Os hormônios coordenam a atividade metabólica em diferentes tecidos, garantindo que o suprimento de energia atenda à demanda. Os principais hormônios metabólicos atuam através de receptores específicos e vias de sinalização para regular a atividade enzimática, a expressão gênica e o transporte de substratos de maneira tecido-específica.

Insulina

A insulina é o principal hormônio anabólico, secretado pelas células beta pancreáticas em resposta a níveis elevados de glicose sanguínea e aminoácidos, desempenhando um papel central na homeostase da glicose. Promove o armazenamento de combustíveis estimulando a captação de glicose no músculo e tecido adiposo, a síntese de glicogênio no fígado e músculo, a lipogênese no tecido adiposo e fígado, e a síntese proteica no músculo. A insulina inibe a glicogenólise, a gliconeogênese e a lipólise. O receptor de insulina é um receptor tirosina cinase que ativa proteínas IRS, levando às cascatas de sinalização PI3K-AKT e MAPK. AKT fosforila fatores de transcrição FOXO, excluindo-os do núcleo e suprimindo a expressão de genes gliconeogênicos, e também promove a translocação de GLUT4 para a membrana plasmática.

Glucagon

O glucagon é o principal hormônio catabólico, secretado pelas células alfa pancreáticas quando a glicose sanguínea cai. Atua principalmente no fígado para estimular a glicogenólise e a gliconeogênese, elevando a glicose sanguínea. O glucagon também ativa a lipólise no tecido adiposo e a cetogênese no fígado durante o jejum prolongado. O receptor de glucagon é um receptor acoplado à proteína G que ativa a adenilil ciclase, aumentando o cAMP e ativando a proteína cinase A. A PKA fosforila e ativa a glicogênio fosforilase enquanto inibe a glicogênio sintase, alternando o fígado do armazenamento de glicose para a produção de glicose.

Epinefrina e Norepinefrina

As catecolaminas liberadas da medula adrenal e terminais nervosos simpáticos fornecem respostas metabólicas rápidas ao estresse, exercício e hipoglicemia. A epinefrina atua através de receptores beta-adrenérgicos para aumentar o cAMP, estimulando a glicogenólise tanto no fígado quanto no músculo, mobilizando ácidos graxos do tecido adiposo e aumentando a frequência cardíaca e a taxa metabólica. Diferentemente do glucagon, que atua apenas no fígado, a epinefrina mobiliza glicose tanto da glicogenólise hepática quanto da glicogenólise muscular, sendo a glicose muscular usada localmente em vez de liberada na circulação.

Cortisol

O cortisol é um hormônio glicocorticoide liberado do córtex adrenal em resposta ao estresse e baixa glicose sanguínea, regulado pelo eixo hipotálamo-hipófise-adrenal. O cortisol exerce efeitos permissivos e diretos sobre o metabolismo. Estimula a gliconeogênese no fígado induzindo a expressão de enzimas-chave como PEP carboxicinase e glicose-6-fosfatase. Promove o catabolismo proteico no músculo, fornecendo aminoácidos para a gliconeogênese, e estimula a lipólise no tecido adiposo. O cortisol também antagoniza a ação da insulina, contribuindo para a resistência à insulina quando cronicamente elevado. Seus efeitos desenvolvem-se mais lentamente que os da insulina e glucagon porque envolvem mudanças na expressão gênica.

Hormônio do Crescimento

O hormônio do crescimento é secretado pela hipófise anterior e tem efeitos metabólicos complexos. Estimula a síntese proteica e o crescimento muscular, mas durante o jejum promove lipólise e utilização de ácidos graxos enquanto antagoniza a captação de glicose mediada por insulina. O hormônio do crescimento estimula o fígado a produzir fator de crescimento semelhante à insulina 1, que medeia muitos de seus efeitos promotores de crescimento. Os efeitos metabólicos do hormônio do crescimento são mediados pela sinalização JAK-STAT, com STAT5 regulando a transcrição de genes alvo.

Hormônios Tireoidianos

Os hormônios tireoidianos, tiroxina e triiodotironina, regulam a taxa metabólica basal controlando a expressão de genes envolvidos no metabolismo energético. O T3 aumenta o consumo de oxigênio e a produção de calor na maioria dos tecidos induzindo proteínas desacopladoras e estimulando a atividade da Na+/K+-ATPase. Os hormônios tireoidianos também promovem o metabolismo de carboidratos e lipídios, aumentando a taxa de absorção de glicose, glicólise, gliconeogênese e lipólise. O hipertireoidismo causa perda de peso e aumento da taxa metabólica, enquanto o hipotireoidismo causa ganho de peso e letargia.

Leptina e Adipocinas

A leptina é secretada pelo tecido adiposo na proporção da massa gorda e sinaliza suficiência energética ao hipotálamo. Suprime o apetite e aumenta o gasto energético através da ativação de vias da melanocortina. A leptina também regula o metabolismo periférico melhorando a sensibilidade à insulina e promovendo a oxidação de ácidos graxos. A adiponectina, outra adipocina, aumenta a sensibilidade à insulina e a oxidação de ácidos graxos. A deficiência ou resistência à leptina contribui para a obesidade e síndrome metabólica.