Quais hormônios afetam a altura?

Todos sabem que há um hormônio no corpo humano que regula o crescimento, o hGH (hormônio do crescimento humano),  também chamado GH (hormônio do crescimento) ou somatotropina. A produção excessiva deste hormônio durante a infância leva uma pessoa a ser anormalmente alta, uma condição chamada gigantismo. Já uma produção reduzida do GH na infância produz baixa estatura, uma condição denominada nanismo.

 

Figura: Comparação entre um casal de estatura normal e a filha adolescente com gigantismo.

Figura: Comparação entre pessoas com crescimento normal e reduzido (nanismo)

Distúrbios no hipotálamo é a principal causa de crescimento anormal

O GH é um hormônio produzido em uma pequena glândula chamada hipófise (pituitária), mais precisamente na hipófise anterior. Mas sua produção é regulada por outra glândula, o hipotálamo, uma parte do sistema nervoso com função neuroendócrina. O hipotálamo possui células específicas que produzem GHRH (hormônio regulador do hormônio do crescimento) que por uma rede vascular que conecta a duas glândulas (sistema porta hipofisiário) chega ao hipotálamo e estimula a produção de GH. Um tumor no hipotálamo pode provocar o aumento do número de células que produzem o GHRH, causando uma produção excessiva do GH na hipófise anterior. A retirada do tumor durante infância evita o desenvolvimento do gigantismo. O nanismo também pode ter origem em tumores entre o hipotálamo e a hipófise anterior, que ao crescerem, afetam a vascularização entre as duas glândulas (hipotálamo e hipófise anterior), impedindo a chegada do GHRH.

O GH tem ação indireta no crescimento

O GH é essencial a promoção do crescimento em altura do corpo, mas sua ação é indireta. O GH age em vários tecidos alvos, como ossos, músculos, cartilagens e no fígado, estimulando a produção de fatores de crescimento, os IGFs (fatores de crescimento semelhante à insulina). São os IGFs os indutores diretos do crescimento, pois eles estimulam a divisão celular, especialmente nos discos de crescimento dos ossos.

 

Figura: Relação entre GHRG produzido pelo hipotálamo, GH produzido pela hipófise anterior e IGFS produzidos por vários tecidos, em especial o fígado, promovendo o crescimento de ossos  e músculos.

Hormônios sexuais interferem no crescimento

Além do GHRH, GH e IGFs, os hormônios sexuais são determinantes no crescimento final em altura de uma pessoa. Em homens, durante a puberdade o aumento na produção de testosterona a principio induz a uma aceleração do crescimento, chamado estirão da puberdade, mas por outro lado limitará o crescimento, pois induz a calcificação do disco de crescimento dos ossos. Em mulheres durante a puberdade o aumento da produção de estrógeno tem o mesmo papel da testosterona no homem. Como mulheres entram na puberdade mais cedo que os homens a interrupção do crescimento ocorre antes, por volta dos 15 anos. Jovens com produção reduzida de hormônios sexuais crescem mais que o normal. Discos de crescimento dos ossos são faixas de cartilagem hialina presente na extremidade dos ossos longos. Enquanto estes discos não forem calcificados os ossos crescem em comprimento.

Figura: Radiografia mostrado a epífise óssea de um jovem no começo da puberdade (A) e no final da puberdade (B) Note que em (A) a presença de um disco de crescimento (disco de cartilagem) na extremidade do osso (epífise óssea). 

Os hormônios da tireóide interferem no crescimento

Outros hormônios que interferem no crescimento são os hormônios da tireóide (T3 e T4) que são estimuladores do metabolismo celular. Produção deficiente de T3 e T4 durante a infância produz crescimento reduzido.

Para o vestibular não esqueça!

• O GH age indiretamente no crescimento induzindo a produção de IGFs, os verdadeiros indutores do crescimento. 
• Distúrbios no hipotálamo durante a infância é a principal causa de crescimentos anormais. 
• O aumento da produção de hormônios sexuais, estrógeno e testosterona, limitam o crescimento no final da puberdade. 
• Os hormônios da tireóide, T3 e T4 também interferem no crescimento.

O que são pedras na vesícula?

