Controle e gasto energético

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Aula 6 – Bioenergética e metabolismo 
Controle do Gasto Energético 
 
OBJETIVOS: 
1) Entender como o gasto energético corpóreo pode ser regulado. 
 
2) Entender como a eficiência da fosforilação oxidativa pode regular 
o gasto energético. 
 
3) Entender um dos mecanismos fisiológicos de controle do gasto 
energético mediado pelo tecido adiposo marrom. 
 
 
CONTROLE DE OFERTA E DEMANDA 
O equilíbrio do gasto energético é mantido através da relação entre a 
ingesta de alimento e a energia utilizada nas atividades, que é resultante das 
reações metabólicas. 
Dessa forma, quando a quantidade de ATP utilizada é proporcional a 
quantidade de comida ingerida, a tendência é que ocorra a perda ou a 
manutenção do peso corporal. 
Entretanto, o aumento da ingesta calórica, sem que haja alteração no 
gasto calórico, tende a favorecer o ganho do peso corporal. Nesse sentido, o 
excesso de energia que não é gasto na realização do trabalho é acumulado na 
forma de reservas de triacilgliceróis no tecido adiposo branco e marrom. 
 
 
UMA VISÃO TERMODINÂMICA 
De acordo com a 1º Lei da termodinâmica, a energia não se cria e não 
se perde, ela se transforma. Sob essa ótica, uma parte dessa energia é gasta 
para atender as demandas energéticas do corpo e a outra para dissipação 
de calor. Caso ela não seja gasta, se transforma em reserva de gordura. 
Logo, o gasto energético pode ser dividido em três categorias: 
GASTO OBRIGATÓRIO: Compreende todos os processos biológicos no 
organismo, que são necessários para a manutenção da vida. 
Ex.: transporte de íons e solutos, síntese proteica, replicação de ácidos 
nucleicos e biossíntese de macromoléculas. 
 
GASTO VARIÁVEL: Proporcional ao tempo e a intensidade de energia 
necessária para realizar o trabalho. 
Ex.: atividades físicas 
 
TERMOGÊNESE: Os organismos homeotérmicos mantêm a sua temperatura 
corpórea independente da temperatura ambiente. Nesse caso, a energia 
depende de variáveis para regular o calor e o gasto energético calórico. 
Ex.: a intensidade do estímulo, a temperatura corpórea, a variação da 
temperatura ambiental, o tempo e a dieta. 
 
 
OBESIDADE versus GASTO ENERGÉTICO 
A obesidade é um problema de saúde pública global, que é causada 
pela ingesta alimentar maior que o gasto energético correspondente. Isso 
gera o acúmulo de gordura no corpo, o qual mede-se pelo Índice de Massa 
Corpórea (IMC) através da fórmula: 
 
IMC= peso em kg 
 (altura em m) ² 
 
A classificação da obesidade é dada pelos seguintes valores: 
 
• Abaixo do peso: <18,5 
• Peso saudável: 18,5 a 24,9 
• Sobrepeso: 25 a 29,9 (acompanhamento para avaliação de risco) 
• Obeso: 30 a 39,9 (risco aumentado) 
• Obeso mórbido: > 40 (risco elevadíssimo) 
 
 
O EQUILÍBRIO ENERGÉTICO E A FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
A manutenção do peso corporal adequado é resultado do controle da 
alimentação e do gasto energético. A fosforilação oxidativa é o processo 
que concentra praticamente toda transferência de energia por consumo 
de Oxigênio (oxidação) dos nutrientes na síntese de ATP. Ela é regulada 
basicamente de três maneiras: 
 
• Disponibilidade de substratos e pela capacidade de oxidação, que 
envolve todo o metabolismo de macronutrientes das ações do sistema 
de transporte; 
 
• Demanda energética atua na regulação quando a demanda energética 
aumenta, pois aumenta a atividade da fosforilação oxidativa como 
mecanismo de tentar repor os níveis de ATP (homeostase energética); 
 
• Vazamento de prótons da membrana celular é necessário para que 
haja a síntese de ATP. Independente da ATP sintase, eles podem voltar 
para a matriz mitocondrial, onde o gradiente de prótons será usado 
como calor (1º Lei da Termodinâmica); 
 
↑ Vazamento de prótons ↓ Fosforilação oxidativa ↓ ATPsintase 
 
 
 
A FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA versus A FARMACOLOGIA 
 
Embora não seja 100% eficiente, o fármaco Dinitrofenol (DNP) reduz 
o ganho de peso através do aumento do gasto energético devido ao seu efeito 
desacoplador. Isso gera a dissipação de grande parte do gradiente de prótons, 
o que interfere na eficiência da fosforilação oxidativa e na ATP sintase. 
Logo, o gasto calórico é uma parte dissipado como calor e outro como energia 
pra exercer trabalho. 
 
