Glicogênese e manutenção dos níveis sanguíneos das glicose

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1. Glicogênese e manutenção dos níveis sanguíneos das glicose
Durante o jejum, muitas das reações da glicólise são revertidas no fígado para produzir
glicose e manter os níveis sangüíneos de glicose. Esse processo de produção de glicose é
chamado de gliconeogênese. A gliconeogênese, a qual ocorre primariamente no fígado, é a
rota de síntese de glicose a partir de outros compostos que não pertencem à classe dos
carboidratos. Em humanos, os maiores precursores de glicose são lactato, glicerol e
aminoácidos, particularmente a alanina. Exceto pelas três etapas-chave, as reações da
gliconeogênese são o reverso das etapas da glicólise (Figura 31.1). As reações da
gliconeogênese que não utilizam enzimas da glicólise envolvem as etapas irreversíveis,
reguladas da glicólise. Essas três etapas são a conversão de (a) piruvato a fosfoenolpiruvato,
(b) frutose-1,6- bifosfato a frutose-6-fosfato e (c) glicose 6-fosfato a glicose.
Alguns tecidos do corpo, como o cérebro e as células sangüíneas vermelhas, não podem
sozinhos sintetizar glicose; contudo, dependem de glicose para energia. A longo prazo, a
maioria dos tecidos requer glicose para outras funções, como a síntese da parte ribose dos
nucleotídeos ou a porção carboidrato de glicoproteínas e glicolipídeos. Entretanto, para
sobreviver, os humanos têm mecanismos para manter os níveis sangüíneos de glicose.
Após uma refeição contendo carboidratos, os níveis sangüíneos de glicose se elevam (Figura
31.2). Alguma glicose da dieta é armazenada no fígado como glicogênio. Após 2 ou 3 horas
de jejum, esse glicogênio começa a ser degradado pelo processo de glicogenólise, e a glicose
é liberada para o sangue. À medida que as reservas de glicogênio diminuem, os
triacilgliceróis do tecido adiposo são degradados, fornecendo ácidos graxos como um
substrato energético alternativo e glicerol para a síntese de glicose por gliconeogênese.
Os aminoácidos também são liberados do músculo e servem como precursores
gliconeogênicos. Durante um jejum de uma noite, os níveis sangüíneos de glicose são
mantidos tanto por glicogenólise como por gliconeogênese. Contudo, após cerca de 30 horas
de jejum, a maioria das reservas hepáticas de glicogênio está depletada. Subseqüentemente, a
gliconeogênese é a única fonte de glicose sangüínea. As alterações no metabolismo da glicose
que ocorrem durante a mudança do estado alimentado para o estado de jejum são reguladas
pelos hormônios insulina e glucagon. A insulina está aumentada durante o estado alimentado
e o glucagon está elevado durante o jejum.
A insulina estimula o transporte de glicose para dentro de certas células, como músculo e
tecido adiposo. A insulina também altera a atividade de enzimas-chave que regulam o
metabolismo, estimulando o armazenamento de substratos energéticos. O glucagon tem
efeitos contrários aos da insulina, estimulando a liberação de substratos energéticos
armazenados e a conversão de lactato, aminoácidos e glicerol a glicose.
Os níveis sangüíneos de glicose são mantidos não apenas no jejum, mas também durante o
exercício, quando as células do músculo captam a glicose do sangue e a oxidam para obter
energia. Durante o exercício, o fígado fornece glicose para o sangue pelo processo de
glicogenólise e gliconeogênese.
A suspeita de diagnóstico de diabetes melito (DM) deve ocorrer se um nível venoso de
glicose sangüínea coletado independentemente de quando foi ingerido alimento pela última
vez (uma amostra “aleatória” de glicose sangüínea) estiver “inequivocamente elevado” (ou
seja, ≥ 200 mg/dL), em especial em um paciente que manifesta os sinais e sintomas clássicos
de hiperglicemia crônica (polidipsia, poliúria, visão borrada, cefaleias, perda rápida de peso,
algumas vezes acompanhados de náusea e vômitos).
