Biologia do ensino médio · Grades 10–12
20O controle hormonal da reprodução
Uma mulher mantém um registro: a temperatura dela toda manhã, com uma pequena subida por volta do meio de cada mês; um sangramento a cada vinte e oito dias, mais ou menos. Um laboratório que medisse quatro hormônios no sangue dela todo dia traçaria quatro curvas que sobem e descem numa ordem fixa, mês após mês, com cada pico causando o seguinte. O registro laboratorial de um homem mostraria os mesmos hormônios em níveis quase constantes, dia após dia. Os órgãos são diferentes; o sistema de controle — um centro no encéfalo, uma glândula abaixo dele, a gônada, e mensagens levadas pelo sangue nos dois sentidos — é o mesmo. Este capítulo lê os registros e mostra como entendê-los tornou possível evitar uma gravidez, ou obtê-la.
20.1 Os hormônios e as alças deles
Definição 20.1 (Hormônio, retroalimentação)
Um hormônio é uma molécula secretada no sangue por uma glândula e que age, à distância, sobre as células que carregam um receptor para ele. Um sistema hormonal é regulado por retroalimentação: o hormônio produzido no fim de uma cadeia age de volta sobre as glândulas do começo dela. A retroalimentação negativa — o produto reduz o comando — mantém um nível constante; a retroalimentação positiva — o produto aumenta o comando — produz um pico.
Proposição 20.2 (A cadeia comum)
Nos dois sexos a mesma cadeia de três níveis controla as gônadas. Um centro do encéfalo, o hipotálamo, secreta em pulsos um hormônio liberador, o GnRH, nos pequenos vasos que levam à hipófise, logo abaixo dele; a hipófise responde secretando dois hormônios no sangue geral, o LH e o FSH; eles agem sobre as gônadas, que produzem tanto os gametas quanto os hormônios sexuais — a testosterona no testículo, os estrogênios e a progesterona no ovário. Os hormônios sexuais agem sobre o corpo e agem de volta sobre o hipotálamo e a hipófise.
Demonstração. Admitido neste nível. ∎
20.2 O homem: um nível constante
Proposição 20.3 (O controle do testículo)
O testículo tem dois compartimentos. Os túbulos seminíferos, estimulados pelo FSH e pela testosterona, produzem espermatozoides continuamente a partir da puberdade, uns cem milhões por dia. As células entre os túbulos, estimuladas pelo LH, secretam a testosterona, que mantém o trato reprodutor, os caracteres secundários e a produção de espermatozoides. A testosterona inibe o hipotálamo e a hipófise: quando ela sobe, o GnRH, o LH e o FSH caem e o testículo secreta menos; quando ela cai, eles sobem. Essa retroalimentação negativa mantém o nível quase constante, dentro de pequenas flutuações diárias, da puberdade à velhice.
Evidências. A castração de um animal eleva o LH dele várias vezes em poucos dias; uma injeção de testosterona traz o LH de volta para baixo. Uma lesão do hipotálamo abole juntos o LH, o FSH e a testosterona; injetar GnRH em pulsos restaura os três, enquanto uma infusão contínua de GnRH não — os pulsos importam. Homens tratados com testosterona por outros motivos veem a produção de espermatozoides deles cair: o hormônio externo desliga a hipófise deles. ∎
20.3 A mulher: ciclos
Proposição 20.4 (O ciclo ovariano)
Da puberdade à menopausa o ovário percorre um ciclo de cerca de 28 dias.
- Fase folicular (dias 1–13): sob o FSH, um folículo — um óvulo cercado das células nutrizes dele — cresce e secreta quantidades crescentes de estrogênios.
- Ovulação (dia 14): um pico de LH rompe o folículo maduro, que libera o óvulo dele na tuba uterina.
- Fase lútea (dias 15–28): o folículo esvaziado vira o corpo lúteo, que secreta progesterona e estrogênios; se nenhuma gravidez começar, ele degenera depois de cerca de doze dias, os dois hormônios caem, e um novo ciclo começa.
