Prévia do material em texto
1 Índice 1. Aminoácidos.....................................................................................................................................pg 3 2. Proteínas...........................................................................................................................................pg 5 3. Enzimas............................................................................................................................................pg 7 4. Vitamina D e metabolismo de Ca2+/P..........................................................................................pg 11 5. Hemoglobina e mioglobina............................................................................................................pg 14 6. Coagulação sanguínea...................................................................................................................pg 16 7. Hormônios......................................................................................................................................pg 19 8. Carboidratos..................................................................................................................................pg 21 9. Metabolismo de carboidratos e ciclo de Krebs............................................................................pg 24 10. Cadeia respiratória e fosforilação oxidativa................................................................................pg 26 11. Gliconeogênese...............................................................................................................................pg 28 12. Metabolismo da frutose.................................................................................................................pg 30 13. Metabolismo da galactose.............................................................................................................pg 31 14. pH, Tampões, trocas gasosas e equilíbrio ácido-base..................................................................pg 33 15. Radicais livres................................................................................................................................pg 38 16. Via das pentoses e lipogênese........................................................................................................pg 42 17. Lipídios...........................................................................................................................................pg 45 18. Lipólise...........................................................................................................................................pg 47 19. Metabolismo de colesterol, ácidos e sais biliares e esteróides.....................................................pg 50 20. Metabolismo do ácido fólico e síntese de nucleotídeos................................................................pg 52 21. Transporte de lipídios....................................................................................................................pg 54 22. Catabolismo de nucleotídeos.........................................................................................................pg 56 23. Dislipidemias..................................................................................................................................pg 58 24. Metabolismo de proteínas.............................................................................................................pg 60 Bioquímica 2 25. Porfirinas........................................................................................................................................pg 63 26. Diabete Mellitus.............................................................................................................................pg 65 27. Icterícia...........................................................................................................................................pg 68 28. Álcool..............................................................................................................................................pg 70 29. Integração metabólica...................................................................................................................pg 73 30. Biofísica..........................................................................................................................................pg 77 3 Aminoácidos: Conceito: Aminoácidos são um composto que possui um grupo amino (NH3+) de caráter básico, receptor de prótons, e um grupo