Metabolismo Energético Cerebral

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METABOLISMO ENERGÉTICO CEREBRAL
· Cérebro
· 2% do peso corporal
· Utiliza 25% da glicose e 20% do oxigênio de todo o organismo
· A glicose é o substrato energético preferencial do cérebro
· Uma molécula de glicose gera 38 ATP
Metabolismo da Glicose
· Glicólise
· Formar ATP e piruvato (lactato)
· Ciclo de Krebs
· Formar NADH e FADH2
· Fosforilação oxidativa
· Formar ATP
· Glicose
Produção de lactato quando existe pouco oxigênio
Síntese de glicogênio
Constituinte importante de glicolipídios e glicoproteínas de células neurais
Precursora de neurotransmissores (GABA, glutamato, acetilcolina)
Ciclo de Krebs
Cadeia respiratória
(fosforilação oxidativa)
Corpos cetônicos
· Formados no catabolismo de ácidos graxos
· Acetoacetato e 3-hidróxi-butirato
· Em situações especiais, o cérebro utiliza os corpos cetônicos como fonte de energia
· Diabetes, jejum prolongado e lactação
· Leite materno contém 55% de lipídios
· Dieta normal – 30 a 35% (calorias)
· Amamentação – mecanismo adaptativo
· O leite materno, rico em lipídios, é importante para a formação da mielina
· Corpos cetônicos formam acetil-CoA, que pode ser usada na síntese de ATP ou de lipídios
Compartimentalização
· Rotas metabólicas específicas localizadas em alguns tipos de células
· Corpos cetônicos – neurônios, oligodendrócitos e astrócitos
· Oxidação de ácidos graxos – astrócitos
Atividade neuronal, fluxo do sangue e metabolismo energético
· A ativação neuronal “aumenta” o fluxo de sangue e a produção de energia, no local
· Sinais de ativação neuronal
· Aumento extracelular de potássio
· Adenosina
· Lactato
· Alterações no pH
· Neurotransmissores aumentam o fluxo de sangue
· Noradrenalina
· Serotonina
· Acetilcolina
· Peptídios (substância P)
· Os mediadores neurogênicos são liberados na ativação neuronal
· Potássio, adenosina, lactato e H+ – efeitos vasoativos
· Óxido nítrico – produzido por ação de NTs – tem ação vasodilatadora
A ativação neuronal>>Aumenta o fluxo de sangue>> Aumenta a chegada de glicose e O2 para suprir a demanda de energia>> Aumenta a produção de energia.
Visualização do metabolismo energético
· Monitoramento do fluxo de sangue e da utilização de glicose e oxigênio (marcadores de metabolismo energético)
· Tomografia (PET) e Ressonância magnética (MRI)
· Radionuclídeos ou sinais magnéticos de oxigenação e deoxigenação
· (18F)2-DG é utilizada como marcadora da captação de glicose
· É captado, fosforilado mas não é metabolizado
· Acumula na célula
· O fluxo de sangue é monitorado “água” marcada (15O)
Produção de Energia
· Glicólise
· 2 ATP
· Ativação neuronal: produção de lactato
· Ciclo de Krebs
· Ocorre em aerobiose
· Mais eficiente e mais lento: 38 ATP
· Ciclo das pentoses
· Função: formar NADPH
· NADPH
· Síntese de ácidos graxos a partir de acetil-CoA (componentes da mielina e de lipídios de membrana)
· Defesa antioxidante
NADPH como substrato de enzima antioxidante
Consumo de energia
· Bomba de Na/K (50%)
· Manutenção do potencial de repouso (excitabilidade neuronal)
· Bomba de Na/K no astrócito – importante para a recaptação de NTs em co-transporte com sódio
· Síntese de neurotransmissores
Transportadores de glicose
· GLUT1
· 45 kDa: astrócitos
· 55 kDa: barreira sangue-cérebro
· GLUT3: neurônios
· GLUT5: microglia (“macrófagos” do cérebro)
Astrócitos
· Utilização de glicose é maior do que em neurônios
· Manutenção do potássio intracelular
· Recaptação de neurotransmissores
· Glutamato: co-transporte com sódio
· Importância da bomba de na/K (manter muito sódio fora da célula)
A Ativação dos transportadores de glutamato>>> Aumenta Na e glutamato intracelular>> Ativa bomba Na/K>> Consome ATP>> Ativa metabolismo energético. 
Lactato
· Aumenta a sua formação na ativação neuronal
· O lactato do sangue não pode ser utilizado completamente pq é pouco captado
· O lactato produzido NO CÉREBRO pode suprir os neurônios
Lactato – Piruvato – 18 ATP (cadeia respiratoria).
Glicogênio
· Reserva de energia, em baixa concentração no cérebro (principalmente na glia)
· Sintetizado quando há pouca ativação neuronal (anestesia, p.ex.)
· Alguns NTs causam a sua degradação
		Dibe B. Ayoub