Demonstração. Admitido neste nível. ∎
Proposição 20.5 (O ciclo uterino e as retroalimentações)
O revestimento do útero acompanha os hormônios do ovário: os estrogênios o fazem engrossar durante a fase folicular; a progesterona o torna secretor e pronto para receber um embrião durante a fase lútea; a queda dos dois no fim do ciclo o faz se desfazer e sangrar — é a menstruação, dos dias 1 a 5 do ciclo seguinte. As retroalimentações mudam de sinal ao longo do ciclo: em níveis baixos e moderados, os estrogênios e a progesterona inibem o hipotálamo e a hipófise (retroalimentação negativa); mas o estrogênio alto do folículo maduro, mantido por dois dias, os estimula (retroalimentação positiva), o que produz o pico de LH que desencadeia a ovulação. Depois da ovulação, a progesterona do corpo lúteo restaura a retroalimentação negativa, e nenhum segundo pico acontece.
Evidências. As medidas diárias no sangue dão as curvas da figura seguinte: o pico de LH vem um dia depois do pico de estrogênio e um dia antes da ovulação; a progesterona só aparece depois da ovulação. Retirar os ovários eleva o LH e o FSH; doses pequenas de estrogênios os reduzem; uma dose grande e sustentada dada no meio do ciclo provoca um pico de LH — o sinal da retroalimentação se inverte com a dose. Uma mulher cuja hipófise não consegue responder à subida do estrogênio não tem pico e não ovula, embora os folículos dela cresçam. ∎
Método 20.6 (Ler o registro de um ciclo)
- Encontre o pico de LH: a ovulação é no dia seguinte; a fase folicular é tudo o que vem antes, a fase lútea tudo o que vem depois.
- Confira a ordem: pico de estrogênio, depois pico de LH, depois ovulação, depois progesterona. Uma curva fora de ordem é sinal de um distúrbio.
- Conte: a fase lútea fica perto de 14 dias em toda mulher; a duração do ciclo varia pela fase folicular. A ovulação é, portanto, 14 dias antes da menstruação seguinte, e não 14 dias depois da anterior.
- Interprete um medicamento ou uma lesão perguntando que hormônio ele acrescenta ou retira, e o que a retroalimentação faz então com os demais.
20.4 Escolher: a contracepção
Proposição 20.7 (Contracepção hormonal)
A pílula combinada fornece, todo dia, doses pequenas de um estrogênio e de uma molécula semelhante à progesterona. Nesses níveis a retroalimentação é negativa o tempo todo: o FSH fica baixo, nenhum folículo amadurece, nenhum pico de estrogênio acontece, nenhum pico de LH, nenhuma ovulação. O revestimento do útero, mantido fino, e o muco do colo do útero, mantido espesso, acrescentam duas barreiras. Interromper as pílulas por uma semana deixa os hormônios caírem e o revestimento sangrar. Outros métodos agem em outros pontos: um dispositivo de cobre no útero impede a fecundação e a implantação; a pílula de emergência, tomada poucos dias depois da relação, atrasa a ovulação; os preservativos impedem o encontro dos gametas — e são o único método que também impede as infecções sexualmente transmissíveis.
Demonstração. Admitido neste nível. ∎
Exemplo 20.8 (Ler o efeito da pílula)
No registro de uma mulher que toma a pílula, as quatro curvas ficam planas: os estrogênios e a progesterona no nível baixo e constante que as pílulas fornecem, o LH e o FSH abaixo do mínimo do ciclo, nenhum pico em lugar nenhum. Deixar de tomar as pílulas por alguns dias no início da cartela e o FSH escapa: um folículo pode começar, e o resto pode vir atrás. A pílula funciona porque a retroalimentação funciona, e uma pílula esquecida é um buraco na retroalimentação.
