Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
CAPÍTULO 67 – METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS LIBERAÇÃO DE ENERGIA DOS ALIMENTOS A energia de que o organismo necessita não é aquela liberada na forma de calor e, sim, aquela utilizada nos movimentos mecânicos como na função muscular, ou na utilizada para concentrar solutos como na secreção glandular. ENERGIA LIVRE A quantidade de energia liberada na oxidação completa de um alimento é chamada de energia livre da oxidação de alimentos. Normalmente ela é expressa na forma de calorias por mol de substância (686.000 cal/mol de glicose – energia livre liberada na oxidação completa de um mol de glicose). TRIFOSFATO DE ADENOSINA O ATP é a moeda energética do organismo. Através da oxidação de carboidratos, proteínas e gorduras, a energia liberada (energia livre) é utilizada para converter difosfato de adenosina em trifosfato de adenosina que é, rapidamente, utilizado para manter as diversas funções celulares (Transporte iônico ativo, Contração muscular, Síntese de moléculas, divisão celular e crescimento). O ATP é um composto químico lábil formado por adenina, ribose e três radicais fosfato. Os dois últimos radicais fosfato estão ligados à molécula de adenosina a partir de ligações de alta energia que podem liberar cerca de 12.000 calorias cada. O ATP, quando libera um radical fosfato, além de fornecer 12.000 calorias ao ambiente, converte-se em ADP e este, após nova liberação de fosfato inorgânico, dá origem ao AMP. O ATP está presente em toda parte do citoplasma e no nucleoplasma de todas as células. Assim, qualquer função fisiológica celular que necessite de energia a obtém a partir do ATP (ou de outro composto de alta energia similar – o trifosfato de guanosina GTP). Desta forma, o alimento que chega às células é oxidado e a energia liberada é utilizada para formar novo ATP, mantendo a reserva contínua desta substância. Obs.: Cerca de 90% de todos os carboidratos presentes no organismo são utilizados com o propósito de produzir mais ATP. PAPEL CENTRAL DA GLICOSE NO METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS O produto final da digestão dos carboidratos no TGI é, essencialmente, glicose, frutose e galactose. Após a absorção intestinal, cerca de 80% dos monossacarídeos são representados pela glicose, os outros 20% associam-se à frutose e à galactose. Estes dois açúcares são convertidos em glicose no fígado após a absorção GI. Assim, praticamente não há frutose ou galactose no sangue circulante e a glicose é, portanto, a via final comum dos carboidratos transportados às células. Tanto a frutose quanto a galactose, bem como a glicose, penetram na membrana das células hepáticas por Transporte ativo. A galactose e a glicose são convertidas em glicose-6-fosfato que, pela ação da glicose fosfatase, pode liberar glicose e fosfato. A frutose é convertida em frutose-6-fosfato e também apresenta a mesma via. Cerca de 95% de todo o carboidrato circulante está representado pela glicose. TRANSPORTE DE GLICOSE ATRAVÉS DA MEMBRANA CELULAR Antes de ser utilizada pelas células, a glicose deve ser transportada para o citoplasma celular. Para isto, ela utiliza o mecanismo de transporte difusão facilitada, ou seja, de um meio altamente concentrado para um minimamente concentrado. As proteínas que realizam esta função estão associadas às membranas celulares e são denominadas proteínas carreadoras de glicose. A glicose também pode ser transportada a partir de um mecanismo de transporte distinto chamado co-transporte Na/glicose, sendo observado em determinados epitélios como nos túbulos renais e na mucosa gastrointestinal. No co-transporte Na/glicose, a energia utilizado no transporte ativo de Na também proporciona a passagem de glicose para o interior celular. Desta forma, a glicose é transportada de duas formas, sendo uma delas por difusão facilitada (proteínas carreadoras de glicose). FACILITAÇÃO DO TRANSPORTE DA GLICOSE PELA INSULINA A glicose é transportada para o interior celular por difusão facilitada, porém na presença de insulina secretada pelo pâncreas, a intensidade de transporte da glicose aumenta de 10 ou mais vezes em comparação com a ausência de insulina. Desta forma, a insulina regula o transporte de glicose para o interior celular, já que na ausência de insulina a glicose administrada às células é insuficiente (com exceção às células hepáticas e cerebrais) para manter as funções celulares normais. FOSFORILAÇÃO DA GLICOSE Após a entrada nas células, a glicose se liga facilmente ao fosfato a partir das enzimas glicocinase no fígado e hexocinase nas demais células do organismo. Com isso, a glicose é convertida em glicose-6-fosfato, processo chamado de fosforilação. Esta reação é praticamente irreversível, exceto nos hepatócitos, células do epitélio tubular renal e epitélio intestinal. Nestas superfícies especiais (hepatócitos, células tubulares renais e epitélio intestinal), exista a enzima glicose fosfatase que consegue reverter a fosforilação da glicose. O objetivo da fosforilação da glicose é manter a glicose no interior celular a partir da ligação com o íon fosfato intracelular. Com isso, a glicose-6-fosfato impede a difusão da glicose para fora de célula. O GLICOGÊNIO É ARMAZENADO NO FÍGADO E NOS MÚSCULOS Após a entrada nas células, a glicose apresenta dois caminhos: Ela pode ser direcionada para o processo de oxidação e, então, liberar energia; ou pode ser armazenada na forma de glicogênio, um polissacarídeo energético. Todas as células do corpo podem armazenar glicose na forma de glicogênio, porém existe aquelas que apresentam maior capacidade de armazenamento, caso das células hepáticas e das células