metabolismo energético

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CENTRO UNIVERSITÁRIO DE ITAJUBÁ – FEPI
Curso de Educação Física
Jani Eduarda Silva Costa
CONTROLE HORMONAL DO METABOLISMO ENERGÉTICO
ITAJUBÁ, MG
2020
Introdução
“Os organismos necessitam continuamente de energia para se manter vivos e desempenhar várias funções biológicas. De fato, qualquer organismo vivo constitui, no seu conjunto, um sistema estável de reações químicas e de processos físico-químicos mantidos afastados do equilíbrio; a manutenção deste estado contraria a tendência termodinâmica natural de atingir o equilíbrio e só pode ser conseguida à custa de energia, retirada do meio ambiente. [...] as substâncias que podem ser metabolizadas pelos seres humanos, em particular, estão presentes nos seus alimentos, sob a forma de carboidratos, lipídios e proteínas. Há também reservas endógenas, ou seja, as moléculas estocadas nos organismos na forma de glicogênio e gorduras. Essas moléculas são metabolizadas para produção de energia nos intervalos das refeições. ” (FERNANDES, 2012, p. 240).
Metabolismo Energético 
O metabolismo energético pode ser dividido em três estágios principais: hidrólise das macromoléculas (proteínas, polissacarídeos, lipídios) até as unidades constituintes (aminoácidos, monossacarídeos, ácidos graxos e glicerol); conversão das unidades constituintes em compostos oxidáveis (principalmente Acetil-CoA); oxidação do Acetil-CoA formando CO2 e H2O e captura da energia quando a síntese de ATP é acoplada à Cadeia de Transporte de Elétrons. 
Regulação Metabólica 
A regulação metabólica é feita pela modulação de enzimas regulatórias de processos metabólicos chaves, de tal modo que se possa ativar ou inibir reações bioquímicas específicas para cada situação resultando em respostas biológicas adequadas. Existem dois tipos principais de regulação enzimática uma intracelular, comandada pela presença de moduladores alostéricos enzimáticos positivos ou negativos, e uma sistêmica deflagrada pelos hormônios.
Os hormônios são importantes moduladores da atividade enzimática, pois sua ação na célula pode resultar na ativação de proteínas quinases ou fosfatases, as quais atuam sobre as enzimas, de tal modo que promovem a regulação covalente das mesmas por meio da fosforilação ou desfosforilação de um ou mais resíduos de tirosina, treonina ou serina.
Os principais hormônios que influenciam diretamente o metabolismo energético incluem a insulina, o glucagon, as catecolaminas, o cortisol, o hormônio do crescimento, somatostatina, além de várias outras substâncias hormonais ou não-hormonais que podem agir tanto no nível periférico quanto central.
A produção de tais hormônios dá-se em células especializadas, que constituem o sistema endócrino, e seu transporte é feito pela corrente sanguínea. Sendo que os principais hormônios integrantes do metabolismo energético são os hormônios polipeptídicos, os derivados de aminoácidos e os hormônios esteroides. 
Como evidenciado em Motta (2010), Hormônios polipeptídicos e parte dos oriundos de aminoácidos possuem grupos químicos polares que lhes tornam solúveis em água e insolúveis em lipídeos, o que torna o transporte de tais compostos por entre a membrana plasmática inviável. Assim, esses hormônios não penetram nas células-alvo, mas interagem com receptores situados na superfície das células, promovendo uma cascata química que resulta nas respostas intracelulares. 
Já os hormônios esteroides agem de forma diferente. Após entrarem nas células-alvo (o que é permitido devido a estrutura de tais compostos), eles ligam-se a proteínas receptoras no citoplasma e alocam-se para o interior do núcleo onde interagem com regiões específicas do DNA, alterando a transcrição gênica e, portanto, a síntese de proteínas.
Esses hormônios são responsáveis pelo controle da homeostasia corporal (a insulina e o glucagon, por exemplo, mantêm o nível de glicose dentro dos limites em situações de fartura e escassez). Também são responsáveis pelas respostas aos inúmeros estímulos externos, assim como pela realização de programas cíclicos e de desenvolvimento. 
