Ciclo alimentado e jejum

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Prof. Me. Adem Nagibe dos Santos Geber Filho
FACULDADE META – FAMETA
Bioquímica
 O estado absortivo (alimentado) é o período de duas a quatro horas após uma refeição
normal. Durante esse intervalo, ocorre um aumento plasmático transitório de glicose,
aminoácidos e triacilglicero ́is (TAG);
 O tecido endócrino das ilhotas do pâncreas responde aos níveis elevados de glicose e de
aminoácidos com aumento na secreção de insulina e redução na liberação de glucagon;
 A elevada razão insulina/glucagon e a pronta disponibilidade de substratos circulantes fazem
do período absortivo um período anabólico caracterizado por aumento na síntese de
triacilgliceróis e glicogênio (para repor os estoques de combustíveis) e por aumento na síntese
proteica;
 Durante esse período absortivo, praticamente todos os tecidos utilizam glicose como
combustível, e a resposta metabólica corporal é dominada por alterações no metabolismo do
fígado, do tecido adiposo, dos músculos e do encéfalo.
 O fígado está situado em uma posição especial para processar e distribuir os
nutrientes da dieta, pois a drenagem venosa intestinal e pancreática passa através do
sistema venoso porta-hepático antes de entrar na circulação sistêmica;
 Depois de uma refeição, o fígado é banhado pelo sangue contendo os nutrientes
absorvidos e elevados níveis de insulina, secretada pelo pâncreas;
 Durante o período absortivo, o fígado capta carboidratos, lipídeos e a maioria dos
aminoácidos;
 Esses nutrientes são então metabolizados, armazenados ou encaminhados para outros
tecidos. Assim, o fígado atenua potenciais grandes flutuações na disponibilidade de
nutrientes para os tecidos periféricos.
 Metabolismo de carboidratos - normalmente é produtor de glicose, mais do que
consumidor.
 No entanto, depois de uma refeição contendo carboidratos, o fígado se torna
consumidor de glicose, retendo cerca de 60 de cada 100 g trazidos pelo sistema porta-
hepático.
 Esse aumento da utilização de glicose não é resultado de um transporte estimulado de
glicose para os hepatócitos, porque este processo é normalmente rápido, e o
transportador de glicose GLUT-2 são é influenciado pela insulina;
 O metabolismo hepático da glicose é aumentado pelos mecanismos descritos a seguir:
1. Aumento da fosforilação da glicose - níveis elevados de glicose no hepatócito (resultante de níveis
extracelulares aumentados) permitem à glicocinase fosforilar a glicose, produzido glicose-6-fosfato
(glicocinase não sofre inibição pelo produto);
2. Aumento da síntese de glicogênio - conversão de glicose-6-fosfato em glicogênio é favorecida pela
ativação da glicogênio-sintase;
3. Aumento da atividade da via das pentoses-fosfato - aumento na disponibilidade de glicose-6-fosfato no
estado alimentado, combinado com o uso aumentado de NADPH na lipogêneese hepática, estimula a
via das pentoses-fosfato;
4. Aumento da glicólise - no fígado, o metabolismo glicolítico é significativo apenas durante o período
absortivo subsequente a uma refeição rica em carboidratos;
 Decréscimo da gliconeogênese - glicólise é estimulada no estado absortivo, ao passo que a
gliconeoge ̂nese é inibida.
 Metabolismo de lipídeos.
1. Aumento da síntese de ácidos graxos - o fígado é o principal tecido para a síntese de novo de ácidos
graxos. Essa rota ocorre no período absortivo, quando o aporte energético da dieta excede os
gastos energéticos do corpo.
1. A síntese de ácidos graxos é favorecida pela disponibilidade de substratos (acetil-CoA e NADPH, derivados
do metabolismo da glicose) e pela ativação da acetil-CoA-carboxilase, que ocorre tanto por desfosforilação
quanto em resposta à presença de citrato, seu ativador alostérico.
2. Aumento da síntese de TAG - a síntese de triacilglicerol é favorecida porque o acil-CoA graxo está
disponível, tanto pela síntese de novo a partir de acetil-CoA quanto pela hidrolise dos triacilgliceróis
componentes dos remanescentes de quilomicra removidos da circulação pelos hepatócitos.
