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Bioquímica Metabólica Metabolismo Conjunto de atividades celulares altamente coordenadas na qual muitos sistemas multienzimáticos (vias metabólicas) atuam de forma cooperativa para: obter energia química; converter as moléculas dos nutrientes em moléculas com características de cada célula; polimerizar precursores monoméricos em macromoléculas; sintetizar e degradar biomoléculas necessárias a funções celulares especializadas. Proteínas Hemoglobina e mioglobina: transporte de gases respiratórios. Imunoglobulinas: defesa orgânica (anticorpos). Insulina, glucagon, ACTH, GH: hormônios. Angiotensina: polipeptídio responsável pela regulação do metabolismo hídrico. Receptores celulares: comunicação celular. Miosina, actina: contração muscular. Tubulina: citoesqueleto (divisão célula). Ovoalbumina (do ovo), zeína (do milho), caseína (do leite): reserva energética. Albumina humana: transporte plasmático de compostos endógenos e exógenos. Queratina (unhas), colágeno (tec. Conjuntivo), elastina (tendões), fibroína (teia de aranha): estrutural. Hexoquinase, DNA polimerase, tripsina, lipase, amilase: enzimas. Proteínas Simples: queratina (insolúveis, principal componente da epiderme, do cabelo e unhas) e albumina sérica (secretada pelo fígado,> ptn do plasma humano, corresponde a 60% da ptn plasmática e tem função de transportar compostos hidrofóbicos no sangue). Proteínas conjugadas: glicoproteínas, fofosproteínas, lipoproteínas, metaloproteínas e cromoproteínas. Digestão, absorção e metabolismo Na cavidade oral: as proteínas não sofrem modificações químicas. Mastigação promove a quebra em partículas menores. No estômago: estimula a mucosa gástrica a secretar o hormônio gastrina, estimula a secreção de ácido clorídrico pelas células parietais e pepsinogênio pelas células principais das glândulas gástricas. Suco gástrico (pH 1,0-2,5) agente desnaturante de proteínas globulares e torna ligações internas dos peptídeos mais acessíveis à hidrólise enzimática. Pepsinogênio convertido a pepsina (ativada pelo pH) hidrolisa proteínas ingeridas nas ligações amino terminais do peptídeo → clivagem dos polipeptídeos → peptídeos menores. Intestino: duodeno e jejuno. Secreção de secretina estimula o pâncreas a secretar bicarbonato no intestino para neutralizar o pH (7,0). Chegada dos peptídeos no duodeno secreção de colecistoquinina que estimula a secreção das enzimas pancreáticas com atividade ótima em pH 7-8. Tripsinogênio, quimotripsinogênio e pró- carboxipeptidases A e B formas inativas da tripsina, quimotripsina e carboxipeptidases A e B→ sintetizadas e secretadas pelas células exócrinas do pâncreas. Tripsina ativada pela enteropeptidase (enzima proteolítica secretada por células intestinais) Tripsina ativa as demais proteases quimotripsina e carboxipeptidases A e B. Estágio eficiente de digestão: aminoácidos específicos. Pepsina aminoácidos aromáticos e leucina. Tripsina lisina e arginina. Elastase aminoácidos alifáticos neutros. Quimotripsina aminoácidos aromáticos. Carboxipeptidases A e B degradação de pequenos peptídeos pela remoção de resíduos carboxi-terminais sucessivos. Aminopeptidase hidrolisa resíduos amino- terminais sucessivos dos pequenos peptídeos. Aminopeptidase e carboxipeptidases A e B: Produzidas nas microvilosidades da mucosa intestinal, completam a digestão dos peptídeos e aminoácidos→ aminoácidos livres, di e tripeptídeos que são absorvidos pelo jejuno. Aminoácidos e di-tripeptídeos: atravessam as membranas da mucosa intestinal mediante mecanismos passivos (difusão simples ou facilitada) e ativos (co- transportadores de Na+ e H+). Os peptídeos não absorvidos serão fermentados pelas bactérias → ácidos graxos de cadeia curta, ácidos carboxílicos, compostos fenólicos e amônia. Condições patológicas: podem aumentar a permeabilidade da mucosa intestinal a proteínas íntegras permitindo sua absorção. A absorção de proteínas e peptídeos em sua forma íntegra podem causar estímulo antigênico elevar a alergia alimentar. Enzimas São catalizadores biológicos, longas cadeias de pequenas moléculas de aa. Tem como função viabilizar a atividade das células, quebrando moléculas ou juntando-as para formar novos compostos (com exceção de um pequeno grupo de moléculas de RNA com propriedades catalíticas, chamadas de RIBOZIMAS, todas as enzimas são proteínas). Características gerais: Apresentam alto grau de especificidade, são produtos naturais biológicos, são altamente eficientes acelerando a velocidade das reações, são econômicas, reduzindo a energia de ativação; condições favoráveis de pH, temperatura, polaridade do solvente e força iônica. Enzima: proteína catalisadora. Substrato: objeto que irá ser modificado. Produto As enzimas possuem um sítio ativo que corresponde, geralmente, a uma cavidade na molécula de enzima, com um ambiente químico muito próprio. O substrato entra no sítio ativo e liga-se à enzima. Co-fatores e co-enzimas são moléculas não proteicas, respectivamente, inorgânicas (íons metálicos) e orgânicas (vitaminas), que são indispensáveis para o funcionamento de várias enzimas. Grupo prostético: Pode possuir componentes não proteicos - cofatores. Possui aminoácidos auxiliares e de contato. Coenzimas Maioria deriva de vitaminas hidrossolúveis. Classificam- se em: transportadoras de hidrogênio e transportadoras de grupos químicos. Transportadoras de hidrogênio COENZIMA ABREVIATURA REAÇÃO CATALISADA ORIGEM Nicotinamida adenina dinucleotídeo NAD+ Oxi-redução Niacina ou vitamina B3 Nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato NADP+ Oxi-redução Niacina ou vitamina B3 Flavina adenina dinucleotídeo FAD Oxi-redução Riboflavina ou vitamina B2 Para operar, as enzimas necessitam de um ambiente favorável, considerado ótimo. Caso contrário, ela é inibida. Inibidor é qualquer fator que possa reduzir ou cessar (pela desnaturação) a reação enzimática. A inibição pode ser: Reversível (presença de substâncias); Irreversível (aquecimento excessivo). Fatores que alteram a velocidade de reações enzimáticas: pH; temperatura; concentração das enzimas; concentração dos substratos; presença de inibidores. Desnaturação proteica: resulta no desdobramento e na desorganização das estruturas secundárias e terciárias, sem que ocorra hidrólise das ligações peptídicas. Os agentes desnaturantes são calor, solventes orgânicos, agitação mecânica, ácidos e bases fortes, detergentes e íons ou metais pesados, como chumbo e mercúrio. A desnaturação pode, sob condições ideais, ser reversível, neste caso a proteína dobra-se novamente em sua estrutura original quando o agente desnaturante for removido. As proteínas desnaturadas são frequentemente insolúveis, e desta forma precipitam em solução. A propriedade de desnaturação das proteínas é usada na indústria de alimentos para a inativação de enzimas indesejáveis que impediriam a sua conservação e permite que no cozimento a proteína seja mais bem utilizada pelo organismo. A desnaturação pode ser irreversível algumas proteínas, quando desnaturadas, tornam-se insolúveis. Fator de conversão de nitrogênio para proteína Fator de conversão: Na maioria dos alimentos o N corresponde aproximadamente a 16% do peso da proteína, o que implica indiretamente que em 100 g de proteína tem-se 16 g de N, e 100/16 = 6,25, que corresponde ao fator de conversão de nitrogênio: proteína (N:P) Xg = 100/16 = 6,25. O fator de conversão N:P 6,25 foi estabelecido por Jones já em 1931, para proteínas da carne que contêm 16% de nitrogênio em sua constituição e quantidade reduzida de N não-proteico. Contudo, o fator de conversão 6,25 não pode ser aplicado universalmente a todos os alimentos, pois a porcentagem de nitrogênio na proteína é variável em funçãoda composição em aminoácidos e da presença de nitrogênio de outras origens. Enzimologia Clínica Todas as enzimas presentes no corpo humano são sintetizadas intracelularmente, porém atuam em locais diferentes. Enzimas plasmáticas: têm ação no plasma. Ex: enzimas da coagulação sanguínea. Enzimas secretadas: são enzimas que atuam em locais extracelulares. Ex: amilase pancreática sintetizada no pâncreas e secretada no intestino. Enzimas celulares: são enzimas intracelulares cujas concentrações plasmáticas são baixas. Seus níveis aumentam quando são liberadas pelos tecidos lesados. Como muitas enzimas são encontradas em apenas determinados tecidos, pode-se ter uma ideia do local atingido. Marcadores enzimáticos hepáticos •Enzimas indicadoras de lise hepatocelular: Fase aguda ALT e fase crônica AST •Enzimas indicadoras de colestase: GGT e fosfatase alcalina