Para confirmar o diagnóstico, o paciente deve fazer jejum durante a noite (10 a 16 horas), e a
glicose sangüínea deve ser repetida. Valores menores do que 110 mg/dL são considerados
normais. Valores maiores do que 140 mg/dL são indicativos de DM. A hemoglobina
glicosilada deve ser medida para determinar a extensão da hiperglicemia nas últimas 4 a 8
semanas. Valores de glicose sanguínea após jejum entre 111 e 140 mg/dL são chamados de
tolerância à glicose diminuída em jejum (TGD), e testagens posteriores devem ser realizadas
para determinar se essas pessoas eventualmente desenvolvem diabetes melito.
Embora o teste oral de tolerância à glicose (TTG) seja contra-indicado para pacientes que
claramente têm diabetes melito, ele é utilizado para pacientes com glicose sanguínea na faixa
de TGD (entre 115 e 140 mg/dL). No TTG, uma paciente não-grávida que fez jejum durante
a noite recebe 75 g de glicose em uma solução aquosa. Amostras sanguíneas são retiradas
antes da carga oral de glicose e 30, 60, 90 e 120 minutos após. Se qualquer das amostras 30,
60, 90 e 120 minutos após for maior do que 200 mg/dL, indica DM. O diagnóstico de TGD e
da forma mais grave de intolerância à glicose (DM) é fundamentado nos níveis sangüíneos de
glicose, pois não existe característica mais específica para o distúrbio. A diferença entre TGD
e DM é confusa, pois um nível de glicose sanguínea de um paciente pode variar de forma
significativa com dosagens seriadas no tempo sob mesmas condições de dieta e atividade. O
transporte renal tubular máximo na pessoa saudável é tal que a glicose não aparecerá na urina
até que o nível de glicose sangüínea ultrapasse 180 mg/dL. Como resultado, fitas reagentes
(Tes-Tape ou Dextrostix) desenvolvidas para detectar a presença de glicose na urina não são
sensíveis o sufi ciente para estabelecer um diagnóstico precoce de DM.
2. METABOLISMO DA GLICOSE NO FÍGADO
A glicose serve como substrato energético para a maioria dos tecidos do corpo. Ela é o
principal substrato energético para certos tecidos, como o cérebro e as células sangüíneas
vermelhas. Após uma refeição, o alimento é a fonte de glicose sangüínea. O fígado oxida a
glicose e armazena o excesso como glicogênio. O fígado também utiliza a via da glicólise
para converter glicose a piruvato, o qual fornece carbono para a síntese de ácidos graxos. O
glicerol-3-fosfato, produzido a partir de intermediários glicolíticos, combina-se com ácidos
graxos para formar triacilgliceróis, os quais são secretados no sangue em lipoproteínas de
muito baixa densidade (VLDL, do inglês very-low-density lipoproteins; explicado em
detalhes no Capítulo 32). Durante o jejum, o fígado libera glicose para o sangue, de tal modo
que os tecidos dependentes de glicose não sofrem de uma perda de energia. Dois mecanismos
estão envolvidos nesse processo: glicogenólise e gliconeogênese. Os hormônios,
particularmente insulina e glucagon, determinam se a glicose passa através da glicólise ou se
as reações são revertidas e a glicose é produzida por gliconeogênese.
3. Gliconeogênese
A gliconeogênese, o processo pelo qual a glicose é sintetizada a partir de precursores
não-carboidratos, ocorre principalmente no fígado sob condições de jejum. Sob condições
mais extremas de jejum prolongado, o córtex renal também pode produzir glicose. Na maior
parte, a glicose produzida no córtex renal é utilizada na medula renal, mas uma parte pode
entrar na corrente sanguínea. Iniciando com piruvato, a maioria das etapas da gliconeogênese
é simplesmente o reverso daquelas da glicólise (Figura 31.3). De fato, essas rotas diferem
apenas em três pontos.
As enzimas envolvidas em catalisar essas etapas são reguladas de tal modo que glicólise e
gliconeogênese predominam, dependendo das condições fisiológicas. A maioria das etapas da
gliconeogênese utiliza as mesmas enzimas que catalisam o processo de glicólise.