musculares. A capacidade de armazenamento de monossacarídeos na forma de polissacarídeos impede que altas concentrações de glicogênio intracelular altere o equilíbrio osmótico celular. Monossacarídeos livres no citoplasma podem modificar o equilíbrio osmótico celular. Assim, o glicogênio armazenado quase não interfere no transporte celular, já que a maior parte do glicogênio se precipita na forma de grânulos. GLICOGÊNESE – FORMAÇÃO DE GLICOGÊNIO Como já foi mencionado, qualquer célula é capaz de armazenar glicose sob a forma de glicogênio. No entanto, as células hepáticas e as musculares apresentam maior capacidade de armazenamento. A glicose, ao entrar na célula, é convertida em glicose-6-fosfato. Esta é transformada em glicose-1-fosfato e, em seguida, uridinadifosfatoglicose para depois dar origem ao glicogênio. É importante salientar que qualquer substância capaz de ser convertida em glicose pode dar origem ao glicogênio, por exemplo: ácido lático, ácido pirúvico, glicerol e alguns aminoácidos desaminados (assim como outras substâncias próximas também podem originar glicogênio). GLICOGENÓLISE – QUEBRA DO GLICOGÊNIO ARMAZENADO O glicogênio (polissacarídeo energético) pode ser degradado gradativamente a partir da remoção de glicose pela fosforilação dos monossacarídeos. A enzima utilizada neste processo é a fosforilase que atua na adição de fosfato ao glicose e, portanto, sua remoção do polímero energético. Quando há a necessidade de glicose para a produção de energia, a fosforilase deve ser ativada pois, nas condições de repouso, a enzima fosforilase está inativa. A ativação da enzima fosforilase se dá de duas formas possíveis: ATIVAÇÃO DA FOSFORILASE PELA EPINEFRINA E PELO GLUCAGON Em condições de repouso, a fosforilase está inativada e, portanto, não há glicogenólise e a glicose não é removida do glicogênio. A função da epinefrina e do glucagon é de atuar na síntese de AMP cíclico no interior celular e, assim, dar início à cascata de reações químicas para a ativação da fosforilase. Epinefrina: A epinefrinaé liberada pela medula das glândulas adrenais após estimulação do sistema nervoso simpático. Com isso, a porção simpática do SNA aumenta a disponibilidade de glicose para as células, principalmente nas células hepáticas e musculares que apresentam grande quantidade de glicogênio armazenado. O SNA simpático atua, dentre diversas funções, no preparo do corpo para a ação Glucagon: O glucagon é secretado pelas células alfa de pâncreas quando a concentração sérica de glicose está baixa e, desta forma, atua na síntese de AMP cíclico para a ativação de fosforilase. Após a ativação enzimática, ocorre a glicogenólise que disponibiliza glicose celular para a corrente sanguínea. Esta característica de eliminar glicose para a circulação está intimamente associada às células hepáticas. LIBERAÇÃO DE ENERGIA DA MOLÉCULA DE GLICOSE PELA VIA GLICOLÍTICA Sabe-se que a oxidação de um mol de glicose origina 686.000 calorias e para a formação da um molécula de ATP só é necessário 12.000 calorias de energia. Assim, seria desperdício a oxidação súbita e completa de um mol de glicose para a formação de uma única molécula de ATP. Dessa forma, mecanismos celulares conseguem utilizar a glicose de modo gradativo e dar origem a 38 mols de ATP. GLICÓLISE – CLIVAGEM DE GLICOSE EM DUAS MOLÉCULAS DE ÁCIDO PIRÚVICO O modo mais importante de liberar energia através da glicose se inicia pela glicólise. Sucessivas reações químicas resultam na formação de duas moléculas de ácido pirúvico. FORMAÇÃO DE ATP DURANTE A GLICÓLISE A glicólise se dá pela utilização da glicose e sua transformação em 2 moléculas de ácido pirúvico. O ganho bruto na glicólise é de 4 moles de ATP, porém o ganho líquido é de 2 moles. Isto se deve pela utilização de 2 moléculas de ATP na fosforilação inicial de glicose. Esta, para se manter no interior celular, sempre deve estar acompanhada pelo radical fosfato. CONVERSÃO DE ÁCIDO PIRÚVICO EM ACETIL-COENZIMA A Nesta reação, não há formação de ATP, porém 2 moléculas de dióxido de carbono e 4 átomos de hidrogênio se formam para 2 moléculas de acetil-CoA. Obs.: Produtos finais – Acetil-coenzima A + 2CO2 + 4H. CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO; CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS OU CICLO DE KREBS A partir da formação de Acetil-CoA, o próximo estágio é a entrada da molécula de Acetil-CoA no Ciclo do ácido cítrico. Diversas reações químicas ocorrem nesta etapa e todas elas confinadas à matriz mitocondrial após o transporte de Aceil-CoA para a mitocôndria. É importante ressaltar que a porção acetil é parte integral do ácido cítrico e é ela que dará origem às moléculas de CO2 e aos átomos de hidrogênio. No início do ciclo, o ácido oxaloacético se combina a acetil-CoA para formar ácido cítrico. Já no fim do ciclo, o ácido oxaloacético é novamente sintetizado e pode dar início a um nova etapa. Obs.: Os produtos finais do ciclo do ácido cítrico são – 4CO2 + 16H + 2ATP/glicose. FUNÇÃO DAS DESIDROGENASES E DA NICOTINAMIDA ADENINA DINUCLEOTÍDEO NA INDUÇÃO DA LIBERAÇÃO DE ÁTOMOS DE HIDROGÊNIO NO CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO É importante ressaltar que durante a glicólise ocorreu a liberação de 4 átomos de hidrogênio e, após a formação de Acetil-CoA, mais 4 átomos de hidrogênio se formaram. Assim, somando-se aos 16 átomos de hidrogênio produzidos pelo ciclo de Krebs, temos um total de 24 átomos. No entanto, os íons hidrogênio não ficam livres e, sim, ligam-se às nicotinamidas adeninas dinucleotídeos. Somente quando necessitam ser liberados, a reação é catalisada pela enzima específica desidrogenase que libera os íons H+ dos NADs, de dois em