Hormônios
“São pequenas moléculas ou proteínas produzidas em um tecido, liberadas na circulação e transportadas a outros tecidos, nos quais agem por meio de receptores para produzir mudanças nas atividades celulares. Eles servem para coordenar as atividades metabólicas de vários tecidos ou órgãos. Em um organismo complexo, praticamente cada processo é regulado por um ou mais hormônios: manutenção da pressão sanguínea, do volume sanguíneo e do equilíbrio de eletrólitos; embriogênese; diferenciação sexual, desenvolvimento e reprodução; fome, comportamento alimentar, digestão e distribuição de combustíveis – para citar apenas alguns. Esta seção examina os métodos de detecção e de medida de hormônios e sua interação com receptores; estuda, também, uma seleção representativa de tipos de hormônios. ” (NELSON; COX, 2014, p. 959). 
Sinalização Pelo Sistema Neuroendócrino
A coordenação do metabolismo nos mamíferos é realizada pelo 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 um tecido diferente, na qual o mensageiro se liga a uma molécula receptora e desencadeia uma mudança nesta segunda célula. Esses mensageiros químicos podem transmitir informação a distâncias muito curtas ou muito longas. Na sinalização neuronal, o mensageiro químico é um neurotransmissor (p. ex., acetilcolina) e percorre somente uma fração de micrômero através da fenda sináptica até o neurônio seguinte em uma rede. Na sinalização hormonal, os mensageiros – hormônios – são transportados pela corrente sanguínea para células vizinhas ou para órgãos e tecidos distantes; eles podem percorrer um metro ou mais para encontrar suas células-alvo. Exceto por essa diferença anatômica, esses dois mecanismos de sinalização química são muito semelhantes, e a mesma molécula pode às vezes agir como neurotransmissor e como hormônio. A adrenalina e a noradrenalina, por exemplo, servem como neurotransmissores em determinadas sinapses do cérebro e nas junções neuromusculares do músculo liso, e como hormônios que regulam o metabolismo energético no fígado e no músculo. A discussão que se segue sobre a sinalização celular enfatiza a ação hormonal, esboçada nas discussões sobre metabolismo energético nos capítulos anteriores, mas a maioria dos mecanismos fundamentais aqui descritos também ocorre na ação neurotransmissora.
Regulação Hormonal do Metabolismo Energético
Os ajustes feitos minuto a minuto que mantêm a concentração de glicose sanguínea em cerca de 4,5 mM envolvem as ações combinadas da insulina, do glucagon, da adrenalina e do cortisol sobre os processos metabólicos em muitos tecidos corporais, mas especialmente no fígado, no músculo e no tecido adiposo. A insulina sinaliza para esses tecidos que a glicose sanguínea está mais alta do que o necessário; como resultado, as células captam o excesso de glicose do sangue e o convertem em glicogênio e triacilgliceróis para armazenamento. O glucagon sinaliza que a glicose sanguínea está muito baixa, e os tecidos respondem produzindo glicose pela degradação do glicogênio, pela gliconeogênese (no fígado) e pela oxidação de gorduras para reduzir o uso da glicose. A adrenalina é liberada no sangue para preparar os músculos, os pulmões e o coração para um grande aumento de atividade. O cortisol é responsável por mediar a resposta corporal a estressores de longa duração. Essas regulações hormonais serão discutidas no contexto de três estados metabólicos normais – alimentado, em jejum e em inanição – e serão vistas as consequências metabólicas do diabetes melito, doença que resulta de alterações nas vias de sinalização que controlam o metabolismo da glicose.