Pedras na vesícula ou cálculos biliares são cristais de colesterol que podem se formar no interior da vesícula biliar. A medida que crescem, as pedras podem obstruir o fluxo de bile para o intestino e provocar lesões na vesícula biliar. Embora existam medicamentos e tratamentos para destruir os cálculos biliares, às vezes eles não funcionam e é necessária a retirada da vesícula biliar. Este procedimento cirúrgico é chamado colecistectomina

 

Figura: Cálculos biliares no interior da vesícula biliar

 A bile

A bile é uma das secreções do fígado. Possui cor verde-amarelada. É constituído principalmente por água, sais biliares, colesterol, vários íons e um pigmento resultante da destruição de hemácias velhas, a bilirrubina. A bile é armazenada temporariamente em uma bolsa chamada vesícula biliar. Quando ocorre a chegada de alimento com gordura no intestino delgado, é estimulada contrações da vesícula biliar, lançando bile sobre ele. Os sais biliares agem sobre o alimento quebrando grandes gotas de gorduras em gotículas, um processo chamado emulsificação, que facilita a digestão dos lipídios pela lipase pancreática secretada pelo pâncreas.

 

Figura: Relação entre o fígado, vesícula bilar, intestino delgado e o pâncreas.

E quando se retira a vesícula biliar?


Quando se retira a vesícula biliar à bile não é mais concentrada e é eliminada constantemente no intestino. Por isto, a pessoa que retirou a vesícula deve ter o cuidado de ajustar a dieta, diminuindo o consumo de alimentos gordurosos, pois a digestão deste tipo de alimento será muito lenta.

Atenção vestibas!

Como escrevo estas postagens para estudantes que irão prestar a prova do Enem e outros vestibulares, atenção para uma questão básica: a bile é importante na digestão dos lipídios por que os sais biliares facilitam a ação de enzimas do suco pancreático (lípase pancreática) e não por que possui enzimas digestivas que agem sobre os lipídios.      

Por que mulheres possuem menos água no corpo do que homens?

A água é a substância mais abundante do corpo humano, constituindo de 45 a 75% de sua massa corporal, dependendo da idade e do sexo. Os recém nascidos, de ambos os sexos, tem percentagem de água acima de 75% da massa corporal, esta percentagem vai diminuindo até os dois anos de idade, estabilizando em cerca de 60% até a puberdade. A partir da puberdade ocorre uma diferenciação nas percentagens de água entre os sexos, mulheres passam a possuir 55% do seu peso representado por água e homens permanecem com 60%. A causa da diminuição em mulheres deve-se ao efeito do estrogênio na síntese de lipídios, aumentando a produção de tecido adiposo na pele, principalmente. Como o tecido adiposo praticamente não contém água diminui a percentagem de água no corpo das mulheres.  Com o envelhecimento a quantidade de água é reduzida para percentagens menores.

Lista de Exercícios - Fisiologia Animal e Comparada: Nutrição

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Por que em uma ejaculação há milhões de espermatozóides, sendo que é necessário somente um para fecundar um óvulo?

Quando recebi pelo Facebook a anedota acima quase morri de rir. Mas o que está por trás desta piada biológica?

Diariamente são produzidos milhões de espermatozóides nos testículos. A cada ejaculação são liberados cerca de 5 ml de esperma, contendo aproximadamente 300 milhões de espermatozóides. O espermatozóide é uma célula relativamente simples. É constituído por uma cabeça que abriga um núcleo haplóide e uma bolsa contendo enzimas hidrolíticas (acrossomo), uma peça intermediária (colo) com grande número de mitocôndrias, que providenciam energia para o movimento cauda, constituída por um flagelo. 

 
Figura: Partes de um espermatozóide.

Quando uma amostra fresca de esperma é analisada a luz de um microscópio, vê-se que alguns são defeituosos, não possuindo flagelo, ou possuem flagelo muito curto ou muito longo, ou possuem dois flagelos. Estas alterações podem impedir ou dificultar sua movimentação.

Vídeo: Espermatozóides vistos ao microscópio.