carboxila (COO-) de caráter ácido doador de prótons. A junção de vários aminoácidos/monômero forma uma proteína, que é um polímero (mais de 100 aminoácidos; até 30 aminoácidos é um oligopeptídeos; até 100 é um polipeptídeo). Essa junção ocorre através da ligação peptídica, que só acontece em α-aminoácidos, ou seja, aminoácidos que possuem um carbono ligante ao grupo amino e carboxila ao mesmo tempo. Um peptídeo é um composto formado por 2 ou mais aminoácidos. Pode haver mais de um peptídeo com o mesmo formato, no entanto, sua estrutura é formado por diferentes aminoácidos (os hormônios oxitocina e vasopressina são um exemplo) que os confere diferentes funções. Portanto, o número de aminoácidos e a quantidade que formam sua estrutura, definem a sua função. Possuem diversas importâncias biológicas, a encefalina é um polipeptídeo formado por 5 aminoácidos e possui a função de analgésico, há também o glucagon (29 aminoácidos) servindo para aumentar a produção de glicose no fígado. A ligação peptídica ocorre quando o oxigênio do grupo carboxila de um aminoácido se liga aos dois hidrogênios do grupo amino de outro aminoácidos liberando água, os dois aminoácidos se juntam na ligação peptídica (O=C-N-H). A água liberada por esse metabolismo e também adquirida por outros meios (como ingestão e alimentação) pode ser usada para compor outras reações do organismo. A ligação peptídica é uma amida e ainda ocorre ressonância eletrônica que oscila entre o C e o N O carbono α é aquele que possui quatro ligantes diferentes, conferindo-no propriedades ópticas (desviando a luz para a direita -dextrógiro- ou para a esquerda -levógiro), havendo dois grupos enantiômeros: um com posicionamento do grupo amino a direita e outro a esquerda, somente os α aminoácidos com posicionamento a esquerda/levógiro são proteicos. Os aminoácidos apresentam funções químicas que podem conferir carga elétrica a molécula dependendo do meio e seu pH, em meio alcalino o aminoácido fica com carga negativa, enquanto em meio ácido o aminoácido passa a ter carga positiva, é possível ele se tornar anfótero, ou seja, as duas cargas ao mesmo tempo quando o meio for básico, fisiologicamente isso não ocorre. Existem 20 aminoácidos que ocorrem naturalmente em proteínas cuja sequência, que irá formar o peptídeo, é determinada pelos códons do RNAm. O formato de uma proteína e consequentemente sua função é determinado pela cadeia lateral do aminoácidos. A classificação dos aminoácidos proteicos depende da cadeia lateral, podendo ser: aminoácido básico, ácido, neutro, hidrofóbico e especial. Especificidades: 1- a prolina é um iminoácido, pois o carbono α faz parte de um anel heterocíclico bem como o grupo amino. 2- a cisteína possui em seu radical o elemento enxofre, conferindo-na propriedade de contribuir na estrutura da proteína devido suas ligações covalentes (ponte de sulfeto). Não há reserva de aminoácidos, sua obtenção deve ser feita através da alimentação, sendo estes os aminoácidos essenciais, e também pela produção nas próprias células (síntese endógena), sendo estes os aminoácidos não essenciais. ----> Cadeia lateral ou radical do aminoácido é o que difere os aminoácidos 4 No adulto, 10 aminoácidos são essenciais e 10 não são.Já na infância, 12 são essenciais enquanto 8 não são, esses 2 aminoácidos (arginina e lisina) não são produzidos em quantidade suficiente durante a infância. A arginina é um aminoácido importante pois fica responsável pela resposta imunológica (a produção de anticorpos usa muitos aminoácidos) contra infecções além de garantir a boa funcionalidade das vias sanguíneas. Crianças com baixa imunidade podem ter deficiência de arginina, esse problema pode ser corrigido com uma alimentação adequada. A amamentação também pode transmitir imunoglobulina (imunização passiva). Fenilcetonúria é um problema em que o indivíduo é incapaz de metabolizar o aminoácidos fenilalanina (normal: fenilalanina -> tirosina). Nessa doença o processo metabólico leva a produção de substâncias nocivas ao sistema nervoso. Nesses indivíduos a tirosina conta como uma aminoácidos essencial. O teste de triagem neonatal e rotina (teste do pezinho) pode identificar o problema logo cedo e iniciar o tratamento adequado. Alimentos de origem animal possuem mais aminoácidos essenciais do que os de origem vegetal. O clara do ovo contém albumina, que possui todos os aminoácidos essenciais, possuindo um alto valor biológico (100%) pois supre nossas necessidades 5 Proteínas O formato da proteína é o que determina sua função, devido algumas de suas interações intramoleculares. Proteínas acabam organizando as moléculas de água em torno de si, formando uma camada de solvatação, que garante a sua solubilidade em meio aquoso. Por exemplo, as proteínas de membrana possuem uma camada apolar que fica entre os lipídios da membrana e a parte polar que interage com a água. As proteínas possuem 4 níveis de organização que definem sua estrutura, a ligação peptídica e as cadeias laterais dos aminoácidos definem isso. A estrutura primária é definida somente pela ordem de aminoácidos, mantido por ligação peptídica; a estrutura secundária é a conformação tridimensional básica, pode ser α- hélice semelhante a uma espiral ou β-folha onde as cadeias de aminoácidos se encurvam de maneira a ficarem paralelos, mantida por ligação de hidrogênio; a estrutura terciária é um conformação da própria estrutura secundárias sobre ela, definida pelos agrupamentos laterais dos aminoácidos, mantida por ligação de hidrogênio, pontes dissulfetos, interação iônica e hidrofóbica (essa somente nos radicais apolares); a estrutura quaternária é uma junção de duas ou mais estruturas terciárias (hemoglobina) mantidas por ligações de Van der Waals/covalente Funções biológicas das proteínas: enzimáticas; nutrição; estrutural; transporte; defesa; contração; reguladora; tampões. Classificação da proteína segundo sua: Constituição: pode ser simples (quando tiver só aminoácidos presentes na proteína) ou composta conjugada (além de aminoácidos possuir substâncias diferentes, essas substâncias são chamadas de grupo prostético. Ex: hemoglobina e glicoproteína. Forma: fibrosa apresentando uma forma alongada e baixa solubilidade em água. Ex: colágeno (exceção no mecanismo de organização de sua estrutura: formado por três cadeias polipetídicas que se entrelaçam por ponte de hidrogênios na estrutura secundária em uma estrutura tripla-hélice, mas para isso é necessário hidrogenar os aminoácidos da estrutura, o que permite uma maior rigidez, garantindo sua função), queratina, miosina. Globulares apresentando uma forma esférica, presente em meios aquosos sendo mais solúveis em água. Ex: hemoglobina Digestão de proteínas e absorção dos aminoácidos: A digestão das proteínas é feita por enzimas (que também são proteínas) no estômago e intestino. Porquê as enzimas não digerem os próprios órgãos? Além da proteção do muco, a produção dessas enzimas nas células é feita de maneira que elas tenham alguns aminoácidos a mais em suas estruturas tornando-as inativas, porém quando elas chegam na luz do órgão perdem sua porção extra e passam a ser ativadas. As enzimas digestivas são produzidas no estômago, pâncreas e intestino. -Estômago: o suco gástrico é necessariamente muito ácido (1-2) pois é a faixa que permite a ativação da enzima pepsina (pepsinogênio + HCl -> pepsina), a acidez também é necessária para atuação da pepsina, pois cada enzima tem sua faixa adequada de pH. A pepsina quebra as ligações peptídicas transformando as proteínas em polipeptídeos e aminoácidos, esses aminoácidos são absorvidos pelas proteínas de membranas no próprio estômago. As proteínas ainda não digeridas pelo estômago continuarão para o intestino delgado na forma e oligopeptídeos. As enzimas proteases que vão digerir os oligopeptídeos serão produzidas no pâncreas e na própria parede do intestino, librando-nas na luz do intestino delgado -Pâncreas: no suco pancreático as enzimas tripsina, quimiotripsina, elastase e carboxipeptidase são ativadas pela própria tripsina -intestino: existem diversas enzimas no intestino também, enteropeptidase, aminopeptidase, dipeptidase, tripeptidase -Intestino delgado: após a quebra das ligações peptídicas restarão oligopeptídeos que serão quebrados (em di e tripeptídeos em sua maioria ou aminoácidos) até serem reconhecidos e transportados para dentro da célula do enterócito por proteínas de membrana específicas para cada, os di e tripeptídeos vão ser transformados em 6 aminoácidos. Dentro da célula os aminoácidos serão levados até os capilares que fazem parte do sistema porta- hepático, transportando-os do intestino ao fígado. Alteração estrutural protéica Desnaturação: tirar a proteína de sua forma nativa, impedindo que realize sua função, essa alteração pode ocorrer por meios físicos ou químicos, por exemplo, aquecer, extremos de pH, compostos capazes de formar ponte de hidrogênio, detergentes e sabões, agentes redutores, radiação. A desnaturação não quebra a estrutura primárias (não rompe as ligações peptídicas). A desnaturação pode ser irreversível, mas quando ocorre é chamada de renaturação, sendo possível quando a quebra da estrutura não foi total e apenas algumas partes Alteração de sequência: a substituição de um único aminoácidos é capaz de causar a perda de função das proteínas (mutação ou falha na hora dos códons do RNA montarem os peptídeos). Ex: anemia falciforme, ocorre a substituição do glutamato por valina levando as hemácia a adquirirem o formato de foice *Tampão: aminoácidos, peptídeos e proteínas são bons tampões, ou seja, impedem que ocorra variações da concentração do H+ e consequentemente a variação do pH. Essa propriedade só é possível devido à presença de grupos ionizáveis (capazes de doar e receber H+). O pK dos grupos ionizáveis deve ser igual ao pH do composto tamponante para que a substância tenha o pode tamponante máximo, assim haverá 50% do grupo ionizado (H+ + A- <--> HA) e 50% não ionizado 7 Enzimas Conceito: são proteínas (macromoléculas), mas com a função de serem catalisadora das reações químicas, ou seja, modificam as suas velocidades. Metabolismo: termo genérico para todas as reações celulares, com um número imenso de reações. No entanto, o ambiente celular, por conta de sua neutralidade (pH ~ 7,2-7,4), temperaturas ao redor de 37°C, pressão e concentração extremamente baixa, não deveria ser propício às atividades e reações celulares. As enzimas são as chaves para que essas reações ocorram, são elas as responsáveis por acelerar tais reações. Obs: todas as reações que ocorrem dentro da célula necessitam, obrigatoriamente, de uma enzima. Histórico: Summer’s foi o primeiro capaz de isolar e descobrir a primeira enzima (urease). Hoje em dia, são conhecidas mais de 80 mil enzimas, a maioria dessas enzimas são proteínas, no entanto, existem alguns RNAs capazes de atuar também como enzimas, chamados de ribozimas. Características: As enzimas possuem uma afinidade específica por um substrato (molécula pequena), ou seja, possuem a capacidade de se ligarem/atraírem com o substrato, esse evento ocorre no localchamado de: -Sítio ativo (pequena região da enzima formada por poucos aminoácidos, que quando se liga ao substrato, transforma-o em nova molécula, pois rompe algumas de suas ligações originais, uma vez modificado, o substrato não possui mais afinidade pela enzima, saindo dela e permitindo que novos substratos se liguem), por onde pode promover uma reação química. São os radicais dos aminoácidos que permitem a ruptura ou formação de novas ligações. Essa região é hidrofóbica. Pode ser chamado também de sítio reacional. Uma mesma enzima pode catalisar a reação de milhares substratos, por isso sua concentração na célula é pequena. A velocidade da reação é altíssimo, em um segundo, milhões de reações podem ocorrer, por conta disso, um problema médico que se relaciona com a questão química de suas células, uma correção eficaz terá uma resposta imediata. Existem mecanismos de regulações para que a reação não ocorra sem parar, por exemplo, após uma reação, as concentrações de glicose no sangue passam a ser o suficiente, não sendo necessário, portanto, que a enzima responsável pela produção de glicose seja ativada, mas caso a pessoa fique muito tempo sem correr, a enzima passa a ser ativada. Estrutura: Nas enzimas, pode haver certos elementos associados a sua estrutura próximo ao sítio ativo, caso seja um íon metálico (Fe3+, Mn2+...) recebe o nome de cofator, caso, próximo ao seu sítio ativo, esteja associada uma outra molécula orgânica (NADH2, NADPH2) recebe o nome de coenzima. Nem sempre estão presentes. -Apoenzima: se refere apenas a parte protéica da enzima. -Holoenzima: totalidade da estrutura da enzima, parte proteica e não proteica. -Grupo prostético: termo genérico para qualquer agrupamento químico, diferente de aminoácidos que esteja ligado a uma proteína por ligação covalente, ou seja, possui uma ligação muito estável. -Ribozimas: moléculas de RNA catalítico. A importância dos cofatores: serem doadores ou receptores de elétrons necessários para que a reação ocorra. São termoestáveis, são essenciais para algumas enzimas. A importância das coenzimas: serem doadoras de hidrogênio/carbono/amida/carboxila... para que uma reação aconteça. Portanto, os cofatores são modificados após a reação, já as enzimas nunca. A dieta é uma importante forma de evitar diversas doenças, a deficiência de ferro, por exemplo, causa anemiaferroprivica, uma vez que as hemoglobinas não podem ser formadas. Áreas como a nutrologia, estudam e tratam esse problema. Obs*: as vitaminas hidrossolúveis (Vit. C e do complexo B) são as moléculas precursoras das coenzimas, que permitirá a ativação das enzimas para reações específicas. Ex: A vitamina C, que é o ácido ascórbico, é transformado no organismo em ascorbato (uma coenzima), se ligando a enzima responsável pela produção de 8 colágeno, apenas 46mg (4 laranjas) é o suficiente para suprir todas as necessidades biológicas. Em caso de deficiência, ocorrerá alteração da matriz óssea, fragilidade vascular, escorbuto... Em casos do uso de comprimidos para suprir a vit. C pode causar sobrecarga renal, esses comprimidos vem em quantidades absurdamente maiores do que o necessário (500, 1000, 2000mg), sendo necessário que o rim trabalhe para retirada dessas quantidades não usadas. Vitamina hidrossolúvel Coenzima Avitaminose C – ácido ascórbico Desidroascorbato Escorbuto B3 - nicotinamida NAD+, NADP+ Pelagra B1 - tiamina Tiamina pirofosfato (TPP) Beribéri B12 – cobalamina Cobamida Anemia perniciosa Ligação Enzima-Substrato: -Tipo chave-fechadura: proposto por Fisher em 1890, diz que a enzima possui um espaço em sua estrutura que permite apenas o encaixe/complementariedade espacial por outro substrato correspondente. Na prática isso está falho, não existe essa região, caso ocorresse isso, o encaixe seria muito estável, ficando substrato e enzimas ligados -Encaixe induzido: proposto por Haldane em 1930, diz que enzimas e substratos interagem por meio do sítio ativo da enzima, não por conta da sua geometria, mas por afinidade química, são certos aminoácidos da enzima na região do sítio ativo que geram essa atração, quando o substrato e a enzima se aproximam, a geometria da enzima, momentaneamente, se conforma com a do substrato, permitindo que novas ligações sejam formadas e então o substrato seja quebrado, formando o produto da reação, que não mais possui afinidade pela enzima, soltando-se. Regulação metabólica enzimática: - Sítio alostérico: presente em algumas enzimas, se relaciona a um outro local por onde ocorrerá uma ligação. O ligante é chamado de efetor/regulador alostérico, pode ser positivo (+) ou negativo (-), ou seja o ligante quando se liga ao sítio alostérico, causa uma influencia no sítio ativo, que permitirá uma maior atividade da enzima (+) ou o oposto (-). Esse mecanismo ocorre por meio de uma mudança na posição espacial do sítio ativo, normalmente ele está presente no interior da enzima, sendo menos exposto, possui uma determinada velocidade da reação, em caso de um ligante +, o sítio ativo é movido para uma região mais periférica da enzima, aumentando a velocidade da reação, em caso de um ligante -, o sítio ativo pode se tornar mais escondido, inibindo a função da enzima. --Retroinibição negativa/feedback negativo: é um exemplo da ação do sítio alostérico. O produto final de uma via metabólico é capaz de inibir o início dessa via, pois se liga por interação química no sítio alostérico. A regulação alostérica também pode ocorrer por meio do nível de energia nas células, ou seja, ter moléculas de alta energia como o ATP ou NADH2, produzidas pela oxidação dos alimentos, que podem se ligar ao sítio ativo, ativando ou inibindo a função da enzima. Ex: após ter-se alimentado, a energia extra nas células irá inibir a síntese de glicose e a lipólise, ao mesmo tempo que irá estimular a síntese de glicogênio e lipídios. Em Classificação internacional enzimática: 1 – oxidorredutase: aquelas capazes de transferir elétrons 2 – transferase: transferência de grupos 3 – hidrolases: hidrólise 4 – liases: forma ou quebra duplas ligações 5 – isomerases: forma isomerização 6 – ligases: forma ligações C-C, C-S, C-O, C-N acopladas a clivagem do ATP Sistema numérico: 4 dígitos, o primeiro corresponde a essa classificação internacional; o segundo se refere a classe do substrato; o terceiro ao produto formado; o quarto a outras características. 9 Km + [S] caso de pouca energia, tendo então a presença de ADP e NAD, possuirá o efeito oposto do ATP e NADH2, também se ligando ao sítio alostérico. -Regulação covalente ou hormonal: é a inserção ou remoção de agrupamentos específicos no sítio ativo da enzima (fosfato, metila, etc), isso servirá para ativar ou inibir a ação das enzimas. Esta inserção ou remoção será estimulado frente a ação hormonal (glucagon, adrenalina que estimularão a fosforilação do sítio ativo, por exemplo ou a insulina que promove a desfosforilação do sítio ativo) -Indução enzimática: algumas enzimas são chamadas de indutivas enquanto outras são constitutivas, a primeira aumenta ou diminui de concentração segundo a necessidade, enquanto a segunda mantém-se constante ao longo do tempo. Isso é, a primeira é induzida frente a alimentação, hormônios, medicamentos (tolerância). -Zimogênios/proenzimas: são as enzimas produzidas na sua forma inativa, sendo ativadas somente após sua clivagem durante o momento desejado. Ex: as enzimas digestivas, que são ativadas somente no trato digestório para que não prejudiquem as próprias células que as produziram. -Isoenzimas/isoformas: são mais de uma enzima, parecidas, que acabam por catabolizar a mesma reação, mas em locais diferentes. Cada local, tem seu próprio tecido e especificidade, o hormônio LDH, por exemplo transforma o piruvato em lactato, mas dependendo de cada região ele irá fazer isso de forma mais rápida ou lenta, respeitando a necessidade de cada tecido. Enzimas como marcadores de lesão tecidual: Enzimas específicasde um tecido que quando encontradas na corrente sanguínea, demonstra que ocorreu uma lesão naquele tecido. Ex: Desordens hepáticas podem ser descobertas ao observar enzimas do tipo ALT, AST, LDH (enzima responsável por transformar piruvato em lactato, baixa disponibilidade de O2). ALT aumentada pode indicar problema no fígado e rins AST aumentada pode indicar problema no fígado, músculos esqueléticos e miocárdio AST em baixa pode indicar problema nos rins, cérebro, pulmões, pâncreas, baço e eritrócitos. Reação química: para que ocorra deve haver algumas necessidades: colisão ideal/efetiva e energia o suficiente para que se atinja o estado de transição. Toda molécula ou substância possui uma energia intrínseca, as substâncias que vão reagir já possui energia, dada mais uma certa quantidade de energia, a molécula entrará em um estado de transição (molécula que está se modificando, possui maior energia tanto em relação aos produtos e reagentes), esse estado é mais instável, decaindo para os produtos (podendo ter mais ou menos energia do que o seu reagente). O papel das enzimas é, uma vez que favorece a reação, diminuir a energia de ativação da reação, tornando-a mais rápido. Seu modo de ação é o seguinte: a enzima no seu sítio ativo atrai quimicamente os substratos, aumentando a concentração desses substratos na região, quando ocorre o ligamento no sítio ativo, já há um posicionamento das moléculas de forma ideal, por fim, a enzima fornece estabilidade química (fornecendo por exemplo, um elétron, um átomo ~ cofator e coenzima) para que a reação ocorra. A velocidade da reação é aumentada entre 10^7 a 10^12 vezes. Cinética enzimática: a velocidade e uma reação enzimática é calculada por K1 (constante de associação dos substratos com as enzimas) e por K2 (constante que descreve a velocidade da transformação enzima substrato em enzima e produto). K-1 e o K-2 é o oposto de K1 e K2, K1>K-1 e K2>K-2. Deve-se lembrar que uma reação com uma quantidade x de substrato para uma constante de enzimas apresentará uma dada velocidade y, dobrando x, y também dobrará, no entanto isso não é verdade sempre, como há um número limitado de enzimas, haverá um momento que a concentração será tamanha que todas as enzimas estarão em atividade, não adiantando aumentar a concentração esperando que a velocidade também mude. Esse momento final é chamado de saturação enzimática. Km é a concentração de substrato que corresponde a metade da velocidade máxima, também indicando qual das enzimas possuem maiores afinidades (quanto menor maior a velocidade do substrato - Equação de Michaelis-Mentem V=Vmáx.[S] 10 Repare que o Km é o inverso da velocidade Constante catalítica representa a velocidade dos produtos que cada enzima consegue produzir em uma dada quantidade de tempo Kcat=K2=Vmáx/[Et] Modificadores da atividade enzimática: Enzimas só são eficientes quando estão em ambientes ideais, exemplo: pH e temperatura ideal, a mudança deles, altera a sua estrutura provocando sua perda de função Inibição enzimática: -competitiva: o inibidor e o substrato são análogos químicos, ou seja, o inibidor consegue se encaixar no sítio ativo, impedindo a ocupação do sítio ativo por outro substrato, diminuindo a velocidade da reação, o kM varia (aumenta), no entanto, a velocidade máxima, atingida após o aumento da concentração do substrato, não irá mudar. O que o inibidor faz é diminuir a afinidade do substrato pela enzima. -não competitiva: a molécula do inibidor é muito diferente, quimicamente, do substrato, mas consegue se ligar ao sítio alostérico da enzima, ainda ocorre o encaixe do substrato com o sítio ativo, mas com a presença do inibidor, pode ser reversível ou irreversível. A velocidade máxima varia (diminui), no entanto, o kM acaba não variando. Ex: intoxicação por cogumelos inibidores da enzima acetilcolinesterase, que degrada o acetilcolina presente entre as sinapses, sem a sua degradação, ocorrerá um acúmulo de acetilcolina ente os neurônios, interferindo no sistema parassimpático, aumentando a salivação, é colinérgico, bradicárdico, broncoconstrição, baixa pressão arterial e também aumenta a salivação. 