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17.10: O pâncreas endócrino

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    Objetivos de

    Ao final desta seção, você poderá:

    • Descreva a localização e a estrutura do pâncreas e a morfologia e função das ilhotas pancreáticas
    • Compare e contraste as funções da insulina e do glucagon

    O pâncreas é um órgão longo e delgado, a maior parte do qual está localizada posteriormente à metade inferior do estômago (Figura 17.18). Embora seja principalmente uma glândula exócrina, secretando uma variedade de enzimas digestivas, o pâncreas tem uma função endócrina. Suas ilhotas pancreáticas - aglomerados de células anteriormente conhecidas como ilhotas de Langerhans - secretam os hormônios glucagon, insulina, somatostatina e polipeptídeo pancreático (PP).

    Este diagrama mostra a anatomia do pâncreas. O lado esquerdo, maior, do pâncreas está localizado dentro da curva do duodeno do intestino delgado. A ponta menor e mais à direita do pâncreas está localizada perto do baço. A artéria esplênica é vista viajando para o baço, no entanto, tem vários ramos conectados ao pâncreas. Uma visão interna do pâncreas mostra que o ducto pancreático é um grande tubo que atravessa o centro do pâncreas. Ele se ramifica ao longo de seu comprimento em vários bolsos de células acinares em forma de ferradura. Essas células secretam enzimas digestivas, que viajam pelo ducto biliar até o intestino delgado. Há também pequenas ilhotas pancreáticas espalhadas por todo o pâncreas. As ilhotas pancreáticas secretam os hormônios pancreáticos insulina e glucagon na artéria esplênica. Uma micrografia embutida mostra que as ilhotas pancreáticas são pequenos discos de tecido que consistem em um anel externo fino chamado acino exócrino, um anel interno mais espesso de células beta e um círculo central de células alfa.
    Figura 17.18 Pâncreas A função exócrina pancreática envolve as células acinares que secretam enzimas digestivas que são transportadas para o intestino delgado pelo ducto pancreático. Sua função endócrina envolve a secreção de insulina (produzida pelas células beta) e glucagon (produzido pelas células alfa) dentro das ilhotas pancreáticas. Esses dois hormônios regulam a taxa de metabolismo da glicose no corpo. A micrografia revela ilhotas pancreáticas. MM × 760. (Micrografia fornecida pelos Regentes da Faculdade de Medicina da Universidade de Michigan © 2012)

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    Veja o WebScope da Universidade de Michigan para explorar a amostra de tecido com mais detalhes.

    Células e secreções das ilhotas pancreáticas

    Cada uma das ilhotas pancreáticas contém quatro variedades de células:

    • A célula alfa produz o hormônio glucagon e compõe aproximadamente 20% de cada ilhota. O glucagon desempenha um papel importante na regulação da glicose no sangue; baixos níveis de glicose no sangue estimulam sua liberação.
    • A célula beta produz o hormônio insulina e compõe aproximadamente 75 por cento de cada ilhota. Níveis elevados de glicose no sangue estimulam a liberação de insulina.
    • A célula delta representa quatro por cento das células das ilhotas e secreta o hormônio peptídico somatostatina. Lembre-se de que a somatostatina também é liberada pelo hipotálamo (como GHIH), e o estômago e os intestinos também a secretam. Um hormônio inibidor, a somatostatina pancreática inibe a liberação de glucagon e insulina.
    • A célula PP representa cerca de um por cento das células das ilhotas e secreta o hormônio polipeptídico pancreático. Acredita-se que ele desempenhe um papel no apetite, bem como na regulação das secreções pancreáticas exócrinas e endócrinas. O polipeptídeo pancreático liberado após uma refeição pode reduzir o consumo adicional de alimentos; no entanto, também é liberado em resposta ao jejum.

    Regulação dos níveis de glicose no sangue por insulina e glucagon

    A glicose é necessária para a respiração celular e é o combustível preferido para todas as células do corpo. O corpo obtém glicose da decomposição dos alimentos e bebidas que consumimos que contêm carboidratos. A glicose não absorvida imediatamente pelas células como combustível pode ser armazenada pelo fígado e pelos músculos como glicogênio ou convertida em triglicérides e armazenada no tecido adiposo. Os hormônios regulam o armazenamento e a utilização da glicose, conforme necessário. Os receptores localizados no pâncreas detectam os níveis de glicose no sangue e, posteriormente, as células pancreáticas secretam glucagon ou insulina para manter os níveis normais.