Alguns são aparentemente normais, mais se locomovem lentamente ou de forma pouco eficiente, movendo-se mais para os lados do que para frente. Isto torna a movimentação lenta, e quanto mais tempo os espermatozóides permanecerem na vagina após a ejaculação, maiores os riscos de morrer. A vagina é um ambiente hostil aos espermatozóides, pois é um ambiente ácido. A distância que separa a vagina das tubas uterinas é de cerca de 20 centímetros, embora pareça pouco, para um pequeno espermatozóide equivale a uma jornada de quilômetros e que será cumprida por um em um período aproximado de 24 horas. Durante o caminho muitos espermatozóides morrem exaustos pela longa e difícil maratona. Somente cerca de 50 mil espermatozóides chegam ao ponto da tuba uterina onde poderá estar um “óvulo” (na verdade, sendo mais criterioso, um ovócito II).

Figura: Caminho percorrido pelo espermatozóide. 

Mas ainda resta uma dificuldade, a célula reprodutiva feminina é envolta por várias camadas de células protetoras que precisam ser digeridas pelas enzimas do acrossomo dos espermatozóides, um trabalho impossível de ser realizado por um único espermatozóide. Na verdade, muitos espermatozóides cooperam entre si, um trabalho de equipe, que vai destruindo o envoltório protetor em pontos específicos, mas somente um deles tocará em primeiro lugar a membrana do “óvulo”, sendo capaz de introduzir o seu núcleo haplóide no citoplasma. Segue-se ao toque, a formação de uma camada que impede que outros espermatozóides façam o mesmo. Isto garante a formação de uma célula ovo ou zigoto com núcleo diplóide. Portanto dos 300 milhões de espermatozóides ejaculados, somente um atingiu o seu objetivo, a fecundação. Provavelmente este espermatozóide era um dos mais bem formados, um dos mais rápidos ou um dos mais resistentes.  A seleção do melhor espermatozóide é exemplo de como a seleção natural age na natureza mesmo antes do nascimento de um novo organismo. 

Figura. Vários espermatozóides tentar introduzir o núcleo em um ovócito II.

Lista de Exercícios - Diversidade dos Seres Vivos - Os Animais: Cordados

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Com a postagem da lista de exercícios do cordados esta completada a série de listas sobre a biodiversidade dos seres vivos. veja a lista completa abaixo:

DIVERSIDADE DOS SERES VIVOS

• Classificação dos seres vivos
• Os vírus
• Os procariontes
• Os protistas
• Algas e ciclos reprodutivos
• Fungos
• Vegetais: Briófitas e pteridófitas
• Vegetais: Angiospermas e gimnospermas
• Animais: Poríferos e Cnidários
• Animais: Platelmintos e Asquelmintos
• Animais: Anelídeos, moluscos, artrópodes e equinodermos
• Animais: Cordados

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Lista de Exercícios - Diversidade dos Seres Vivos - Os Animais: Anelídeos, Artrópodes, Moluscos e Equinodermos

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O que veio primeiro a pena ou as aves?

 

Uma ave é comumente definida como um vertebrado que possui o corpo recoberto por penas, uma característica comum a todas as espécies de aves. Mas as aves não são o único grupo de animais que possuem penas, pelo menos nem sempre foi assim. No final do século XIX, um fóssil intrigante foi descoberto na Alemanha, em sedimentos datados em 150 milhões de anos. Tratava-se de um animal com características típicas das aves, inclusive a presença de penas, mas com algumas características, como a forma do crânio, dentes na mandíbula e uma longa cauda típica de répteis bípedes extintos, os dinossauros terápodes (exemplos, os Tyrannossaurus rex e o Velociraptor). O fóssil foi identificado como uma ave primitiva e chamado de Archaeopteryx lithographica.

 

Figura: Imagem do Archaeopteryx lithographica, uma ave primitiva com muitas características semelhantes aos répteis terapodes. 

Figura: As imagens representam concepções dos répteis terápodes.

Esta descoberta levantou uma questão.  Será que os dinossauros possuíam penas? Quase 100 anos depois da descoberta do Archaeopteryx, vários fósseis de espécimes de dinossauros bípedes, muito mais antigos foram descobertos e a presença de penas foi detectada. Portanto a resposta a questão inicial deste artigo seria que as penas surgiram primeiro que as aves, pois foram herdados de um grupo ancestral, os répteis terápodes. 

Qual a função das penas nos dinossauros?

