14.METABOLISMO DO JEJUM

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Universidade Estadual do Ceará / Faculdade de Veterinária 
Bioquímica Veterinária II 
 
Prof. Dr. Genário Sobreira Santiago 
 
METABOLISMO DO JEJUM 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
 O jejum pode resultar de uma incapacidade de obter alimento, do desejo de 
perder peso ou manter o peso ou de situações clínicas nas quais o animal não pode 
comer devido a trauma, cirurgia, neoplasias, queimaduras, etc. Na ausência de alimento, 
os níveis plasmáticos de glicose, aminoácidos e triacilgliceróis caem, ativando um 
declínio na secreção de insulina e um aumento da liberação de glucagon. A relação 
diminuída insulina/glucagon (figura 1) e a disponibilidade diminuída de 
substratos circulantes tornam o período de privação de nutrientes – catabólico - 
caracterizado pela degradação de triacilglicerol, glicogênio e proteína. Isto ativa uma 
troca de substratos entre o fígado, tecido adiposo, músculo esquelético e cérebro, que 
é guiada por duas prioridades: 
(1) a necessidade de manter níveis plasmáticos adequados de glicose para manter o 
metabolismo energético do cérebro e outros tecidos que requerem glicose, e 
(2) a necessidade de mobilizar os ácidos graxos do tecido adiposo e os corpos cetônicos 
do fígado para suprir energia a todos os outros tecidos. 
 
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2. DEPÓSITO DE COMBUSTÍVEL 
 Os combustíveis metabólicos em um humano adulto no início do jejum são 
mostrados no quadro 1. Note os grandes depósitos calóricos disponíveis como 
triacilgliceróis, comparados àqueles contidos no glicogênio. Embora seja listada como 
uma fonte de proteína, cada proteína possui uma função, por exemplo, como 
componente estrutural do corpo, uma enzima, etc. Somente cerca de um terço das 
proteínas corporais podem ser usadas para a produção de energia sem comprometer 
fatalmente as funções vitais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1. Período pós-absortivo/jejum : esquema das principais adaptações 
metabólicas induzidas pela baixa relação insulina/glucagon. No fígado, notar 
a não-ocorrência do ciclo de Krebs devido ao consumo de oxaloacetato pela 
gliconeogênese, e o conseqüente desvio da acetil-CoA para formar corpos 
cetônicos; a inibição da piruvato desidrogenase impede que o piruvato seja 
oxidado a acetil-CoA e preservado para originar oxaloacetato. No músculo, esta 
enzima também está inativa e o piruvato não se transforma em acetil-CoA; pode 
ser convertido a oxaloacetato, que mantém o funcionamento do ciclo de Krebs, 
em alanina, por transaminação com aminoácidos, ou em lactato. Alanina, 
glutamina (não mostrada na figura) e lactato são exportados do músculo 
(MARZZOCO & TORRES, 2007). 
 
 
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Quadro 1. Distribuição das reservas energéticas de um homem adulto 
 
Órgão/tecido 
Composto 
Armazenado 
Massa 
(Kg) 
Energia Disponível 
(Kcal) (Kj) 
Fígado Glicogênio 0,120 480 2.008 
Músculo Glicogênio 0,300 1.200 5.020 
Músculo Proteína 6 24.000 100.410 
Adiposo Triacilglicerol 15 135.00 564.840 
MARZZOCO & TORRES (2007) 
 
