METABOLISMO DA GLICOSE NO SISTEMA NERVOSO

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METABOLISMO DA GLICOSE NO SISTEMA NERVOSO 
 
Bom, em relação ao metabolismo da glicose no sistema nervoso... 
 
 
 
Porque estudar esse metabolismo da glicose no SN? Na verdade a gente entende que as 
nossas células requerem continuamente um aporte energético para garantir a sua 
sobrevivência e o tecido cerebral tem um consumo energético grande por conta da grande 
atividade que essas células executam o tempo inteiro, elas não param de funcionar. 
 
Quando a gente está dormindo, por exemplo, o cérebro não parou, na verdade a gente tem 
uma atividade diferente de quando a gente está acordado, mas está havendo um intenso 
processamento e, dependendo do estágio de sono, o consumo de glicose é muito 
semelhante ao consumo de glicose de quando você está acordado. Existem alguns estudos 
que foram realizados ao longo das fases dos ciclos de sono, então esse elevado consumo 
de energia depende de substratos que vão ser metabolizados para garantir a liberação de 
energia. E o substrato que a gente discute que tipicamente um neurônio vai utilizar é a 
glicose, e no metabolismo oxidativo a gente casa o seguinte: eu preciso de glicose e eu 
preciso de oxigênio, porque o rendimento energético no metabolismo da glicose é muito 
baixo se não tiver oxigênio e é uma via que rapidamente vai ser inviabilizada na ausência 
de oxigênio. 
 
 Na via glicosídica, que vocês viram no 1º período, o final é chegar no ácido lático. Então eu 
tenho uma produção baixa de ATP, metade dos ATPS que eu estou produzindo, as 
moléculas de ATP, eu vou ter que utilizar na própria via, então o rendimento final são 2 
moléculas de ATP. E quando eu estou metabolizando a glicose no metabolismo oxidativo, 
pra cada molécula de glicose eu vou ter, dependendo do livro que você estudar, 36 a 37 
moléculas de ATP. Então é uma diferença muito grande, e ai o neurônio e extremamente 
dependente de glicose e ele não dispõe de uma reserva suficiente pra assegurar a 
manutenção das atividades metabólicas das células por um tempo prolongado. 
 
 
 
Então a gente vê o seguinte que, em termos de consumo geral no metabolismo cerebral a 
gente precisa receber, a cada minuto, 15% do débito cardíaco médio de repouso de um 
adulto que é algo em torno de 5 a 6L. Significa então que eu preciso receber em média em 
torno de 750ml de sangue por minuto no cérebro NO MÍNIMO. E isso porque? Porque ele 
tem uma atividade muito intensa, se a gente for analisar, o consumo de oxigênio cerebral 
representa 20% de todo o oxigênio que nosso corpo está consumindo e ele consome 1/4 da 
glicose. 
Quando a gente analisa como e que é feito esse consumo, a gente percebe que 40% é pra 
manter as células intactas/ integras, manter a estrutura celular; 60% é pra manter o 
funcionamento, e boa parte disso envolve o gasto com a bomba de sódio e potássio que 
mantém o gradiente eletroquímico através da membrana. Então a principal necessidade 
metabólica é garantir o transporte de íons através da membrana. 
- Como é que o cérebro recebe nutrientes? Recebe nutrientes que vem no sangue, então o 
fluxo sanguíneo cerebral assegura nutrientes e oxigênio e ele representa ai, a gente diz por 
minuto, 15% do debito cardíaco o que dá mais ou menos 55ml pra cada 100g de tecido 
cerebral por minuto. 
- Porque que há necessidade desse aporte continuo? Porque a gente não tem estoque para 
assegurar essa atividade de maneira sustentável 
 
 
- Então nos já falamos que o fluxo sanguíneo cerebral e de 55ml pra cada 100g de tecido 
por minuto 
- O consumo de glicose é representado em torno de 31 micro mols/ 100g/ minuto 
- A reserva de glicogênio é muito baixa nos neurônios e ai o depósito é de 
aproximadamente 3 mili mols/kg, só que quando a gente vai analisar em termos totais 
significa que eu tenho pouco mais do que isso ai dependendo do tamanho do cérebro. 
- E as células não tem a mesma sensibilidade a falta de oxigênio e glicose: Quais são as 
células que vão ser mais sensíveis, que dependem mais da glicose? Os neuronios, depois 
as celulas gliais incluindo os oligodendrocitos ne, ai os astrocitos e as celulas endoteliais. 
Então a lesão que ocorre por falta de oxigenação e glicose ela vai atingir primeiro o 
neurônios e depois os outros e assim vai. 
E a gente ver que em diferentes regiões do encéfalo, essa sensibilidade também e 
diferente, os neurônios pequenos são mais sensíveis, os neurônios da camada 3, 5 e 6 do 
neocórtex, as células de purkinje la no cerebelo, as células CA1, CA4 e CA3 no hipocampo. 
Então a sensibilidade ela varia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A gente diz o seguinte : o consumo de oxigênio ele é mantido em média em 3,4 ml de 
oxigênio para cada 100 g por minuto, mas ele pode ter uma variação que varia de 1,8 a 3,9, 
ml , a gente só consegue extrair do sangue 35% do oxigênio que tá sendo transportado, 
então o cérebro vai dar depender muito do que está chegando. 
Os aminoácidos eles entram nas células nervosas por transporte seletivo e a maioria 
depende de transportadores específicos, pouca coisa passa passivamente por difusão e os 
aminoácidos que estão na forma L, como os aromáticos e etc, eles têm diferentes tipos de 
transportadores. Mas o objetivo principal desses aminoácidos não é garantir energia, é 
servir como substrato para a síntese de neurotransmissores, pra se síntese de proteínas 
estruturais. 
 