Nas aves as penas são uma adaptação importante ao vôo. São estruturas aerodinâmicas, capazes de sustentar, estabilizar e direcionar o vôo. Mas nos dinossauros plumosos, ou seja, dinossauros com penas, qual seria a função das penas? A análise dos fósseis de vários dinossauros plumosos revelou que a maioria não possuía uma estrutura corporal adaptada ao vôo. Apesar da importância das penas relacionada à habilidade de voar das aves, sabe-se que as penas possuem outras funções. As penas podem funcionar como ornamentos de atração sexual, como ocorre com as grandes e coloridas penas do pavão. Nas aves as penas também auxiliam da manutenção da temperatura corporal, pois são capazes de manter uma camada de ar entre a superfície das penas e da pele, agindo como um isolante térmico contribuindo para a homeotermia das aves. A análise de fósseis encontrados em rochas e em âmbar, um tipo de resina fossilizada, mostraram que as penas dos dinossauros eram coloridas, como nas atuais aves. Em alguns fósseis de dinossauros plumosos foi detectada sobre todo o corpo, penas de contorno, semelhante às existentes nas aves atuais, que auxiliam da manutenção da temperatura corporal. Em alguns dinossauros fósseis existiam grandes penas na cauda, patas e asas, semelhantes às encontradas na cauda e asas das aves atuais. Na maioria dos dinossauros plumosos descobertos na forma fóssil a presença destas grandes penas da cauda foi associada à atração sexual, como ocorre no pavão. Alguns estudos defendem que as grandes penas da cauda e asas auxiliariam na manutenção da postura bípede sob condições de corrida, como ocorre em filhotes de aves que ainda não adquiriam a capacidade do vôo. Alguns estudos defendem que em algumas espécies de dinossauros plumosos as penas permitiriam um tipo de locomoção alternativa ao andar bípede, um “vôo primitivo”, uma espécie de planar, que ampliaria a distância percorrida em saltos de uma árvore para outra ou de um ponto mais alto para um mais baixo.

 

Figura: Concepção de dinossauros terápode com penas de nas asas, talvez utilizadas como ornamentos de atração sexual e as do resto do corpo para auxiliar na manutenção da temperatura.

Figura: Concepção de um réptil terápode com grandes penas nas quatro patas, provavelmente utilizadas para saltar e planar.

Qual a origem das penas?

Durante muito tempo cientistas especularam que as penas seriam o resultado da modificação de escamas dos répteis. Segundo esta hipótese, as penas foram formadas a partir de escama que cresciam a partir da pele, de forma mais inclinada, que tiveram suas bordas recordadas, formando as ramificações típicas das penas modernas. Porém, esta hipótese nunca foi confirmada no registro fóssil. A análise de dezenas fósseis de dinossauros plumosos mostrou que as penas não são escamas modificadas, mas sim são estruturas dérmicas homólogas as escamas, pois possuem a mesma origem, mas que evoluíram de forma diferenciada. O estudo do desenvolvimento das penas nas aves modernas pode dar dicas importantes de como ocorreu à evolução das penas. As penas são formadas a partir de botões germinativos formados por células chamadas de queratócitos que secretam um cilindro oco, chamado bainha. No interior da bainha, forma-se um eixo central, chamado raque. No interior da bainha, a raque pode desenvolver protuberâncias laterais, que dão origem a ramificações da raque, as barbas. Na maioria das penas as barbas desenvolvem ramificações chamadas bárbulas. As bárbulas formam ramificações na forma de ganchos que mantém as bárbulas unidas. Esta complexa estrutura se forma enrolada dentro da bainha, até que ela se rompa e a pena se desenrole adquirindo a sua forma típica.

 Figura: Desenvolvimento das penas nas aves modernas.

Figura: Estrutura de uma pena de uma ave.

O estudo de fósseis de diferentes épocas mostrou que os dinossauros plumosos mais antigos possuíam penas primitivas formadas somente por um eixo central (raque), provavelmente, pigmentadas com função de atração sexual. Fósseis um pouco mais recentes tinham penas com o eixo central (raque) ramificado (barbas), como a plumas do corpo das aves. Fósseis mais recentes tinham além do eixo central (raque) e das ramificações (barbas), ramificações laterais com ganchos (bárbulas).

