:Artérias periféricas, barorreceptores cardíacos, quimiorreceptores e somáticos.ANGII – agir em SN como neurot/ horm. A forma circulante age na AP* N. trato solitário e N. parabraquial lateral.* *Lesão = inibe hipertensão crônica via ANGII

O papel de Receptores alfa-adrenérgicos e colinérgicos do SNC no controle da NatriureseConclusãoNatriurese carbacol-induzida independe da alteração na atividade neuronal eferente renal. (=OT/ ANP)*Fluido tubular/ plasma

REGULAÇÃO NEUROENDÓCRINA DA SECREÇÃO DE ANP

Controle do balanço hidromineral por circuito neural cerebralAnderssons e cols. 1966: Hipotálamo exerce participação no controle da homeostase hídrica e salina.Anos 60 : Papel do SNC ingestão.Lesões bil. hipotálamo – ingestão seletivaÁrea SeptalAV3VComplx. AmidalóideHipotálamoBulbo olfatórioIngestão/ excreção de NaCl

Controle do balanço hidromineral por circuito neural cerebralConclusãoVia neural controladora converge para hipotálamo, principal circuito integrador.

Controle do balanço hidromineral por circuito neural cerebralNovas técnicas: neurônio secretores de ANP e seus receptores no SNC* Estímulo osmótico

Controle do balanço hidromineral por circuito neural cerebralO ANP cardíaco atinge SNC podendo auto regular-se. (AR -)AV3V = < [ANP] plasma pela expansão volumétrica sem PA; FCICV = Reduz excreção basal de NaCl e bloqueia natriurese via colinérgica.

Neurotransmissores / neuromoduladores do SNC e modulação da Homeostase HidromineralDopaminaAumenta o fluxo sanguíneo renal; filtragem, secreção de Na+ e depuração de creatinina independente de efeitos cardíacos. Baixas doses: diminuem resistência vascular sistêmica renal, aldosterona e interage com ANP - rins. Potencializa efeito diurético/ natriurético -ANP

Neurotransmissores / neuromoduladores do SNC e modulação da Homeostase HidromineralInteração com diferentes subtipos de R = efeitos antagônicos. Lee e col. (2000), inibe ou estimula ANP, de acordo com subreceptor. Via infusão: natriurese e diurese sem ANPANP não envolvida na natriurese por dopaSimpatectomia centralDiurese e natriureseANPAntagonista Dopa

Neurônios GABAérgicos hipotalâmicosAtuação desses na AVP pouco estabelecido.GABA no 3ºV não altera resposta secretora AVP; pressora ANG II nem carbacol.Mais, >PA por ANG II (sist)> GABA (prox. PVN), sem alterar AVP.ANP (PO e hipot. Ant) < GABA

EndotelinasCélulas endoteliais; regula funções cardiovasculares.Atua em células alvo por ETA e ETBNo SNC controla PS e met. EletrolíticoAumenta PAETSNCSecreção de AVP (vivo, vitro)Resposta pressora independe de AVP, ratos Bratelboro

InvestigaçõesAV3V – expansão hídrica = natriurese; aumento ANPIV – sem alterações em ANPETCentral – aumento PA; AVP; nada em ANP*Neur. diencefálicosCulturaAumento ANPÁtrio cardíaco (vitro)*SNC: PA; AVP; via simpática, > FC, com natriurese induzida por ANP

NeurotensinaPeptídeo intestinal, presente nos rins.Aumenta concentração via alimentar.Reduz PS; natriurese e níveis de ANP.

Substância PSNC e fibras aferentes; ação inibitória na excreção de NaClEvidencias:Injetada na APO medial de animais com sobrecarga hídrica = redução na excreção de NaCl/K e volumeAntagonista = revertia processoSP bloqueio parcialmente o carbacol (natriurese)

Hormônio estimulante dos melanócitos.Lobo intermédio da hipófise; controle hidromineral; ação natriurética; estimula ANPAção α-MSH independe PS e hemodinâmica renal, tendo ação inibitória direta na reabsorção tubular NaCl; aumenta [ANP] plasmáticas – ação no átrio e modulação via autonômica.