1. O glicerol-3-fosfato, o esqueleto de carbono para a síntese de triacilglicerois, é fornecido pela rota
glicolítica. O fígado empacota os triacilglicerois, produzindo lipoproteínas de densidade muito baixa (VLDL),
secretadas no sangue e utilizadas por tecidos extra-hepáticos, especialmente os tecidos adiposo e
muscular.
 Metabolismo de aminoácidos.
1. Aumento na degradação de aminoácidos - no estado absortivo, a quantidade de 
aminoácidos que chega ao fígado supera a quantidade que pode ser usada para a 
síntese de proteínas ou de outras moléculas nitrogenadas derivadas de aminoácidos. 
1. Os aminoácidos excedentes não são armazenados, mas sim liberados na corrente circulatória para 
uso por todos os tecidos na síntese proteica, ou são desaminados, e os esqueletos de carbono 
resultantes são degradados no fígado produzindo piruvato, acetil-CoA ou intermediários do ciclo do 
acido cítrico. 
2. Aumento da síntese proteica - O corpo não pode armazenar proteínas da mesma 
maneira que mantem os estoques de glicogênio ou de triacilglicerois.
1. Entretanto, um aumento transitório na síntese de proteínas hepáticas ocorre no estado absortivo, 
resultando na reposição de proteínas que eventualmente tenham sido degradadas durante o 
período po ́s-absortivo anterior.
 O tecido adiposo só perde para o fígado na
capacidade de distribuir moléculas combustíveis;
 Em um homem de 70 kg, o tecido adiposo pesa
aproximadamente 14 kg ou o equivalente a cerca de
metade da massa muscular total;
 Em indivíduos obesos, ele pode constituir até 70% do
peso corporal;
 Um adipócito pode ter seu volume quase inteiramente
ocupado por uma gotícula de triacilglicerol.
 Metabolismo de carboidratos:
1. Aumento do transporte de glicose - o transporte de glicose para
dentro dos adipócitos pelo GLUT-4 é muito sensível a ̀ concentração
de insulina no sangue;
2. Aumento da glicólise – o aumento na disponibilidade intracelular
de glicose resulta em aumento na atividade glicolítica;
3. Aumento da atividade da via das pentoses-fosfato - O tecido
adiposo pode também metabolizar a glicose utilizando a via das
pentoses-fosfato, desse modo produzindo NADPH, que é essencial
para a síntese de lipídeos.
Tecido adiposo: depósitos de estoques energéticos
 Metabolismo de lipídeos:
1. Aumento da síntese de ácidos graxos - a síntese de novo de
ácidos graxos a partir de acetil-CoA no tecido adiposo é baixa
em humanos, exceto quando o individuo é realimentado após
o período de jejum A maioria dos ácidos graxos adicionados
aos estoques de lipídeos nos adipócitos é fornecida pela
gordura da dieta (na forma de quilomicra) ou, em menor
quantidade, pelo fígado, na forma de VLDL.
Tecido adiposo: depósitos de estoques energéticos
 Metabolismo de lipídeos:
2. Aumento da síntese de TAG - depois de uma refeição contendo
lipídeos, a hidrolise dos triacilglicero ́is dos quilomicra (oriundos do
intestino) e das VLDL (originarias do fígado) fornece os ácidos graxos
ao tecido adiposo;
Esses ácidos graxos são liberados das lipoproteínas pela acão da
lipase lipoproteica, uma enzima extracelular ancorada à parede dos
capilares de muitos tecidos, particularmente os tecidos adiposo e
muscular;
Uma vez que os adipócitos não apresentam glicerol-cinase, o glicerol-3-
fosfato usado na síntese de triacilgliceróis vem do metabolismo da
glicose. Portanto, no estado alimentado, níveis elevados de glicose e de
insulina favorecem o armazenamento de triacilglicerois, com todos os
carbonos sendo fornecidos pela glicose.