Transaminações catalisadas por enzimas: Em muitas reações das aminotransferases, o α-cetoglutarato é o receptor do grupo amino. O piridoxal fosfato (PLP) é o co-fator de todas as aminotransferases. As transaminases equilibram os grupos amina entre os α-cetoácidos disponíveis. Isto permite a síntese de aminoácidos não essenciais utilizando grupos aminas de outros aminoácidos e esqueleto de carbono pré-existente. Embora os N possam ser utilizados para formação de novos aminoácidos, N deve ser obtido através da alimentação. Aspartato aminotransferase (AST): antigamente denominada transaminase oxaloacética (TGO), pode ser encontrada no coração, fígado, músculo esquelético e hemácias. Podem ser encontrados no citoplasma e nas mitocôndrias, por isso, seus valores elevados podem estar relacionados com uma lesão celular mais profunda (lesão de célula e organela). Encontram-se aumentadas no infarto agudo do miocárdio, hepatites alcoólicas, metástases hepáticas. Alanina aminotransferase (ALT): antigamente denominada transaminase pirúvica (TGP) é encontrada em maior quantidade no fígado, em quantidades menores nos rins, no coração e na musculatura esquelética. É uma enzima citoplasmática; é um marcador bastante sensível da função hepática, porém é menos sensível que a AST nas hepatopatias alcoólicas, cirrose e obstruções extra-hepáticas. Encontram-se aumentada nas hepatites virais, mononucleose, citomegalovirose e hepatites medicamentosas. Fosfatase Alcalina: É uma enzima que pode ser encontrada nos ossos, placenta, trato intestinal e fígado. Na prática clínica, é muito utilizada na investigação de doenças hepatobiliares e ósseas. Encontra-se também alterada em processos fisiológicos como gravidez e adolescência. Gama Glutamil Transferase: catalisa a transferência do grupamento glutamil. A gama glutamil transferase (GGT) está presente no fígado, pâncreas, intestino e rins. Valores elevados são encontrados nos quadros de colestase (obstrução hepato-biliar) e outras patologias hepáticas e biliares. Pode estar alterada em alcoólatras, na obesidade e no uso de medicamentos como analgésicos, anticonvulsivantes, e contraceptivos orais. Marcadores enzimáticos cardíacos A elevação das enzimas cardíacas no sangue está relacionada à lesão ou morte das células cardíacas. CK (creatinoquinase): Alguma ε para ressíntese de ATP – cisão anaeróbica de fosfato proveniente do fosfato de creatina (PCr). ATP ↔ ATPase→ ADP+ Pi+ ε PCr +ADP→ Creatinacinase ↔ Cr +ATP ε liberada pela clivagem da ligação entre Cr e P. CK Total: A creatinoquinase (CK), também chamada de creatina-fosfoquinase (CPK), é uma enzima com grande distribuição tecidual. Pode ser encontrada na musculatura estriada, cardíaca e no cérebro. A CK-Total é formada por três isoenzimas citoplasmáticas que podem ser fracionadas por eletroforese: CK-BB (CK-1) encontrada no cérebro; a CK-MB (CK-2) encontrada no miocárdio (~20%) e no músculo esquelético (~1%) e a CK-MM (CK-3) encontrada no músculo esquelético (~99%) e cardíaco (~76%). A CK total aumenta nas primeiras 4 a 6 horas após o início do quadro de infarto agudo do miocárdio (IAM), atinge um pico entre 18 a 24 horas e permanece alterada por 48 a 72 horas. CK-MB: A CK-MB é uma das isoenzimas da CK total; tem grande importância no diagnóstico precoce do infarto agudo do miocárdio. Normalmente, a CK-MB representa em torno de 5 a 6% da CK total. Percentuais acima desses valores (e inferiores a 20%) são indicativos de origem miocárdica. Valores abaixo de 5% podem estar relacionados com distúrbios da musculatura esquelética (a CKMB também pode ser encontrada na musculatura esquelética) e valores acima de 20% podem estar associados à macro CK. Marcadores enzimáticos cardíacos. Desidrogenase Lática: A LDH catalisa a oxidação reversível do lactato para piruvato, tendo o NAD+ como cofator. É uma enzima intracelular que pode ser encontrada em praticamente todas as células do organismo. Devido a esta baixa especificidade, utiliza-se mais na prática a determinação de suas isoenzimas. Os níveis séricos elevados são encontrados em diferentes casos como anemia megaloblástica e hemolítica, leucemias, hemoglobinopatias, infarto agudo do miocárdio, etc. Marcadores enzimáticos pancreáticos Amilase: A importância clínica da determinação da amilase no soro e na urina está no auxílio ao diagnóstico de doenças pancreáticas. A inflamação do pâncreas leva a liberação de amilase e outras enzimas pancreáticas na circulação. Nas pancreatites agudas o nível sérico da amilase se eleva 6 a 24 horas após o início do quadro retornando ao normal em média 5 dias. Como a amilase é uma enzima de baixo peso molecular, pode ser encontrada na urina quando há um aumento do seu nível sérico. A amilase não é uma enzima específica de lesões pancreáticas, pois pode ser encontrada em níveis elevados nas lesões das glândulas salivares (caxumba) e outras lesões não pancreáticas; porém, seu aumento é quase sempre de origem pancreática, sendo muito solicitada em pacientes com dor abdominal com suspeita de pancreatite. Os abscessos pancreáticos também podem elevar os níveis séricos da amilase. As pancreatites crônicas cursam com níveis normais ou ligeiramente aumentados de amilase. Lipase: Sua determinação é muito importante no diagnóstico das doenças pancreáticas. Normalmente seus níveis elevam-se um pouco mais tarde que os da amilase, porém mantêm-se elevados por um período mais longo, pois não é eliminada pela urina. A lipase é um marcador mais específico de doença pancreática aguda doque a amilase. Degradação de proteínas Degradação das proteínas celulares é um processo constante e importante nas células. Regulação qualidade– proteínas sintetizadas com erros. Regulação atividade– meia vida de segundos a dias dependendo da função. Reciclagem de aminoácidos– incorporação de N nas moléculas dos seres vivos gasta energia e, portanto, suas formas biologicamente ativas devem ser aproveitadas. A degradação de proteínas tem enzimas importantes e especificas Proteases: enzimas que liberam os aminoácidos das cadeias polipeptídicas – reação de hidrólise. A degradação dos aminoácidos ocorre por duas vias distintas: grupo amina - Incorporação em outro aminoácido ou excreção na forma de ureia. Cadeia lateral, carbono, grupo carboxila - Conversão em piruvato acetil-CoA, Intermediários do Ciclo de Krebs. Ciclo da Uréia Rota metabólica responsável pela transformação da amônia em uréia, livrando dessa forma o organismo dos efeitos tóxicos da amônia. O catabolismo proteico começa com a hidrólise das ligações peptídicas – proteólise – liberando os resíduos de aminoácidos unidos em pequenas cadeias – peptídeos. Para as proteínas ingeridas, a proteólise ocorre no trato gastrointestinal. Quando não necessários como fonte de energia, a degradação geralmente prossegue apenas para eliminaros aminoácidos em excesso - como em caso de dieta rica em proteínas, que podem ter efeitos tóxicos pela incapacidade dos animais de armazenar aminoácidos livres. Nos indivíduos normais a síntese de uréia é mínima quando há equilíbrio energético. A síntese de uréia é maior quando a dieta contém proteínas. As moléculas dos aminoácidos da dieta que não são utilizados para repor os “aas” libertados na hidrólise das proteínas endógenas que sofreram catabolismo, são obrigatoriamente degradados formando-se amônio que é convertido em uréia. A maioria dos aminoácidos usados pelo organismo para a síntese de proteínas, ou como precursores para outros aminoácidos são obtidos da dieta ou da renovação das proteínas endógenas. Degradação dos aminoácidos Remoção do grupo amino e oxidação da cadeia carbônica. Grupo amino – uréia. Cadeias carbônicas – piruvato, acetil-CoA e intermediários do ciclo de Krebs. Grupo amino da maioria dos aminoácidos é transferido: α-cetoglutarato - glutamato; Cadeia carbônica - α- cetoácido. Essas reações são catalisadas por aminotransferases, que são encontradas no citosol e mitocôndria. O α-cetoglutarato é um aceptor do grupo NH3 (Amônia). O glutamato é portanto, um produto comum em transaminação, constituindo assim um reservatório temporário de grupos amino, provenientes de diferentes aminoácidos. Reação de Transaminação A oxidação dos aminoácidos envolve inicialmente a remoção do grupo amino e, a seguir, a oxidação da cadeia carbônica remanescente. Para que aminoácidos possam ser utilizados como fonte de energia eles devem primeiramente sofrer uma transaminação, ou seja, retirada de seu radical amino. O grupo amino é retirado por um processo que consiste na transferência deste grupo para o a-cetoglutarato, formando glutamato