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FISIOLOGIA DA REGULAÇÃO DA INGESTÃO ALIMENTAR E DO ARMAZENAMENTO DE ENERGIA (CONTROLE DA FOME E DA SACIEDADE) A estabilidade da massa total e da composição corporal ao longo de períodos extensos exibe que a ingestão energética iguale seu gasto. Ai que somente cerca de 27% da energia ingerida chegam normalmente aos sistemas funcionais das células, e grande parte dessa energia será depois convertida em calor, que é gerado como resultado do metabolismo proteico da atividade muscular e das atividades dos diversos órgãos e tecidos corporais. E o excesso de ingestão energética é armazenado, em sua maior parte, como gordura, enquanto seu déficit provoca a perda de massa corporal total até que o gasto energético ocasionalmente se iguale à ingestão ou ocorra a morte. Mesmo que exista considerável variabilidade da quantidade de energia armazenada (i. e., massa gordurosa) nos diferentes indivíduos, a manutenção de suprimento energético adequado é necessária para a sobrevivência. Então, o corpo tem poderosos sistemas fisiológicos de controle que auxiliam na manutenção da adequada ingestão energética. Os déficits dos estoques energéticos, por exemplo, ativam com rapidez múltiplos mecanismos que provocam fome e levam a pessoa a buscar comida. Em atletas e operários, o gasto energético para o alto nível de atividade muscular pode ser da ordem de 6 mil a 7 mil calorias por dia, comparado a somente 2 mil calorias por dia, no caso dos indivíduos sedentários. Então, grande gasto energético associado ao trabalho físico normalmente estimula, de igual modo, grandes aumentos da ingestão calórica. CENTROS NEURAIS REGULAM A INGESTÃO DE ALIMENTOS A sensação de fome está associada ao desejo por comida, assim como diversos outros efeitos fisiológicos (como contrações rítmicas do estômago e inquietude) que fazem com que o indivíduo procure por adequado suprimento alimentar. O apetite da pessoa é desejo por alimento, frequentemente de tipo particular, sendo útil em ajudar a escolher a qualidade e a comida a ser ingerida. Se a busca por alimento for bem-sucedida, ai a pessoa tem o sentimento de saciedade. Cada um desses sentimentos é influenciado por fatores ambientais e culturais, bem como por controles fisiológicos que influenciam centros específicos do cérebro, especialmente o hipotálamo. O HIPOTÁLAMO CONTÉM OS CENTROS DA FOME E DA SACIEDADE Diversos centros neuronais do hipotálamo participam do controle da ingestão de alimentos. Os núcleos laterais do hipotálamo funcionam como o centro da fome, e a estimulação dessa área faz com que o animal coma de modo voraz (hiperfagia). Inversamente, a destruição do hipotálamo lateral provoca a ausência do desejo por comida e inanição progressiva, condição caracterizada por uma perda de peso, fraqueza muscular e metabolismo reduzido. O centro hipotalâmico lateral da fome funciona pela excitação dos impulsos motores para a busca por comida. Os núcleos ventromediais do hipotálamo funcionam como um importante centro da saciedade. Acredita-se que esse centro promova sensação de satisfação nutricional que inibe o centro da fome. A estimulação elétrica dessa região pode provocar saciedade completa e, mesmo na presença de comida muito apetitosa, o animal se recusa a comer (afagia). Inversamente, a destruição dos núcleos ventromediais faz com que o animal coma de modo voraz e contínuo, até que se chegue à extrema obesidade, posteriormente chegando a pesar até quatro vezes o normal. Os núcleos paraventricular, dorsomedial e arqueado do hipotálamo também desempenham papel importante na regulação da ingestão de alimentos. Por exemplo, lesões dos núcleos paraventriculares provocam excesso de ingestão, enquanto as lesões dos núcleos dorsomediais geralmente deprimem o comportamento alimentar. Os núcleos arqueados são os locais do hipotálamo onde múltiplos hormônios, liberados pelo