Regulação hormonal e integração do metabolismo

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Regulação hormonal e integração do metabolismo: 
A coordenação do metabolismo nos mamíferos ocorre através de um sistema 
neuroendócrino. As células de um determinado tecido sentem uma mudança nas 
condições do organismo e respondem secretando um mensageiro químico, que passa 
para outra célula no mesmo tecido ou em outro tecido diferente, na qual o mensageiro 
se liga a uma molécula receptora e desencadeia uma mudança nesta segunda célula. 
Os hormônios atuam por meio de receptores específicos: 
Todos os hormônios agem por meio de receptores altamente específicos nas células-
alvo sensíveis a eles, e os hormônios se ligam a esses receptores com alta afinidade. 
A especificidade da ação hormonal resulta da complementaridade estrutural entre o 
hormônio e seu receptor. As consequências intracelulares das interações ligante-
receptor são de 5 tipos: 
1. Um segundo mensageiro (AMPc, GMPc ou inositol-trifosfato). 
2. Um receptor do tipo tirosina-cinase é ativado pelo hormônio extracelular. 
3. Abertura ou fechamento de canais iônicos. 
4. Receptor de adesão na superfície celular. 
5. Um esteroide ou uma molécula semelhante a um esteroide causa uma 
mudança no nível de expressão de um ou mais genes. 
Os hormônios peptídicos e amínicos, que são hidrossolúveis (insulina e adrenalina), 
atuam extracelularmente por se ligarem a receptores de superfície celular que 
atravessam a membrana plasmática. Quando o hormônio se liga ao domínio 
extracelular do receptor, ele sofre uma mudança de conformação que desencadeia os 
efeitos do hormônio. 
Os hormônios insolúveis em água (hormônios esteroides, retinoides e da tireoide) 
atravessam a membrana plasmática de suas células-alvo para alcançar suas proteínas 
receptoras no núcleo. 
 
A divisão de trabalho: 
O fígado tem um papel central de processamento e distribuição no metabolismo e 
abastece todos os outros órgãos e tecidos com a mistura apropriada de nutrientes via 
corrente sanguínea (a posição central da função hepática é indicada pela referência 
comum que se faz a todos os outros tecidos e órgãos como extra-hepáticos). 
O fígado processa e distribui os nutrientes: 
Durante a digestão dos mamíferos, as 3 classes principais de nutrientes (carboidratos, 
proteínas e gorduras) sofrem hidrólise enzimática em seus constituintes mais simples. 
Os hepatócitos, transformam os nutrientes da dieta em combustíveis e precursores 
necessários para outros tecidos, e os exportam pelo sangue. 
A demanda dos tecidos extra-hepáticos por combustíveis e precursores varia entre 
órgãos e com o nível de atividade e o estado nutricional geral do indivíduo. O fígado é 
o tecido mais adaptável do organismo. 
Açúcares: o transportador de glicose dos hepatócitos (GLUT2) permite difusão passiva 
e rápida da glicose. A glicose que entra nos hepatócitos é fosforilada pela glicoquinase 
em glicose-6-fosfato (ela pode entrar em várias vias metabólicas importantes, 
dependendo das necessidades metabólicas do organismo). 
1. A glicose-6-fosfato é desfosforilada pela glicose-6-fosfatase para gerar glicose 
livre, exportada para repor a glicose sanguínea. 
2. A glicose-6-fosfato não imediatamente necessária para manter a glicemia é 
convertida em glicogênio hepático ou direcionada para outros destinos. 
3. A acetil-CoA formada pode ser oxidada para a produção de ATP no ciclo do 
ácido cítrico, com transferência de elétrons e fosforilação oxidativa decorrentes 
gerando ATP. 
4. A acetil-CoA também pode servir como precursora dos ácidos graxos, que são 
incorporados em triacilgliceróis e fosfolipídeos, e do colesterol. 
5. A glicose-6-fosfato pode entrar na via das pentoses-fosfato, gerando NADPH, 
necessário para biossíntese de ácidos graxos e colesterol. 