Em resumo, a concentração da glicose no sangue é regulada hormonalmente. As flutuações na glicose sanguínea (normalmente de 60 a 90 mg/100 mL, ou quase 4,5 mM) devidas à ingestão dietética ou ao exercício extenuantesão contrabalançadas por uma grande variedade de alterações no metabolismo de vários órgãos, provocadas hormonalmente. Alta glicose sanguínea provoca a liberação de insulina, que aumenta a captação de glicose pelos tecidos e favorece o armazenamento de combustíveis sob a forma de glicogênio e triacilgliceróis, enquanto inibe a mobilização dos ácidos graxos no tecido adiposo. Baixa glicose sanguínea provoca a liberação do glucagon, que estimula a liberação da glicose a partir do glicogênio hepático e modifica o metabolismo energético no fígado e no músculo no sentido de oxidar ácidos graxos, poupando glicose para ser usada pelo cérebro. No jejum prolongado, os triacilgliceróis tornam-se o combustível principal; o fígado converte ácidos graxos em corpos cetônicos para exportar para outros tecidos, incluindo o cérebro. A adrenalina prepara o corpo para um aumento de atividade, mobilizando glicose a partir do glicogênio e de outros precursores e liberando-a no sangue. O cortisol, liberado em resposta a uma grande variedade de estressores (incluindo baixa glicose sanguínea), estimula a gliconeogênese a partir de aminoácidos e glicerol no fígado, aumentando a glicose sanguínea e contrabalançando os efeitos da insulina. No diabetes, a insulina não é produzida ou não é reconhecida pelos tecidos, e a captação da glicose a partir do sangue é comprometida. Quando os níveis de glicose sanguínea são altos, ela é excretada. Os tecidos dependem então de ácidos graxos como combustível (com produção de corpos cetônicos) e degradam proteínas celulares para fornecer aminoácidos glicogênicos para a síntese de glicose. O diabetes não controlado se caracteriza por altos níveis de glicose no sangue e na urina e produção e excreção de corpos cetônicos.
Insulina e Glucagon
A glicose é usada nos processos de obtenção de energia. Os animais obtêm esse açúcar na alimentação, na qual ele existe sob a forma de moléculas de dissacarídeos ou de polissacarídeos. O amido é hidrolisado no interior do tubo digestório por ação das amilases (salivar e pancreática). O produto da digestão do amido é a maltose que, em seguida, sofrerá ação da maltase do suco entérico. Os produtos da digestão da maltose são moléculas de glicose que serão absorvidas no intestino delgado.
Quando o sangue que passou pelo intestino chega ao fígado, pela veia porta, a maior parte da glicose é recolhida pelos hepatócitos (células do fígado), onde fica armazenada na forma de glicogênio. Gradativamente, o glicogênio vai sendo hidrolisado pela enzima fosforilase, e as moléculas de glicose resultantes chegam até a veia supra-hepática, afluente da veia cava inferior.
A glicose pode ser estocada para uso posterior. Como as células, particularmente os neurônios, são dependentes de um fornecimento contínuo de glicose, esse armazenamento hepático de glicogênio evita que os animais tenham que se alimentar durante o dia inteiro. A quebra gradativa do glicogênio garante o suprimento de glicose de que as células necessitam.
O glucagon ativa a enzima que fraciona o glicogênio do fígado e libera glicose para o sangue, elevando a glicemia. Sua produção aumenta quando há diminuição da concentralização sanguínea de glicose: durante períodos de jejum, por exemplo, ou quando os animais estão submetidos a situações de estresse, após traumatismo ou situações de perigo.
A insulina estimula a captação da glicose pelas células. No fígado, estimula a captação da glicose e sua conversão em glicogênio, diminuindo a concentração de glicose no sangue. Quando a glicemia está elevada, ocorre aumento da secreção de insulina.
Podemos considerar que, na corrente sanguínea, a taxa de glicose varia entre 80 e 100 mg por 100 ml de sangue, numa pessoa em jejum. De acordo com as atividades e a alimentação do indivíduo, podem ocorrer situações de hipoglicemia e hiperglicemia. Os hormônios insulina e glucagon agem de modo antagônico no controle da glicemia, como é mostrado no esquema a seguir. A insulina controla a hiperglicemia e o glucagon controla a hipoglicemia.