Tecido adiposo: depósitos de estoques energéticos
 Metabolismo de lipídeos:
3. Decréscimo da degradação de TAG - níveis elevados de
insulina favorecem a forma desfosforilada (inativa) da lipase
sensível a hormônio.Portanto, no estado alimentado, a
degradação de triacilglicerois está inibida.
Tecido adiposo: depósitos de estoques energéticos
 O metabolismo energético no musculo esquelético é singular por sua capacidade de responder a
mudanças substanciais na demanda de ATP que acompanham a contração muscular;
 Em repouso, o tecido muscular é responsável por aproximadamente 30% do oxigênio consumido
pelo corpo, ao passo que no exercício vigoroso o consumo alcança até 90%;
o Isso ilustra claramente o fato de que o tecido muscular esquelético, apesar do potencial para períodos
transitórios de glicólise anaeróbia, é um tecido oxidativo.
o O tecido muscular cardíaco difere do esquelético em três importantes aspectos:
1) o coração é continuamente ativo;
2) o coração apresenta um metabolismo completamente aeróbio;
3) o coração contem depósitos energéticos insignificantes, como glicogênio ou lipídeos. Portanto, qualquer interrupção
do fornecimento sanguíneo, como ocorre, por exemplo, no infarto do miocárdio, resulta em rápida morte das células
musculares cardíacas.
 O musculo cardíaco utiliza glicose, ácidos graxos e corpos cetônicos como combustíveis.
 Metabolismo de carboidratos:
1. Aumento do transporte de glicose - o aumento transitório de glicose
e de insulina no plasma depois de uma refeição rica em
carboidratos leva ao aumento do transporte de glicose para dentro
das células musculares pelo GLUT-4. A glicose é fosforilada pela
hexocinase, produzindo glicose-6-fosfato, e metabolizada para
fornecer a energia necessária às células. No estado de jejum, os
corpos cetônicos e os ácidos graxos são os principais combustíveis
para o músculo em repouso.)
2. Aumento da síntese de glicogênio - o aumento da razão
insulina/glucagon e a disponibilidade de glicose-6-fosfato
favorecem a síntese do glicogênio, especialmente se as reservas
de glicogênio tiverem sido esgotadas como resultado do exercício.
Tecido muscular esquelético em repouso
 Metabolismo de lipídeos:
1. Os ácidos graxos são liberados dos quilomicra e das VLDL
pela ação da lipase lipoproteica. Os ácidos graxos, no
entanto, são combustíveis secundários para o musculo no
estado alimentado, situação em que a glicose é a principal
fonte de energia.
Tecido muscular esquelético em repouso
 Metabolismo de aminoácidos:
1. Aumento na síntese proteica - um incremento na captação de
aminoácidos e na síntese proteica ocorre no período
absortivo, após uma refeição contendo proteínas. Essa
síntese repõe as proteínas degradadas desde a refeição
anterior.
2. Aumento na captação de aminoácidos ramificados - o tecido
muscular é o principal local para degradação de aminoácidos
ramificados, pois contem a transaminase necessária para tal.
Os aminoácidos ramificados leucina, isoleucina e valina
escapam da metabolização hepática e são captados pelo
musculo, onde são usados para a síntese proteica e como
substratos energéticos.
Tecido muscular esquelético em repouso
 O encéfalo, embora contribua com apenas 2% do peso corporal adulto, é responsável
por 20% do consumo basal de oxigênio do corpo em repouso;
 Uma vez que o encéfalo é vital para o funcionamento apropriado de todos os órgãos do
corpo, atenção especial é dada as suas necessidades energéticas;
o Para fornecer energia ao encéfalo, os substratos devem ser capazes de atravessar as células
endoteliais que revestem os vasos sanguíneos no encéfalo (a barreira hematoencefálica).
 Normalmente, a glicose serve como principal combustível;
 Durante o jejum, no entanto, os corpos cetônicos exercem papel importante como
combustível para o encéfalo, reduzindo sua dependência da glicose.
 Metabolismo de carboidratos:
No estado alimentado, o encéfalo utiliza exclusivamente
glicose como combustível, oxidando completamente
cerca de 140 g de glicose/dia em dióxido de carbono e
água;
O encéfalo contem quantidades insignificantes de
glicogênio e, portanto, depende completamente da
disponibilidade de glicose no sangue.