e a cadeia carbônica do aminoácido é convertida em a- cetoácido. O glutamato portanto é um produto comum às reações de transaminação, constituindo um reservatório temporário de gruposamino. No músculo: Primeiramente ocorre a degradação das proteínas em aminoácidos. Em seguida, ocorre a reação de transaminação com a produção de glutamato. O grupo amino presente no glutamato é transferido para o piruvato formando alanina a qual é transportada para o fígado pela rede sanguínea. No fígado a alanina transfere o grupo amino para a a-cetoglutarato, o qual será transformado novamente em glutamato. Destino do Grupo NH3: A ação combinada das aminotransferases e da glutamato desidrogenase resulta na convergência do grupo amino transportado pelo glutamato em dois únicos compostos: íon amônio (NH4+) e o aminoácido aspartato. Destino do Grupo NH4+: Em mamíferos, a uréia é produzida no fígado a partir do íon amônio, aspartato e gás carbônico. A uréia depois de produzida é transportada para os rins e excretada na urina. A analogia do ciclo da uréia com o ciclo de Krebs é evidente: acarbamoil – fosfato equivale à acetil-CoA. O ciclo da uréia consiste em cinco reações: duas dentro da mitocôndria e três no citosol. O ciclo utiliza: dois grupos amino – um do NH4+ e um do aspartato, e um carbono do HCO3- (bicarbonato) para formar a uréia. Essas reações utilizam a energia de quatro ligações de fosfato: 3 de ATP - 2 ADP e 1 AMP. Destino da cadeia carbônica dos aa: A cadeia carbônica dos 20 tipos de aminoácidos, é degrada a piruvato, acetil-CoA ou intermediários do ciclo de Krebs. METABÓLITOS FORMADOS: Piruvato, Acetil-CoA, α- cetoglutarato, Succinil-CoA, Fumarato, Oxalacetato. Aminoácidos glicogênicos: gliconeogênese. cetogênicos: corpos cetônicos. glico-cetogênicos: rota metabólica leva à formação de glicose e de corpos cetônicos. Metabolismo de Aa no fígado Ciclo da alanina O ciclo da uréia produz, em uma das suas reações intermediárias, o fumarato, que será liberado no citosol, e poderá assim ser utilizado no ciclo de Krebs. Por que a amônia é tóxica? Acredita-se que excesso de amônia deplete o α- cetoglutarato das células, parando o ciclo de Krebs, o tecido nervoso é especialmente dependente da glicólise e ciclo de Krebs. Depleção de glutamato pode levar a um desbalanço de neurotransmissores (glutamato e GABA). Como a amônia é tóxica, ela é transportada pela corrente sanguínea na forma de glutamina, quando a glutamina chega ao fígado, ela é convertida novamente em glutamato. Ciclo da uréia: regulação Ingestão de altas quantidades de proteína induzem a expressão de proteínas do ciclo da uréia (10 a 20 vezes) -> tb aumenta a síntese de triacilgliceróis. Uma visão geral da degradação de aminoácidos A maior parte dos aminoácidos é degradada no fígado. Alguns aminoácidos, no entanto, são mais degradados nos músculos e rins. O grupo amino é removido do esqueleto de carbono e é transferido para glutamato. O esqueleto de carbono retorna às principais vias metabólicas por vias conectoras para ser degradado ou armazenado. O excesso de nitrogênio é transportado para o fígado na forma de glutamina ou alanina pois amônia é tóxica para os humanos. No fígado, a amônia é liberada do esqueleto de carbono e rapidamente transformada em uréia ou outro composto nitrogenado via Ciclo da Uréia. A uréia é liberada na corrente sanguínea até ser excretada nos rins. Porfirinas e pigmentos biliares Porfirinas São compostos heterocíclicos constituídos de quatro anéis pirrólicos (4C e 1N). Os quatro pirróis estão ligados por pontes metilênicas (-C=) para formar um anel tetrapirrólico. Existem muitas espécies de porfirinas conhecidas, mas somente 3 delas têm significado clínico: A uroporfirina (8 grupos carboxílicos, mais solúvel em pH fisiológico) - Excretada exclusivamente na urina. A protoporfirina (2 grupos carboxílicos. Solúvel em solventes apolares) - Excretada exclusivamente nas fezes. A coproporfirina (4 grupos carboxílicos, solubilidade intermediária) - Excretada pelas duas rotas. Possuem no seu centro um espaço apropriado para acomodar um íon metálico. Os representantes mais comuns desta classe de compostos são o grupo heme, que contém ferro, a clorofila, que contém magnésio, a vitamina B12 (cobalto) e os pigmentos biliares. Biossíntese das porfirinas: A biossíntese de porfirinas, para a qual a glicina é precursora, é de extrema importância devido ao papel do núcleo de porfirina em proteínas heme, como a hemoglobina e a mioglobina (nas quais o íon Fe2+tem a função de ligar uma molécula de O2, possibilitando o seu transporte na corrente sanguínea). As porfirinas são sintetizadas a partir do aminoácido glicina e succinil-CoA nos mamíferos. Heme 4 anéis pirrólicos ligados por pontes metilénicas – anel porfirínico. Cada pirrol tem 2 cadeias laterais acetil, propionil, metil ou vinil. Heme – Hemoglobina, Mioglobina e Citocromos. Síntese: A primeira reação para a síntese do grupo heme ocorre na mitocôndria pela união de uma molécula de succinil-CoA e uma molécula de glicina através da reação catalisada pela enzima aminolevulinato sintetase (ALA sintetase). Esta reação gera aminocetoadipato, que é então descarboxilado a aminolevulinato, assim, esta etapa constitui o passo limitante para a biossíntese do heme. O aminolevulinato vai para o citosol havendo dimerização pela enzima ALA desidratase (porfibilinogênio sintetase) produzindo porfobilinogênio. Após, ocorre a condensação de 4 moléculas de porfobilinogênio para produzir o intermediário preuroporfirinogênio diante da ação da porfobilinogênio desaminase (PBG desaminase) - uroporfirinogênio I sintetase. O preuroporfirinogênio terá dois destinos: isômeros I e III do uroporfirinogênio. O isômero I é uma molécula não metabolizável e o isômero III se forma pela ação conjunta da uroporfirinogênio sintetase e da 3-uroporfirinogênio III cosintase. O uroporfirinogênio é descarboxiladopela uroporfirinogênio descarboxilase e no produto resultante há substituição de grupos acetil por grupos metil, passando a ser chamado de coproporfirinogênio. O coproporfirinogênio III é o intermediário mais comum na síntese do heme. O coproporfirinogênio III é transportado para o interior da mitocôndria, onde dois grupos propiônicos são descarboxilados passando a grupos vinil por ação da coproporfirinogênio oxidase, gerando o protoporfirinogênio IX, um composto incolor. Logo, este é convertido em protoporfirina IX pela protoporfirinogênio IX oxidase. Por fim ocorre a inserção de um átomo de ferro no anel tetrapirrólico pela ação da ferroquelatase. Principais sítios de biossíntese do heme: fígado e células produtoras de eritrócitos na medula óssea. Catabolismo: A maior parte dos grupos heme provém das hemácias senescentes, que são capturadas pelo sistema retículo endotelial e sofrem degradação enzimática. No organismo humano cerca de 1 a 2 milhões de hemácias são destruídas por hora, gerando 6 g de Hb para degradação e posterior formação de 300 mg de bilirrubina por dia. A Hb é degradada em globina e grupos heme, onde a primeira é quebrada e transformada em aminoácidos para reutilização no organismo e, o segundo é fagocitado principalmente no fígado, baço e medula óssea, até a formação de bilirrubina. O átomo de ferro é carreado pela ferritina na circulação sanguínea e reutilizado para formação de outros grupos heme. Degradação: Degradação do heme pelo complexo enzimático heme oxigenase (HO). ocorre abertura do anel de tetrapirrol da porfirina, para libertar Fe2+, CO e biliverdina, um pigmento verde. Redução da bilirrubina pela enzima biliverdina redutase forma-se a bilirrubina, um pigmento amarelo que será encaminhado para o fígado para a sua posterior transformação. A bilirrubina é uma molécula apolar e insolúvel no plasma sanguíneo. Para que seja encaminhada para o fígado, liga-se à albumina sérica (bilirrubina não-conjugada, ou bilirrubina indireta), o que aumenta muito a sua solubilidade no sangue, assim, excessos de bilirrubina difundem-se nos tecidos. a bilirrubina entra pela face sinusoidal dos hepatócitos por difusão facilitada (através do sistema porta), ligando-se em seguida à ligandina, o que aumenta a sua solubilidade no citosol. Em seguida, a bilirrubina conjuga-se com ácido glicurônico no retículo endoplasmático liso dos hepatócitos, formando -sebilirrubina diglicuronídio, uma molécula polar e solúvel no plasma, as enzimas que catalisam esta conjugação são as glicuronosil transferases. Por último, esta bilirrubina conjugada (bilirrubina direta) sai dos hepatócitos para os canalículos biliares por transporte ativo primário, estes canalículos