trato gastrointestinal e pelo tecido adiposo, convergem para regular a ingestão de alimentos, e tbm o gasto energético. Existe intensa e mútua comunicação química entre neurônios do hipotálamo e, em conjunto, esses centros coordenam os processos que controlam o comportamento alimentar e a percepção da saciedade. Esses núcleos hipotalâmicos também influenciam a secreção de diversos hormônios importantes para a regulação do equilíbrio energético e metabólico, incluindo os hormônios das glândulas tireoide e adrenal e os das células das ilhotas pancreáticas. O hipotálamo recebe (1) sinais neurais do trato gastrointestinal que fornecem informação sensorial sobre o enchimento gástrico; (2) sinais químicos dos nutrientes no sangue (glicose, aminoácidos, ácidos graxos), que significam saciedade; (3) sinais dos hormônios gastrointestinais; (4) sinais dos hormônios liberados pelo tecido adiposo; e (5) sinais do córtex cerebral (visão, olfato e paladar), que influenciam o comportamento alimentar. Os centros hipotalâmicos da fome e da saciedade contêm elevada densidade de receptores para neurotransmissores e hormônios que influenciam o comportamento alimentar. Algumas das muitas substâncias que se demonstrou alterar o apetite e o comportamento alimentar, no geral, são categorizadas em (1) substâncias orexígenas, que estimulam a alimentação; ou (2) substâncias anorexígenas, que inibem a alimentação. NEURÔNIOS E NEUROTRANSMISSORES NO HIPOTÁLAMO QUE ESTIMULAM OU INIBEM A ALIMENTAÇÃO Existem dois tipos distintos de neurônios nos núcleos arqueados do hipotálamo bem importantes, tanto como controladores do apetite como do gasto energético: (1) neurônios pró-opiomelanocortina (POMC) que secretam o hormônio alfa-melanócito estimulante (a-MSH), juntamente com o transcrito relacionado à cocaína e à anfetamina (CART); e (2) neurônios que produzem as substâncias orexígenas neuropeptídeo Y (NPY) e a proteína relacionada ao agouti (AGRP). A ativação dos neurônios pró- opiomelanocortina (POMC) reduz a ingestão de alimentos e aumenta o gasto energético, enquanto a ativação dos neurônios neuropeptídeo Y (NPY)-agouti (AGRP) tem efeitos opostos, então ele eleva a ingestão e reduzir o gasto energético. Há uma troca de informações significativa entre esses neurônios e, os neurônios pró- opiomelanocortina (POMC)/anfetamina (CART) e agouti (AGRP)/neuropeptídeo Y (NPY) parecem ser os principais alvos para as ações de diversos hormônios que regulam o apetite, incluindo a leptina, a insulina, a colecistocinina (CCK) e a grelina. Na verdade, os neurônios dos núcleos arqueados parecem ser o local de convergência de muitos dos sinais nervosos e periféricos que regulam os estoques energéticos. Os neurônios pró-opiomelanocortina (POMC) liberam alfa-melanócito estimulante (a-MSH), que então atua sobre os receptores da melanocortina, encontrados de modo especial nos neurônios dos núcleos paraventriculares. Enquanto existam pelo menos cinco subtipos de receptores de melanocortina (MCR), o melanocortina 3 (MCR-3) e o melanocortina 4 (MCR-4) são em particular importantes na regulação da ingestão alimentar e do equilíbrio energético. A ativação desses receptores reduz o consumo de alimentos, enquanto aumentam o gasto energético. E inversamente, a inibição do melanocortina 3 (MCR-3) e do melanocortina 4 (MCR-4) eleva bastante o gasto energético. O efeito da ativação do melanocortina (MCR) de aumentar o gasto energético parece ser mediado, ao menos em parte, pela ativação de vias neuronais que se projetam dos núcleos paraventricularespara o núcleo do trato solitário (NTS), estimulando assim atividade do sistema nervoso simpático. Mas, os neurônios pró-opiomelanocortina (POMC) e melanocortina 4 (MCR-4) são encontrados também nos neurônios do tronco cerebral, incluindo o núcleo do trato solitário (NTS), onde eles também têm sido sugeridos como reguladores da ingestão de alimentos e do