 
Aminoácidos: seguem várias vias metabólicas importantes. 
1. São precursores para a síntese proteica. 
2. Passam para outros órgãos pela corrente sanguínea, onde são usados na 
síntese das proteínas teciduais. 
3. Outros aminoácidos são precursores na biossíntese de nucleotídeos, hormônios 
e outros compostos nitrogenados no fígado e em outros tecidos. 
4. a) os aminoácidos não utilizados são degradados para gerar piruvato e 
intermediários do ciclo do ácido cítrico. 
b) a amônia liberada é convertida em ureia. 
5. O piruvato pode ser convertido em glicose e glicogênio (gliconeogênese), ou 
6. Pode ser convertido em acetil-CoA. 
7. O acetil-CoA pode ser oxidado no ciclo do ácido cítrico e 
8. Fosforilação oxidativa para produzir ATP, ou 
9. Conversão em lipídios para armazenamento. 
10. Os intermediários do ciclo do ácido cítrico podem ser desviados para a síntese 
de glicose pela gliconeogênese. 
O sangue é suprido adequadamente com glicose logo após a digestão e a absorção de 
carboidratos da dieta ou, entre as refeições, pela conversão de glicogênio hepático em 
glicose sanguínea. Se houver um intervalo prolongado entre as refeições, algumas 
proteínas musculares são degradadas em aminoácidos, que doam seus grupo amino 
para o piruvato, o produto da glicólise, formando alanina que é (11) transportada para 
o fígado e desaminada. Os hepatócitos convertem o piruvato resultante em glicose 
sanguínea e a amônia em ureia para excreção. 
Uma vantagem deste ciclo glicose-alanina é amenizar flutuações nos níveis de glicose 
sanguínea entre as refeições. O déficit de aminoácidos imposto aos músculos é suprido 
após a próxima refeição pelos aminoácidos da dieta. 
O ciclo da ureia é exclusivo do tecido hepático e é a forma preferencial de excreção de 
nitrogênio advindo da proteólise. 
 
Lipídeos: são os ácidos graxos componentes dos lipídeos que chegam aos hepatócitos. 
1. Alguns são convertidos em lipídeos hepáticos. 
2. Ácidos graxos livres podem ser ativados e oxidados para gerar acetil-CoA e 
NADH. 
3. A acetil-CoA é oxidada no ciclo do ácido cítrico. 
4. As oxidações no ciclo promovem a síntese de ATP por fosforilação oxidativa. 
5. O excesso de acetil-CoA, não requerido pelo fígado, é convertido em 
acetoacetato e β-hidroxibutirato, esses corpos cetônicos circulam pelo sangue 
para outros tecidos, para serem usados como combustível para o ciclo do ácido 
cítrico. 
6. Uma parte da acetil-CoA derivada dos ácidos graxos (e da glicose) é usada na 
biossíntese de colesterol. 
7. Os ácidos graxos são convertidos em fosfolipídios e triacilglicerol de 
lipoproteínas plasmáticas, que transportam os lipídeos para o tecido adiposo 
para serem armazenados. 
8. Alguns ácidos graxos livres são ligados à albumina sérica e transportados para o 
coração e para os músculos esqueléticos. 
 
O tecido adiposo armazena e provê ácidos graxos: 
Os adipócitos têm um metabolismo glicolítico ativo, oxidam piruvato e ácidos graxos 
pelo ciclo do ácido cítrico e realizam fosforilação oxidativa. 
Durante períodos de captação elevada de carboidratos, o tecido adiposo pode 
converter a glicose (via piruvato e acetil-CoA) em ácidos graxos e convertê-los em TAG 
armazenados em glóbulos de gordura. 
Os adipócitos armazenam os TAG que vêm do fígado e do trato intestinal, após uma 
refeição rica em gordura. 
Entre as refeições, ou seja, com aumento da demanda por combustível, as lipases dos 
adipócitos hidrolisam os triacilgliceróis armazenados, liberando ácidos graxos livres, 
que podem se deslocar pela corrente sanguínea para o músculo esquelético e coração. 