20.5 Obter: a reprodução assistida
Proposição 20.9 (Quando a gravidez não vem)
Cerca de um casal em sete procura ajuda depois de um ano tentando. As causas são compartilhadas: ovulação ausente ou irregular, tubas uterinas obstruídas, espermatozoides poucos ou imóveis e, em um terço dos casos, nenhuma causa identificada. Os tratamentos acompanham a biologia:
- a indução da ovulação: injeções de FSH, ou um medicamento que bloqueia a retroalimentação negativa do estrogênio, fazem os folículos amadurecerem; uma injeção semelhante ao LH desencadeia então a ovulação numa hora escolhida;
- a inseminação: espermatozoides preparados colocados no útero no momento da ovulação;
- a fecundação in vitro: depois da estimulação, os óvulos são recolhidos do ovário com uma agulha, fecundados numa placa — se necessário injetando um espermatozoide em cada óvulo — e um ou dois embriões são colocados no útero três a cinco dias depois. Cerca de uma tentativa em três ou quatro resulta num nascimento; as demais podem ser repetidas com embriões congelados.
Cada etapa da cadeia natural que falha é substituída pela intervenção correspondente.
Demonstração. Admitido neste nível. ∎
Exemplo 20.10 (Os números de uma tentativa)
A estimulação rende 10 óvulos; 8 estão maduros; 5 são fecundados; 3 chegam ao estágio de cinco dias; 1 é transferido e 2 são congelados. A transferência dá certo em cerca de um terço dos casos; com os dois embriões congelados, a chance de um nascimento a partir daquela única coleta sobe para cerca de 60%. A técnica já produziu vários milhões de crianças desde 1978; ela também levantou questões — sobre os embriões não usados, sobre a idade dos pais, sobre o que pode ser escolhido — que a biologia não responde.
Observação 20.11 (Dois sistemas que se encontram)
Os hormônios deste capítulo controlam as gônadas e o corpo; eles não controlam, nos seres humanos, o comportamento sexual do modo como controlam em muitos animais, em que o acasalamento está preso ao ciclo ovariano. A atividade sexual humana é em grande parte independente do ciclo e depende dos sistemas cerebrais de desejo, de prazer e de vínculo — circuitos de recompensa compartilhados com outras motivações — e da história, da cultura e das escolhas da pessoa. Reprodução e sexualidade se sobrepõem; elas não são a mesma coisa, e os hormônios governam apenas a primeira.
20.6 Exercícios
Exercício 20.1 ★
Defina hormônio e retroalimentação, e distinga a retroalimentação negativa da positiva.
Solução
Solução de Exercício 20.1.
Um hormônio é uma molécula secretada no sangue por uma glândula e que age sobre células distantes que carregam o receptor dele. A retroalimentação é a ação do produto final sobre as glândulas do começo da cadeia: negativa quando reduz o comando (mantendo um nível constante), positiva quando o aumenta (produzindo um pico).
Exercício 20.2 ★
Cite os três níveis da cadeia que controla as gônadas e os hormônios que cada um secreta.
Solução
Solução de Exercício 20.2.
Hipotálamo (GnRH), hipófise (LH e FSH), gônada (testosterona no testículo; estrogênios e progesterona no ovário).
Exercício 20.3 ★
Quais são os dois compartimentos do testículo e o que cada um produz?
Solução
Solução de Exercício 20.3.
Os túbulos seminíferos produzem os espermatozoides; as células entre eles secretam a testosterona.
Exercício 20.4 ★
Liste as fases do ciclo ovariano com os hormônios delas.
Solução
Solução de Exercício 20.4.
Fase folicular (dias 1–13): folículo em crescimento, estrogênios. Ovulação (dia 14): pico de LH. Fase lútea (dias 15–28): corpo lúteo, progesterona e estrogênios.
Exercício 20.5 ★
O que causa a menstruação?
Solução
Solução de Exercício 20.5.
A degeneração do corpo lúteo no fim do ciclo: a queda da progesterona e dos estrogênios faz o revestimento espessado do útero se desfazer e sangrar.
Exercício 20.6 ★★
A partir da figura do ciclo, dê o dia do pico de estrogênio, o do pico de LH, o da ovulação e o do pico de progesterona.