 
3. ADAPTAÇÕES METABÓLICAS NO JEJUM 
 O organismo animal tem uma capacidade notável de sobreviver sem ingerir 
alimentos por longos períodos de tempo, da ordem de dois meses no caso de indivíduos 
saudáveis e até um ano, para obesos. Estudos realizados nas décadas de 1960 e 1970 
foram decisivos para maior compreensão das adaptações metabólicas ao jejum 
prolongado, em especial as que ocorrem no cérebro. Até então, acreditava-se ser a 
glicose o único substrato utilizado pelo cérebro, e os corpos cetônicos eram associados 
somente com a ocorrência de doenças, como o diabetes. Foi a partir desses estudos que 
ficou demonstrado o papel essencial do consumo de corpos cetônicos pelo cérebro na 
sobrevivência ao jejum prolongado. Adicionalmente, evidenciaram a correlação 
existente entre a excreção de nitrogênio e a síntese de glicose, além da importância da 
atuação dos rins durante o jejum. No jejum, o glucagon atua praticamente sem o 
antagonismo da insulina e coadjuvado pelo cortisol, adaptando o organismo a 
sobreviver sem a ingestão de nutrientes. 
 O material energético armazenado é suficiente para satisfazer às necessidades 
calóricas na inanição por um a três meses. Contudo as reservas glicídicas se esgotam em 
apenas um dia. Mesmo nestas condições, o nível sanguíneo de glicose é mantido acima 
de 2,2 mM ou 40 mg/dL ( em humanos). O cérebro não tolera níveis mais baixos de 
glicose, mesmo em curtos períodos. Assim, a primeira prioridade do organismo 
na inanição é prover de glicose o cérebro e outros tecidos (tais como as 
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hemáceas) que absolutamente dependentes desse alimento. Contudo, os 
precursores de glicose não estão abundantes. A maior parte da energia está armazenada 
na porção ácido graxo dos triacilgliceróis (quadro 1). Lembre-se de que os ácidos graxos 
não podem ser convertidos a glicose porque a acetil-CoA não pode ser transformada em 
piruvato. A porção glicerol dos triacilgliceróis pode ser convertida em glicose, mas 
somente uma quantidade limitada está disponível. A única outra fonte potencial de 
glicose são os aminoácidos derivados da quebra das proteínas. O músculo é a maior 
fonte potencial dos aminoácidos durante a inanição. Entretanto, a sobrevivência para a 
maioria dos animais depende de ser capaz de mover-se rapidamente, o que requer uma 
grande massa muscular. Assim, a segunda prioridade do metabolismo na 
inanição é preservar a proteína. Isso é cumprido pela mudança de 
combustível a ser usado, de glicose para ácidos graxos e corpos cetônicos. 
 A figura 2 mostra os processos utilizados para manter a homeostase de glicose 
no jejum prolongado. A homeostase da glicose foi dividida em cinco fases, segundo a 
procedência predominante da glicose plasmática a partir da ingestão de uma refeição ( 
ver também quadro 2. 
 
 
 Na fase I, a glicose é provida pelos carboidratos da dieta. Uma vez esgotado este 
suprimento, inicia-se a fase II, durante a qual a glicemia é mantida pela glicogenólise 
hepática. À medida que diminui a reserva de glicogênio do fígado, a gliconeogênese 
torna-se cada vez mais importante, até que, após 16 h (12 h segundo estudos mais 
Figura 2. As cinco fases da 
homeostase da glicose em seres 
humanos. A figura mostra a 
quantidade de glicose utilizada e 
suas origens – exógena ou da dieta, 
glicogênio e gliconeogênese hepática e 
renal – ao alongo do tempo, após a 
ingestão de uma refeição (tempo 
zero). Reproduzida de RUDERMAN 
ET al(1976) citados por 
MARZZOCO & TORRES(2007). 
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recentes), contribui com 50% da glicose plasmática. Inicia-se a fase III, na qual esta via é 
a fonte principal de glicose. Estas mudanças ocorrem dentro de mais ou menos 24 horas 
de jejum. Vários dias de jejum levam à fase IV, na qual se inicia uma menor dependência 
da gliconeogênese: notar na figura 2, a queda no consumo de glicose que ocorre com 2-
3 dias de jejum. Isto acontece porque os corpos cetônicos acumularam-se em níveis 
suficientemente altos para induzir sua entrada e sua oxidação no cérebro, onde passam 
a substituir parte da glicose anteriormente consumida para obter energia. A fase V 
ocorre depois de algumas semanas de jejum e caracteriza-se por dependência ainda 
menor da gliconeogênese. 
 
4. FÍGADO NO JEJUM 
4.1. Metabolismo de carboidratos 
 O fígado utiliza primariamente a degradação do glicogênio e a seguir a 
gliconeogênese para manter a glicemia e sustentar o metabolismo energético do 
cérebro e outros tecidos que requerem glicose. 
 