A adrenalina aumenta essa liberação, a insulina contrabalança o efeito da adrenalina, 
reduzindo a atividade da lipase. 
Os músculos usam ATP para trabalho mecânico: 
O músculo esquelético pode usar ácidos graxos livres, corpos cetônicos ou glicose 
como combustíveis, dependendo do grau de atividade muscular. No músculo em 
repouso, os principais combustíveis são ácidos graxos livres do tecido adiposo e corpos 
cetônicos do fígado. 
Os músculos moderadamente ativos usam a glicose sanguínea, além dos ácidos graxos 
livres e dos corpos cetônicos. A glicose é fosforiladae degradada pela glicólise a 
piruvato, o qual é convertido em acetil-CoA e oxidado pelo ciclo do ácido cítrico e 
fosforilação oxidativa. 
Nos músculos de contração rápida, é necessária muita energia em pouco tempo, 
assim, o glicogênio muscular é degradado em lactato por fermentação, gerando muito 
ATP. 
O uso da glicose sanguínea e do glicogênio do músculo como combustíveis para a 
atividade muscular é incrementado pela secreção de adrenalina (glicogenólise hepática 
e muscular). 
O cérebro usa a energia para transmissão de impulsos elétricos: 
Os neurônios oxidam a glicose pela glicólise e pelo ciclo do ácido cítrico que mantém 
um potencial elétrico através da membrana plasmática neuronal. 
Regulação hormonal do metabolismo energético: 
Os hormônios envolvidos são insulina, glucagon, adrenalina e cortisol, especialmente 
agindo sob o fígado, músculo e tecido adiposo. 
Insulina: 
A insulina age por meio de receptores na membrana plasmática e estimula a captação 
da glicose pelos músculos e pelo tecido adiposo (glicogênese e glicólise). No fígado, a 
insulina ativa a glicogênio sintase e inibe a glicogênio-fosforilase, assim a glicose-6-
fosfato forma glicogênio (inibe glicogenólise e gliconeogênese). 
No tecido adiposo, a insulina estimula o armazenamento do excesso de combustível na 
forma de gordura. No fígado, a insulina ativa a oxidação da glicose-6-fosfato em 
piruvato pela glicólise e a oxidação do piruvato em acetil-CoA. O excesso de acetil-CoA 
não necessária para a produção de energia é utilizado para síntese de ácidos graxos, 
exportados do fígado para o tecido adiposo como TAG de lipoproteínas plasmáticas 
(VLDL). No adipócito, a insulina estimula a síntese de TAG em ácidos graxos novamente 
e, assim, são armazenados como gordura no tecido adiposo (insulina inibe a lipase 
hormônio sensível). 
A insulina estimula a conversão do excesso de glicose em glicogênio (no fígado e 
músculo) e triacilgliceróis (no tecido adiposo). 
A insulina é um modulador negativo da gliconeogênese e glicogenólise. 
Refeição rica em carboidratos: glicose entra na corrente sanguínea a partir do 
intestino, a quantidade aumentada de glicose no sangue provoca um aumento na 
secreção de insulina (e uma redução na secreção do glucagon) pelo pâncreas (GLUT2 
na célula beta da ilhota do pâncreas). 
Glucagon: 
Várias horas após a ingestão de carboidratos, os níveis de glicose sanguínea diminuem 
levemente. A diminuição da glicose sanguínea desencadeia a secreção do glucagon e 
reduz a liberação de insulina. 
O glucagon causa um aumento na concentração de glicose sanguínea estimulando a 
degradação do glicogênio hepático pois ativa a glicogênio-fosforilase e inativa a 
glicogênio-sintase (AMPc), ou seja, estimula a glicogenólise. Além disso, o glucagon 
inibe a glicólise e estimula a gliconeogênese hepáticas (ativação da enzima glicolítica 
fosfofrutocinase-1). O glucagon inibe a enzima glicolítica piruvato-cinase, impedindo o 
ciclo do ácido cítrico. 