Eu já falei do consumo de glicose, a gente vê que no caso da micose também, embora esse 
transporte que ele esteja passivo, mas ele é um transporte passivo por difusão facilitada, 
quase toda a glicose que entra nas células nervosas entra por difusão facilitada, então 
depende de transportadores de glicose, e nos neurônios esses transportadores de glicose 
são do tipo GLUT3 nós astrocitos, GLUT1, e nas micróglia, GLUT5,, são diferentes dos 
transportadores de glicose que a gente discute na membrana da célula muscular 
esquelética e nos adipócitos. O GLUT4 para transformar a glicose depende muito da 
insulina, esses outros são independente de insulina. 
 
 
 
 Então, o consumo de glicose ele ocorre principalmente na substância cinzenta, que aonde 
fica os corpos neuronais, e esse metabolismo ele é quase que exclusivamente ( 90%) é 
metabolismo oxidativo, metabolismo aeróbico, aí a gente precisa de todo aquele mecanismo 
que envolve a glicólise, o ciclo de krebs e o sistema de transporte de elétrons, que aí a 
gente vai ver a oxidação dos carboidratos, que vai a cadeia de carboidratos, que vai 
possibilitando a formação de compostos fosfatados, especialmente com que o ATP para 
que a queda da ligação fosfato rica em energia, permita a liberação dessa energia 
necessária para manter a integridade estrutural e para garantir a função. Então é um fato 
importante que a gente tem uma reserva muito baixo de glicogênio no Sistema nervoso 
central. 
 
E a gente diz que embora o cérebro represente de 2% do peso corporal, ele consome 20% 
de todo o oxigênio, a cada minuto. O consumo de oxigênio de um adulto médio é de 250 
ML, ou seja, o cérebro consome 50ML, pra atender 2% da massa corporal. O fluxo 
sanguíneo cerebral representa 15% do débito cardíaco total que seria em torno de 750ml 
por minuto. Quanto a distribuição, a gente vê o que é 4 vezes maior na substância cinzenta 
do que a nossa substância branca. Pois é na substância cinzenta que estão os corpos 
neuronais. 
 
O fluxo sanguíneo ele depende diretamente da pressão de perfusão da pressão sanguínea 
cerebral e ele é inversamente proporcional a resistência oferecida a passagem da massa 
sanguínea. Então é importante que essa resistência não aumente, e é importante que a 
pressão de perfusão seja mantido normal pra garantir que o fluxo sanguíneo atenda a 
demanda metabólica. 
 
No metabolismo cerebral que a gente discute que utilizando a glicose na presença de 
oxigênio a gente vai ter oxidação completa da glicose, garantindo uma produção ótima de 
ATP e dando além do ATP como o produtofinal, CO2 e água, isso no metabolismo 
oxidativo bem claro. 
 
 E aí a gente vê aqui o resumo do esquema de oxidação da glicose, em que depende de um 
conjunto de enzima para fazer essa utilização de glicose, que em termos relativos é 10 
vezes maior que a média corporal né, que envolve muito esse sistema de transporte. 
 
A relação do fluxo com a concentração do metabólitos, a gente entende que quanto menor 
a concentração de substrato, maior impacto o fluxo ele pode ter em uma determinada via 
metabólica, no caso do cérebro isso é um fato, porque a concentração em termo de 
estoque é muito baixo, então o fluxo tem um impacto grande e a gente vai ver aí uma 
sensibilidade de um conjunto de metabólicos a qualquer alteração no fluxo. Se o fluxo 
sanguíneo se altera, em questão de milissegundos já se altera a concentração de NADH, 
em poucos segundos já começa a cair muito a disponibilidade de ATP e oxigênio, em 
alguns minutos, glicose de lactato se alteram muito, a concentração de lactato pode 
aumentar rapidamente. 
 
 Quando eu aumento dessa taxa de consumo em 100% eu vou reduzindo a meia vida dos 
metabólicos, no caso, glicose e lactato, para um minuto , 1,5 segundos para ATP, 0,3 
segundos para oxigênio e 5ms para NADH. 
 