4.1.1. Degradação aumentada de glicogênio 
 
 A figura 2 mostra as fontes de glicose do sangue após a ingestão de 100 g de 
glicose. Durante o breve período absortivo, a glicose da dieta é a principal fonte de 
açúcar no sangue. Várias horas após a refeição, os níveis de glicose sanguínea declinam 
suficientemente para causar uma secreção aumentada de glucagon e liberação 
diminuída de insulina. A relação diminuída insulina/glucagon causa umamobilização 
rápida dos depósitos de glicogênio hepático. Note que o glicogênio hepático é quase 
todo exaurido após 10 a 18 horas de jejum e, assim, a glicogenólise hepática é uma 
resposta transitória ao jejum inicial. 
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Quadro 2. As cinco fases da homeostase da glicose: origem da glicose sanguínea, tecidos e órgãos que 
a utilizam e principais combustíveis para o cérebro nas diferentes fases 
 Fases 
 I II III IV V 
Origem da 
glicose 
sanguínea 
Exógena Glicogênio 
hepático; 
gliconeogênese 
hepática 
Gliconeogênese 
hepática; 
glicogênio 
hepático 
Gliconeogênese 
hepática e 
renal 
Gliconeogênese 
hepática e 
renal 
Tecidos/órgãos 
que usam 
glicose 
Todos Todos, exceto 
o fígado; 
músculo e 
adiposo em 
velocidades 
baixas 
Todos, exceto o 
fígado; músculo 
e adiposo em 
velocidades 
intermediárias 
entre as Fases II 
e IV 
Cérebro, 
Hemáceas, 
medula renal; 
pequenas 
quantidades 
pelo músculo 
Cérebro em 
velocidades 
baixas, 
hemáceas e 
medula renal 
Principal 
combustível do 
cérebro 
Glicose Glicose Glicose Glicose e 
corpos 
cetônicos 
corpos 
cetônicos e 
Glicose 
Fonte: MARZZOCO & TORRES (2007) 
 
 A figura 3 mostra a degradação do glicogênio como parte da resposta metabólica 
geral do fígado durante o jejum. 
 
 
 
Figura 3. Principais rotas no fígado durante o jejum. (1) degradação do glicogênio; (2) 
síntese e liberação de glicose; (3) oxidação dos ácidos graxos; (4) Síntese de corpos cetônicos 
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4.1.2. Gliconeogênese aumentada 
 A síntese de glicose e sua subsequente liberação na circulação são funções 
hepáticas vitais durante o jejum. Os esqueletos de carbono para a gliconeogênese são 
derivados primariamente de aminoácidos, glicerol e lactato. A gliconeogênese inicia 
quatro a seis horas após a última refeição e torna-se completamente ativa quando os 
depósitos de glicogênio hepático são depletados (figura 2). A gliconeogênese 
desempenha papel essencial na manutenção da glicose no sangue durante o jejum 
noturno e prolongado. 
 
4.2. Metabolismo das gorduras 
4.2.1. Oxidação aumentada de ácidos graxos 
 A oxidação dos ácidos graxos derivados do tecido adiposo é a principal é a 
principal fonte de energia no tecido hepático no estado pós-absortivo (figura 3). 
 
 
 
 
 
 
 
 
4.2.2. Síntese aumentada de corpos cetônicos 
 O fígado difere dos demais órgãos por ser capaz de sintetizar e liberar corpos 
cetônicos (primariamente o 3-hidroxibutirato, também chamado β-hidroxibutirato) 
Figura 4. Concentração dos ácidos 
graxos e β-hidroxibutirato no 
sangue durante o jejum. 
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para uso como combustível pelos tecidos periféricos. A síntese dos coros cetônicos é 
favorecida quando a concentração de acetil-CoA, produzido pelo metabolismo de ácidos 
graxos, excede a capacidade oxidativa do ciclo de Krebs. Uma síntese significativa de 
corpos cetônicos inicia durante os primeiros dias de jejum (figura 4). A disponibilidade 
de corpos cetônicos circulantes é importante no jejum, pois eles podem ser usados 
como combustível pela maioria dos tecidos, incluindo o cérebro (quadro 3), uma vez que 
seu nível no sangue esteja suficientemente elevado. Isto reduz a necessidade de 
gliconeogênese a partir dos esqueletos de carbono dos aminoácidos, diminuindo assim 
a perda de proteína essencial. A síntese de corpos cetônicos como parte da resposta 
hepática também é mostrada na figura 3. 
 
5. TECIDO ADIPOSO NO JEJUM 
5.1. Metabolismo dos carboidratos 
 O transporte de glicose no adipócito e seu metabolismo subsequente são 
deprimidos devidos aos baixos níveis de insulina circulante. Isto leva à diminuição na 
síntese de ácidos e triacilglicerol. 
Quadro 3. Fontes de energia para diferentes tecidos 
 
TECIDO 
COMBUSTÍVEL 
Glicose Ácidos graxos Corpos cetônicos 
Cérebro + 
Hemáceas e leucócitos + 
Medula renal + 
Retina + 
Mucosa intestinal + 
Fígado + + 
Adiposo + + 
Músculos esqueléticos + + (em repouso) + 
Córtex renal + + + 
Fonte: MARZZOCO & TORRES (2007) 
 