terminam no ducto biliar, sendo a bilirrubina diglicuronídio o principal componente da bile que é excretada para o duodeno (faz parte dos sais biliares). Os sais biliares têm um papel importante na digestão das gorduras, quando a bilirrubina diglicuronídio atinge a porção terminal do íleo e o intestino grosso, a flora fecal (bactérias intestinais) produz beta-glicuronosidases, que removem os grupos glicuronídio e reduzem a bilirrubina a vários compostos, sendo o principal produto o urobilinogênio. Caminhos do urobilinogênio: Pode entrar na circulação sanguínea e ser reconvertido no fígado a bilirrubina conjugada para ser excretada de novo na bile, a isto se chama ciclo enterohepático do urobilinogênio; Pode entrar na circulação sanguínea e ser encaminhado para o rim, onde é convertido a urobilina, um pigmento amarelo que dá cor à urina; Pode continuar a ser degradado pela flora fecal no intestino, sendo oxidado a estercobilina, um pigmento castanho-avermelhado que dá cor às fezes. Produtos da degradação do heme: O Fe2+ é transportado através da circulação sanguínea pela ferritina para ser reutilizado na formação de novos grupos heme; O CO, apesar de ser muito tóxico em altas concentrações, nesta via é produzido em pequenas quantidades, tendo bastante importância na proteção antioxidante, vasodilatação e síntese de neurotransmissores. A bilirrubina é também utilizada em pequenas quantidades nos tecidos como um antioxidante muito poderoso. Excreção da bilirrubina: Armazenada na vesícula biliar, a bilirrubina conjugada é então excretada no duodeno (bile), mas sua melhor absorção ocorre no intestino grosso, onde é reduzida a uma série de derivados incolores - estercobilinogênios. A reação é catalisada por desidrogenases bacterianas anaerobicamente no cólon. O ácido glicurônico é removido por ação de enzimas bacterianas específicas (glicuronidases), enquanto o pigmento é reduzido aurobilinogênio. A maioria do urobilinogênio formada no intestino é excretada nas fezes (estercobilina). Uma pequena parte é reabsorvida para a circulação portal e reexcretada na bile. Uma pequena fração (1 a 5%) do urobilinogênio volta para a circulação geral (via ciclo entero-hepático) e é excretado pelo rim (urobilina). Hiperbilirrubinemia: O excesso de bilirrubina no plasma sanguíneo designa-se por hiperbilirrubinemia. Quando ultrapassa a concentração de 2.5 mg/dl de plasma, a bilirrubina difunde-se nos tecidos, causando icterícia. Esta doença caracteriza-se por amarelecimento da pele e dos olhos. Pode ter origem pré-hepática (excesso de produção de bilirrubina para o fígado excretar, como pode ocorrer na anemia hemolítica), hepática (hepatite, câncer do fígado), ou pós-hepática (obstrução do ducto biliar, cancro do pâncreas, pedras na vesícula biliar. No caso da icterícia pós-hepática, há excesso de bilirrubina conjugada, e pode ser detectada também pela sua presença na urina. Nos recém-nascidos esta situação é comum porque o sistema de conjugação da bilirrubina ao nível do fígado ainda está imaturo e acumula-se bilirrubina no sangue. Isto pode ser resolvido com recurso à exposição a luz polarizada, que converte fotoquimicamente a bilirrubina em compostos mais solúveis e fáceis de degradar. Porfirias Alterações genéticas na biossíntese de porfirinas podem levar ao acúmulo de intermediários da via, causando uma série de doenças conhecidas como porfírias. Classicamente as porfirias são classificadas de 2 modos, classificação de acordo com o local de acúmulo dos precursores do heme, ou seja, no fígado (porfirias hepáticas) ou no sangue (porfirias eritropoiéticas) •Porfirias hepáticas: caracterizadas por ataques neurológicos agudos (convulsões, psicose, dor extrema nas costas e abdômen e polineuropatia aguda). •Porfirias eritropoiéticas: apresentam problemas de pele, geralmente erupções de bolhas sensíveis à luz solar e crescimento aumentado de pelos. As porfírias resultam do acúmulo de porfirina e outros precursores no sangue e as mais conhecidas são: Porfíria eritropoiética congênita que resulta de deficiência da enzima uroporfirinogênio III co-sintase. Nesta doença, há um aumento de derivados do uroporfirinogênio, originando uma urina de cor vermelha e os dentes com a mesma cor. A pele fica sujeita a fotossensibilização formando úlceras e cicatrizes desfigurantes. Observa-se também crescimento de pelos finos que podem recobrir as extremidades e a face. Porfíria intermitente aguda que resulta de uma deficiência da porfobilinogênio-desaminase e afeta especialmente o fígado. Nesta doença há ataques intermitentes de dores abdominais e problemas neurológicos. Dá-se a libertação na urina de ALA e PBG (porfobilinogênio) durante as crises ficando está de cor vermelha. Icterícia Aumento da bilirrubina no meio plasmático, que se deposita nos tecidos dando-lhes um aspecto amarelado chamada icterícia. Torna-se evidente clinicamente quando as concentrações plasmáticas de bilirrubina total excedem 3,0 mg/dL,3. Três tipos: Hemolítica: com o aumento dahemólise tem-se uma sobrecarga para o fígado, o indivíduo apresenta grande quantidade de BI, pois o fígado não dá conta de transformá-los em BD, também se tem o aumento de estercobilinogênio. Hepática: quando houver lesão nos hepatócitos, com o aumento de BD e BI, diminuição nas fezes e aumento na urina. Obstrutiva: quando houver obstrução das vias biliares dificultando o lançamento da BD para o intestino, esta reflui para o sangue o que aumenta o BD sanguíneo o que provoca fezes claras e presença elevada de bilirrubina na urina. Vitaminas São substâncias inorgânicas, extremamente instáveis e não podem ser sintetizadas pelo organismo e, são necessárias em pequenas quantidades. Sua deficiência gera hipovitaminose (parcial) ou avitaminose (total), seu excesso gera Hipervitaminose ou toxicidade. Estrutura e reatividade Elas possuem variadas estruturas químicas, podendo ser lipossolúveis (A, D, E e K) ou hidrossolúveis (C e Complexo B. Podem ser parciais ou totalmente destruídas, inevitável perda do valor nutricional após processamento. Compostos esteróis e carotenoides podem ser transformados no organismo humano em vitaminas – pró-vitaminas. Vitaminas Lipossolúveis Vitamina A Termo genérico para retinóides com atividade metabólica: retinol (álcool), retinal ou retinaldeído (aldeído) e ácido retinóico (ácido). Carotenoides: também chamado de pró-vitamina A, são pigmentos lipossolúveis de origem vegetal. Formas que podem ser convertidas em vitamina A ativa são beta- criptoxantina e alfa, beta e gama-caroteno (beta- caroteno é o mais importante). Luteína, zeaxantina e licopeno são formas não consideradas pró-vitamina A. Funções metabólicas Manutenção das estruturas celulares. Proliferação e diferenciação celular: desenvolvimento de órgãos e tecidos, espermatogênese, desenvolvimento embrionário e fetal, imunidade (síntese e secreção de muco), paladar, audição, apetite e crescimento. Câncer: ação antioxidante. Tratamento de doenças de pele: psoríase e acne grave. Equivalentes de atividade de retinol (EAR): unidade de atividade de vitamina (expressão de vitamina A nos alimentos). Retinol pré-formado + carotenoides com atividade pró-vitamina A 1μg de retinol 1 EAR 12μg de β-caroteno 3,33 UI de atividade de vitamina A Deficiência Xeroftalmia: lubrificação do olho prejudicada “olho seco” – problema de saúde pública nos países em desenvolvimento - DEP. Cegueira noturna: incapacidade da visão se adaptar em ambientes com baixa luminosidade. Xerose da conjuntiva: ressecamento da conjuntiva, persa de brilho e transparência (espessamento e endurecimento). Queratomalácia: degeneração e ulceração da córnea e conjuntiva – cegueira irreversível – estágio mais avançado da xeroftalmia. Outras manifestações: paladar alterado, anorexia, diminuição da fecundidade, síndrome do desconforto respiratório em prematuros (devido a pouco muco). Toxicidade Aguda: náuseas, vômitos e dor de cabeça com aumento da pressão no fluído cérebro-espinhal. Crônica: dor de cabeça, náuseas, anorexia, hepatomegalia, hiperlipidemia e dores articulares. Efeito teratogênico (capacidade de causar má formação ao feto): suplementação na gestação não deve exceder 2400 μg/dia. Carotenemia: mais amarelo nas pontas dos dedos. Fontes alimentares Vitamina A pré-formada na forma ativa: origem animal. Carotenoides precursores de vitamina A: origem vegetal. Vitamina D 2 formas fisiologicamente ativas: vitamina D2 – ergocalciferol - é proveniente da dieta e a presença de gordura facilita sua absorção, vitamina D3 – colecalciferol – é proveniente dos raios UV. Ambas são antirraquíticas pois possuem