Adrenalina
A Adrenalina, também conhecida como Epinefrina, é um hormônio liberado na corrente sanguínea que tem a função de atuar sobre o sistema cardiovascular e manter o corpo em alerta para situações de fortes emoções ou estresse como luta, fuga, excitação ou medo.
Esta substância é produzida naturalmente pelas glândulas suprarrenais, ou adrenais, localizadas acima dos rins, que produzem também outros hormônios com o Cortisol, Aldosterona, Androgênios, Noradrenalina e Dopamina, muito importantes para o metabolismo do organismo e composição da circulação sanguínea.
Funções:
· Aumentar os batimentos cardíacos;
· Acelerar o fluxo de sangue para os músculos;
· Ativar o cérebro, deixando-o mais alerta, com reações mais rápidas e estimulando a memória;
· Aumentar a pressão arterial;
· Acelerar a frequência da respiração;
· Abrir os brônquios pulmonares;
· Dilatar as pupilas, facilitando a visão para ambientes escuros;
· Estimular a produção de energia extra, pela transformação do glicogênio e gordura em açúcares;
· Diminuir a digestão e a produção de secreções pelo trato digestivo, para poupar energia;
· Aumentar da produção de suor.
Estes efeitos também são estimulados pela Noradrenalina e Dopamina, outros hormônios neurotransmissores produzidos pela glândula adrenal, também responsáveis por diversos efeitos no corpo e cérebro. 
A produção de adrenalina é estimulada sempre que existe alguma das seguintes situações:
· Medo de algo, para que o corpo esteja preparado para lutar ou fugir;
· Prática de esportes, principalmente os radicais, como escalada ou saltos;
· Antes de momentos importantes, como a realização de uma prova ou entrevista;
· Momentos de fortes emoções, como excitação, ansiedade ou raiva;
· Quando há diminuição do açúcar no sangue, para estimular a transformação de gorduras e glicogênio em glicose.
Cortisol
O Cortisol é uma hormona corticosteróide da família dos esteróides, produzido pela parte superior da glândula supra-renal (no córtex suprarrenal, porção fasciculada ou média) diretamente envolvido na resposta ao estresse. Sua forma sintética, chamada de hidrocortisona, é um anti-inflamatório usado principalmente no combate às alergias, a artrite reumatóide (Britannica) e alguns tipos de cancro. O nome cortisol, deriva de córtex.
Se o cortisol estiver baixo, vários efeitos ruins desencadeiam no corpo, como fadiga, perda do apetite e anemia. As causas para o cortisol baixo podem ser a disfunção das glândulas adrenais por depressão crônica, inflamação, infecção ou tumor, por exemplo. Outra causa importante de cortisol baixo é a suspensão abrupta do uso de algum corticóide que se esteja usando, como prednisona ou dexametasona. Para tratar este problema, deve-se resolver a causa, pelo tratamento da depressão ou do tumor, por exemplo, e se o cortisol estiver muito baixo, repor os níveis deste hormônio com o uso de corticóides, como a hidrocortisona, prescrita pelo endocrinologista. O cortisol age em diversos órgãos do corpo, por isto é um hormônio importante na regulação das funções do organismo. 
Quando ele está baixo, pode causar sintomas como:
· Fadiga e falta de energia, por prejudicar a atividade e contração dos músculos;
· Falta de apetite, pois o cortisol pode regular a fome;
· Dor nos músculos e articulações, por causar fraqueza e sensibilidade nestes locais;Febre baixa, pois aumenta a atividade inflamatória do corpo;
· Anemia e infecções frequentes, pois prejudica a formação de células do sangue e o funcionamento do sistema imune;
· Hipoglicemia, porque dificulta a liberação de açúcar no sangue pelo fígado;
· Pressão baixa, por causar dificuldade em manter líquidos e regular a pressão nos vasos e coração.
O cortisol alto é causado pelo consumo de corticóides por período acima de 15 dias, ou pelo aumento da produção deste hormônio nas glândulas supra-renais, devido a estresse crônico ou algum tumor.