    Glucagon

    Os receptores no pâncreas podem sentir o declínio nos níveis de glicose no sangue, como durante períodos de jejum ou durante trabalho de parto ou exercícios prolongados (Figura 17.19). Em resposta, as células alfa do pâncreas secretam o hormônio glucagon, que tem vários efeitos:

    • Estimula o fígado a converter seus estoques de glicogênio de volta em glicose. Essa resposta é conhecida como glicogenólise. A glicose é então liberada na circulação para ser usada pelas células do corpo.
    • Estimula o fígado a absorver aminoácidos do sangue e convertê-los em glicose. Essa resposta é conhecida como gliconeogênese.
    • Em conjunto, essas ações aumentam os níveis de glicose no sangue. A atividade do glucagon é regulada por meio de um mecanismo de feedback negativo; o aumento dos níveis de glicose no sangue inibe a produção e secreção de glucagon.
      Este diagrama mostra a regulação homeostática dos níveis de glicose no sangue. A concentração de glicose no sangue é fortemente mantida entre 70 miligramas por decilitro e 110 miligramas por decilitro. Se a concentração de glicose no sangue subir acima dessa faixa (hiperglicemia), a insulina é liberada do pâncreas. A insulina faz com que as células do corpo absorvam a glicose do sangue e a utilizem na respiração celular. A insulina também inibe a glicogenólise, na medida em que a glicose é removida do sangue e armazenada como glicogênio no fígado. A insulina também inibe a gliconeogênese, na medida em que os aminoácidos e o glicerol livre não são convertidos em glicose no pronto-socorro. Se a concentração de glicose no sangue cair abaixo dessa faixa, o glucagon é liberado, o que estimula as células do corpo a liberar glicose no sangue. Todas essas ações fazem com que a concentração de glicose no sangue diminua. Quando a concentração de glicose no sangue é baixa (hipoglicemia), as células alfa do pâncreas liberam glucagon. O glucagon inibe as células do corpo de absorverem glicose do sangue e a utilizarem na respiração celular. O glucagon também estimula a glicogenólise, na medida em que o glicogênio no fígado é decomposto em glicose e liberado no sangue. O glucagon também estimula a glicogenogênese, na medida em que os aminoácidos e o glicerol livre são convertidos em glicose no pronto-socorro e liberados no sangue. Todas essas ações fazem com que as concentrações de glicose no sangue aumentem.
      Figura 17.19 Regulação homeostática dos níveis de glicose no sangue A concentração de glicose no sangue é rigorosamente mantida entre 70 mg/dL e 110 mg/dL. Se a concentração de glicose no sangue subir acima dessa faixa, a insulina é liberada, o que estimula as células do corpo a remover a glicose do sangue. Se a concentração de glicose no sangue cair abaixo dessa faixa, o glucagon é liberado, o que estimula as células do corpo a liberar glicose no sangue.

      Insulina

      A principal função da insulina é facilitar a absorção de glicose nas células do corpo. Os glóbulos vermelhos, assim como as células do cérebro, fígado, rins e revestimento do intestino delgado, não têm receptores de insulina em suas membranas celulares e não precisam de insulina para captação de glicose. Embora todas as outras células do corpo precisem de insulina para retirar glicose da corrente sanguínea, as células musculares esqueléticas e as células adiposas são os principais alvos da insulina.

      A presença de alimentos no intestino desencadeia a liberação de hormônios do trato gastrointestinal, como o peptídeo insulinotrópico dependente de glicose (anteriormente conhecido como peptídeo inibitório gástrico). Esse, por sua vez, é o gatilho inicial para a produção e secreção de insulina pelas células beta do pâncreas. Uma vez que ocorre a absorção de nutrientes, o aumento resultante nos níveis de glicose no sangue estimula ainda mais a secreção de insulina.

      A forma como a insulina facilita a absorção de glicose não está totalmente esclarecida. No entanto, a insulina parece ativar um receptor de tirosina quinase, desencadeando a fosforilação de muitos substratos dentro da célula. Essas múltiplas reações bioquímicas convergem para apoiar o movimento de vesículas intracelulares contendo transportadores facilitadores de glicose para a membrana celular. Na ausência de insulina, essas proteínas transportadoras são normalmente recicladas lentamente entre a membrana celular e o interior da célula. A insulina desencadeia o movimento rápido de um conjunto de vesículas transportadoras de glicose para a membrana celular, onde elas se fundem e expõem os transportadores de glicose ao fluido extracelular. Os transportadores então movem a glicose facilitando a difusão no interior da célula.

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      Visite este link para ver uma animação que descreve a localização e a função do pâncreas. O que há de errado na função da insulina no diabetes tipo 2?

      A insulina também reduz os níveis de glicose no sangue estimulando a glicólise, o metabolismo da glicose para geração de ATP. Além disso, estimula o fígado a converter o excesso de glicose em glicogênio para armazenamento e inibe as enzimas envolvidas na glicogenólise e na gliconeogênese. Finalmente, a insulina promove a síntese de triglicérides e proteínas. A secreção de insulina é regulada por meio de um mecanismo de feedback negativo. À medida que os níveis de glicose no sangue diminuem, a liberação adicional de insulina é inibida. Os hormônios pancreáticos estão resumidos na Tabela 17.7.