dois. FUNÇÃO DAS DESCARBOXILASES COMO CAUSA DA LIBERAÇÃO DE DIÓXIDO DE CARBONO O dióxido de carbono é eliminado a partir da separação do gás de seu substrato nas várias etapas do processo de oxidação da glicose e produção de energia. Enzimas específicas, chamadas descarboxilases, atuam na separação do dióxido de carbono de seu substrato. Assim, o gás se dissolve nos líquidos corporais, chega à circulação e é eliminado pelos pulmões. FORMAÇÃO DE GRANDES QUANTIDADES DE ATP POR MEIO DA OXIDAÇÃO DO HIDROGÊNIO – FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA A glicólise e o ciclo do ácido cítrico são etapas iniciais da oxidação da glicose que resultam na produção de pequenas quantidades de ATP. Conclui-se que, por enquanto, o objetivo foi produzir grandes quantidades de íons hidrogênio que serão utilizados nas cristas mitocondriais para a produção de grande quantidade de ATP. MECANISMO QUIMIOSMÓTICO DA MITOCÔNDRIA PARA A FORMAÇÃO DO ATP Sabe-se que os átomos de hidrogênio, antes produzidos, ligam-se a NADs. Então, o processo de desidrogenação ocorre e os átomos de hidrogênio são liberados na crista mitocondrial. Além disso, elétrons são removidos dos átomos de hidrogênio e caem na cadeia de aceptores de elétrons para transporte de elétrons. Alguns aceptores como: citocromos; flavoproteina; ubiquitinona; proteínas de sulfeto de ferro. Os elétrons acabam por passar de um aceptor para outro, dependendo da aceitação ou rejeição dos elétrons, até chegar no citocromo oxidase (citocromo A3) que libera dois elétrons para o oxigênio convertendo-o em oxigênio iônico (O2- ). Após a chegada do elétron ao citocromo oxidase (A3), este cede 2 elétrons para o oxigênio elementar que se converte em oxigênio iônico. Este se combina aos íons de hidrogênio de dá origem às moléculas de água. Durante a passagem dos elétrons pela cadeia de aceptores, grande quantidade de energia é liberada para a formação de moléculas de ATP. BOMBEAMENTO DE ÍONS HIDROGÊNIO PARA A CÂMARA EXTERNA DA MITOCÔNDRIA, LEVADOS PELA CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS. Durante a passagem de elétrons pela cadeia de aceptores de elétrons para transporte de elétrons, íons hidrogênio são continuamente eliminados entre as membranas externa e interna da mitocôndria. Com isso, ocorre a formação de um gradiente iônico, tornando a câmara externa positiva em relação à matriz mitocondrial. O único lugar de passagem dos íons hidrogênio se dá pela proteína acoplada à membrana interna mitocondrial, a ATPase ATP sintetase. A ATP sintetase recebe os íons hidrogênio da câmara externa (altamente positiva) e, ao eliminar hidrogênio para o interior da matriz mitocondrial, ocorre a formação de ATP. Ou seja, 38 moléculas de ATP são formadas, no total, durante a utilização da glicose como fonte energética. Assim, temos uma eficiência de 66% após toda a oxidação de uma molécula de glicose. Os 34% restantes são convertidos em calor e, portanto, não podem ser utilizados como fonte energética. CONTROLE DA LIBERAÇÃO DE ENERGIA A PARTIR DO GLICOGÊNIO ARMAZENADO QUANDO O ORGANISMO NECESSITA DE ENERGIA ADICIONAL: EFEITO DAS CONCENTRAÇÕES CELULARES DO ATP E ADP SOBRE O CONTROLE DA GLICÓLISE Quando há quantidade suficiente de ATP circulante no citoplasma (atravessa as membranas mitocondriais por difusão facilitada e simples), ocorre a inibição da atividade de fosfofrutocinase (uma das enzimas participantes da formação de frutose-1-6-difosfato). Esta enzima atua num dos processos glicolíticos e, caso esteja inibida, não há seguimento da oxidação da glicose. Quando altas concentrações de ADP, a fosfofrutocinase é ativada e, com isso, ocorre maior atividade da via glicolítica, fase inicial da oxidação da glicose. Ou seja, a falta de ATP ou o excesso de ADP intensifica a ação da enzima fosfofrutocinase e há atividade aumentada para a produção de ATP. Por outro lado, o excesso de ATP inibe a enzima fosfofrutocinase ao ponto de manter a produção lenta de ATP ou mesmo inibir sua produção. Outra substância utilizada para a regulação da produção de ATP é o íon citrato produzido durante o ciclo do ácido cítrico. Ele também tem acapacidade de inibição da enzima fosfofrutocinase. LIBERAÇÃO ANAERÓBICA DE ENERGIA – GLICÓLISE ANAERÓBICA Ocasionalmente, o oxigênio fica indisponível para a fosforilação oxidativa – parte do metabolismo da glicose que requer a presença de oxigênio. Com isso, a via glicolítica se mantém produzindo ácido pirúvico pois esta é uma etapa que não necessita de oxigênio. Assim, duas moléculas de ATP são produzidas para cada glicose clivada. Ou seja, ocorre grande desperdício de energia para a utilização de 24.000 calorias na formação de ATP. Porém, pode ser extremamente importante, mesmo que por alguns minutos, a manutenção da glicólise durante a presença de oxigênio insuficiente. A FORMAÇÃO DE ÁCIDO LÁTICO DURANTE A GLICÓLISE ANAERÓBICA PERMITE A LIBERAÇÃO DE ENERGIA ANAERÓBICA EXTRA Como já foi dito, a glicólise anaeróbica ocorre quando há disponibilidade insuficiente de oxigênio para as células. Com isso, o resultado é a formação de 2 moléculas de ATP para cada clivagem de glicose. Além disso, ocorre a formação de ácido pirúvico e átomos de hidrogênio acoplados a NADs. Sabe-se que o excesso de produtos faz que haja inibição da reação entre os reagentes, ou seja, ocorra a interrupção da glicólise. Para evitar a inibição da glicólise e possibilitar a formação de ATP extra quando há baixa de oxigênio, o excesso de ácido pirúvico e átomos de hidrogênio se combinam para formar ácido lático. Esta substância consegue se difundir para outras áreas do organismo e evitar seu acúmulo, diferentemente do ácido pirúvico e dos átomos de hidrogênio. Com