Pela estimulação da degradação do glicogênio (glicogenólise), prevenção da glicólise e 
promoção da gliconeogênese nos hepatócitos, o glucagon permite que o fígado 
exporte glicose, restaurando seu nível sanguíneo ao normal. 
O glucagon também afeta o tecido adiposo, ativando a degradação de TAG por ativar a 
lipase hormônio sensível (AMPc). As lipases ativadas liberam os ácidos graxos livres, 
que são exportados como combustível para o fígado e outros tecidos, poupando a 
glicose para o cérebro. Assim, o glucagon estimula a lipólise (mobilização de ácidos 
graxos do tecido adiposo). 
Todos esses efeitos do glucagon são mediados pela fosforilação proteica dependente 
de AMPc. 
O glucagon é um modulador negativo da glicólise e glicogênese. 
Jejum e inanição: 
Reservas de combustível de um adulto saudável: glicogênio hepático, em menor 
quantidade, o glicogênio muscular, grandes quantidades de TAG no tecido adiposo e 
proteínas teciduais que podem ser degradadas, quando necessário, para fornecer 
combustível. 
 Duas horas após uma refeição, o nível de glicose sanguínea está levemente 
diminuído e os tecidos recebem glicose liberada a partir do glicogênio hepático. 
Há pequena ou nenhuma síntese de TAG. 
 Quatro horas após a refeição, a glicose sanguínea está mais reduzida, a 
secreção de insulina diminui e a secreção de glucagon está aumentada, isso 
mobiliza os ácidos graxos do tecido adiposo, que agora se tornam o principal 
combustível para o músculo e o fígado. 
 Jejum prolongado: 
1. Para fornecer glicose para o cérebro, o fígado degrada proteínas mais 
dispensáveis em um organismo que não está se alimentando 
(gliconeogênese). 
2. Também no fígado, os esqueletos de carbono dos aminoácidos 
glicogênicos são convertidos em piruvato ou intermediários do ciclo do 
ácido cítrico, eles fornecem o material de partida para gliconeogênese 
no fígado, gerando glicose para exportar para o cérebro. 
3. Os ácidos graxos liberados do tecido adiposo são oxidados a acetil-CoA 
no fígado, mas como o oxaloacetato é depletado pelo uso de 
intermediários do ciclo do ácido citrino na gliconeogênese, o acetil-CoA 
se acumula, aumentando a formação de acetoacetil-CoA e corpos 
cetônicos. Após alguns dias de jejum, aumentam os níveis de corpos 
cetônicos no sangue, à medida que são exportados do fígado para o 
coração, músculo e cérebro, que utilizam esses combustíveis em vez da 
glicose. 
Quando acabam as reservas de gordura (adulto com peso normal tem reservas para 3 
meses e um obeso tem reservas de até 1 ano), começa a degradação de proteínas 
essenciais, isso leva à perda da função cardíaca e hepática e na inanição prolongada, à 
morte. A gordura armazenada fornece energia suficiente (calorias) durante o jejum ou 
em uma dieta rígida, mas as vitaminas e os minerais devem ser fornecidos, sendo 
necessários aminoácidos glicogênicos (precursores da glicose) na dieta em quantidades 
suficientes para substituir aqueles utilizados na gliconeogênese. 
metabolismo energético no fígado durante jejum prolongado ou no diabetes melito 
não controlado. 
Adrenalina: 
Age principalmente nos tecidos muscular adiposo e hepático. Ela ativa a glicogênio-
fosforilase e inativa a glicogênio-sintase pela fosforilação, dependente de AMPc, 
dessas enzimas, estimulando a conversão do glicogênio hepático em glicose sanguínea. 
A adrenalina também promove a degradação anaeróbia do glicogênio muscular pela 
fermentação em ácido láctico. Há estímulo da glicólise por elevação da concentração 
de frutose-2,6-bifosfato (ativa fosfofrutocinase-1, enzima-chave da glicólise). 
A adrenalina também estimula a mobilização da gordura no tecido adiposo, ativando a 
lipase hormônio sensível (AMPc). 