Figura: Tipos de penas encontradas em diferentes fósseis de répteis terápodes.

Estes estudos mostram que as penas complexas das aves foram herdadas dos répteis tetrápodes e trata-se de um excelente exemplo de como a evolução pode ocorrer em etapas graduais. 


Referências: 1 e 2.         

Por que os vaga-lumes emitem luz?

Os vaga-lumes são insetos do grupo dos besouros, ordem Coleoptera. Destacam-se da maioria dos insetos pela capacidade de emitirem luz, um processo conhecido como bioluminescência. Os órgãos bioluminescentes localizam-se geralmente na parte final do abdômen, mas algumas espécies podem tê-los localizados também no tórax, sendo confundido com os olhos. Em algumas espécies as larvas possuem órgãos luminescentes localizados lateralmente no corpo.

 Figura: 1 mostra um dos vaga-lumes mais comuns no Brasil; 2 mostra órgãos luminescentes abdominal emitindo luz; 3 mostra órgãos bioluminescente torácicos emitindo luz; 4 mostra os órgãos laterais bioluminescentes emitindo luz.

Emitir luz para os vagalumes faz parte do comportamento sexual. Machos ao voar emitem luz, às vezes de forma contínua, para facilitar sua visualização, às vezes acendem e apagam. A intensidade do brilho, a cor emitida e duração da emissão podem fazer parte de um código de comunicação que permite na escuridão da noite os vaga-lumes de uma mesma espécie se encontrar para a reprodução. Os Vaga-lumes são insetos carnívoros, predadores de outros insetos, às vezes até canibais e em algumas espécies fêmeas atraem machos não para se reproduzir, mas para fazer uma bela refeição, portanto a emissão de luz pode auxiliar na captura de alimento.  Larvas podem utilizar a luminescência para iluminar o caminho em caminhadas noturnas. Em algumas espécies, uma reunião de larvas de vaga-lumes podem se agrupar na presença de um predador, um sapo, por exemplo, e emitirem um forte feixe luminoso, uma espécie de farol de advertência, compreendido pelo predador como um animal muito grande e talvez perigoso, evitando-se a predação da maioria destas larvas.

Como ocorre a biolumenescência?

A emissão de luz pelos órgãos bioluminescentes é resultado de especializações bioquímicas presentes em células chamadas fotócitos (células luminosas). Nestas células há genes ativos no DNA que ativam a produção de duas proteínas, a luciferina e a luciferase. A luciferina se liga a molécula energética do ATP e na presença de oxigênio forma a oxiluciferina e quebra o ATP liberando energia luminosa. Esta reação é facilitada pela enzima luciferase. A luciferina, a luciferase e ATP estão frequentemente disponíveis nos fotócitos, mediante estímulos ambientais como a escuridão e detecção de ferormônios (hormônios de atração sexual) o sistema nervoso controla a aberturas de orifícios respiratórios chamados espiráculos, o ar contendo oxigênio penetra nos segmentos com os órgãos bioluminescentes por tubos respiratórios chamados traqueias e a reação luminosa ocorre nos fotócitos.  

Figura: Mecanismos de bioluminescência mediada pela luciferase.

  

Uso da bioluminescência pelo homem

A ciência tem utilizado a bioluminescência para medir a atividade metabólica de células. A qualidade de espermatozóides pode ser medida adicionando-se aos espermatozóides a luciferina e a luciferase. Quanto mais os espermatozóides emitirem luz mais a ATP (energia) eles possuem e, portanto mais aptos a se locomoverem em direção ao óvulo eles serão. Células cancerígenas são metabolicamente mais ativas que as células normais em um tecido e podem ser localizadas adicionando-se a luciferina e luciferase. Usando técnicas de engenharia genética, os genes responsáveis pela síntese de luciferina e luciferase foram identificados, isolados e transferidos para outras espécies produzindo organismos bioluminescentes. Um exemplo deste mecanismo foi à criação de plantas luminescentes que quando atacadas por predadores aceleram seu metabolismo e emitem luz. A resposta luminosa da planta é útil a agricultores pois é interpretado como um aviso de pragas agrícolas que poderiam ser combatidas com o uso de defensivos agrícolas.

Figura: Planta transgênica do tabaco emitindo luz.