gasto energético. O sistema da melanocortina hipotalâmica desempenha potente papel na regulação dos estoques energéticos do corpo, e defeitos da sinalização desta via estão associados à obesidade extrema. Uma mutação do melanocortina 4 (MCR-4) representam a causa conhecida mais comum de obesidade humana monogênica (gene único) e alguns estudos sugerem que as mutações melanocortina 4 (MCR-4) possam responder por algo em torno de 5% a 6% da obesidade grave de início precoce em crianças. Em contraste, a ativação excessiva do sistema da melanocortina reduz o apetite. Alguns estudos sugerem que essa ativação possa desempenhar papel na gênese da anorexia associada às infecções graves aos tumores cancerosos ou à uremia. O agouti (AGRP) liberado pelos neurônios orexígenos do hipotálamo é antagonista natural do melanocortina 3 (MCR-3) e o melanocortina 4 (MCR-4) e, provavelmente, aumenta a ingestão de alimentos pela inibição dos efeitos do alfa-melanócito estimulante (a-MSH) na estimulação dos receptores da melanocortina (Figura 72-2). Mas o papel do agouti (AGRP) no controle fisiológico normal da ingestão alimentar não esteja claro, a formação excessiva de agouti (AGRP) em ratos e em seres humanos, ocasionada por mutações genéticas, está associada à ingestão aumentada de alimentos e à obesidade. O neuropeptídeo Y (NPY) também é liberado pelos neurônios orexígenos dos núcleos arqueados. Quando os estoques energéticos do corpo estão baixos, os neurônios orexígenos são ativados para liberar neuropeptídeo Y (NPY) que estimula o apetite. Ao mesmo tempo, a atividade dos neurônios pró-opiomelanocortina (POMC) é reduzida, diminuindo, assim, a atividade da via da melanocortina e estimulando adicionalmente o apetite. CENTROS NEURAIS QUE INFLUENCIAM O PROCESSO MECÂNICO DE ALIMENTAÇÃO Outro aspecto da alimentação é o ato mecânico do processo alimentar. Se o cérebro é seccionado abaixo do hipotálamo, mas acima do mesencéfalo, o animal ainda pode executar os aspectos mecânicos básicos do processo alimentar. Ele pode salivar, lamber os lábios, mastigar os alimentos e deglutir. Então, os reais mecanismos da alimentação são controlados por centros no tronco encefálico. A função de outros centros na alimentação é a de controlar a quantidade da ingestão alimentar e colocar esses centros de mecanismos alimentares em ação. Os centros neurais superiores ao hipotálamo também desempenham papéis importantes no controle da alimentação, em particular, no controle do apetite. Esses centros incluem a amígdala e o córtex pré-frontal, intimamente acoplados ao hipotálamo. E uma coisa é que porções da amígdala constituem parte importante do sistema nervoso olfatório. Lesões destrutivas na amígdala demonstraram que algumas de suas áreas aumentam a ingestão de alimentos, ao passo que outras a inibem. Além disso, a estimulação de algumas áreas da amígdala lembra o ato mecânico da alimentação. Importante efeito da destruição da amígdala em ambos os lados do cérebro é a “cegueira psíquica” na escolha dos alimentos. Então, o animal (e presumivelmente, os seres humanos também) perde, ou ao menos parcialmente, o controle do apetite que determina o tipo e a qualidade da comida que ele ingere. FATORES QUE REGULAM A QUANTIDADE DE INGESTÃO DE ALIMENTOS A regulação da quantidade ingerida de alimento pode ser dividida em regulação a curto prazo, que diz respeito, em grande parte à prevenção da superalimentação a cada refeição, e a regulação a longo prazo, que se refere também em grande parte, à manutenção de quantidades normais dos estoques energéticos no corpo. REGULAÇÃO A CURTO PRAZO DA INGESTÃO DE ALIMENTOS Quando a pessoa é levada pela fome a comer voraz e rapidamente, o que é que desliga a ingestão de alimentos quando ela já comeu o bastante? Não houve tempo suficiente para que ocorressem alterações nos estoques corporais de energia, e são necessárias várias horas para que fatores