O fluxo de carbono, é claro, ocorre na direção inversa. Três sequências de reações diferem
das etapas correspondentes na glicólise. Elas envolvem a conversão de piruvato a
fosfoenolpiruvato (PEP) e as reações que removem fosfato da frutose-1,6-bisfosfato para
formar frutose-6-fosfato e da glicose-6-fosfato para formar glicose (ver Figura 31.3). A
conversão de piruvato a PEP é catalisada durantea gliconeogênese por uma série de enzimas
em vez de uma única enzima utilizada para a glicólise. Cada uma das reações que remove
fosfato da frutose-1,6-fosfato e da glicose 6-fosfato utiliza uma única enzima que difere das
enzimas correspondentes da glicólise. Embora fosfato seja adicionado durante a glicólise por
quinases, as quais utilizam trifosfato de adenosina (ATP), ele é removido durante a
gliconeogênese por fosfatases que liberam Pi por reações de hidrólise
4. Precursores para a gliconeogênese
As três maiores fontes de carbonos para a gliconeogênese em humanos são lactato, glicerol e
aminoácidos, particularmente a alanina. O lactato é produzido por glicólise anaeróbica nos
tecidos como o músculo em exercício ou as células sangüíneas vermelhas, bem como nos
adipócitos durante o estado alimentado. O glicerol é liberado das reservas adiposas de
triacilgliceróis, e os aminoácidos se originam principalmente do fundo comum (pools) de
aminoácidos no músculo, onde podem ser obtidos pela degradação de proteína do músculo. A
alanina, o principal aminoácido gliconeogênico, é produzida no músculo a partir de outros
aminoácidos e de glicose (ver Capítulo 38).
5. Formação de Intermediários Gliconeogênicos a partir de Fontes de Carbono
As fontes de carbono para a gliconeogênese formam piruvato, intermediários do ciclo do
ácido tricarboxílico (TCA) ou intermediários comuns tanto à glicólise quanto à
gliconeogênese.
6. LACTATO, AMINOÁCIDOS E GLICEROL
O piruvato é produzido no fígado a partir dos precursores glicogênicos lactato e alanina. A
lactato-desidrogenase oxida lactato a piruvato, produzindo NADH (Figura 31.4A), e a
alanina-aminotransferase converte alanina a piruvato (ver Figura 31.4B). Embora a alanina
seja o principal aminoácido glicogênico, outros aminoácidos, como a serina, servem como
fontes de carbono para a síntese de glicose, pois também formam piruvato, o substrato para a
etapa inicial do processo. Alguns aminoácidos formam intermediários do TCA (ver Capítulo
20), os quais podem entrar na rota gliconeogênica. Os carbonos do glicerol são
gliconeogênicos, formam diidroxiacetona-fosfato (DHAP), um intermediário glicolítico (ver
Figura 31.4C).
7. PROPIONATO
Os ácidos graxos com um número ímpar de átomos de carbonos, os quais são obtidos
principalmente a partir de vegetais na dieta, produzem próprionil-CoA a partir dos três
carbonos na extremidade da cadeia (ver Capítulo 23). Esses carbonos são precursores
relativamente menores da glicose em humanos. A propionil-CoA é convertida a
metilmalonil-CoA, a qual sofre um rearranjo no esqueleto de carbono para formar
succinil-CoA, um intermediário de 4 carbonos do ciclo do TCA que pode ser utilizado para a
gliconeogênese. Os carbonos remanescentes de um ácido graxo de cadeia ímpar formam
acetil-CoA, a partir da qual não ocorre síntese “líquida” de glicose. A oxidação de ácidos
graxos produz acetil-CoA. Devido ao fato de a reação da piruvato-desidrogenase ser
termodinâmica e cineticamente irreversível, a acetil-CoA não forma piruvato para a
gliconeogênese. Portanto, se a acetil-CoA é destinada a produzir glicose, ela deve entrar no
ciclo do TCA e ser convertida a malato. Para cada dois carbonos da acetil-CoA que são
convertidos a malato, dois carbonos são liberados como CO2: um na reação catalisada pela
isocitrato-desidrogenase e outro na reação catalisada pela -cetoglutarato-desidrogenase.
Portanto, não há síntese “líquida” de glicose a partir de acetil-CoA
8. ALTERAÇÕES NOS NÍVEIS DE GLICOSE SANGÜÍNEA APÓS UMA
REFEIÇÃO
As transições metabólicas que ocorrem quando uma pessoa faz uma refeição e que progridem
pelos vários estágios de jejum foram descritas em detalhes nos capítulos prévios. Esse
capítulo revisa os conceitos apresentados nos capítulos anteriores. Devido ao fato de a
compreensão minuciosa desses conceitos ser importante para a medicina, uma revisão não
apenas está indicada, mas é essencial. Após uma refeição rica em carboidratos, a glicose
sangüínea se eleva de um nível de jejum de aproximadamente 80 a 100 mg/dL (~5 mM) para
um nível de cerca de 120 a 140 mg/dL (8 mM) dentro de um período de 30 minutos a 1 hora
(Figura 31.11). A concentração de glicose no sangue, então, começa a diminuir, retornando à
faixa do jejum aproximadamente duas horas após a refeição (ver também Capítulo 26). Os
níveis de glicose sanguínea aumentam quando a glicose da dieta é digerida e absorvida. Os
valores não sobem mais do que aproximadamente 140 mg/dL em uma pessoa saudável
normal, pois os tecidos captam a glicose do sangue, armazenando-a para uso subseqüente e
oxidando-a para produzir energia. Após a refeição ser digerida e absorvida, os níveis de
glicose sanguínea declinam, pois as células continuam a metabolizar a glicose. Se os níveis
de glicose sanguínea continuarem a subir após uma refeição, a alta concentração de glicose
causará a liberação de água dos tecidos como resultado do efeito osmótico da glicose. Os
tecidos irão se tornar desidratados, e sua função será afetada. Um coma hiperosmolar pode
ocorrer por desidratação do cérebro. Inversamente, se os níveis de glicose sanguínea
continuam a diminuir após uma refeição, os tecidos que dependem de glicose sofrem de uma
perda de energia. Se os níveis de glicose sangüínea diminuem abruptamente, o cérebro não
será capaz de produzir uma quantidade adequada de ATP.
Isso resultará em tontura, seguida de sonolência e, finalmente, coma. As células sangüíneas
vermelhas não são capazes de produzir ATP o suficiente para manter a integridade de suas
membranas. A hemólise dessas células diminuirá o transporte de oxigênio para os tecidos do
corpo. Eventualmente, todos esses tecidos que dependem de oxigênio para a produção de
energia falharam em realizar suas funções normais.
Se o problema for grave o suficiente, a morte poderá ocorrer.
Consequências devastadoras de excesso ou insuficiência de glicose normalmente são
evitadas, pois o corpo é capaz de regular seus níveis de glicose sanguínea. À medida que a
concentração de glicose sangüínea se aproxima da faixa normal de 80 a 100 mg/dL
aproximadamente duas horas após uma refeição, o processo de glicogenólise é ativado no
fígado. O glicogênio hepático é a fonte primária de glicose sangüínea durante as primeiras
horas de jejum. Subseqüentemente, a gliconeogênese começa a ter um papel como fonte
adicional de glicose sanguínea. O carbono para a gliconeogênese, um processo que ocorre no
fígado, é fornecido por outros tecidos.
O músculo em exercício e as células sangüíneas vermelhas fornecem lactato por meio da
glicólise; o músculo também fornece aminoácidos pela degradação de proteínas, e o glicerol é
liberado do tecido adiposo à medida que as reservas de triacilgliceróis são mobilizadas.
Mesmo durante um jejum prolongado, os níveis de glicose sangüínea não diminuem muito.
Após 5 a 6 semanas de jejum, os níveis de glicose sanguínea diminui para apenas 65 mg/dL
(Tabela 31.2).
9. Níveis de Glicose Sangüínea no Estado Alimentado
O principal fator envolvido na regulação dos níveis de glicose sanguínea é a própria
concentração de glicose sanguínea e de hormônios, particularmente insulina e glucagon. À
medida que os níveis de glicose sangüínea se elevam após uma refeição, a concentração
aumentada de glicose estimula as células do pâncreas para liberar insulina (Figura 31.12).
Certos aminoácidos, particularmente arginina e leucina, também estimulam a liberação de
insulina pelo pâncreas. Os níveis sangüíneos de glucagon, o qual é secretado pelas células do
pâncreas, podem aumentar ou diminuir, dependendo do conteúdo da refeição. Os níveis de
glucagon diminuem em resposta a uma refeição rica em carboidratos, mas podem aumentar
em resposta a uma refeição rica em proteínas. Após uma refeição típica mista contendo
carboidrato, proteína e gordura, os níveis de glucagon permanecem relativamente constantes
enquanto os níveis de insulina aumentam (Figura. 31.13).
10. DESTINO DA GLICOSE DA DIETA NO FÍGADO
Após uma refeição, o fígado oxida glicose para preencher suasnecessidades imediatas de
energia. Qualquer excesso de glicose é convertido para armazenar substratos energéticos. O
glicogênio é sintetizado e armazenado no fígado, e a glicose é convertida em ácidos graxos e
na porção glicerol que reage com os ácidos graxos para produzir triacilgliceróis.
Esses triacilgliceróis são agrupados em lipoproteínas de densidade muito baixa (VLDL, do
inglês very-low-density lipoproteins) e transportados para o tecido adiposo, onde os ácidos
graxos são armazenados nos triacilgliceróis adiposos.
Os mecanismos regulatórios controlam a conversão de glicose em substratos energéticos
armazenados. Quando a concentração de glicose se eleva na veia porta, a concentração de
glicose no fígado pode aumentar do nível de jejum de 80 a 100 mg/ dL (~5 mM) para uma
concentração de 180 a 360 mg/dL (10 a 20 mM). Conseqüentemente, a velocidade da reação
da glicoquinase aumenta devido ao fato de essa enzima ter um S0,5 (Km) para a glicose
(Figura 31.14). A glicoquinase também é induzida por uma dieta rica em carboidratos; a
quantidade da enzima aumenta em resposta a níveis elevados de insulina.
A insulina promove o armazenamento de glicose como glicogênio por se contrapor aos
efeitos da fosforilação estimulada pelo glucagon. A resposta à insulina ativa as fosfatases que
desfosforila a glicogênio-sintase (o que leva à ativação da glicogênio sintase) e a
glicogênio-fosforilase (o que leva à inibição da enzima) (Figura 31.15A). A insulina também
promove a síntese dos triacilgliceróis que são liberados do fígado para o sangue como VLDL.
Os mecanismos regulatórios para esse processo são descritos no Capítulo 33.
12. DESTINO DA GLICOSE DA DIETA NOS TECIDOS PERIFÉRICOS
Quase toda célula no corpo oxida glicose para energia. Certos tecidos cruciais,
particularmente cérebro, outros tecidos nervosos e células sangüíneas vermelhas, dependem
em especial de glicose para seu suprimento de energia. O cérebro necessita de
aproximadamente 150 g de glicose por dia. Além disso, cerca de 40 g/dia de glicose são
necessários por outros tecidos dependentes de glicose. Adicionalmente, todos os tecidos
necessitam de glicose para a rota da pentose-fosfato, e muitos tecidos utilizam a glicose para
a síntese de glicoproteínas e de outros compostos que contêm carboidratos. A insulina
estimula o transporte de glicose para as células adiposas e musculares pela promoção da
liberação de transportadores de glicose para a membrana celular (ver Figura 31.15C). Outros
tecidos, como o fígado, o cérebro e as células sangüíneas vermelhas, têm um tipo diferente de
transportador de glicose que não é afetado de forma tão significativa por insulina. No
músculo, o glicogênio é sintetizado após uma refeição por um mecanismo similar àquele do
fígado (ver Figura 31.15B). Diferenças metabólicas existem entre esses tecidos (ver Capítulo
28), mas, em essência, a insulina estimula a síntese de glicogênio no músculo em repouso
assim como o fígado. Uma diferença-chave entre músculo e fígado é que a insulina estimula
bastante o transporte de glicose nas células musculares, mas apenas levemente seu transporte
nas células hepáticas.
13. RETORNO DA GLICOSE SANGÜÍNEA PARA OS NÍVEIS DE JEJUM
Após uma refeição ter sido digerida e absorvida, os níveis de glicose sangüínea atingem um
nível e, então, começam a declinar. A captação da glicose da dieta pelas células,
particularmente aquelas no fígado, no músculo e no tecido adiposo, diminui os níveis de
glicose sangüínea. Duas horas após uma refeição, os níveis de glicose retornam para o nível
de jejum de menos de 140 mg/dL. B. Níveis de Glicose Sangüínea no Estado de Jejum 1.