isso, ocorre ganho de tempo extra e, portanto, formação de mais moléculas de ATP. RECONVERSÃO DO ÁCIDO LÁTICO EM ÁCIDO PIRÚVICO QUANDO O OXIGÊNIO SE TORNA NOVAMENTE DISPONÍVEL Quando o oxigênio consegue retornar à célula, o ácido lático, formado pela combinação de ácido pirúvico e átomos de hidrogênio, pode ser reconvertido em ácido pirúvico e NADHs. Com isso, parte do ácido lático pode ser reutilizado pela via aeróbica após o retorno do oxigênio, dando seguimento à via aeróbica. Portanto, a formação de ácido lático pelo excesso de ácido pirúvico e átomos de hidrogênio é uma reação reversível a ponto do ácido lático poder retornar a via aeróbica e ser utilizado no seguimento da oxidação da glicose. EMPREGO DO ÁCIDO LÁTICO PELO CORAÇÃO COMO FONTE DE ENERGIA O ácido lático pode ser convertido em ácido pirúvico em diversos tecidos, em especial no fígado e no coração. Neste, o ácido lático, produzido após exercícios pesados e eliminado na circulação pelos músculos, é convertido em ácido pirúvico no tecido cardíaco e utilizado para a produção energética. VIA DA PENTOSE FOSFATO Esta via funciona como um ciclo e utiliza a glicose principalmente para a síntese de lipídeos no hepatócitos, em especial. A via da pentose fosfato continua em funcionamento mesmo quando a via glicolítica se mantém lentificada, principalmente na inatividade celular. Ou seja, a via da pentose fosfato mantém a utilização de glicose que é transportada para o interior celular. No entanto, a glicose presente nas células durante inatividade celular é utilizada pela via pentose fosfato para a síntese de lipídeos, principalmente nos hepatócitos. Desta forma, a via da pentose fosfato tem como objetivo a formação e o armazenamento de lipídeos no corpo. CONVERSÃO DA GLICOSE EM GLICOGÊNIO OU LIPÍDEOS Primariamente, toda a glicose que penetra nas células e que não está destinada à oxidação e produção energética, deve ser armazenada sob a forma de glicogênio, em especial pelas células hepáticas e musculares. Quando estas chegam próximas à saturação com glicogênio intracelular, a glicose extra passa a ser convertida em lipídeos principalmente nas células hepáticas e adipócitos – formação e armazenamento de lipídeos no corpo (via pentose fosfato). FORMAÇÃO DE CARBOIDRATOS A PARTIR DE PROTEINAS E LIPÍDEOS – GLICONEOGÊNESE Quando as reservas de carboidratos estão abaixo do normal no organismo, substâncias como aminoácidos e a porção glicerol dos lipídios são convertidas em glicose. Fenômeno este chamado de gliconeogênese, é extremamente importante para evitar a queda nas concentrações de glicose principalmente no período de jejum. A glicose é a fonte primária de energia para diversos tecidos, em especial cérebro e eritrócitos. Com isso, as concentrações de glicose devem se manter acima de determinado nível e o fígado é o responsável pela concentração estável de glicose sérica. A glicogenólise e a gliconeogênese (principalmente a partir de lactato e de aminoácidos) são duas funções exercidas pelas células hepáticas para manter a produção de glicose. Obs.: O objetivo principal é manter a disponibilidade de glicose quando não há carboidratos disponíveis na forma de glicose (principalmente no período em jejum). REGULAÇÃO DA GLICONEOGÊNESE A gliconeogênese é estimulada quando ocorre diminuição da disponibilidade de carboidratos nas células e na corrente sanguínea (glicose sanguínea). Quando isto acontece, (as baixas concentrações de carboidratos nas células e no sangue) a adeno-hipófise libera corticotropina que estimula o córtex adrenal que libera glicocorticóides, em especial o cortisol. Este hormônio mobiliza aminoácidos de diversos tecidos que são carregados ao fígado e convertidos em glicose – gliconeogênese estimulada pela presença de glicocorticóides devido a falta de carboidratos (glicose intra e extracelulares). Obs.: Quando refeição rica em carboidratos, a glicose quase nunca se eleva acima de 140mg/dl; Em jejum de 3 a 4 horas, o nível de glicose sanguínea normalmente é de 90mg/dl. CAPÍTULO 68 – METABOLISMO DOS LIPÍDIOS Três ácidos graxos mais comumente encontrados ligados aos triglicerídeos: ácido esteárico (18 carbonos e completamente saturado); ácido oléico (18 carbonos com uma dupla ligação no meio da cadeia); ácido palmítico (16 carbonos e cadeia completamente saturada). TRANSPORTE DE TRIGLICERÍDEOS E OUTROS LIPÍDIOS DO TRATO GASTROINTESTINAL PELA LINFA – OS QUILOMÍCRONS Após a absorção no TGI, os ácidos graxos sofrem reesterificação nos enterócitos e os triglicerídeos são novamente sintetizados. Estes sofrem processamento no interior celular e adquirem uma apolipoproteina (B48) que estabiliza a molécula chamada agora de quilomícron. Os quilomícrons são majoritariamente compostos por triglicerídeos, porém há pequena quantidade de ésteres de colesterol e fosfolipídeos. A apolipoproteina confere estabilidade à molécula de quilomícron e impede sua aderência à parede dos vasos linfáticos, além de ajudar no transporte pelo fluído linfático e sanguíneo. REMOÇÃO DOS QUILOMÍCRONS DO SANGUE Quando os quilomícrons chegam à circulação sistêmica via sistema linfático (ângulo venoso subclávia-jugular esquerda), passam pelos diversos capilares dos mais variados tecidos, em especial tecido adiposo, músculo esquelético e coração. As células endoteliais destes capilares sintetizam a enzima lípase lipoproteica que atua na hidrólise dos triglicerídeos e dos fosfolipídios dos quilomícrons. Com isso, há disponibilidade de ácidos graxos que se dissolvem rapidamente entre as membranas plasmáticas até entrarem no citoplasma. Os ácidos graxos são, então, transportados para o citoplasma celular e possuem dois caminhos: fonte energética ou sofrem