A adrenalina estimula a secreção de glucagon e inibe a secreção de insulina, 
reforçando o efeito de mobilização de combustíveis e não armazenamento. 
Cortisol: 
Agentes estressores: trauma, ansiedade, medo, dor, hemorragia, infecção, glicose 
sanguínea baixa, jejum estimulam a liberação de cortisol do córtex da suprarrenal 
(zona fasciculada). 
O cortisol age no músculo, no fígado e no tecido adiposo para suprir o organismo com 
combustível para resistir ao estresse. É um hormônio de ação relativamente lenta, que 
altera o metabolismo pela mudança nos tipos e nas quantidades de determinadas 
enzimas sintetizadas em suas células-alvo. 
No tecido adiposo, o cortisol provoca um aumento na liberação dos ácidos graxos a 
partir dos TAG armazenados. Os ácidos graxos exportados servem como combustível 
para outros tecidos e o glicerol é usado na gliconeogênese no fígado. 
O cortisol estimula a degradação de proteínas musculares não essenciais e a 
exportação de aminoácidos para o fígado, para a gliconeogênese. 
Assim, o cortisol aumenta os estoques de glicogênio para dar resposta ao estresse. O 
cortisol contrabalança, portanto, os efeitos da insulina. Durante períodos prolongados 
deestresse, a liberação constante de cortisol perde seu valor adaptativo positivo e 
começa a causar danos ao músculo e ao osso, prejudicando as funções endócrina e 
imune. 
Metabolismo e exercício físico: 
 
Vários fatores determinam o tipo de substrato utilizado pelo músculo durante o 
exercício: intensidade, duração, efeito do treinamento e dieta. 
 Exercícios de maior intensidade e menor duração (explosão) -> glicogênio 
muscular. 
 Exercícios de intensidade moderada (corrida 400m, musculação, natação) -> 
glicogênio muscular, glicose e ácidos graxos circulantes. 
 Exercícios menos intensos (moderados) e longos -> gordura (lipídeos e TAG). 
Quanto maior o tempo gasto, maior contribuição da gordura como combustível. 
 Dieta rica em carboidratos: uso de mais glicogênio. 
 Dieta rica em lipídeos: mais gordura será oxidada. 
A insulina, favorece no tecido muscular a síntese proteica, assim, dietas adequadas em 
aminoácidos e carboidratos tornam-se coadjuvantes importantes para hipertrofia 
muscular associada a exercício físico. 
No músculo esquelético em alta atividade, ocorre produção de energia a partir do 
lactato (ciclo de Cori). 
A concentração de insulina cai durante um exercício prolongado, o que leva a um 
aumento da Lipase. No entanto, se houver consumo de carboidratos (30-60 minutos) 
antes do exercício, ocorre o aumento de insulina e redução do metabolismo de 
gorduras. 
Balanço nitrogenado: relação entre a quantidade de nitrogênio ingerida e excretada 
(proteínas). Um balanço nitrogenado positivo significa que a quantidade de nitrogênio 
ingerida é maior que a excretada (dieta hiperproteica), um balanço nitrogenado 
negativo significa que a quantidade de nitrogênio excretada é maior que a ingerida 
(estado de jejum prolongado, dieta pobre em proteínas). 
Mineiros presos: primeiros dias: ação do glucagon (glicogenólise). 
Mais ou menos 3 dias depois: lipólise e gliconeogênese. 
7 dias depois: gliconeogênese diminuída e produção de corpos cetônicos aumentada. 
20 dias depois: proteólise (cortisol). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
	Regulação hormonal e integração do metabolismo:
	Os hormônios atuam por meio de receptores específicos:
	A divisão de trabalho:
	O fígado processa e distribui os nutrientes:
	O tecido adiposo armazena e provê ácidos graxos:
	Os músculos usam ATP para trabalho mecânico:
	O cérebro usa a energia para transmissão de impulsos elétricos:
	Regulação hormonal do metabolismo energético:
	Insulina:
	Glucagon:
	Jejum e inanição:
	Adrenalina:
	Cortisol:
	Metabolismo e exercício físico: