A quantidade de cortisol presente no sangue sofre variações ao longo do dia, alcançando níveis mais altos pela manhã e níveis mais baixos à noite, várias horas após o início do sono. As mudanças no padrão de secreção de cortisol foram observadas e associadas a depressão, stress psicológico e em situações de stress fisiológico, como hipoglicemia, febre, trauma, medo, dor, exercícios físicos e temperaturas extremas.
Os padrões de secreção variam de indivíduo para indivíduo, mas tendem a manter-se constantes para o mesmo indivíduo.
Com a libertação normal, o cortisol tem diversas acções que procuram restaurar a homeostase, ou seja, o equilíbrio interno do organismo, após o stress. Age como um opositor fisiológico da insulina, por promover a quebra das moléculas de hidratos de carbono, lípidos e proteínas, e desta forma mobilizar as reservas energéticas. Isto aumenta a glicemia e a produção de glicogénio pelo fígado, aumenta a pressão arterial e também atenua as acções do sistema imunitário, conduzindo a uma diminuição da actividade do sistema imunitário como um todo. A osteogénese,isto é, a formação óssea, também é diminuída pelo cortisol.
Essas funções são a base das consequências fisiológicas do stress crónico. A secreção crónica de cortisol causa perda muscular e hiperglicemia, além de suprimir as respostas inflamatórias e imunitárias. Além disto, a exposição de longo prazo ao cortisol resulta na danificação das células do hipocampo. Este dano leva à diminuição da capacidade de aprendizagem.
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