nova reesterificação e formam triglicerídeos para armazenamento. Com isso, os quilomícrons diminuem de tamanho e apresentam baixa concentração de triglicerídeos. Os chamados remanescentes de quilomícrons possuem alta concentração de colesterol e são encaminhados para o fígado. A partir da ligação apo E/receptorLDL, os remanescentes de quilomícrons são removidos da circulação após internalização nos hepatócitos. OS ÁCIDOS GRAXOS LIVRES SÃO TRANSPORTADOS NO SANGUE COMBINADOS À ALBUMINA Quando uma região do organismo necessita de ácidos graxos como fonte energética, ocorre a transformação de triglicerídeos no interior dos adipócitos em ácidos graxos e glicerol. Assim, os ácidos graxos são eliminados na circulação e associam-se à albumina sérica para, assim, serem transportados para os locais necessários. O ácido graxo presente na circulação associado à albumina é chamado de ácido graxo livre ou ácido graxo não-esterificado. Obs.: Uma condição extremamente importante merece destaque. Cerca de 15mg/dL é a concentração de ácidos graxos livres na circulação e continuamente ocorre renovação das porções de ácidos livres presentes no sangue. Além disso, condições que aumentem a utilização de gordura pelas células também aumentam a concentração de ácidos graxos livres na circulação. Condições estas que podem ser exemplificadas pela inanição e pelo diabetes mellitus. LIPOPROTEINAS No total, as lipoproteínas carregam os lipídios distribuídos na circulação da seguinte forma - Colesterol: 180mg/dL - Fosfolipídios: 160mg/dL - Triglicerídeos: 160mg/dL - Proteinas: 200mg/dL As lipoproteínas, exceto os quilomícrons, estão divididas da seguinte forma: - VLDL: Altas concentrações de triglicerídeos e concentrações moderadas de colesterol e fosfolipídios - IDL: Alguns triglicerídeos foram removidos e, portanto, a concentração de fosfolipídios e colesterol se manteve estável - LDL: baixa concentração de triglicerídeos devido a remoção parcial, altas concentrações de colesterol e fosfolipídeos. - HDL: Alta concentração de apolipoproteinas e baixas concentrações de triglicerídeos, colesterol e fosfolipídeos. Obs.: A maior parte das lipoproteínas são produzidas nos hepatócitos e, também, grande parte do colesterol, fosfolipídios e triglicerídeos plasmáticos são sintetizados nas células hepáticas. TROCA DE GORDURA ENTRE O TECIDO ADIPOSO E O SANGUE – AS LIPASES TECIDUAIS Existe grande quantidade de enzimas lipases presentes nos tecidos adiposos. Elas são importantes para a hidrólise de triglicerídeos advindos das lipoproteínas e também para a hidrolise de triglicerídeos internalizados. Esta última função possibilita a eliminação de ácidos graxos na circulação, dando origem aos ácidos graxos livres. Sabe-se que a formação de ácidos graxos livres é um processo dinâmico que apresenta alta taxa de renovação. Portanto, a gordura hoje armazenada nos tecidos adiposos não é a mesma armazenada no mês passado, o que enfatiza o grande dinamismo do armazenamento de gordura. LIPÍDIOS HEPÁTICOS Como já mencionado, os hepatócitos são os principais locais de formação de colesterol, fosfolipídios e triglicerídeos no organismo. Com isso, quanto maior a utilização de gorduras pelo organismo, maior será a concentração de lipídios nos hepatócitos. Exemplos de maior utilização de lipídios pelo organismo: estágio inicial da inanição e no DM. Além disso, estas condições também aumentam a concentração de ácidos graxos livres ligados à albumina, pois ocorre maior mobilização de ácidos graxos dos adipócitos para o fígado. Obs.: Condições como a lipodistrofia, atrofia ou deficiência genética dos adipócitos, causam armazenamento de triglicerídeos nos hepatócitos. USO DE TRIGLICERÍDEOS COMO FONTE DE ENERGIA Hidrólise de triglicerídeos: Antes da utilização dos triglicerídeos como fonte de energia, os triglicerídeos são hidrolisados pelas lípases teciduais a ácidos graxos e glicerol. Tanto o ácido graxo quanto o glicerol é utilizado para a produção de energia. Quase todas as células do corpo – exceção feita ao tecido cerebral e aos eritrócitos – podem utilizar os triglicerídeos como fonte energética. O glicerol, quando é desviado para a produção energética, converte-se em glicerol-3-fosfato e entra na via glicolítica de forma semelhante à glicose. Já o metabolismo dos ácidos graxos é um pouco diferente. Os ácidos graxos são, primariamente, encaminhados para o interior das mitocôndrias já que tanto a degradação quanto a oxidação dos ácidos graxos se dá nas mitocôndrias. Basicamente, ácidos graxos são transferidos às mitocôndrias a partir de proteínas carreadoras chamadas carnitinas. Após chegar ao interior da organela, os ácidos graxos se dissociam da molécula carreadora carnitina e iniciam uma cascata de reações para formar Acetil-CoA. Para a formação de Acetil-CoA, os ácidos graxos sofrem o processo de betaoxidação no interior das mitocôndrias. Oxidação de Acetil-CoA: A acetil-CoA produzida pela betaoxidação dos ácidos graxos é imediatamente direcionada para o ciclo do ácido cítrico, o mesmo ciclo utilizado no metabolismo da glicose. GRANDE QUANTIDADE DE ATP É FORMADA PELA OXIDAÇÃO DOS ÁCIDOS GRAXOS Ou seja, durante a oxidação completa de uma molécula de ácido graxo, por exemplo, o ácido esteárico, são produzidas cerca de 146 moléculas de ATP. FORMAÇÃO DE ÁCIDO ACETOACÉTICO NO FÍGADO E SEU TRANSPORTE NO SANGUE Quando o organismo está utilizando grandes quantidades de lipídios como fonte de energia, o fígado apresenta grande concentração de lipídios, principalmente triglicerídeos. Além disso, é no fígado que ocorre grande parte da degradação inicial de ácidos graxos (carreadores para as mitocôndrias - carnitina; betaoxidação e formação de