nutricionais suficientes sejam absorvidos pelo sangue para que então provoquem a necessária inibição do apetite. E é importante que a pessoa não coma em excesso e que ingira quantidade de alimento que se aproxime das necessidades nutricionais. Vários tipos de sinais rápidos de feedback são importantes para esses propósitos. O ENCHIMENTO GASTROINTESTINAL INIBE A ALIMENTAÇÃO Quando o trato gastrointestinal é distendido, em especial o estômago e o duodeno, sinais inibitórios de estiramento são transmitidos, principalmente por via vagal, para suprimir o centro da fome, reduzindo assim o desejo de comida. FATORES HORMONAIS GASTROINTESTINAIS SUPRIMEM A ALIMENTAÇÃO A colecistocinina (CCK), que é liberada principalmente em resposta à entrada de gordura e de proteínas no duodeno, entra no sangue e atua como hormônio para influenciar série de funções gastrointestinais, como a contração da vesícula biliar, esvaziamento gástrico, motilidade intestinal e secreção de ácido gástrico. Mas, a colecistocinina (CCK) também ativa receptores em nervos sensoriais locais no duodeno, enviando mensagens para o cérebro via nervo vago, contribuindo para a saciedade e cessação da refeição. O efeito da colecistocinina (CCK) tem curta duração e a administração crônica apenas de colecistocinina (CCK) não apresenta efeito relevante na perda de peso. Assim, a colecistocinina (CCK) funciona principalmente para impedir o comer demasiado durante as refeições, mas não desempenha papel significativo na frequência das refeições ou no total de energia consumida. O peptídeo YY (PYY) é secretado em todo o trato gastrointestinal, mas em sua maior parte pelo íleo e pelo cólon. A ingestão de alimentos estimula a liberação de PYY, com as concentrações máximas sanguíneas sendo atingidas em 1 a 2 horas após a ingestão da refeição. Esses picos sanguíneos de PYY são influenciados pela quantidade e pela composição do alimento, com os níveis mais elevados de peptídeo YY (PYY) sendo observados após refeições com alto conteúdo de gorduras. Embora injeções de peptídeo YY (PYY) em ratos tenham demonstrado diminuir a ingestão de alimentos por 12 horas ou mais, a importância desse hormônio gastrointestinal na regulação do apetite humano ainda não está clara. Por motivos que não estão completamente compreendidos, a presença de alimento nos intestinos os estimula a secretar o peptídeo semelhante ao glucagon (GLP) que, por sua vez, acentua a produção e a secreção pelo pâncreas de insulina dependente da concentração da glicose. Tanto glucagon (GLP) como a insulina tendem a suprimir o apetite. Consequentemente, a ingestão de refeição estimula a liberação de diversos hormônios gastrointestinais que podem induzir a saciedade e reduzir a ingestão adicional de alimento A Grelina — Hormônio Gastrointestinal — Aumenta a Alimentação. A grelina é hormônio liberado principalmente pelas células oxínticas do estômago, mas também em grau muito menor pelo intestino. Os níveis sanguíneos de grelina se elevam durante o jejum, têm seu pico imediatamente antes da alimentação e então, caem com rapidez após a refeição, sugerindo possível papel na estimulação da ingestão alimentar. De igual modo, a administração de grelina aumenta a ingestão de alimento em estudos com animais, sustentando adicionalmente a possibilidade de que possaser hormônio orexígeno. Mas, seu papel fisiológico em seres humanos ainda é incerto. RECEPTORES ORAIS MEDEM A INGESTÃO DOS ALIMENTOS Quando um animal com fístula esofágica (anormal entre a traqueia e o esôfago) é alimentado com grande quantidade de comida, embora essa comida seja imediatamente perdida de novo para o exterior, o grau de fome é reduzido depois que quantidade razoável de alimento tenha passado pela boca. Esse efeito ocorre para que o trato gastrointestinal não ficar nem um pouco cheio. Por isso, postula-se que diversos “fatores orais”, relacionados à alimentação, como