      Hormônios do pâncreas
      Hormônios associados Classe química Efeito
      Insulina (células beta) Proteína Reduz os níveis de glicemia
      Glucagon (células alfa) Proteína Aumenta os níveis de glicemia
      Somatostatina (células delta) Proteína Inibe a liberação de insulina e glucagon
      Polipeptídeo pancreático (células PP) Proteína Papel no apetite
      Tabela 17.7

      Distúrbios do...

      Sistema endócrino: diabetes mellitus

      A disfunção da produção e secreção de insulina, bem como a capacidade de resposta das células-alvo à insulina, podem levar a uma condição chamada diabetes mellitus. Uma doença cada vez mais comum, o diabetes mellitus foi diagnosticado 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 tenham pré-diabetes, uma condição na qual os níveis de glicose no sangue estão anormalmente altos, mas ainda não são altos o suficiente para serem classificados como diabetes.

      Existem duas formas principais de diabetes mellitus. O diabetes tipo 1 é uma doença autoimune que afeta as células beta do pâncreas. Certos genes são reconhecidos por aumentar a suscetibilidade. As células beta de pessoas com diabetes tipo 1 não produzem insulina; portanto, a insulina sintética deve ser administrada por injeção ou infusão. Essa forma de diabetes é responsável por menos de cinco por cento de todos os casos de diabetes.

      O diabetes tipo 2 é responsável por aproximadamente 95 por cento de todos os casos. É adquirido e fatores de estilo de vida, como má alimentação, inatividade e presença de pré-diabetes, aumentam muito o risco de uma pessoa. Cerca de 80 a 90 por cento das pessoas com diabetes tipo 2 têm sobrepeso ou são obesas. No diabetes tipo 2, as células se tornam resistentes aos efeitos da insulina. Em resposta, o pâncreas aumenta sua secreção de insulina, mas com o tempo, as células beta ficam exaustas. Em muitos casos, o diabetes tipo 2 pode ser revertido pela perda moderada de peso, atividade física regular e consumo de uma dieta saudável; no entanto, se os níveis de glicose no sangue não puderem ser controlados, a pessoa com diabetes acabará precisando de insulina.

      Duas das manifestações precoces do diabetes são micção excessiva e sede excessiva. Eles demonstram como os níveis descontrolados de glicose no sangue afetam a função renal. Os rins são responsáveis por filtrar a 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. O uso de água corporal para diluir a urina deixa o corpo desidratado e, portanto, a pessoa fica com sede incomum e contínua. A pessoa também pode sentir fome persistente porque as células do corpo não conseguem acessar a glicose na corrente sanguínea.

      Com o tempo, níveis persistentemente altos de glicose no sangue prejudicam os tecidos de todo o corpo, especialmente os dos vasos sanguíneos e dos nervos. A inflamação e a lesão do revestimento das artérias levam à aterosclerose e a um risco aumentado de ataque cardíaco e derrame. Danos nos vasos sanguíneos microscópicos do rim prejudicam a função renal e podem levar à insuficiência renal. Danos nos vasos sanguíneos que servem aos olhos podem levar à cegueira. Os danos nos vasos sanguíneos também reduzem a circulação nos membros, enquanto os danos nos nervos levam à perda da sensação, chamada neuropatia, principalmente nas mãos e nos pés. Juntas, essas alterações aumentam o risco de lesões, infecções e morte de tecidos (necrose), contribuindo para uma alta taxa de amputações de pés, pés e pernas em pessoas com diabetes. O diabetes não controlado também pode levar a uma forma perigosa de acidose metabólica chamada cetoacidose. Privadas de glicose, as células dependem cada vez mais dos depósitos de gordura como combustível. No entanto, em um estado de deficiência de glicose, o fígado é forçado a usar uma via alternativa de metabolismo lipídico que resulta no aumento da produção de corpos cetônicos (ou cetonas), que são ácidos. O acúmulo de cetonas no sangue causa cetoacidose, que, se não for tratada, pode levar a um “coma diabético” fatal. Juntas, essas complicações fazem do diabetes a sétima principal causa de morte nos Estados Unidos.

      O diabetes é diagnosticado quando exames laboratoriais revelam que os níveis de glicose no sangue estão acima do normal, uma condição chamada hiperglicemia. O tratamento do diabetes depende do tipo, da gravidade da doença e da capacidade do paciente de fazer mudanças no estilo de vida. Conforme observado anteriormente, a perda moderada de peso, a atividade física regular e o consumo de uma dieta saudável podem reduzir os níveis de glicose no sangue. Alguns pacientes com diabetes tipo 2 podem não conseguir controlar sua doença com essas mudanças de estilo de vida e precisarão de medicamentos. Historicamente, o tratamento de primeira linha do diabetes tipo 2 era a insulina. Os avanços da pesquisa resultaram em opções alternativas, incluindo medicamentos que melhoram a função pancreática.

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      Visite este link para ver uma animação que descreve o papel da insulina e do pâncreas no diabetes.