Acetil-CoA; Acetil-CoA utilizada no ciclo de ácido cítrico e fosforilação oxidativa para formação de 146 ATPs) No entanto, o fígado utiliza a Acetil-CoA para dar origem a outra substância, o ácido acetoacético. Este composto consegue se difundir para os tecidos periféricos e, portanto, ser utilizado como fonte energética. Além disso, parte do ácido acetoacético pode ser convertida em ácido-betahidroxibutírico e, em menor quantidade, acetona. Independente de qual seja a substância, ácido acetoacético, ácido betahidroxibutírico ou acetona, elas se difundem rapidamente na circulação e chegam aos tecidos periféricos devido à alta solubilidade. Após chegarem aos tecidos-alvo, submetem-se a reações reversas que originam novamente Acetil-CoA e este pode entrar no ciclo de Krebs. CETOSE NA INANIÇÃO, NO DM E OUTRAS DOENÇAS Cetose ocorre quando as concentrações de ácido acetoacético, ácido beta-hidroxibutírico e acetona aumentam acima do normal. Estas três substâncias são chamadas de corpos cetônicos. Condições que causam Cetose são: inanição (falta da ingestão de carboidratos), DM (incapacidade de internalização da glicose para uso energético) e dieta rica em gordura (administração exclusiva de gordura). Nas três situações, ocorre a falta de utilização de carboidratos como fonte primária na produção de energia. Obs.: A acetona ou propanona, produzida durante a Cetose, é uma substância altamente volátil que pode ser eliminada no ar expirado pelos pulmões. Assim, ocorre a formação de hálito cetônico, um dos diagnósticos para Cetose. Situações como a liberação de corticotropina e cortisol (glicocorticóides) podem aumentar a utilização de gordura como fonte energética. Além disso, o excesso de glucagon e a falta de insulina podem também atuar a utilização de lipídios pelo corpo. SÍNTESE DE TRIGLICERÍDEOS A PARTIR DOS CARBOIDRATOS Quando há a presença de carboidratos que não podem ser armazenados ou não são direcionados à via de oxidação, ocorre a transformação de carboidratos em lipídios. A glicose administrada é direcionada para a formação de Acetil-CoA, porém ao invés de continuar para a entrada no ciclo do ácido cítrico, a Acetil-CoA é transformada em ácidos graxos. Estes, por sua vez, associam-seao glicerol para dar origem aos triglicerídeos. No entanto, os ácidos graxos formados a partir do Acetil-CoA da glicose se associam-se ao alfa-glicerofosfato, outro composto formado durante a conversão de carboidratos em lipídios. Obs.: Capacidade de armazenamento de gordura a partir da conversão de carboidratos em lipídios. Esta característica possibilita o depósito de grande quantidade de energia em locais devidamente localizados, já que a gordura é hidrofóbica. IMPOSSIBILIDADE DE SINTETIZAR GORDURAS A PARTIR DE CARBOIDRATOS NA AUSÊNCIA DE INSULINA Ou seja, na ausência de insulina, a glicose não consegue ser internalizada nos adipócitos e nos hepatócitos, principais células responsáveis pela conversão de carboidratos em lipídios. Com isso, ocorre menor síntese de ácidos graxos a partir de NADPH (via pentose fosfato) e Acetil- CoA (via glicolítica). Assim, no DM, além da utilização de gorduras como fonte energética, não há reposição desta gordura e o organismo começa a se auto-consumir. SÍNTESE DE TRIGLICERÍDEOS A PARTIR DE PROTEINAS Diversos aminoácidos também podem ser convertidos em Acetil-CoA e, consequentemente, produzir triglicerídeos. Portanto, quando há ingestão de aminoácidos além do consumo do organismo, os aminoácidos extras podem ser convertidos em triglicerídeos. REGULAÇÃO HORMONAL DA UTILIZAÇÃO DE GORDURAS Principalmente em exercícios pesados, o SNA simpatia atua na liberação de epinefrina e noraepinefrina pela medula adrenal, causando a ativação de lípase tecidual sensível a hormônio. Com isso, há hidrólise de triglicerídeos nos adipócitos e liberação de ácidos graxos na circulação com aumento no metabolismo lipídico. O estresse também atua na liberação de cortiçotropina pela hipófise anterior e de cortisol pelo córtex adrenal. Com isso, há ativação de lípase sensível a hormônio com mobilização de ácidos graxos para metabolismo lipídico. O hormônio do crescimento também atua neste sentido, assim como o hormônio tireoidiano. O objetivo é aumentar a produção de Acetil-CoA pela betaoxidação de ácidos graxos, além também da formação de corpos cetônicos. CAPÍTULO 69 – METABOLISMO DAS PROTEINAS PROPRIEDADES BÁSICAS DOS AMINOÁCIDOS Peptídeos ligados por ligações peptídicas (ligação por hidrólise) – cadeia peptídica; Algumas moléculas protéicas (cada proteína pode ser formada por uma única cadeia peptídica ou por um conjunto de cadeias peptídicas) são formadas por um conjunto de cadeias peptídicas unidas por forças intermoleculares, em especial por pontes de hidrogênio. Assim, algumas moléculas protéicas apresentam-se dobradas e estes dobramentos são mantidos por pontes de hidrogênio (CO ------ HN; atração elétrica entre o oxigênio de um peptídeo e o hidrogênio e outro peptídeo) ou por outras forças. DESTINO DOS AMINOÁCIDOS ABSORVIDOS AO TGI Normalmente, o produto da digestão das proteínas no TGI são aminoácidos e estes são absorvidos para a circulação. Dificilmente ocorre a absorção de moléculas protéicas maiores ou inteiras para a circulação. A concentração de aminoácidos no sangue gira em torno de 35 a 65mg/dL e, assim como os ácidos graxos (em torno de 15mg/dL), há contínua renovação dessa quantia circulante sendo transportado proteínas na forma de aminoácidos de uma região a outra do organismo a cada hora. Normalmente, a concentração de aminoácidos não se eleva muito após a refeição por duas razões: 1. As proteínas são lentamente absorvidas no TGI e, portanto, não há tempo de elevação significativa; 