14. ALTERAÇÕES NOS NÍVEIS DE INSULINA E GLUCAGON
Durante o jejum, quando os níveis de glicose sanguínea diminuem, os níveis de insulina
diminuem, e os níveis de glucagon aumentam. Essas alterações hormonais levam o fígado a
degradar glicogênio pelo processo de glicogenólise e a produzir glicose pelo processo de
gliconeogênese, de tal modo que os níveis de glicose sangüínea são mantidos.
15. ESTIMULAÇÃO DA GLICOGENÓLISE
Dentro de poucas horas após uma refeição rica em carboidrato, os níveis de glucagon
começam a se elevar. O glucagon se liga a receptores da superfície celular e ativa
adenil-ciclase, causando aumento dos níveis de AMPc nas células hepáticas (Figura 31.16). O
AMPc ativa a proteína-quinase A, a qual fosforila e inativa a glicogênio-sintase. Portanto, a
síntese de glicogênio diminui. Ao mesmo tempo, a proteína-quinase A estimula a degradação
de glicogênio por um mecanismo de duas etapas. A proteína-quinase A fosforila e ativa a
fosforilase-quinase. Essa enzima, por sua vez, é fosforila e ativa a glicogênio-fosforilase.
16. ESTÍMULO DA GLICONEOGÊNESE
Quatro horas após uma refeição, o fígado está fornecendo glicose para o sangue não apenas
pelo processo de glicogenólise, mas também pelo processo de gliconeogênese. As alterações
hormonais levam os tecidos periféricos a liberarem precursores que fornecem carbono para a
gliconeogênese, especificamente lactato, aminoácidos e glicerol. Os mecanismos regulatórios
promovem a conversão de precursores gliconeogênicos em glicose (Figura 31.17). Esses
mecanismos impedem a ocorrência de potenciais ciclos fúteis, os quais continuamente
converteriam substratos a produtos enquanto consumirem energia sem produzir resultado útil.
Esses mecanismos regulatórios inativam as enzimas glicolíticas piruvato-quinase,
fosfofrutoquinase-1 (PFK- 1) e glicoquinase durante o jejum e promovem o fluxo de carbono
para a glicose pela gliconeogênese. Esses mecanismos operam em três etapas, nas quais a
glicólise e a gliconeogênese diferem:
17. Níveis de Glicose Sangüínea Durante Jejum Prolongado (Desnutrição ou Inanição)
Durante jejum prolongado, diversas alterações na utilização de substratos energéticos
ocorrem. Essas alterações levam os tecidos a utilizar menos glicose do que utilizem durante
períodos breves de jejum e a utilizar predominantemente substratos energéticos derivados dos
triacilgliceróis adiposos (ou seja, ácidos graxos e seus derivados, os corpos cetônicos).
Portanto, os níveis de glicose sangüínea não diminuem drasticamente. De fato, após 5 a 6
semanas de jejum, os níveis de glicose sanguínea ainda estão na faixa de 65 mg/dL (Figura
31.19, ver Tabela 31.2). A principal alteração que ocorre no jejum prolongado é uma
elevação dramática nos níveis de corpos cetônicos após 3 a 5 dias de jejum (ver Figura
31.19). Nesses níveis, o cérebro e outros tecidos nervosos começam a utilizar corpos
cetônicos e, como consequência, oxidam menos glicose, precisando de cerca de um terço da
glicose (aproximadamente 40 g/dia) necessária sob condições normais de dieta. Como
resultado da utilização reduzida de glicose, a velocidade da gliconeogênese no fígado
diminui, como ocorre com a produção de uréia (ver Figura 31.19). Uma vez que nesse estágio
de jejum prolongado os aminoácidos, obtidos da degradação das proteínas existentes, são os
principais precursores gliconeogênicos, as necessidades reduzidas de glicose nos tecidos
diminuem a velocidade de degradação de proteínas e, assim, a velocidade de formação de
uréia. A proteína do músculo e de outros tecidos é, portanto, poupada, pois há menor
necessidade de aminoácido para a gliconeogênese.
18. Resumo das Fontes de Glicose Sangüínea
Imediatamente após uma refeição, os carboidratos da dieta servem como fonte principal de
glicose sanguínea (Figura 31.20). Quando os níveis de glicose sangüínea retornam à faixa de
jejum dentro de duas horas após uma refeição, a glicogenólise é estimulada e começa a
fornecer glicose para o sangue. Subseqüentemente, a glicose também é produzida por
gliconeogênese. Durante um jejum de 12 horas, a glicogenólise é a principal fonte de glicose
sangüínea. Assim, ela é a maior rota pela qual a glicose é produzida no estado basal (após um
jejum de 12 horas).