Neuropeptideo YSNC e SNP;Modula função renal PYY – ação oposta ANP Modulação ANP – nível atrialFluxo renalNatriurese[ANP] sistêmico

Peptídeos opióides

Opióides endógenosMet-Encefalinas: Tyr-Gly-Gly-Phe-MetLeu-Encefalinas: Tyr-Gly-Gly-Phe-LeuGerados a partir da clivagem da proencefalina.α-dinorfinasDinorfina ADinorfina BGerados a partir da clivagem da prodinorfinaβ-endorfinaGerado a partir da clivagem da POMCδκμ

Receptores μ-opióidesA maior parte dos analgésicos opióides usados para tratar a dor são parecidos com a morfina, e agem sobre receptores μ.7TM; ligam-se a proteínas Gi e Go (Gi: INH AC, EXC canal K+, INH canal Ca2+; Go: EXC PLC, INH canal Ca2+).“Alternative splicing” do MOR-1 gera diferentes variações dos receptores; esses receptores costumam variar no éxon 4 (que codifica o C-terminal).RCSB PDB: 2iqo

-○-β-endorfina-●- D-ala2-m-enk

-○- Salina-●- Morfina-■- VasopressinaHuidobro-Toro & Huidoboro, 1981

NaloxonaSalina

Receptores μ-opióides na regulação neuroendrócrinaA injeção endovenosa de β-endorfina ↑ AVP plasmático de forma dose-dependente e hormética.A administração sistêmica de morfina em ratos normo-hidratados apresenta efeito diurético, ↑ reabsorção Na+ e Cl-.A administração i.c.v. de β-endorfina ↓ a [AVP]plasm de ratos normo-hidratados ou mantidos sob restrição hídrica.

∴“[a] morfina [ou outros agonistas μ-opióides] deve exercer uma ação direta nos túbulos renais, sem alteração na hemodinâmica renal e na filtração glomerular” (p. 97)

Receptores κ-opióidesLigante endógeno é a dinorfina A.7TM; KOR-1 apresenta alta homologia com MOR-1, o que sugere mecanismo fisiológico (proteínas Go e Gi) semelhantes.Fármacos: cetociclazocina, pentazocina, nalorfina, nalbufina (agonistas κ e antagonistas μ)  efeito psicotomimético acentuado.PDB: 2A0D

Receptores κ-opióides“[a] administração de agonista κ-opióide aumenta a diurese, um efeito mediado aparentemente pela inibição da liberação de AVP”.⊶ de agonista no ventrículo lateral (em animais privados de água) ↓ os níveis plasmáticos de ocitocina.⊶ de antagonista (naloxona) ↑ ocitocina plasmática na gestação. Esse efeito é acompanhado da atividade neuronal, indexada pelos níveis de c-fos.⊶ de dinorfina estimula a liberação de ANP in vivo.

Receptores δ-opióidesSeletivos para encefalinas;7TM; mecanismo de ação controverso;Ainda não existem fármacos que agem sobre esses receptores; relevância clínica limitada, por enquanto.http://www-personal.umich.edu/~him/odsup3.htm

Receptores δ-opióides e regulação neuroendócrinaFK 33824 tem efeito antidiurético e diminui a excreção renal de Na+ e K+ quando injetada no órgão subfornical (em ratos com sobrecarga hídrica).Encefalina aumenta os níveis plasmáticos de AVP.

Receptor ORL-1Apresenta alto grau de homologia aos receptores opióides tradicionais.Ligante endógeno: nociceptina ou orfanina FQ.As ações analgésicas da OFQ/N são revertidas por antagonistas opióides (o que é inesperado, dado que essa substância não se liga aos outros receptores).Quando co-expressados, MOR-1 e ORL-1 dimerizam-se, apresentam um perfil farmacológico no qual opióides e a OFQ/N podem deslocar uns aos outros.

Denervação renal

Dimerização de receptores opióidesOs receptores opióides podem se associar com outros receptores do mesmo tipo (homodímeros) ou com outros GPCRs (heterodímeros).Em alguns casos, os heterodímeros apresentam propriedades farmacológicas “sinergísticas”.Também podem se associar a receptores adrenérgicos.