Encéfalo
 Metabolismo de lipídeos:
O encéfalo não apresenta armazenamento significante
de triacilglicerois, e os ácidos graxos presentes no
sangue contribuem muito pouco para a produção de
energia, pois, estando ligados à albumina, não
atravessam com eficiência a barreira hematoencefálica.
Encéfalo
Visão geral do jejum 
 Pode resultar de uma incapacidade de obter alimento, de um desejo de perder peso
rapidamente ou de situações clinicas em que o individuo não pode comer, por exemplo, devido
a trauma, cirurgia, tumores ou queimaduras;
 Na ausência de alimento, os níveis plasmáticos de glicose, aminoácidos e triacilglicerois caem,
provocando redução na secreção de insulina e aumento na liberação de glucagon;
 A diminuição na razão insulina/glucagon e o decréscimo de substratos circulantes fazem do
período de privação de nutrientes um período catabólico, caracterizado por degradação dos
estoques de glicogênio, triacilglicerois e proteínas;
 Isso coloca em movimento uma intensa troca de substratos entre o fígado, o tecido adiposo, os
músculos e o encéfalo, orientada por duas prioridades:
1) a necessidade de manter adequados os níveis plasmáticos de glicose;
2) a necessidade de mobilizar ácidos graxos do tecido adiposo, bem como de sintetizar e liberar corpos
cetônicos do fígado para suprir energeticamente todos os outros tecidos.
Os combustíveis metabólicos disponíveis em um homem 
normal de 70 kg, no inicio do jejum
No jejum, os substratos não vem da dieta, e sim, da degradação nos tecidos; por 
exemplo, da lipólise com liberação de ácidos graxos e glicerol a partir dos TAG no 
tecido adiposo, e da proteólise com liberação de aminoácidos pelo músculo. 
 O papel principal do fígado no metabolismo energético durante o jejum é a 
manutenção da glicose sanguínea;
 Pela síntese e distribuição de moléculas combustíveis para outros tecidos; 
 Por isso se fala em “metabolismo hepático” e “extra-hepático” ou “periférico”.
 Metabolismo de carboidratos:
 No jejum (estado pós-absortivo), o fígado usa
inicialmente a degradação do glicogênio e então a
gliconeogênese para manter os níveis de glicose no
sangue e sustentar o metabolismo energético do
encéfalo e de outros tecidos dependentes de
glicose.
 Obs.: A presença da glicose-6-fosfatase no fígado
permite a liberação da glicose livre, tanto da
glicogenólise, quanto da gliconeogênese.
 Aumento da glicogenólise e gliconeogênese.
Fígado
 Metabolismo de Carboidratos:
 O transporte de glicose para os adipócitos através do transportador sensível à insulina
GLUT-4, e seu subsequente metabolismo estão reduzidos, em decorrência dos baixos
níveis circulantes de insulina. Isso leva a um decréscimo na síntese de ácidos graxos e
de TAG.
Tecido adiposo no jejum
 Metabolismo de Lipídios:
 Aumento na degradação de TAG. A ativação da lipase sensível a
hormônio e a subsequente hidrolise dos estoques de triacilglicerol
são aumentadas pelos elevados níveis das catecolaminas
adrenalina e, particularmente, noradrenalina. (Nota: o glucagon
também ativa a lipase.
 Aumento na liberação de ácidos graxos. A maior parte dos ácidos
graxos obtidos da hidrolise de triacilglicero ́is estocados é liberada
no sangue. Ligados à albumina, são transportados a uma
variedade de tecidos para utilização como combustível.
o O glicerol produzido durante a degradação dos triacilgliceróis e ́ usado
como precursor da gliconeogênese no fígado. (Nota: os ácidos graxos são
também oxidados a acetil-CoA, que pode entrar no ciclo do acido cítrico e,
portanto, produzir energia para o adipócito.
 Decréscimo na captação de ácidos graxos. No jejum, a atividade da
lipase lipoproteica no tecido adiposo é baixa. Consequentemente-
te, triacilgliceróisde lipoproteínas circulantes não estão disponíveis
para o tecido adiposo.