Contudo, em cerca de 16 horas de jejum, a glicogenólise e a gliconeogênese contribuem
igualmente para a manutenção da glicose sanguínea. Em 30 horas após uma refeição,as
reservas de glicogênio hepático estão bastante depletadas. Subseqüentemente, a
gliconeogênese é a principal fonte de glicose sanguínea. Os mecanismos que levam gorduras
a serem utilizadas como fonte principal de substratos energéticos e que permitem que os
níveis de glicose sangüínea sejam mantidos durante períodos de privação alimentar resultam
em conservação das proteínas do corpo, permitindo, assim, a sobrevivência durante jejum
prolongado por períodos freqüentemente excedendo a um ou mais meses.
18. Níveis de Glicose Sangüínea Durante Exercício
Durante o exercício, mecanismos muito similares àqueles que são utilizados durante o jejum
operam para manter os níveis de glicose sanguínea. O fígado mantém os níveis de glicose
sangüínea por glicogenólise e gliconeogênese induzida tanto pelo glucagon como pela
adrenalina. A utilização de substratos energéticos pelo músculo durante o exercício, incluindo
a captação e a utilização de glicose sangüínea, é discutida no Capítulo 47.
19. As plantas são a fonte vital do suprimento de glicose na Terra. Elas produzem glicose a
partir do CO2 atmosférico pelo processo de fotossíntese (Figura 31.21A). Em contraste com
as plantas, os humanos não podem sintetizar glicose pela fixação de CO2.
Embora tenha um processo chamado de gliconeogênese, o termo pode na verdade ser errado.
Uma glicose diferente não é produzida pela gliconeogênese; os compostos produzidos a partir
de glicose são simplesmente reciclados em glicose. O corpo humano obtém glicose a partir
das plantas, incluindo bactérias, que são ingeridas e, em alguma extensão, a partir de animais
na alimentação. O ser humano utiliza essa glicose como substrato energético e como fonte de
carbono para a síntese de ácidos graxos, aminoácidos e outros carboidratos (ver Figura
31.21B). A glicose é armazenada como glicogênio, o qual, junto com a gliconeogênese,
fornece glicose quando há necessidade de energia (ver Figura 3.2.1C).
O lactato, uma das fontes de carbono para a gliconeogênese, é na verdade produzido a partir
de glicose pelos tecidos que obtêm energia oxidando glicose a piruvato pela glicólise. O
piruvato é, então, reduzido a lactato, liberado na corrente sanguínea e reconvertido a glicose
pelo processo de gliconeogênese no fígado. Esse processo é conhecido como ciclo de Cori
(Figura 31.21D).
Os carbonos da alanina, outra fonte de carbono para a gliconeogênese, podem ser produzidos
a partir de glicose. No músculo, a glicose é convertida pela glicólise a piruvato e é
transaminada a alanina. A alanina do músculo é reciclada com glicose no fígado. Esse
processo é conhecido como ciclo da glicose-alanina (Figura 31.21E). A glicose também pode
ser utilizada para produzir aminoácidos não-essenciais além da alanina, os quais são
subsequentemente reconvertidos a glicose no fígado por gliconeogênese.
Mesmo os aminoácidos essenciais que são obtidos das proteínas da dieta pelo corpo humano
são sintetizados nas plantas e nas bactérias utilizando glicose como fonte principal de
carbono. Portanto, todos os aminoácidos que são convertidos a glicose em humanos,
incluindo os aminoácidos essenciais, foram antes sintetizados a partir de glicose. A produção
de glicose a partir de glicerol, a terceira maior fonte de carbono para a gliconeogênese,
também é um processo de reciclagem. O glicerol é derivado de glicose pelo intermediário da
glicólise, a diidroxiacetona-fosfato. Os ácidos graxos são, então, esterifi cados a glicerol e
armazenados como triacilgliceróis. Quando esses ácidos graxos são liberados a partir do
triacilglicerol, a porção glicerol pode passar para o fígado e ser reconvertida a glicose (ver
Figura 31.21F).