Opióides endógenos na diurese, natriurese e controle das [ ] de ANP, AVP e OT

“Em resumo, os resultados supracitados indicam que peptídeos opióides e análogos apresentam efeitos opostos sobre a diurese e natriurese. As respostas diuréticas e natriuréticas são provavelmente causadas pela liberação de ANP e ocorrem em baixas doses desses peptídeos; em doses elevadas, determinam a liberação de AVP e conseqüente antidiurese”

Disparo lento dos neurônios AVPérgicos do SON como set point do equilíbrio hidromineralA maior parte dos nrns magnocelulares AVPérgicos da SON apresentam um padrão de disparos lento (< 2 Hz) e irregular semelhante a uma distribuição de Poisson.Quando uma proporção pequena destes dispara (após perda de sangue, desidratação progressiva ou injeção de hipertônicos), esse padrão muda para uma resposta fásica regular (controlada por IK+ e ICa++).(Roper et al., 2004)

A dinorfina (agonista κ-opióide) regula a duração do disparo e a atividade de “salva” (burst) das células AVPérgicas do SON.Esse processo de disparo só ocorre quando há pressão homeostática suficiente (i.e., desequilíbrio hidromineral)

A dinorfina (agonista κ-opióide) regula a duração do disparo e a atividade de “salva” (burst) das células AVPérgicas do SON.

Esse processo de disparo só ocorre quando há pressão homeostática suficiente (i.e., desequilíbrio hidromineral)

OcitocinaA OT exerce um efeito estimulador do ANP no coração, e apresenta efeito inotrópico e cronotrópico negativos.Aumenta a atividade de renina plasmática em hipovolemia.A OT apresenta rcpts em cardiomiócitos e vasos sangüíneos periféricos, sugerindo uma ação vasodilatadora.A OT é sensível à regulação estrogênica.

AVPÉ co-liberado com a OT em resposta ao aumento da osmolalidade plasmática.Ativa a NOS renal, liberando NO e produzindo cGMP; este atua na membrana luminal dos túbulos, fechando os canais de sódio dependentes de amilorida.

O peptídeo natriuérico atrialOu: Como os romanos observavam demais as excreções dos outros

Bols e aliados: extratos atriais causam efeitos natriuréticos.“O ANP liberado pelos miócitos atriais circula até os rins, induzindo diurese e natriurese” (p. 98).“A urodilatina é um peptídeo natriurético (...) sintetizado no túbulo distal e age aumentando a natriurese e a diurese de forma parácrina sobre as células tubulares renais.”

Receptores ANPérgicosNPR-A: Ligado à guanilato ciclase.NPR-B: Ligado à guanilato ciclase.NPR-C: Ligado ao receptor de “clearance” (depuração)RCSB PDB: 1t34

Sítios natriuréticos neuraisLesões da eminência mediana bloqueiam o efeito natriurético, caliurético e antidiurético do NaCl, carbacol (agonista colinérgico não-seletivo) ou noradrenalina.⊶ central do ANP inibe a ingesta de água induzida pela desidratação ou pela ANG II.⊶de ANP ↓ ingesta de NaCl em ratos depletados de sal.

● WT○Npr3-/-△ Npr3+/-● WT○Npr3-/-Osmolalidade urinária 0, 1 ou 2 hs após sobrecarga de águaou após 12 hs de privaçãoClearance de ANP

Estímulos (e efeitos dessa estimulação) para os nrns ANP↑ [Na+]: órgão vasculoso da lâmina terminal (OVLT), órgão subfornical (SFO), área postrema (AP).Expansão do volume extracelular↓ ingesta de H2O↓ ingesta de sal↓ AVP↓ ACTH↓ LH↓ Prl↑ excreção de Na+↓ aldosterona

A qtd de ANP na neuro-hipófise e hipotálamo é cerca de 10.000x < do que a estocada no coração.Esse ANP cardíaco pode atuar diminuindo a força de contração e freqüência cardíaca, relaxando os vasos, diminuindo a resistência periférica, e produzindo diurese, natriurese e inibição da ingesta de sal e água  Equilibra a homeostase de volume que foi alterada pela EVE.

EVEBarorreceptores(átrio direito)NTSNrns AChhipotálamoNrns ANPhipotálamo↑ [ANP]LCOT PVN↑ [OT]OT SONNATRIURESE

ANPOTNOProstaglandinas(+)Renina-angiotensinaAtividade do nervo simpáticoVasopressinaEndotelina(-)VasodilataçãoNatriurese

http://www.slideshare.net/caio_maximino/neuroendocrino