um efeito parecido com Ca. Colecalciferol 80 a 90% e Ergocalciferol tem menor contribuição. Raios UV-B irradiação do 7-de-hidrocolesterol formação de pré-calciferol na pele (pró-vitamina D3) Temperatura da pele isomeração do pré-calciferol colecalciferol absorção pela circulação sanguínea Funções metabólicas Regulação da transcrição de genes: proteínas transportadoras de cálcio e proteínas da matriz óssea (responsável pelo metabolismo do Ca), imunomodulação, regulação da síntese de proteínas ligadoras de cálcio (secreção de insulina e hormônios tireoidianos e modulação da proliferação celular). Calcitriol: manutenção das concentrações de cálcio e fosforo. Maior eficiência na absorção intestinal. Pré-hormônio: Com o paratormônio (PTH) – atua como regulador da homeostase do cálcio e do metabolismo ósseo. Aumenta a absorção intestinal e reabsorção renal, e diminui a sua excreção. Microgramas (μg) ou Unidades Internacionais (UI) 1 μg vitamina D = 40 UI Deficiência Raquitismo, osteomalácia e osteoporose (alterações ósseas). Toxicidade Perda do apetite dor de cabeça, dores abdominais, câimbras e diarreia, hipercalcemia (>3,75 mmol/L) -> hipercalciúria. Exposição solar não resulta em intoxicação. Fontes alimentares Vitamina E Tocoferóis (α-, β-, γ-, δ-) – cadeia lateral saturada. Tocotrienóis (α-, β-, γ-, δ-) – cadeia lateral insaturada, com três duplas ligações. Forma sintética: mistura de isômeros de ocorrência natural e α-tocoferol sintético. Importância 1. α-tocoferol natural (RRR α-tocoferol) 2. formas sintéticas RSR-, RRS- e RSS α-tocoferol Fortificação ou suplementação: ésteres. Atividade biológica: forma natural ≠ forma sintética. Funções metabólicas Principal antioxidante lipídico não enzimático (vitamina C e D também são). Primeiro detoxificadora antes que cause a lesão, depois repara a lesão ocorrida. Deficiência Rara: grandes reservas nos tecidos. Pode ocorrer nas seguintes condições: anormalidades genéticas na α-TTP, síndromes de má absorção de gordura, deficiência genética de Apolipoproteína B. Sintomas: sintomas neurológicos, perda dos reflexos do tendão, retardo mental e retinite pigmentosa. Toxicidade 0,15 - 2,0mg de α-tocoferol/ kg peso/dia. Ingestão habitual de suplementos de até 720mg/dia. Fontes alimentares Vitamina K 1929 – Henrik Dam: fator anti-hemorrágico – restabelecer alterações sanguíneas observadas em galinhas – dieta livre de gordura. 1939 – Isolamento da vitamina K1 e determinação de sua estrutura química: 2-metil-3-phytyl-1,4 naftoquinona. Vitamina K1 (filoquinona): hortaliças e óleos vegetais. Vitamina K2 (menaquinona): sintetizada por bactérias. Vitamina K3 (menadiona): composto sintético. Funções metabólicas Co-fator para reações com ácido glutâmico (Glu). Carboxilação capacita as proteínas de coagulação a se ligarem ao cálcio → interação com fosfolipídios das membranas de plaquetas e células endoteliais → coagulação sanguínea normal (atua de maneira indireta). Ação nos ossos: na osteocalcina liga íons de cálcio para promover calcificação normal. Nas placas ateroscleróticas: evita o endurecimento e mineralização da parede arterial. Deficiência Prolongamento do tempo de protrombina: doença hemorrágica. Principais causas da deficiência: Uso prolongado de ABT. Nutrição parenteral total, doenças hepáticas, problemas gastrintestinais, câncer, alcoolismo, cirurgias e inadequação alimentar. Toxicidade Menadiona (bactéria) e derivados solúveis em água podem ser potencialmente tóxicos em excesso -> danos hepáticos. Fontes alimentares Vitaminas Hidrossolúveis Vitamina C Conhecida como: ácido ascórbico ou L-ácido ascórbico, ácido deidroascórbico e ascorbato. Maioria das plantas e animais tem habilidade de sintetizar. Faz prevenção ao escorbuto, tem potencial antioxidante, é muito instável e possui absorção saturada (maior absorção em menores quantidades). Ascorbato: forma reduzida – biologicamente ativa (antioxidante atuante). Ácido deidroascórbico (deidroascorbato): forma oxidada.D-isoácido ascórbico: sintético, utilizado como antioxidante na indústria de alimentos. Rapidamente perdida na cocção por ser hidrossolúvel, possui maior disponibilidade em alimentos crus, longo período de estocagem pode diminuir de forma significativa seus teores e possui grande instabilidade em suco de frutas. Funções metabólicas Co-fator ara diferentes enzimas: reações de oxido- redução (Fe3+ pra Fe2+), biossíntese de colágeno, síntese de carnitina (oxidação de AG) – transferência de elétrons, conversão do colesterol em ácidos biliares e função antioxidante. Deficiência Desenvolve-se após 4 a meses de baixa ingestão (<10mg/dia). Esquimoses: é um sangramento no tecido subcutâneo, com diâmetro maior que 1 cm, originado da ruptura de um ou mais capilares sanguíneos. Petéquias: quando o sangramento subcutâneo é menor que 5 mm é chamado de petéquia e desaparecem mais rápido que as equimoses. Escorbuto: sangramento na gengiva. Pode ocorrer em idosos com dieta restrita e existente pouca evidência sobre sua toxicidade. Fontes alimentares Alimentos de origem vegetal – estação doa no transporte, estágio de maturação, armazenamento e cocção. Produtos de origem animal contém pouca quantidade. Complexo B Características comuns: o Atuam como coenzimas. o Possuem uma distribuição alimentar comum. o Seu déficit provoca alterações: perda de apetite, alteração do crescimento, inflamação das fibras nervosas, perda do controle muscular e paralisias parciais. Vitamina B1 – Tiamina Conhecida antes do Beribéri. Atua diretamente no metabolismo dos carboidratos, gorduras e proteínas. Transmissão de impulsos nervosos: metabólito presente nas membranas dos nervos periféricos. Deficiência Sintomas: fadiga, instabilidade emocional, depressão, anorexia e retardo no crescimento. Beribéri: confusão mental, anorexia, vômitos, insônia, palidez, agitação, edema da face e extremidades e fraqueza muscular. Toxicidade Não há evidências. Fontes alimentares Cozimento: perdas variáveis. Tempo de cocção, pH, temperatura, quantidade de água utilizada e, se água é clorada ou não. Meio neutro ou alcalino: facilmente destruída pelo calor. Congelamento: não altera as concentrações. Vitamina B2 - Riboflavina Conhecida como: vitamina G, ovoflavina, hepatoflavina e vitamina B2. Coenzimas desidrogenases- catalisam o primeiro passo na oxidação de intermediários no metabolismo da glicose e ácidos graxos. Ativação da vitamina B6 e ácido fólico. Funções metabólicas Formação de eritrócitos, gliconeogênese, regulação de enzimas tireoidianas (síntese). Se combina com ácido fosfórico nos tecidos e faz parte de duas enzimas: FMN (flavina adenina mononucleotídeo) e FAD (flavina adenina dinucleotídeo). Processos de oxirredução: transporte de H na mitocôndria. Deficiência Comum: sintomas bem variados. Fatores de risco: anorexia, má absorção intestinal e alcoolismo. Uso prolongado de clorpromazina – esquizofrenia. Não há doença específica (sintomas) Fotofobia, lacrimejamento, queimação e coceira nos olhos, perda da acuidade visual. Estomatite (afta) angular, queilose, glossite, dermatite seborreica. Anemia hipocrômica microcítica. Toxicidade Não há relatos em humanos. Fontes alimentares Amplamente distribuída nos alimentos. Alimentos fontes são laticínios e vísceras. Vitamina B3 – Niacina 2 substâncias: Origem animal: nicotinamida (Nam). Origem vegetal: ácido nicotínico (NA). Deficiência comum em populações com dietas a base de milho. A alimentação rica em proteínas previne a doença, o Triptofano e niacina curam a doença. o 60mg de TRY -> 1mg de niacina. Funções metabólicas Componente das coenzimas NAD e NADP – nucleotídeos piridínicos. Enzimas carreadoras de elétrons, importante papel no metabolismo dos macronutrientes. Deficiência Pelagra ou Síndrome dos 3 Ds: demência, diarreia e dermatite. o Lesões graves que atingem o trato digestório, SNC e pele. o Fraqueza, anorexia e indigestão. Toxicidade Hepatotoxicidade. Fontes alimentares Vegetais e frutas não são ricos em niacina. Leites e ovos não são fontes de niacina, mas são de triptofano. Vitamina B5 – Ácido Pantotênico Faz parte da coenzima A – essencial na produção de energia a partir dos macronutrientes. Síntese dos hormônios esteroides, colesterol e fosfolipídio. Antioxidante. Deficiência Fadiga, insônia, instabilidade cardíaca, vômitos e depressão. Toxicidade Rara. Fontes alimentares Vitamina B6 – Piridoxina Não sintetizada por humanos ou outros mamíferos. Grupo de seis compostos: álcool piridoxina (PN), aldeído piridoxal (PL) e amina piridoxamina (PM). - formas 5’ fosfato. Funções metabólicas Piridoxal 5’ fosfato (PLP) – ação em cerca de 100 