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5.2. Metabolismo de gorduras 
5.2.1. Degradação aumentada de triacilgliceróis 
 A ativação da lipase sensível a hormônio e hidrólise subsequente do 
triacilglicerol armazenado são aumentadas pela elevação das catecolaminas. A 
epinefrina e, particularmente, norepinefrina liberadas pelos terminais nervosos 
simpáticos no tecido adiposo também são ativadores fisiologicamente importantes da 
lipase sensível a hormônio (figura 5) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5.2.2. Aumento na liberação de ácidos graxos 
 Os ácidos graxos obtidos da hidrólise de triacilgliceróis estocados são liberados 
no sangue (figura 5). Ligados à albumina sérica, são transportados a uma variedade de 
tecidos, para utilização como combustível. O glicerol produzido durante a degradação 
dos triacilgliceróis é usado como precursor gliconeogênico no fígado. Os ácidos são 
também convertidos em acetil-CoA, que pode entrar no ciclo de Krebs e, portanto, 
produzir energia para o adipócito. 
 
Figura 5. Principais rotas 
metabólicas no tecido adiposo 
durante o jejum. (1) Lipase sensível 
a hormônio; (2) Liberação de ácidos 
graxos no sangue 
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5.2.3. Decréscimo na captação de ácidos graxos 
 No jejum, a atividade da lipoproteína lipase no tecido adiposo é baixa. 
Consequentemente, triacilgliceróis de lipoproteínas circulantes não estão disponíveis 
para a síntese de triacilgliceróis no tecido adiposo. 
 
6. TECIDO MUSCULAR ESQUELÉTICO EM JEJUM 
 O músculo esquelético em repouso usa ácidos graxos como principal fonte 
energética (quadro 3). Em contraste, no exercício, o músculo usa inicialmente o 
glicogênio estocado como fonte de energia. Durante o exercício intenso, a glicose-6-
fosfato derivada do glicogênio é convertida em lactato pela glicólise anaeróbica. À 
medida que essa reserva de glicogênio se esgota, os ácidos graxos livres, fornecidos pela 
mobilização de triacilgliceróis a partir do tecido adiposo, tornam-se a principal fonte de 
energia. 
 
6.1. Metabolismo de carboidratos 
 O transporte de glicose para dentro das células do músculo esquelético via 
proteínas transportadoras dependentes de insulina (GLUT 4) na membrana plasmática, 
e seu subsequente metabolismo estão reduzidos, devido à baixa concentração de 
insulina circulante. 
 
 
 
 
 
Figura 6. Principais rotas no 
músculo esquelético durante o 
jejum. (1) e (2) Uso de ácidos 
graxos do tecido adiposo e de corpos 
cetônicos do fígado. 
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6.2. Metabolismo de lipídeos 
 Durante as duas primeiras semanas de jejum, os músculos usam ácidos graxos 
do tecido adiposo e corpos cetônicos do fígado como combustíveis (figura 6). Com cerca 
de três semanas de jejum, os músculos reduzem o consumo de corpos cetônicos e 
oxidam quase exclusivamente ácidos graxos. Isso leva a um aumento adicional do já 
elevado nível de corpos cetônicos circulantes. O aumento da utilização de corpos 
cetônicos pelo encéfalo, como consequência do aumento desses compostos no sangue, 
está relacionado, portanto, ao decréscimo do consumo pelos músculos. 
 
6.3. Metabolismo de proteínas 
 Durante os primeiros dias de jejum, há uma rápida quebra de proteína muscular, 
fornecendo aminoácidos que são usados pelo fígado para a gliconeogênese (figura 6). A 
alanina e a glutamina são quantitativamente os mais importantes aminoácidos 
gliconeogênicos liberados pelo músculo. Eles são produzidos pelo catabolismo de 
aminoácidos de cadeia ramificada. Depois de várias semanas de jejum, a velocidade da 
proteólise muscular decresce, porque há um declínio na necessidade de glicose pelo 
encéfalo, que começa a utilizar corpos cetônicos como fonte de energia. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 7. Principais rotas no 
cérebro durante o jejum. (1) 
Utilização de glicose; (2) 
Utilização de corpos cetônicos. 
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7. O ENCÉFALO EM JEJUM 
 Durante os primeiros dias de jejum, o SNC continua a usar exclusivamenteglicose 
como fonte energética (figura 7). A glicemia é mantida pela gliconeogênese hepática, a 
partir de precursores como aminoácidos, fornecidos pela proteína muscular, e glicerol, 
fornecido pela lipólise. No jejum prolongado (mais de duas ou três semanas) os corpos 
cetônicos atingem no plasma níveis significativamente elevados e são usados, 
juntamente com a glicose, como combustíveis pelo encéfalo. Isto reduz a necessidade 
de catabolismo protéico para a gliconeogênese. As mudanças metabólicas ocorridas no 
jejum asseguram que todos os tecidos tenham suprimento adequado de moléculas 
combustíveis. A resposta dos principais tecidos envolvidos no metabolismo energético 
durante o jejum está resumida na figura 8. 
 