2. Após a absorção dos aminoácidos, estes são rapidamente absorvidos pelas células de todo o organismo, principalmente o fígado. TRANSPORTE ATIVO DE AMINOÁCIDOS PARA O INTERIOR DAS CÉLULAS Devido ao tamanho das moléculas de alguns aminoácidos, muito dificilmente ocorre a absorção para o interior celular por difusão simples. Com isso, o transporte de aminoácidos para as células se dá através de difusão facilitada (semelhante à absorção da glicose na maioria das células) ou por transporte ativo. LIMIAR RENAL PARA OS AMINOÁCIDOS Semelhante ao que é observado com a glicose, os aminoácidos também são reabsorvidos de forma intensa nos túbulos renais proximais. No entanto, também há um limite superior o qual os túbulos renais não conseguem absorver o excesso de aminoácidos que chega aos glomérulos no plasma e passam a compor o ultrafiltrado. Com isso, quando um tipo particular de aminoácido se apresenta em excesso, a porção extra não reabsorvida é perdida com a urina. ARMAZENAMENTO DE AMINOÁCIDOS COMO PROTEINAS NAS CÉLULAS Os aminoácidos que são absorvidos para o interior celular geralmente não são armazenadas na forma de aminoácidos livres. Ao invés disso, os aminoácidos entram no processo de síntese proteínas junto com os RNAs mensageiros e os ribossomos e, então, dar origem às proteínas. Estas, sim, são armazenadas no citoplasma celular. A maioria das proteínas intracelulares podem se submeter ao processo reverso e formar novos aminoácidos que são devolvidos às células (o processo reverso envolve a ação de enzimas lisossomais que atuam sobre determinadas proteínas). Proteínas especiais, como as constituintes dos cromossomos do núcleo, proteínas musculares contráteis e as proteínas estruturais como o colágeno, não participam do processo reverso de renovação dos aminoácidos circulantes. Alguns tecidos corporais conseguem armazenar proteínas com maior eficiência: fígado, rins e mucosa intestinal. LIBERAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS DAS CÉLULAS COMO MEIO DE REGULAÇÃO DE SUA CONCENTRAÇÃO PLASMÁTICA Quando a concentração de aminoácidos circulante cai abaixo do normal, as células teciduais rapidamente conseguem repor aquele tipo de aminoácido em falta mantendo, assim, níveis estáveis no sangue. Alguns hormônios endócrinos conseguem alterar o equilíbrio entre aminoácidos teciduais e circulantes como a insulina e o hormônio do crescimento. Estes, quando presentes, mantêm os aminoácidos nas células aumentando a formação de proteínas teciduais. Já os glicocorticóides adrenocorticais (cortisol) aumentam a circulação de aminoácidos livres. EQUILÍBRIO REVERSÍVEL ENTRE AS PROTEINAS NAS DIFERENTES PARTES DO CORPO É interessante perceber que praticamente todas as células do corpo conseguem sintetizar proteínas a partir de aminoácidos circulantes e, por outro lado, também conseguem degradar proteínas teciduais e distribuir os aminoácidos resultantes para a circulação (principalmente as células hepáticas). Ou seja, quando uma determinada região necessita de proteínas, ela pode absorver aminoácidos livres na circulação, sendo que outra região do organismo está eliminando aminoácidos pela degradação protéica. Isto explica, em parte, a capacidade de síntese protéica das células cancerosas, retirando aminoácidos livres da circulação e reduzindo a concentração protéica de outra área do corpo. LIMITE SUPERIOR PARA O ARMAZENAMENTO DE PROTEINAS Como já discutido anteriormente, todas as células apresentam um limite superior de armazenamento de substâncias. Com isso, quando a taxa de estoque protéico se satura, os aminoácidos são direcionados para a conversão em outras substâncias e utilizados como fonte energética ou então são convertidos em gordura ou glicogênio para nova forma de armazenamento. PAPÉIS FUNCIONAIS DAS PROTEINAS PLASMÁTICAS A principal função da albumina é a de produzir pressão coloidosmótica e evitar a perda de plasma através dos capilares. As globulinas são responsáveis por diversas funções enzimáticas orgânicas, porém a principal função condiz com a manutenção do estado imunológico inato e adquirido. Já o fibrinogênioatua na produção de longos filamentos de fibrina durante a coagulação sanguínea nos casos de lesão do sistema circulatório. FORMAÇÃO DAS PROTEINAS PLASMÁTICAS Essencialmente, toda a albumina e o fibrinogênio são produzidas pelo fígado e cerca de 50 a 80% das globulinas circulantes. O restante das globulinas são produzidas pelos tecidos linfóides. Elas perfazem as gamaglobulinas que constituem os anticorpos do sistema imune. Normalmente, sempre que o organismo necessita, ocorre a produção das proteínas plasmáticas. Algumas condições patológicas aumentam a produção de proteínas plasmáticas como nas queimaduras graves (grande perda através de capilares; necessidade de produção de proteínas plasmáticas para aumentar a pressão coloidosmóticas intravascular) e nas lesões renais como na Síndrome nefrótica (hipoalbuminemia e formação de edema). Na cirrose hepática, o contrário acontece, pois não há produção de proteínas plasmáticas devido às lesões dos hepatócitos. Obs.: As proteínas plasmáticas também fazem parte de um depósito de proteínas lábeis que, quando há a necessidade de proteínas em determinada região do corpo, as proteínas plasmáticas podem ser degradadas pelos macrófagos teciduais e ocorrer a liberação de aminoácidos livres na circulação. Estes são prontamente absorvidos em determinadas ares de necessidade protéica. EQUILÍBRIO REVERSÍVEL ENTRE AS PROTEINAS PLASMÁTICAS E AS TECIDUAIS É importante ressaltar que as proteínas plasmáticas, os aminoácidos do plasma e as proteínas teciduais estão em constante estado de equilíbrio dinâmico. Assim, ocorre troca de aminoácidos a cada dia entre estas três formas de armazenamento protéico. Com isso, em situações graves ou agudas de deficiência de proteínas corporais, um tratamento eficaz seria a administração intravenosa de proteínas plasmáticas que rapidamente são degradadas em aminoácidos e distribuem-se para os mais diversos locais do organismo. Obs.: Cerca de 10 dos 20 aminoácidos presentes na proteínas animais podem ser sintetizados pelas células. Os outros 10 aminoácidos ou não são sintetizados ou são sintetizados em pequenas quantidades para as necessidades corporais. Esse segundo grupo de aminoácidos são chamados de aminoácidos essenciais. Não que os 10 sintetizados pelas células não sejam essenciais para o organismo, porém não são essenciais à dieta. USO DE PROTEINAS COMO ENERGIA Quando não há mais como estocar proteínas, as proteínas extra são direcionadas para a produção de energia, ou são armazenadas em sua maior parte como gordura e, secundariamente, como glicogênio. Um dos processos que envolvem esta conversão protéica é chamado de desaminação. É importante ressaltar que o excesso de proteínas, principalmente no fígado (que é o principal local de armazenamento e de desaminação de proteínas), promove a ativação das aminotransferases (enzimas responsáveis pelo início da desaminação). Desaminação: A desaminação significa a remoção do grupo amino dos aminoácidos e isto ocorre pelo processo de transaminação, ou seja, o grupo amino é removido dos aminoácidos e transferido para outra substância aceptora como, por exemplo, o ácido alfa-cetoglutárico. Os aminoácidos, quando sofrem a desaminação a partir da ação das aminotransferases, liberam o grupo amino que é incorporado ao ácido alfa-cetoglutárico. Este ácido pode liberar o grupo amino para outras substâncias ou dar origem a amônia. Além disso, o ácido alfa- cetoglutárico pode se converter em ácido glutâmico e este pode se converter em alfa- cetoglutárico. FORMAÇÃO DE UREIA PELO FÍGADO A amônia produzida durante a desaminação dos aminoácidos é toltamente convertida em uréia, ainda no fígado. Em casos de graves doenças hepáticas, a amônia pode se acumular no sangue e, sendo altamente tóxica, pode afetar primariamente o cérebro conduzindo ao chamado coma hepático. Basicamente, a equação de formação da uréia: amônia + CO2 = uréia + H2O Logicamente que o ciclo de formação da uréia envolve outras substâncias como a citrulina, a arginina e a ornitina (que é resintetizada no fim do ciclo). OXIDAÇÃO DE AMINOÁCIDOS DESAMINADOS Os aminoácidos desaminados podem ser convertidos em Acetil-CoA e participar do ciclo de ácido cítrico para a produção de energia. No entanto, a produção de energia é ligeiramente menor que a produzida pela oxidação da glicosa GLICONEOGÊNESE E CETOGÊNESE Os aminoácidos desaminados, quando não são direcionados para a produção energética podem ser convertidos em carboidratos para a formação de glicose ou glicogênio (gliconeogênese). Além disso, os aminoácidos podem ser convertidos em ácidos graxos e ácido cetoacético, fenômeno chamado de cetogênese. Ou seja, pode ocorrer tanto a gliconeogênese como e cetogênese (produção de ácidos graxos, ou produção de Acetil-CoA que é convertida em ácdio cetoacético). Obs.: É importante ressaltar que há, em média, perda obrigatória de cerca de 20 a 30 gramas de proteínas por dia. Com isso, recomenda-se a administração de 60 a 75 gramas diárias de proteínas. A degradação protéica obrigatória de proteínas consiste na desaminação e oxidação protéicas. EFEITO DO JEJUM SOBRRE A DEGRADAÇÃO PROTEICA Os carboidratos e as gorduras são fontes primárias de produção energética e, portanto, são considerados poupadores de proteínas. Agora, quando longos períodos de jejum, ocorre redução significativa das reservas de carboidratos e gorduras corporais. Com isso, as proteins são direcionadas para a produção de energia e ocorre depleção protéica nas diversas áreas do corpo. REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO PROTEICO 1. Hormônio do crescimento: O hormônio do crescimento atua aumentando a síntese protéica e, portanto, a deposição de proteínas teciduais pela maior atividade da tradução e transcrição DNA/RNA. 2. Insulina: A insulina, ao disponibilizar glicose para as células, direciona as proteínas para o armazenamento nos tecidos, reduzindo a oxidação protéica. Além disso, a insulina facilita a entrada de alguns aminoácidos nas células. 3. Glicocorticoides: Os glicocorticóides atuam estimulando a mobilização de aminoácidos para a circulação, assim como elevam a produção de proteínas plasmáticas como forma de disponibilizar outras formas de fonte energética para o organismo. Com isso, ocorre redução da massa corporal. 4. Testosterona: O hormônio sexual masculino atua estimulando a deposição de proteínas nos tecidos, principalmente nos músculos esqueléticos. No entanto, sua ação é limitada em comparação com o GH, já que este também proporciona crescimento total do corpo (maior distribuição corporal). 5. Estrogênio: Também atua, porém em menor parcela, na deposição de proteínas teciduais, em especial nos músculos esqueléticos. 6. Tiroxina: O hormônio tireoidiano apresenta ação variável. Quando não há disponibilidade de carboidratos e gorduras corporais, o T4 atua mobilizando aminoácidos para o metabolismo orgânico, reduzindo a concentração de proteínas teciduais. Em contrapartida, quando há disponibilidade de carboidratos e gorduras, a tiroxina possibilita a deposição e a síntese protéica, já que o hormônio tireoidiano atua no aumento do metabolismo celular global e, assim, a capacidade de síntese protéica se eleva já que não há necessidade de direcionamento energético protéico.
Compartilhar