reações: Degradação de AA (transaminação) – transferência do grupo amino (NH2) de um AA para formar outro. Desaminação (retirada). Dessulfuração (retirada do enxofre) e descarboxilação (retirada da carboxila) (COOH) – síntese de serotonina, norepinefrina e histamina. Reações enzimáticas dos neurotransmissores. Conversão do triptofano em niacina. Glicogenólise. Modulação dos receptores de hormônios esteróides. Biossíntese de esfingolipídeos nas bainhas de mielina. Formação de hemoglobina, de colágeno e elastina. Deficiência Rara: Dermatite seborreica, fraqueza, insônia, convulsões, depressão e confusão mental, aumento da resposta aos hormônios esteróides em tecidos-alvos (câncer de mama e próstata). Suplementos de B6 são recomendados para depressão pós-parto, hiperêmese gravídica. Toxicidade (estudoscomanimais) Lesões dermatológicas, neuropatia periférica, fraqueza muscular e falta de equilíbrio. Fontes alimentares Teores altos: extrato de levedura, trigo integral, fígado e carne de frango. Teores médios: cereais integrais, castanhas e rins. Teores baixos: leite, ovos e frutas. Vitamina B7 – Biotina Distribuição ampla nos alimentos. Estável ao calor, solúvel em água e álcool e bastante suscetível à oxidação. Coenzima para o metabolismo energético: elongação da cadeia de carbonos dos ácidos graxos, gliconeogênese, clivagem de aminoácidos. Deficiência Rara: dermatite esfoliativa, alopecia, anorexia, glossite, dores musculares, ausência de glândulas sebáceas e atrofia dos folículos de cabelo. Ressecção de intestino superior, NPT. Fontes alimentares Leite (humano e de vaca), fígado e carnes. Vitamina B8 – Colina Precursora da: acetilcolina (neurotransmissor), fosfatidilcolina (fosfolipídio de membrana) e betaína (doador de grupamento metil). Importância: desenvolvimento cognitivo e memoria, produção de óxido nítrico (NO) – potente vasodilatador, controle dos níveis de homocisteína e desenvolvimento cérebro fetal. Deficiência É associada ao surgimento da doença hepática gordurosa não alcoólica (DHGNA), hiperhomocisteína e déficit cognitivo. Fontes alimentares Ovos, carnes e aves. Vitamina B9 – Ácido Fólico Desenvolvimento fetal: ajuda no desenvolvimento do SN. Deficiência comum – impacto negativo no desenvolvimento do feto. Ácido fólico – metil folato (forma ativa). Interação com B12 – indispensável para a proliferação dos glóbulos do sangue e divisão celular. Síntese de ácidos nucléicos – formação de DNA e RNA. Regula os níveis de homocisteína (metilação). Deficiência Idosos e etilistas crônicos (alcoólatras). Drogas quimioterápicas e antibacterianas. Desenvolvimento anormal ou retardo, anemia megaloblástica, perda de apetite, hiperhomocisteinemia, incidência aumentada de abortos, defeitos no tubo neural (dará origem ao cérebro e medula, levando a uma projeção externa do canal medular – SN – gerando espinha bífida), câncer de cólon, leucemia. Não é tóxico. Vitamina B12 – Cianocobalamina Única vitaminaque contém um micromineral – cobalto. Cobalamina nome genérico: metilcobalamina, cianocobalamina, hidroxicobalamina – todas biologicamente ativas. Cianocobalamina é a mais estável a luz. Co-fator para duas enzimas (síntese de ácidos graxos) e metionina sintetase (formar cisteína, síntese de ácido nucléico e reações de metilação). Funções metabólicas Metabolismo de ácidos nucléicos (grupo metil - doação), maturação dos eritrócitos, formação da bainha de mielina, metabolismo dos macronutrientes, absorção de ácido fólico. Deficiência Anemia megaloblástica, problemas neurológicos e de pele, diarreia, perda de apetite. Sem relatos de toxicidade. Fontes alimentares Indivíduos vegetarianos necessitam de suplementação. Minerais Cálcio Mineral mais abundante no corpo humano (1-2% do peso corporal – 99% em dentes e ossos), sangue, fluido extracelular, músculo e outros tecidos. Funções Sustentação do esqueleto, protetor de órgãos internos. Composição de metaloenzimas (Ca livre), necessário para cascata de coagulação, regulação da contração muscular e secreção de hormônios e neurotransmissores. Deficiência Osteopenia: perda da massa óssea – osteomalácia ou osteoporose. Raquitismo: falha na mineralização do osso (crianças). Osteomalácia: defeito na mineralização do osso durante o turnover (adultos). Osteoporose: perda da matriz e do mineral do osso (idosos). Toxicidade Dados disponíveis dizem respeito a suplementos: cálculos renais, hipercalcemia e insuficiência renal. Fortificação Dieta brasileira: 300-500mg. Fortificação ou suplementação deve ser implementada em grupos de maior risco como medida preventiva. Fontes alimentares Fósforo Encontrado na natureza principalmente na forma de fosfato. 0,5% do corpo dos recém-nascidos e 0,65 a 1,1% do corpo dos adultos, 85% do fósforo está nos ossos. Funções Estrutura dos fosfolipídios, nucleotídeos e ácidos nucléicos. Tamponamento – manutenção do pH. Armazenamento temporário de energia proveniente do metabolismo de macronutrientes: ATP. Ativação de enzimas/ receptores: fosforilação. Deficiência Rara: aumenta a quantidade de conteúdo nos alimentos e absorção. Ingestão crônica de antiácidos. Etilistas crônicos, NPT longo período sem P suficiente. Síntese diminuída de ATP: anormalidades neurais, musculares, esqueléticas, hematológicas, renais e outras. Toxicidade Hiperfosfatemia. Efeitos adversos: ajustes no controle do sistema hormonal de controle do cálcio, calcificação renal, desmineralização óssea. Fontes alimentares Aditivo alimentar na forma de vários sais de fosfato (função tecnológica) – bebidas carbonatadas. Ferro Um dos micronutrientes mais estudado. Anemia: 2 a 3 bilhões de indivíduos no mundo. Ferro heme ou ferroso (Fe2+): Hemoglobina e mioglobina da carne. Ferro não heme ou férrico (Fe3+): Alimentos vegetais e produtos lácteos. Funções Carreador de oxigênio dos pulmões para os tecidos através da hemoglobina (eritrócitos) e da mioglobina (músculos). Transportador de elétrons dentro das células-essencial ao metabolismo energético, à transferência de elétrons, à fixação do nitrogênio e ao transporte de oxigênio. Enzimas que contêm ferro: síntese de hormônios esteróides e ácidos biliares, detoxificação de substâncias estranhas no fígado e controle de alguns neurotransmissores, tais como a dopamina e a serotonina. Biodisponibilidade Fe não-heme Absorção influenciada pelo estado nutricional. Facilitam a absorção: Ácido ascórbico e vegetais fermentados. Prejudicam a absorção: fitatos, compostos fenólicos (chá, café, chocolate, pimentas e vinhos (tintos). Fe heme Melhor biodisponibilidade. Pouco afetado por fatores dietéticos. Limitante: quantidade de cálcio ingerida. Facilitador: carne da refeição. Absorção depende do estado nutricional relativo ao ferro, porém, de forma menos importante. Deficiência Anemia ferropriva Sintomas: ↓ produtividade e capacidade de aprendizado e cognição, retardo no crescimento, apatia, baixo peso ao nascer e mortalidade perinatal. Estado nutricional: [ ] hemoglobina sérica – 12 a 18g/d. Toxicidade Hemocromatose – maior absorção – aumento na síntese do transportador de Fe intestinal. Sintomas: hepatomegalia, DM, hipogonadismo, artrite e doença coronariana grave. Fontes alimentares Flúor Abundante na crosta terrestre de ocorrência natural na água: 0,05ppm (parte por milhão) em águas superficiais (lagos, rios, nascentes). 0,008ppm na chuva. Fontes: água, ar, alimentos e bebidas, produtos de higiene oral, pesticidas. Funções Prevenção de cáries dentárias: inibição do processo de desmineralização, potenciação do processo de remineralização e inibição da ação da placa bacteriana. Transformação da osteocalcina em apatita – aumento da estabilidade óssea. Deficiência Cáries dentárias, osteoporose. Fontes alimentares Vegetais, chá preto, camarão e peixe – maioria dos alimentos concentrações relativamente baixas (0,3 - 0,6%). Alguns alimentos contêm fluoretos absorvidos do solo e da água apresentam elevadas concentrações de fluoretos – pesticidas. Preparação de bebidas quentes com água fluoretada: aumento da concentração de flúor de até 1,5mg/L Cerca de 99% do flúor absorvido, fica retido nos ossos e dentes. O flúor absorvido e não utilizado (cerca de 50%), é excretado principalmente pela urina. Fluoretação da água Adição controlada de compostos de flúor: fluoreto de cálcio (CaF2), hexafluorosilicato de sódio (Na2SiF6) – usado no Brasil, NaF e o ácido hexafluorosilícico (H2SiF6). OMS: água de consumo humano – valor limite de 1,5ppm. No Estado de São Paulo, a Resolução SS-250/95, estabelece que as águas dos municípios devem conter 0,7ppm e define como aceitável uma concentração entre 0,6 e 