8. OS RINS NO JEJUM PROLONGADO 
 Com a continuidade do jejum, os rins exercem papel importante na adaptação 
em longo prazo. Os rins expressam as enzimas da gliconeogênese, incluindo a glicose-
6-fosfatase e, em fases avançadas do jejum, podem ser responsáveis por cerca de 50% 
da gliconeogênese. Da mesma forma, os rins compensam a acidose que acompanha o 
aumento da produção de corpos cetônicos (ácidos orgânicos). A glutamina liberada nos 
músculos pelo metabolismo de aminoácidos de cadeia ramificada é captada pelos rins 
e, sob a ação das enzimas renais glutaminase e glutamato desidrogenase, 
resulta na produção de α-cetoglutarato e amônia. A amônia capta prótons dissociados 
de corpos cetônicos e é excretada pela urina como NH4
+, diminuindo a acidez corporal. 
Portanto, no jejum em longo prazo, ocorre troca de descarte de nitrogênio na forma de 
uréia, para a forma de amônia. 
 
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9. LEITURA COMPLEMENTAR 
“Homeostase Calórica: Um meio de regular o peso corporal” 
 Nos Estados Unidos, a obesidade tornou-se uma epidemia, com quase 30% dos 
adultos classificados como obesos. A obesidade é intensificada com um fator de risco 
em grande número de doenças, incluindo diabetes mellitus, hipertensão e doença 
cardiovascular. A causa da obesidade é bem simples na grande maioria dos casos: mais 
comida é consumida do que a necessária, sendo o excesso de calorias armazenado como 
lipídeo. 
Figura 8. Relações interteciduais durante o jejum. 
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 Embora a causa proximal da obesidade seja simples, o mecanismo bioquímico 
pelo qual a homeostase calórica e o controle do apetite são geralmente mantidos é 
enormemente complexo, mas duas moléculas sinalizadoras importantes são a insulina 
e a leptina. Uma proteína de 146 aminoácidos, a leptina é um hormônio secretado pelos 
adipócitos em proporção direta a massa de gordura. Ela atua através de um receptor de 
membrana no hipotálamo relacionado, em estrutura e mecanismo de ação, ao receptor 
do hormônio do crescimento, gerando sinais de saciedade. Durante os períodos em que 
mais energia é gasta do que é ingerida (jejum) o tecido adiposo perde massa. Nestas 
condições, as secreções de leptina e de insulina caem, a utilização de alimentos 
energéticos é aumentada e as reservas de energia são utilizadas. O contrário é 
verdadeiro quando as calorias são consumidas em excesso. 
 A importância da leptina na obesidade é ilustrada de modo dramático em 
camundongos. Os que não têm leptina são obesos, e perdem peso se ela for 
administrada. Camundongos que não têm o receptor são insensíveis a administração de 
leptina. Evidências preliminares indicam que a leptina e o seu receptor desempenham 
um papel na obesidade humana, mas os resultados não são tão nítidos como em 
camundongos. 
 Como se sabe, a obesidade é um fator de predisposição para diabetes do tipo II. 
Qual é a base bioquímica para esta relação? Embora muito permaneça para ser 
determinado, pesquisa recente sugere que o adipócito secreta um aminoácido chamado 
resistina (resistência à insulina) que torna os tecidos insensíveis à insulina. Além disso, 
a quantidade secretada de resistina é diretamente proporcional a massa de gordura. O 
exato papel fisiológico da resistina ainda é desconhecido. 
 A insulina e a leptina podem ser considerados como reguladores em longo prazo 
da homeostase calórica, mas hormônios de curta duração também têm um papel. Por 
exemplo, a colecistocinina é liberada no tubo digestivo durante a alimentação e se 
liga a receptores específicos no cérebro, promovendo a sensação de saciedade. De outro 
modo, o peptídeo gástrico estimulante do apetite, gerlina, é secretado quando o 
estômago está vazio. 
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 (Fonte: BERG et al., 2008) 
 
10. BIBLIOGRAFIA 
BERG, J. M., TYMOCZKO, J. L., STRYER, L. Bioquímica. 6.ed. Rio de Janeiro: Guanabara 
Koogan, 2008. 1114p. 
CHAMPE, P. C., HARVEY, R. A., FERRIER, D. R. Bioquímica ilustrada. 4.ed. Porto Alegre: 
Artmed, 2009, 519p. 
MARZZOCO, A., TORRES, B. B. Bioquímica básica. 3.ed. Rio de janeiro: Guanabara 
Koogan, 2007. 386p.