mastigação, salivação, deglutição e paladar, “medem” a comida à medida que ela passa pela boca e, depois que certa quantidade tiver passado, o centro hipotalâmico da fome fica inibido. Mas, a inibição provocada por esse mecanismo de medição é consideravelmente menos intensa e de duração mais curta do que é a inibição provocada pelo enchimento gastrointestinal, durando normalmente apenas 20 a 40 minutos. REGULAÇÃO INTERMEDIÁRIA E A LONGO PRAZO DA INGESTÃO DE ALIMENTOS Animal que tenha sido privado de alimento por longo período e que então tenha sido colocado em presença de alimento em quantidade ilimitada ingere quantidade muito maior do que o animal que tivesse sido mantido em dieta regular. Inversamente, o animal que tenha sido forçado a comer por muitas semanas come muito menos, quando lhe é permitido comer de acordo com seu próprio desejo. Então, o mecanismo de controle da alimentação corporal é dependente do estado nutricional do organismo. EFEITO DAS CONCENTRAÇÕES SANGUÍNEAS DE GLICOSE, AMINOÁCIDOS E LIPÍDIOS SOBRE A FOME E A ALIMENTAÇÃO Há muito tempo se sabe que redução da concentração sanguínea de glicose provoca fome, o que levou então à denominada teoria glicostática da regulação da fome e da alimentação. Estudos semelhantes demonstraram o mesmo efeito para as concentrações sanguíneas de aminoácidos e dos produtos de degradação dos lipídios, como os cetoácidos e alguns ácidos graxos, gerando as teorias regulatórias aminostástica e lipostática. Isto é, quando a disponibilidade de quaisquer dos três principais tipos de alimentos fica reduzida, o desejo por comida é aumentado, devolvendo eventualmente as concentrações dos metabólitos sanguíneos ao normal. As seguintes observações dos estudos neurofisiológicos da função de áreas específicas do cérebro também corroboram as teorias glicostática, aminostástica e lipostática: (1) aumento do nível da glicose sanguínea aumenta a frequência de disparo dos neurônios glicorreceptores no centro da saciedade, nos núcleos ventromedial e paraventricular do hipotálamo; e (2) o mesmo aumento do nível sanguíneo de glicose, simultaneamente, diminui os disparos dos neurônios glicossensitivos no centro da fome do hipotálamo lateral. Além disso, alguns aminoácidos e substâncias lipídicas afetam a frequência de disparo desses mesmos neurônios ou de outros intimamente associados. A REGULAÇÃO DA TEMPERATURA E A INGESTÃO DE ALIMENTOS Quando o animal é exposto ao frio, ele tende a aumentar sua ingestão; quando exposto ao calor, tende a diminuir sua ingestão de calorias. Esse fenômeno é provocado pela interação no interior do hipotálamo entre o sistema de regulação da temperatura e o sistema de regulação da ingestão alimentar. A ingestão alimentar aumentada em animal com frio: (1) aumenta seu metabolismo; e (2) fornece gordura para isolamento, ambos tendendo a corrigir o estado de frio. SINAIS DE FEEDBACK DO TECIDO ADIPOSO REGULAM A INGESTÃO DE ALIMENTOS A maior parte da energia armazenada no corpo consiste em gordura, podendo sua quantidade variar consideravelmente em diferentes indivíduos. Estudos em humanos e em animais experimentais indicam que o hipotálamo pode avaliar o estoque de energia por meio das ações da leptina, hormônio peptídico liberado pelos adipócitos. Quando a quantidade de tecido adiposo aumenta (sinalizando excesso de armazenamento energético), os adipócitos produzem quantidades aumentadas de leptina, que é liberada para o sangue. A leptina então circula para o cérebro, onde atravessa a barreira hematoencefálica por difusão facilitada, ocupando os receptores da leptina em múltiplos locais no hipotálamo, especialmente os neurônios pró- opiomelanocortina (POMC) e agouti (AGRP)/neuropeptídeo Y (NPY) dos núcleos arqueados e os neurônios dos núcleos paraventriculares. A estimulação dos receptores leptínicos nesses núcleos hipotalâmicos inicia múltiplas ações que reduzem o armazenamento das