Quando se suspeita deste problema, devido aos efeitos negativos do cortisol em excesso, como aumento do peso, pressão alta,diabetes e osteoporose, o clínico geral poderá pedir o exame do cortisol, por dosagem no sangue, urina ou saliva.
 O cortisol alto pode originar sinais e sintomas como:
· Perda de massa muscular;
· Aumento do peso;
· Aumento das chances de osteoporose;
· Dificuldade na aprendizagem;
· Baixo crescimento;
· Diminuição da testosterona;
· Lapsos de memória;
· Aumento da sede e da frequência em urinar;
· Diminuição do apetite sexual;
· Menstruação irregular. 
O cortisol alto também pode indicar uma doença chamada Síndrome de Cushing, que gera sintomas como aumento rápido do peso, com acúmulo de gordura na região abdominal, queda de cabelo e pele oleosa. Saiba mais sobre esta doença em: Síndrome de Cushing.
A função do cortisol é ajudar o organismo a controlar o estresse, reduzir inflamações, contribuir para o funcionamento do sistema imune e manter os níveis de açúcar no sangue constantes, assim como a pressão arterial. Os níveis de cortisol no sangue variam durante o dia porque estão relacionados com a atividade diária e a serotonina, que é responsável pela sensação de prazer e de bem-estar.
O cortisol, que é liberado quando o corpo se encontra em situações de alto estresse físico e mental e alta temperatura, é o principal hormônio catabólico. Então é essencial que o cortisol liberado seja controlado para otimizar o ganho de massa muscular. Cortisol é tido como catabólico na medida que tem um efeito oposto ao da testosterona, insulina e hormônio do crescimento (hGH), pois ele decompõe (quebra) o tecido muscular e com isso faz os músculos ficarem menores. Não há muito o que fazer para restringir completamente a liberação de cortisol no organismo. Apesar do cortisol ser um problema para quem quer ganhar massa muscular, ele é um importante hormônio, que regula a reação inflamatória no corpo e a quantidade de glicose no sangue em períodos de estresse.
Referências 
NELSON, David L.; COX, Michael M. Princípios da Bioquímica de Lehninger. 6. ed. Nova Iorque: Artmed, 2014.
OLIVEIRA, Flávia Márcia. Metabolismo Energético: Oxidações Biológicas. Disponível em: <https://siteantigo.portaleducacao.com.br/conteudo/artigos/esporte/metabolismo-energetico-oxidacoes-biologicas/33615>. Acesso em: 23 maio 2020.
FERNANDES, Roberta Pereira Miranda. Introdução ao Metabolismo. In: FERNANDES, Roberta Pereira Miranda. Introdução ao Metabolismo. São Paulo: Roberta, 2012. Cap. 12, p. 240. Disponível em: <https://www.cesadufs.com.br/ORBI/public/uploadCatalago/11284416022012bioquimica_aula_12.pdf>. Acesso em: 23 maio 2020.
RAYE, Fernanda Ceciliano Costa; DIAS, Guilherme Igor. Controle Hormonal do Metabolismo Energético: Insulina, Glucagon, Adrenalina e Cortisol. 2014. 12 f. Revisão bibliográfica (Bacharelado) - Curso de Curso de Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia, Universidade Estadual do Rio Grande do Sul Unidade de Novo Hamburgo, Novo Hamburgo, 2014.
MOUTINHO, Wilson Teixeira. Insulina e Glucagon. Disponível em: <https://www.coladaweb.com/biologia/corpo-humano/insulina-e-glucagon>. Acesso em: 23 maio 2020.
REIS, Manuel. O que é a Adrenalina e para que serve. Disponível em: <https://www.tuasaude.com/adrenalina/>. Acesso em: 23 maio 2020.
PICOLI, Leticia Saifert. O QUE É CORTISOL, COMO SE PRODUZ E PRINCIPAIS DÚVIDAS SOBRE O ASSUNTO. 2019. Disponível em: <https://www.manipulae.com.br/artigos/o-que-e-cortisol,-como-se-produz-e-principais-duvidas-sobre-o-assunto>. Acesso em: 23 maio 2020.