Solução
Solução de Exercício 20.6.
Pico de estrogênio no dia 12, pico de LH no dia 13, ovulação no dia 14, pico de progesterona no dia 21.
Exercício 20.7 ★★
Explique por que a castração eleva o LH, e por que uma injeção de testosterona o reduz de novo.
Solução
Solução de Exercício 20.7.
A castração retira a testosterona e, com ela, a inibição do hipotálamo e da hipófise: o LH sobe. A testosterona injetada restaura a inibição e o LH cai — retroalimentação negativa nos dois sentidos.
Exercício 20.8 ★★
Explique por que o pico de estrogênio do dia 12 produz um pico de LH, enquanto o estrogênio do dia 20 não produz.
Solução
Solução de Exercício 20.8.
No dia 12 o nível de estrogênio está alto e sustentado, o que inverte a retroalimentação para positiva e desencadeia o pico. No dia 20 os estrogênios estão moderados e a progesterona alta, e a retroalimentação é negativa: o LH fica contido.
Exercício 20.9 ★★
Uma mulher tem ciclos de 35 dias. Em que dia ela ovula? Justifique.
Solução
Solução de Exercício 20.9.
Dia 21: a fase lútea dura cerca de 14 dias seja qual for a duração do ciclo, de modo que a ovulação fica 14 dias antes da menstruação seguinte; a semana a mais está na fase folicular.
Exercício 20.10 ★★
Explique como a pílula combinada impede a ovulação, usando o sinal da retroalimentação.
Solução
Solução de Exercício 20.10.
O estrogênio constante e moderado da pílula e o hormônio semelhante à progesterona mantêm a retroalimentação negativa o mês inteiro: o FSH fica baixo demais para um folículo amadurecer, de modo que não há pico de estrogênio, nem retroalimentação positiva, nem pico de LH, nem ovulação.
Exercício 20.11 ★★
Um homem que toma testosterona para musculação percebe os testículos encolhendo e a contagem de espermatozoides caindo. Explique.
Solução
Solução de Exercício 20.11.
A testosterona externa inibe o hipotálamo e a hipófise dele; o LH e o FSH caem; os testículos dele, sem estímulo, param de secretar e param de fabricar espermatozoides, e encolhem.
Exercício 20.12 ★★★
Um medicamento bloqueia os receptores de estrogênio do hipotálamo. Preveja o efeito dele sobre o FSH, sobre o crescimento dos folículos e sobre a ovulação, e diga por que ele é usado para tratar algumas infertilidades.
Solução
Solução de Exercício 20.12.
Sem a inibição do estrogênio, o GnRH e o FSH sobem; os folículos amadurecem; o pico de estrogênio deles (agindo sobre a hipófise, que ainda consegue responder) desencadeia um pico de LH e a ovulação. Ele é usado quando a ovulação falha porque os folículos recebem FSH de menos.
Exercício 20.13 ★★★
O registro de uma mulher mostra um pico de estrogênio, mas nenhum pico de LH e nenhuma progesterona. Localize o defeito na cadeia e proponha um tratamento.
Solução
Solução de Exercício 20.13.
O folículo cresce e secreta (o ovário e o FSH funcionam), mas o pico de estrogênio não produz um pico: a retroalimentação positiva falha no hipotálamo ou na hipófise. Uma injeção de um hormônio semelhante ao LH no momento do pico pode desencadear a ovulação.
Exercício 20.14 ★★★
Durante a gravidez os tecidos do embrião secretam um hormônio semelhante ao LH que mantém o corpo lúteo vivo. Explique por que isso impede a menstruação e novas ovulações, e por que os testes de gravidez detectam esse hormônio.
Solução
Solução de Exercício 20.14.
Mantido vivo, o corpo lúteo continua secretando progesterona: o revestimento é mantido (nenhuma menstruação) e a retroalimentação negativa segura o LH e o FSH (nenhum folículo novo nem ovulação). O hormônio aparece no sangue e na urina poucos dias depois da implantação, e é isso que os testes detectam.