 
 
 
 
No metabolismo aeróbico, a gente tá vendo aqui que a glicose é utilizada na via glicolítica, e 
dependendo do metabolismo oxidativo na mitocôndria eu vou ter o ciclo do ácido 
tricarboxílico e a cadeia de transporte de elétrons, o que pode render em média 36 
moléculas de ATP. Se não oxigênio, vai ficar somente na glicose, e aí esse essa via vai ser 
desviada para formação do lactato, que a gente tem ação da enzima lactato desidrogenase. 
 
-O acúmulo de ácido lático atrapalha a função celular, pois não conseguimos oxidar o 
lactato em grande quantidade. Conseguimos metabolizar em pequena quantidade até 
porque na condição anaeróbia estamos sem oxigênio. 
 
 
-Todas as células corporais possuem a capacidade de oxidar a glicose, mas nem todas têm 
a mesma capacidade de manejar o lactato, pois algumas células têm a capacidade maior de 
exportar ou de importar o lactato. De modo geral, as células normais oxidam mais glicose 
do que capturam, importam e exportam o lactato(isso ocorre em pequena quantidade). Já 
as células cancerosas possuem uma capacidade de reduzir o lactato e aumentar o fluxo 
glicolítico(exportam mais lactato que as células normais) 
 
Ação do lactato nas células cerebrais 
 
-É um metabólito importante na gliconeogênese cerebral 
- Pode ser gerado na glicose anaeróbica por conta de um desequilíbrio de perfusão 
sanguínea e oxigenação e atividade metabólica. 
- Na verdade o lactato pode ser captado por um neurônio e pelas células da glia e ele pode 
ser metabolizado para regeneração de ATP, mas essa capacidade é baixa. Então se ele 
começa a se acumular atrapalha. 
- Aqui vemos a capacidade de captação para oxidação, mas é uma capacidade baixa de 
metabolização: 
 
 
 
 
- Os astrócitos (células gliais) são capazes de produzir lactato e, esse lactato, ser 
transferido para os neurônios. Essa atividade está relacionada com o próprio maquinário 
metabólico do astrócito, pois ele tem poucas mitocôndrias e , assim, não consegue fazer o 
metabolismo oxidativo (pegando a glicose do glicogênio e oxidando completamente). Então 
o que ele faz é ir até a via que dá, que é produzir o lactato. Então ele tem uma capacidade 
oxidativa muito baixa e aí o lactato que ele está produzindo vai passando para os neurônios. 
 
- Outro aspecto é que esses astrócitos possuem um armazenamento de glicogênio muito 
maior do que a reserva de glicogênio dos neurônios, então mesmo tendo uma capacidade 
oxidativa menor eles conseguem fazer uma metabolismo glicolítico por um tempo maior que 
os neurônios, devido a essas reservas. 
 
 
 
 
 
 
- O glutamato é um neurotransmissor excitatório 
- O glutamato pode ser sintetizado a partir da glicose no tecido neural e aí se discute que o 
processo de carga, de preenchimento do neurotransmissor após sua liberação envolve a 
glutamina( aminoácido) e o glutamato( ácido glutâmico). 
- Os níveis corticais do glutamato precisam se manter em um estado estacionário, mas 
pode aumentar durante: uma anestesia geral (exceto quando se usa o isofluoro, que diminui 
a liberação de glutamato pelos terminais nervosos e é capaz de aumentar a captação). 
- Aqui mostramos a representação esquemática do ciclo glutamato-glutamina entre 
neurônios e os astrocitos: seria uma via interessante para metabolizar a amônia (NH3). 
Então o glutamato é liberado na fenda sináptica, depois é convertido em glutamina pela 
glutamina sintetase, e a glutamina é liberada no sangue pelo astrócito e depois será 
transportada para os neurônios. Esse processo modula uma série de reações para garantir 
a reposição de substâncias que pode ser utilizada no ciclo de krebs(ciclo do ácido tri-
carboxílico) repondo intermediários. 
 
 
 
 
-Aqui vemos diferentes concentrações de metabólicos cerebrais, comparando uma pessoa 
acordada, uma pessoa anestesiada e uma pessoa com isquemia cerebral. 
- Em uma pessoa acordada: a concentração de glicose é em média de 0,9+/-0,6, a 
concentração de lactato em torno de 1,4 , a de piruvato 103, glicerol 42 e glutamato 7. 
- Durante a anestesia, a concentração de glutamato mais do que dobrou, a concentração de 
glicerol e de piruvato diminuiu, glicose e lactato se mantiveram mais ou menos. 
- Em um processo de isquemia a concentração de glicose despencou, a de lactato subiu 
bruscamente, a de piruvato diminuiu, a de glicerol aumentou exageradamente junto à 
concentração do glutamato.