0,8mg/L. Toxicidade Crianças, doentes renais, grávidas e lactantes, indivíduos com carência de micronutrientes específicos (Ca, Mg, I, Se). Intoxicação aguda: dor abdominal, vômitos, tremor, convulsões, urina turva, hematúria, hipocalcemia, hipomagnesemia, hipercalemia, hipertensão, apneia– morte (inibição de metaloenzimas). Flúor em baixas concentrações no plasma (≥2μmol/L) – efeito cumulativo. Intoxicação crônica: fluorose dentária e esquelética, comprometimento cognitivo, hipotireoidismo e câncer (osteosarcoma). Consumo de 6mg/dia – estágios iniciais de fluorose esquelética. Selênio Essencial em quantidades mínimas. Funções Antioxidante, anticancerígena. Imunidade. Destoxificação contra metais pesados e metabolismo da homocisteína. Deficiência Vulneráveis: NPT > 20 dias, idosos, gestantes e lactantes – Solo pobre em Se/contaminação mercúrio – Ingestão < 11μg/dia. Deficiência crônica leve: fraqueza muscular, cansaço, dores nas articulações, falta de concentração, unhas e cabelos fracos e quebradiços. Toxicidade Aguda (>1g): distúrbios gastrintestinais, gosto metálico na boca, distúrbios neurológicos, infarto, falência renal e morte. Crônica (>800μg): dentes com manchas, paralisia e formigamento, convulsões. Fontes alimentares Magnésio Principal cátion intracelular. Funções Transporte de potássio (K) e cálcio (Ca). Cofator enzimático. Modulação de sinais de transdução, metabolismo energético e proliferação celular, controle da excitabilidade cardíaca, tônus vasomotor, pressão sanguínea e transmissão neuromuscular. Deficiência Distúrbios na absorção e/ou aumento na excreção renal. Sintomas: anorexia, náuseas, vômitos, letargia e fraqueza. Deficiência grave: parestesia, irritabilidade, diminuição da atenção e confusão mental, doença cardíaca isquêmica. Hipertensão: relação inversa entre ingestão de Mg e PA. Toxicidade Náuseas, vômitos, hipotensão, bradicardia, sonolência, fraqueza, parada cardíaca. Fontes alimentaresPotássio Maior concentração nas células musculares e nervosas. Funções Contração muscular, transmissão dos impulsos nervosos, tônus vascular, regulação do volume celular, manutenção do potencial de membrana (“Bomba” Na/K) * Aumenta excreção urinária de Na – anti- hipertensivo. Deficiência Deficiência é pouco provável – perdas por vômitos ou diarreia, uso de diuréticos. Sintomas: arritmias cardíacas, fraqueza muscular e intolerância à glicose, HAS, ↑ da sensibilidade ao sal, turnover ósseo, risco de litíase (cálculo) renal e AVC. Toxicidade Uso inibidores da enzima conversora de angiotensina (ECA). Fontes alimentares Hormônios Introdução: o sistema endócrino (também são órgãos endócrinos tecido adiposo e placenta- transitório) e nervoso são os principais sistemas que transmitem informação entre diferentes tecidos e células. Para a manutenção da atividade tecidual e do organismo como um todo há necessidade de integração entre os órgãos e sistemas. Os hormônios são secretados diretamente para a circulação e agem em outros locais. Produto da secreção de células endócrinas que podem estar ou não organizadas em glândulas. Regulam e coordenam várias funções fisiológicas fundamentais para a manutenção do meio interno. Agem em baixas concentrações, a atividade dos diferentes hormônios é dependente de suas interações com receptores específicos. Funções gerais dos hormônios Ações dos hormônios e suas interações Endócrina: efeito em células à distância. Parócrina: efeito em células vizinhas. Autócrina: efeito na própria célula que produziu (autorregulação da secreção). Neuro endócrina: neurônio-célula. Estrutura química Hormônios Proteicos: Polipeptídeos complexos - TSH, LH, FSH, GH, Prl, ACTH, PTH. Polipeptídeos intermediários - Insulina, Glucagon. Peptídeos - Ocitocina, ADH, Neuro-hormônios (TRH, GnRH, CRH). Hormônios Derivados de aminoácidos: Catecolaminas (adrenalina e noradrenalina), T3, T4, Melatonina. Hormônios Esteroidais: Testosterona, Progesterona, Estradiol (estrógeno), Aldosterona, Cortisol, Calciferol (Vitamina D). Solubilidade Hidrossolúveis (Protéicos): TSH, Gonadotrofinas, GH, Insulina, Glucagon, ADH, PTH, TRH, GnRH, + Catecolaminas. Lipossolúveis (Esteroidais): Progesterona, Estrógeno, Testosterona, Glicocorticóides, Mineralocorticóides, Vitamina D, + T3 e T4. Síntese e secreção de hormônios proteicos Síntese e secreção de hormônios esteroides Circulação e transporte Hidrossolúveis: maioria NÃO necessita de transportadores. Lipossolúveis: necessitam de transportadores plasmáticos. Tipos de Transportadores Não específicos: Albumina e Pré Albumina. Específicos: TBG (Globulina Ligadora de Tiroxina); TBPA (Pré Albumina Ligadora de Tiroxina); TeBG (Globulina Ligadora de Testosterona); CBG (Globulina Ligadora de Cortisol. Mecanismo de ação hormonal A ação na célula alvo depende de: 1.Ligação do hormônio com o receptor. 2.Transmissão do sinal gerado. 3.Geração da resposta biológica. Tipos de Receptores: Receptores de Membrana (hormônios hidrossolúveis) e receptores Intracelulares (hormônios lipossolúveis). Receptores de membrana Funções: atividade tirosinacinase, ativadores da proteína G, ativadores da guanilil ciclase e ativadores de canais iônicos. Amplificação do sinal hormonal A interação entre o hormônio e o seu receptor será amplificado. Ela se liga a diferentes vias na célula e cada uma dessas vias será amplificada, até o efeito biológico. Receptores intracelulares Citoplasmáticos: Normalmente inativos (ligados a unidade reguladora de hormônio - HSP). O Hormônio retira a HSP para se ligar ao receptor. Nucleares: Molécula receptora já está fixa ao DNA – suprimindo a transcrição gênica. Hormônio penetra o núcleo. Liga-se ao receptor. Ativação da transcrição gênica. Controle da secreção hormonal Hormônios controladores: inibidores ou estimuladores. Mecanismos de feedback positivo (parto - amamentação) ou negativo. Hormônios controladores: inibidores ou estimuladores Feedback negativo Feedback positivo Pâncreas Porção Exócrina (ácidos): 84 %. Porção Endócrina (ilhotas): 2%. Matrix Extracelular: 10 %. Vasos sanguíneos e ductos: 4%. 1 a 2 milhões de ilhotas (1 a 2% da massa pancreática). Estruturas ovóides (0,3mm de diâmetro) e 4 tipos celulares (2500 células). Insulina Polipeptídeo com 2 cadeias de Aas ligadas por pontes dissulfeto. Estudos em 1889 com cães, descoberta da insulina em 1921, produção em escala industrial em 1923. Estimuladores Substratos: Glicose; AAs (arginina e lisina); AGs (cadeia longa). Hormonal: Hormônios GI (após refeições); *Cortisol e GH – efeito contrário (antagonistas da insulina). SNA: 2-adrenérgicos; estimulação vagal; *Fase cefálica – ativada com sensações (precede entrada de alimentos no TGI). Inibidores Substratos: AGs em excesso (lipotoxicidade). Hormonal: Insulina (feedback negativo); * Somatostatina; Leptina; Glucagon; ** Envelhecimento (resposta da célula beta). SNA: 2-adrenérgicos. Glucagon Glucagon tem efeito catabólico e seu principal efeito é no fígado. Hormônio formado por 29 aminoácidos, sintetizado a partir do precursor (pré-pró-glucagon). Maior estímulo para secreção é a HIPOGLICEMIA. Estimuladores Substratos: AAs (alanina, arginina); *** HIPOGLICEMIA. Hormonal: Cortisol. Stress: Exercício intenso; Infecção; * Queimaduras. SNA: -adrenérgicos, estímulo vagal e Ach. Inibidores Substratos: Glicose; AGs. Hormonal: Somatostatina; Insulina. SNA: -adrenérgicos; GABA. Maior inibidor é a hiperglicemia. Adrenal Funcionalmente, a adrenal ou suprarrenal, pode ser dividida em dois órgãos: *adrenalina hormônio não neurotransmissor. Adrenalina (efeito inverso a insulina) O ACTH (hipófise) estimula a síntese de DOPA. Os glicocorticoides estimulam as células da medula da adrenal: Estresse, atividade física, hipoglicemia – estimulam a secreção de catecolaminas. Efeitos metabólicos da adrenalina Músculo: aumenta a degradação do glicogênio. Fígado: aumenta a gliconeogênese, aumenta a glicogenólise, aumenta a formação de corpos cetônicos. Adiposo: aumenta a lipólise (estímulo à LHS). Glicocorticoides Os glicocorticoides induzem aumento da expressão dos receptores ou das proteínas que participam da transmissão do sinal desses hormônios. Efeitos metabólicos Músculo: ↓ síntese proteica, ↓ captação glicose, ↑ proteólise, ↑ capacidade de utilização de AGs. Fígado: ↑ gliconeogênese, liberação de glicose pelo fígado, ↑ formação de corpos cetônicos. Similar ao glucagon. Adiposo: ↓ captação de insulina, ↑ lipólise. Similar a adrenalina. Disponibilizam energia para o organismo: prevenção à hipoglicemia. Outros efeitos dos glicocorticoides Reduz a atividade do osteoblasto; Reduz a absorção de cálcio e a mineralização óssea; Diminui a secreção de GH e TSH; Inibe a secreção de ADH; Ação trófica sobre a mucosa do TGI e motilidade; Aumenta o apetite; Reduz a formação de prostaglandinas e leucotrienos (efeito anti-inflamatório); Inibe a liberação de histamina (efeito antialérgico); Inibe a proliferação de fibroblastos e síntese de colágeno (reduzem a cicatrização); Inibe a resposta imune. Hormônios tireoidianos, calcitonina e paratormônio Tireóide Lobo direito e lobo esquerdo localizados ântero- lateralmente à traqueia. Produz as iodotironinas: pró-hormônio tetraiodotironina (T4) e o hormônio ativo triiodotironina (T3). Hormônio ativo armazenado em forma de colóide. Célula folicular: secreta tireoglobulina e iodo para o reservatório coloidal. Célula para folicular: secreta calcitonina e não secreta colóide. Duas moléculas são importantes:tirosina e iodo. Muito do T3 é produzido pela conversão periférica de T4 em T3. Etapas da síntese: Bomba de iodeto, formação e secreção da tireoglobulina, oxidação do íon iodeto, localização da tirosina e formação dos HTs, armazenamento da tireoglobulina. HTs 90% é tiroxina ou T4. 