Exercício 20.15 ★★★
Um ciclo de FIV recolhe 12 óvulos, dos quais 60% são fecundados e 40% destes chegam ao dia 5; cada embrião transferido dá um nascimento em 35% dos casos. Calcule o número esperado de embriões e a probabilidade de pelo menos um nascimento se eles forem transferidos um a um até o sucesso ou o esgotamento.
Solução
Solução de Exercício 20.15.
: cerca de 3 embriões. Probabilidade de nenhum nascimento em três transferências: ; pelo menos um nascimento: cerca de 73%.
20.7 Problema: o registro
Problema 20.1
Problema de fim de semana — o ciclo de uma mulher registrado hormônio a hormônio, lido pelas retroalimentações dele, perturbado por uma pílula e assistido quando ele falha
Amostras de sangue são colhidas todo dia ao longo de um ciclo. Valores arredondados, em porcentagens do máximo de cada hormônio:
| dia | 2 | 6 | 10 | 12 | 13 | 14 | 18 | 22 | 27 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| estrogênios | 10 | 20 | 55 | 100 | 80 | 45 | 45 | 60 | 15 |
| LH | 15 | 15 | 20 | 35 | 100 | 60 | 15 | 15 | 12 |
| FSH | 45 | 35 | 30 | 35 | 70 | 45 | 22 | 25 | 25 |
| progesterona | 3 | 3 | 3 | 3 | 4 | 5 | 55 | 100 | 15 |
Parte I — Ler o registro.
- Em que dia acontece a ovulação? Justifique a partir de dois hormônios.
- Dê a fase folicular e a fase lútea, com a duração de cada uma.
- Que estrutura do ovário secreta os estrogênios do dia 10? E os do dia 22? Qual secreta a progesterona do dia 22?
- Descreva o estado do revestimento do útero nos dias 6, 22 e 28.
- Por que o FSH é mais alto no início do ciclo e mais baixo na fase lútea?
Parte II — As retroalimentações.
- Entre os dias 2 e 10, os estrogênios sobem enquanto o FSH cai. Que retroalimentação está agindo? Explique.
- Entre os dias 12 e 13, os estrogênios estão no pico deles e o LH sobe sete vezes. Que retroalimentação? Que condição sobre o nível de estrogênio a torna possível?
- Entre os dias 18 e 27, os estrogênios estão moderados, a progesterona alta e o LH baixo. Que retroalimentação, e por que não há um segundo pico?
- O corpo lúteo degenera no dia 26. Preveja os hormônios do dia 28 e o que vem depois.
- Explique por que o ciclo se reinicia sozinho: que subida do dia 1 lança o folículo seguinte?
Parte III — A pílula. A mesma mulher toma a pílula combinada por um mês, que fornece estrogênios a 25% e um hormônio semelhante à progesterona a 40% dos máximos deles, todo dia.
- Preveja os níveis de FSH e de LH ao longo do mês, e o destino dos folículos.
- Haverá um pico de estrogênio? Um pico de LH? Ovulação?
- Durante os sete dias sem pílula, o que acontece com o revestimento do útero, e por que isso não é uma menstruação de verdade?
- Ela esquece as pílulas nos dias 5 a 8. Explique o risco, passo a passo.
- Explique por que uma pílula só de progesterona, num nível que mantenha a retroalimentação negativa, também pode impedir a ovulação.
Parte IV — Quando a cadeia falha.
- O registro de outra mulher mostra o FSH e o LH sempre abaixo de 10% e os estrogênios abaixo de 10%. Onde está o defeito? Que tratamento restauraria a ovulação, e por que via?
- O registro de uma terceira mulher é normal, mas as tubas uterinas dela estão obstruídas. Que etapas da Proposição 20.9 substituem a etapa obstruída?
- Na FIV, uma única injeção de um hormônio semelhante ao LH é dada 36 horas antes de os óvulos serem recolhidos. Explique o que ela imita e por que o momento é exato.