gorduras, incluindo (1) redução da produção hipotalâmica de estimuladores do apetite, como agouti (AGRP)/neuropeptídeo Y (NPY); (2) ativação dos neurônios pró- opiomelanocortina (POMC), provocando liberação do alfa-melanócito estimulante (a- MSH) e ativação dos receptores da melanocortina; (3) aumento da produção hipotalâmica de substâncias como o hormônio liberador de corticotropina, que diminui a ingestão alimentar; (4) atividade nervosa simpática aumentada (pelas projeções neurais do hipotálamo para os centros vasomotores), o que aumenta o metabolismo e o gasto energético; e (5) diminuição da secreção de insulina pelas células beta pancreáticas, o que reduz o armazenamento energético. Desse modo, a leptina pode ser em parte importante por intermédio do qual o tecido adiposo sinaliza o cérebro que energia suficiente foi armazenada e que a ingestão de alimentos não é mais necessária. Em camundongos ou em seres humanos com mutações que se traduzem na incapacidade de suas células adiposas produzirem leptina, ou com mutações que geram receptores leptínicos defeituosos no hipotálamo, podem ocorrer hiperfagia acentuada e obesidade mórbida. Na maioria dos obesos humanos, não parece haver deficiência na produção de leptina, uma vez que seus níveis plasmáticos aumentam em proporção com a crescente adiposidade. Então, alguns fisiologistas acreditam que a obesidade possa estar associada à resistência à leptina; isto é, os receptores da leptina ou as vias sinalizantes pós-receptor, normalmente ativadas pela leptina, podem ser resistentes à ativação pela leptina entre os obesos, que continuam a comer a despeito dos níveis muito altos de leptina. Outra explicação para a incapacidade da leptina em prevenir a crescente adiposidade nos indivíduos obesos, é que existem muitos sistemas redundantes que controlam os hábitos alimentares, assim como fatores sociais e culturais podem provocar excesso continuado de ingestão de alimentos, mesmo em presença de elevados níveis de leptina RESUMO DA REGULAÇÃO A LONGO PRAZO Embora nossa informação sobre os diferentes fatores por feedback na regulação a longo prazo do estado alimentar seja imprecisa, podemos fazer a seguinte afirmação: quando os estoques energéticos corporais caem abaixo do normal, os centros hipotalâmicos da fome e outras áreas do cérebro ficam muito ativos, e a pessoa apresenta aumento da fome, assim como comportamento de busca por alimento. Inversamente, quando os estoques energéticos (principalmente os gordurosos) já são abundantes, a pessoa em geral perde a sensação de fome, desenvolvendo estado de saciedade. Embora os sistemas precisos de feedback que regulam a ingestão de alimentos e o gasto de energia não estejam completamente compreendidos, nos últimos anos produziram-se avanços rápidos nesse campo de investigação, com o descobrimento de numerosos fatores orexígenos e anorexígenos. A IMPORTÂNCIA DE SE TER SISTEMAS REGULADORES TANTO A LONGO COMO A CURTO PRAZO NA ALIMENTAÇÃOO sistema regulatório de ingestão de alimentos a longo prazo que inclui todos os mecanismos nutricionais de feedback energético ajuda a manter os estoques constantes de nutrientes nos tecidos, impedindo que fiquem excessivamente altos ou baixos. Os estímulos regulatórios a curto prazo servem a dois outros propósitos. Em primeiro lugar, eles tendem a fazer com que a pessoa coma quantidades menores, cada vez que for se alimentar, permitindo, assim, que o alimento passe pelo trato gastrointestinal em ritmo mais uniforme, de modo que seus mecanismos digestivos e absortivos possam trabalhar em níveis ideais, em vez de ficarem periodicamente sobrecarregados. Em segundo lugar, eles auxiliam a prevenir que a pessoa ingira, a cada refeição, quantidades que poderiam ser demasiadas para os sistemas metabólicos de armazenamento, uma vez que toda a comida tenha sido absorvida.
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