10% é triiodotironina ou T3. T4: produto primário – eixo HHT libera grande quantidade para a conversão periférica, pela ação das desiodases T3: forma ativa. A conversão de T4 em T3 pela desiodase tipo 1 (D1) ocorre em tecidos com alto fluxo sanguíneo e rápida troca plasmática - fígado, rins e musculatura esquelética. T3 circulante → captado pelos tecidos, nos quais a geração local de T3 é insuficiente para fornecer o hormônio tireóideo necessário. Circulação Circulam ligados a proteínas: 70% ligado à TBG, 10% a 15% ligado à transtiretina e 15% a 20% ligado à albumina. O T3 livre é biologicamente ativo e medeia os efeitos dos HTs – feedback negativo sobre o eixo hipotálamo– hipófise. Muitas as ações do T3 são mediadas por sua ligação a um dos membros nucleares da família dos receptores de hormônio tireóideo (TR). Efeitos Cardiovasculares ↑ frequência cardíaca e volume ejetado, pressão sistólica é modestamente aumentada e a pressão diastólica é diminuída. ↓ resistência vascular. ↑ reabsorção renal de sódio e ativação do eixo renina- angiotensina-aldosterona. ↑ captação de cálcio pelo miocárdio. Metabolismo ↑ produção de calor e da taxa metabólica basal. ↑ expressão das proteínas desacopladoras (UCP). ↑ captação e a oxidação de glicose e ácidos graxos. Variações na temperatura corpórea. Síntese de colesterol e oxidação e secreção biliar do colesterol. Respiratórios Estímulo à utilização de O2 e aumento do aporte de O2. ↑ frequência respiratória em repouso, a ventilação minuto e a resposta ventilatória à hipóxia. Melhora da capacidade transportadora de O2. Calcitonina tem efeito contrário ao PTH. Musculo Esquelético Regulação da produção e armazenamento de energia. ↑ glicólise e glicogenólise. SNA e SNC Há sinergismo entre as catecolaminas e HTs. ↑ taxa metabólica, produção de calor, frequência cardíaca, a atividade motora e a excitação do SNC. ↑ atividade do sistema nervoso simpático – aumento de receptores β-adrenérgicos. Velocidade e o ritmo do desenvolvimento do SNC fetal. Crescimento Crescimento e a maturação fetal. Quantidades insuficientes de HTs causam cretinismo em crianças. Ossos, Tecidos Duros e Derme Calcificação endocondral, crescimento ósseo linear e a maturação dos centros epifisários ósseos. ↑ maturação e a atividade dos condrócitos na placa de crescimento cartilaginosa. Essencial para a maturação normal dos centros de crescimento nos ossos de feto sem desenvolvimento. ↑ remodelação óssea em adultos. Desenvolvimento e erupção progressivos dos dentes. Crescimento e maturação da epiderme, seus folículos capilares e unhas. Órgãos Reprodutores Regulação da função reprodutiva em homens e mulheres. Desenvolvimento e maturação folicular, e ovulação, espermatogênese, e a manutenção de uma gravidez saudável. Outras Glândulas Endócrinas Produção de GH é aumentada pelos HTs. Produção de prolactina é diminuída pelos HTs. Estímulo ao cortisol. Diminuição da produção de PTH e 1,25-(OH)2 – vitamina D. ↑ tamanho do rim, fluxo plasmático renal, taxa de filtração glomerular e transporte de substâncias. Calcitonina Hormônio secretado pelas células parafoliculares tiroideanas. As principais ações ocorrem sobre os ossos e os rins: reduza [Ca] e a [P] séricos por meio da inibição da reabsorção óssea (concentração sanguínea elevada). Formas de calcitonina podem ser utilizadas terapeuticamente no tratamento de distúrbios ósseos. O receptor da calcitonina, expresso nos osteoclastos, age rápida e diretamente interrompendo a reabsorção óssea. Em adultos não parece ser tão importante, supõe-se que seja importante na fase de crescimento e durante a gestação e lactação, períodos de alta demanda de cálcio. Paratormônio Polipeptídio de 84 aminoácidos, sintetizado como pré- pro-PTH → pro-PTH no RE → PTH no Golgi e nas vesículas secretoras. Meia-vida curta. Principal sinal que estimula a secreção de PTH é a ↓ [Ca2+] detectada pelos receptores das células principais. A ligação do Ca ao CaSR leva à inibição da síntese do PTH, assim como a presença de calcitriol. Ossos: Crescimento dos osteoblastos. Níveis cronicamente elevados - ↑ liberação de Ca e P. Rins: ↑ atividade da 1α-hidroxilase. Reabsorção renal do Ca. Inibe a reabsorção renal de P. Vitamina D Pró-hormônio que precisa sofrer hidroxilação para se transformar na forma ativa. Circula no sangue ligada principalmente à proteína de ligação da vitamina D (DBP). O Ca é um regulador importante da 1α- hidroxilase renal. Exerce suas ações principalmente se ligando ao receptor nuclear da vitamina D (VDR). Efeitos Intestino Delgado: ↑ absorção de Ca e P. Ossos: Sensibiliza os osteoblastos ao PTH. Regula a produção e a calcificação do osteóide. Rins: ↑ reabsorção renal de P. Paratireóide: Inibe a expressão do PTH. ↑ expressão do CaSR. Hormônios sexuais e GH Órgãos sexuais Gônadas: produzem gametas. o Ovários: ovócitos. o Testículo: espermatozóides. Genitália interna: glândulas acessórias e ductos que conectam as gônadas ao meio externo. Genitália externa: estruturas reprodutivas externas. Espermatogênese Produção contínua: 100 a 200 milhões de espermatozóides/dia. Espermatozóides são transportados até o epidídimo, onde são armazenados – seguem para próstata e vesícula seminal. Próstata: adição de líquidos contendo citrato, cálcio, zinco. Vesícula: adição de líquidos contendo frutose e prostaglandina. Contém: LH, FSH, prolactina, testosterona. Regulação Hormonal na espermatogênese LH: estimula células de Leydig à sintetizar testosterona. FSH: necessário paraa espermatogênese (estimula células de Sertoli – sustenta e protege as espermatogônias/ espermatócito/ espermátides), Oogênese Ovulação Oogênese: desenvolvimento do folículo ovariano até o ponto onde o óvulo é lançado pode ser divido em 3 estágios. Estágio 1: demora 11/13 anos e vai até 50anos. Estagio 2: 70-85 dias (ovário pós-púbere). Estágio 3: ovário pós-púbere (um ovário a cada mês). Formação do corpo lúteo. Efeitos da testosterona Características peculiares do corpo masculino. Durante a vida fetal, os testículos são estimulados pela gonadotropina coriônica da placenta, produzindo quantidades moderadas de testosterona durante todo o desenvolvimento fetal até três ou mais semanas após o nascimento. Depois desse período, não há praticamente qualquer produção de testosterona até aproximadamente a idade de 10 a 13 anos. Produção de testosterona aumenta no início da puberdade e persiste durante a maior parte da vida, diminuindo depois dos 50 anos, atingindo, aos 80anos, 20 a 50% do valor máximo. ↑ massa muscular e força. ↑ débito cardíaco e vasodilatação. ↓ formação de placas ateroscleróticas. ↑ incidência de doença coronariana e ↓ dos níveis de HDL*. ↓ atividade do sistema fibrinolítico – anticoagulante**. Associação inversa entre os níveis de testosterona total e a concentração de insulina***. Efeitos do estrógeno e progesterona Estrogênios: caracteres sexuais secundários, aumento do metabolismo* (1/3 da testosterona), deposição de gordura subcutânea, metabolismo ósseo (maior absorção intestinal de cálcio), hiperinsulinemia X hiperestrogenemia X SOP. Progesterona: *preparação do útero para gestação e das mamas para a lactação. Menopausa Redução quase completa dos folículos ovarianos. Não há feedback negativo ↓ E ↑ LH/FSH. ↓ Massa mamária e massa óssea. ↓ Epitélio vaginal e a capacidade secretora.Perda de cabelo, perda elasticida de pele. ↑ Risco cardiovascular, irritabilidade e insônia. Incontinência urinária. Crescimento
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