- Depois da estimulação, 10 folículos amadurecem em vez de 1. Explique, com o FSH, por que o ciclo natural em geral amadurece apenas um.
- Enuncie o resultado: o dia da ovulação no registro, os dois sinais da retroalimentação que a produziram, e o mecanismo pelo qual a pílula a suprimiu.
Solução
Solução de Problema 20.1.
1. Dia 14: o pico de LH do dia 13 antecede a ovulação em um dia, e a progesterona, que só aparece depois da ovulação, sobe a partir do dia 14.
2. Fase folicular dias 1–13 (13 dias); fase lútea dias 14–27 ou 28 (cerca de 14 dias).
3. O folículo em crescimento no dia 10; o corpo lúteo no dia 22, tanto para os estrogênios quanto para a progesterona.
4. Dia 6: fino, começando a engrossar sob os estrogênios. Dia 22: espesso e secretor sob a progesterona, pronto para um embrião. Dia 28: se desfazendo e sangrando, já que os dois hormônios caíram.
5. No começo, os hormônios do ciclo anterior caíram e a inibição deles junto, de modo que o FSH sobe; na fase lútea a progesterona e os estrogênios o inibem fortemente.
6. Retroalimentação negativa: os estrogênios crescentes do folículo inibem a hipófise, e o FSH cai.
7. Retroalimentação positiva: os estrogênios no máximo deles por cerca de dois dias estimulam o hipotálamo e a hipófise em vez de inibi-los, e o LH dispara.
8. Negativa: a progesterona com estrogênios moderados inibe a hipófise; sem um pico sustentado de estrogênio, não há retroalimentação positiva nem segundo pico.
9. A progesterona e os estrogênios desabam; o revestimento se desfaz e sangra no dia 1 do ciclo seguinte; o FSH, liberado da inibição, sobe.
10. A queda dos hormônios lúteos retira a retroalimentação negativa, o FSH sobe e um novo folículo começa a crescer: o fim de um ciclo é o sinal do seguinte.
11. FSH e LH baixos o mês inteiro (retroalimentação negativa mantida pelos hormônios da pílula); nenhum folículo amadurece.
12. Nenhum pico (nenhum folículo amadurecendo), nenhum pico de LH, nenhuma ovulação.
13. Os hormônios da pílula caem e o revestimento, fino, se desfaz e sangra; é um sangramento de privação, e não o fim de uma fase lútea — não houve corpo lúteo.
14. Sem os hormônios da pílula a retroalimentação se afrouxa, o FSH sobe, um folículo pode começar a crescer e a secretar; se ele chegar ao pico de estrogênio dele, um pico de LH e a ovulação podem vir depois, e o revestimento fino e o muco espesso deixam de ser mantidos.
15. A progesterona sozinha inibe o hipotálamo e a hipófise o bastante para impedir o pico de LH, e engrossa o muco do colo do útero.
16. No hipotálamo ou na hipófise: o ovário não é estimulado. Pulsos de GnRH (se a hipófise funcionar) ou injeções de FSH e LH restauram o crescimento dos folículos e a ovulação, contornando o nível que falta.
17. A fecundação in vitro: óvulos recolhidos do ovário, fecundados numa placa, embrião colocado no útero — o encontro dos gametas e o transporte que a tuba uterina teria feito.
18. O pico natural de LH; a ovulação vem cerca de 36 horas depois do pico, de modo que os óvulos são recolhidos pouco antes de serem liberados e perdidos.
19. Naturalmente, os estrogênios crescentes do folículo dominante reduzem o FSH, e os folículos menores, privados de FSH, degeneram; só o maior sobrevive. O FSH injetado atropela essa seleção e mantém todos eles crescendo.
20. Ovulação no dia 14; a retroalimentação negativa que reduziu o FSH à medida que o folículo crescia, depois a retroalimentação positiva que transformou o pico de estrogênio num pico de LH; a pílula manteve a retroalimentação negativa o mês inteiro, de modo que nenhum folículo amadureceu e nenhum pico aconteceu.