 
 
TIPOS DE TECIDO ADIPOSO 
 
O tecido adiposo é formado por células adiposas (adipócitos) que 
armazenam gordura para, posteriormente, serem transformadas em ATP. Eles 
são classificados como: 
 
ADIPÓCITO BEGE: diferenciação das células precursoras do tecido 
adiposo branco. Dependendo da temperatura, ocorre a transformação em 
adipócito marrom ou branco. 
 
 
ADIPÓCITO BRANCO: promove a proteção mecânica através do 
armazenamento os triglicerídeos no centro da célula. 
 
Desse modo, amenizam o impacto de choques e permitem o 
deslizamento de feixes musculares sem perder a integridade funcional. 
 
 
ADIPÓCITO MARROM: produz o calor necessário para a manutenção da 
temperatura corporal. 
 
Isso deve-se ao fato de que suas mitocôndrias dos tecidos adiposos 
expressam o complexo enzimático (UCP-1), mediante o estímulo enviado 
pelos ácidos graxos, necessário para evitar a síntese de ATP. 
 
Ao invés disso, quando há estímulos externos na membrana (cascata 
de sinalização), a energia do gradiente de prótons e a energia liberada dos 
ácidos graxos para a termogênese. 
 
 
 
 
 
Essas células do tecido adiposo marrom estão presentes em diversos 
locais do corpo, como: 
 
 
 
 
 
 
 
REGULADORES DE TERMOGÊNESE NO ADIPÓCITO MARROM 
 
 
 
 
 
Nas figuras abaixo, estão os locais em que a glicose foi captada. Nesse 
estudo, o indivíduo tomou um copo de 18F-fluordesoxiglicose para que o 
equipamento faça a captação de glicose. 
 
 
Adaptado de Lichtenbelt et al., N. Engl. J. Med., 2009. 
Na condição normal de temperatura, há pouca captação de tecido 
adiposo marrom. Ao contrário da exposição à baixa temperatura, visto que há 
um enorme aumento na captação de glicose nos locais marcados. Isso porque 
o tecido marrom é ativado pelo frio (estímulo ambiental). 
 
Assim que o tecido marrom é acionado, ocorre o aumento da 
captação de glicose circulante e a ativação da lipólise nas reservas 
internas para gerar calor (termogênese) 
 
A atividade do tecido adiposo marrom contribui para o gasto 
energético dos humanos adultos. Nesse estudo, foi possível analisar que os 
indivíduos com alta atividade do tecido marrom têm baixo IMC e as pessoas 
com baixa atividade de tecido adiposo marrom possuem um alto IMC. 
 
Logo, entende-se que esse resultado ocorre porque o tecido adiposo 
marrom tem um grande consumo calórico. Nesse sentido, a baixa atividade 
dele resulta no acúmulo de gordura corporal. Veja nesse gráfico: 
 
 
Adaptado de Lichtenbelt et al., N. Engl. J. Med., 2009. 
 
 
Isso acontece porque os indivíduos com a massa corpórea maior não 
precisam ativar o mecanismo de termogênese no tecido marrom, porque eles 
são isolados pelo tecido adiposo branco. Entretanto, nas pessoas que acionam 
o tecido marrom, o trabalho é realizado para dissipar a reserva de energia 
como calor e não acumulam a gordura. 
 
Ou seja, o tecido adiposo marrom tem função oposta ao tecido branco, 
uma vez que ele ativa a termogênese e assume as suas reservas de gordura. 
Além disso, é capaz de iniciar a lipólise no tecido adiposo branco, que fornece 
ácidos graxos livremente para serem fornecidos ao tecido marrom. 
CONCLUSÕES: 
 
1) O equilíbrio energético corpóreo é mantido através do controle de oferta 
e demanda de energia. 
 
2) O aumento da ingesta calórica aliada à baixa atividade física contribui 
para a epidemia de obesidade no mundo. 
 
3) A respiração é um processo que pode ocorrer de forma desacoplada 
 da síntese de ATP, e pode ser induzida por fármacos ou fisiologicamente. 
 
4) O desacoplamento da respiração contribui para o aumento do gasto 
energéticocorpóreo e é mediado fisiologicamente pela ativação do tecido 
adiposo marrom. 
 
5) A ativação do tecido adiposo marrom em humanos adultos se 
correlaciona com o aumento do gasto energético e reduzida massa 
corpórea.