Tecido adiposo no jejum
 O musculo esquelético em repouso usa ácidos graxos como principal fonte energética;
 Em contraste, no exercício, o musculo usa inicialmente, como fonte de energia, o
glicogênio estocado;
 Durante o exercício intenso, a glicose-6- -fosfato derivada do glicogênio é convertida
em lactato pela glicólise anaeróbia;
 À medida que essa reserva de glicogênio se esgota, os ácidos graxos livres, fornecidos
pela mobilização de triacilgliceróis a partir do tecido adiposo, tornam-se a principal
fonte de energia.
 O transporte de glicose para dentro das células do musculo esquelético via proteínas
transportadoras dependentes de insulina (GLUT-4) na membrana plasmática e o seu
subsequente metabolismo estão reduzidos, devido a ̀ baixa concentração de insulina circulante.
O tecido muscular esquelético em repouso no jejum
 Metabolismo de Lipídios:
 Durante as duas primeiras semanas de jejum, os
músculos usam ácidos graxos do tecido adiposo e
corpos ctónicos do fígado como combustíveis;
 Com cerca de três semanas de jejum, os músculos
reduzem o consumo de corpos cetônicos e oxidam
quase exclusivamente ácidos graxos;
 Isso leva a um aumento adicional do já ́ elevado nível de
corpos cetônicos circulantes.
 (Nota: o aumento da utilização de corpos cetônicos pelo
encéfalo, como consequência do aumento desses
compostos no sangue, esta ́ relacionado, portanto, ao
decréscimo do consumo pelos músculos.)
O tecido muscular esquelético em repouso no 
jejum
 Metabolismo de Proteínas:
 Durante os primeiros dias de jejum, há uma rápida
quebra de proteína muscular, fornecendo aminoácidos
que são usados pelo fígado para a gliconeogênese;
 A proteólise muscular provavelmente é desencadeada
pela redução de insulina e mantida pelo aumento de
glicocorticoides, pois o musculo não possui receptores
para glucagon;
o (Nota: a alanina e a glutamina são quantitativamente os mais
importantes aminoácidos gliconeogênicos liberados pelo
musculo.
 Depois de várias semanas de jejum, a velocidade da
proteólise muscular decresce, porque ha ́ um declínio na
necessidade de glicose pelo encéfalo, que começa a
utilizar corpos cetônicos como fonte de energia.
O tecido muscular esquelético em repouso no 
jejum
 Durante os primeiros dias de jejum, o SNC continua a usar exclusivamente glicose
como fonte energética
o (Nota: a glicemia é mantida pela gliconeogênese hepática, a partir de precursores como os
aminoácidos, fornecidos pela proteólise muscular, e glicerol, fornecido pela lipólise.)
 No jejum prolongado (mais de duas ou três semanas), os corpos cetonicos atingem no
plasma níveis significativamente elevados e, juntamente com a glicose, se tornam o
combustível no encéfalo;
 Isso reduz a necessidade de catabolismo proteico para a gliconeogênesse;
 Os corpos cetônicos poupam glicose e, assim, proteína muscular. As mudanças
metabólicas ocorridas no jejum asseguram que todos os tecidos tenham suprimento
adequado de moléculas combustíveis.
 Com a continuidade do jejum, os rins exercem papel importante na adaptação a longo prazo;
 Os rins expressam as enzimas da gliconeogênese, incluindo a glicose-6-fosfatase e, em fases
avançadas do jejum, podem ser responsáveis por cerca de 50% da gliconeogênesse;
 Da mesma forma, os rins compensam a acidose que acompanha o aumento na produção de
corpos cetônicos (ácidos orgânicos). A glutamina liberada nos músculos pelo metabolismo de
aminoácidos de cadeia ramificada é captada pelos rins e, sob a ação das enzimas renais
glutaminase e glutamato-desidrogenase resulta na produção de α-cetoglutarato (que pode ser
usado como substrato para a gliconeogênese) e amônia (NH3). A amônia capta prótons (H+)
disso- ciados de corpos cetônicos e é excretada pela urina como NH +, diminuindo4 a acidez
corporal.