11 Vitamina D e metabolismo de Ca2+/Pi Relacionados ao processo da formação e mineralização dos ossos, o Cálcio e o Fósforo estão presentes em quantidades diferentes no corpo, sendo o Cálcio em maior quantidade. Entre outras funções podemos dizer que o fósforo serve para armazenar e transportar energia por meio do ATP, além da formação dos ácidos nucléicos, coenzimas, na contração muscular, na fosforilação de enzimas (ativações ou inibições) e como segundos mensageiros. O Cálcio também é importante na coagulação sanguínea, na permeabilidade de membrana, contração muscular também, transmissão de impulsos nervosos, na atividade enzimática e na regulagem de glândulas endócrinas e exócrinas. Esses dois elementos estão intimamente associados a formação óssea, 65% da massa óssea é formada por material inorgânico, especificamente, Ca e Pi, o resto é formado por material orgânica como o colágeno e proteínas matriz. As células dos osso são os osteócitos e osteoblastos (responsáveis pela calcificação, ou seja, formação de osso, necessitando de vit. D, PTH e estrógenos), osteoclastos (reabsorvem o osso). Vitamina D: também chamada de 1,25DHCC, calcitriol, 1,25-di-hidroxicolecalciferol é uma molécula derivada do colesterol (lipídios) que é produzido pelo próprio organismo (no fígado, no intestino), com uma função álcool presente e uma cadeia longa, portanto não solúvel em água. Síntese da vitamina D: no intestino, o colesterol é modificado em uma outra molécula (7-deidrocolesterol) que é transportada por proteínas globulina até a pele, sendo produzido a Vit. D3 (colecalciferol) durante a exposição de raios UV, sem atividade biológica, então ela é levada até o fígado, sendo hidroxilada na posição 25 (calcidiol), sendo a principal forma de armazenamento no fígado da vitamina D, depois no rim nesse caminho ocorrerá também adição de um OH na posição 1, pela ação da enzima 1-α-hidroxilase para que então seja formada a Vit. D, agora com atividade biológica. A enzima 1-α-hidroxilase é estimulada por baixas concentrações de fosfato, Cálcio, vitamina D na corrente sanguínea, o PTH, GH, prolactina, estrogênio também são estimulantes da enzima. Por outro lado, sua inibição ocorre por altas concentrações de vitamina D3, Cálcio, fosfato e por problemas como o hipoparatireoidismo. A vitamina D também pode ser adquirida através da alimentação vegetal, chamada de Vit. D2, sofrendo os mesmos caminhos da D3. A Vit. D2 é muito menos potente do que a D3. Controle da calcemia e fosfatemia: é o controle da concentração da Cálcio e Fósforo no sangue. São regulados pelo paratormônio (aumenta Ca e diminui P), calcitonina (diminui a concentração de Ca e P)e a Vit. D (aumenta a concentração tanto do Ca e P), agindo nos rins, ossos e intestino. A 1,25DHCC age no intestino, especificamente nos enterócitos, estimulando a produção das proteína ligadora de Cálcio, trazendo o Cálcio da luz do intestino para dentro das células. Nos rins ela faz a reabsorção de Cálcio e Fósforo. Nos ossos ela faz a retirada de Cálcio e Fósforo, estimulando os osteoclastos, de forma semelhante ao PTH, por meio do remodelamento. A calcitonina estimula nos ossos a atividade osteoblástica, fazendo à deposição de Ca e P, enquanto nos rins ela diminui a reabsorção, a concentração diminui então. O paratormônio/PTH atua no rim aumentando a reabsorção de Ca e a fosfatúria (favorece a excreção de fosfofato) e também estimula a 1-α-hidroxilase. Nos ossos ele estimula a atividade osteoclástica, aumentando a reabsorção óssea, liberando o Ca e P, e no intestino sua ação é semelhante ao 1,25DHCC. A regulagem da calcemia e fosfatemia é feita de tal maneira que o osso será destruído ou formado para garantir a concentração desses elementos, mas para que o formato do osso não mude, ocorreum processo constante de remodelagem. A calcitonina é um hormônio produzido pela tireóide que age de forma oposta ao PTH, ou seja, acaba estimulando os osteoblastos, promovendo a deposição de Ca e P nos ossos. A maior parte do Cálcio do nosso corpo se encontra presente no osso na forma da hidroxiapatita, 1% restante é encontrado nos outros tecidos, principalmente no sangue, na corrente sanguínea metade está ionizado, 40% está ligado a proteínas (albumina) e o restante está em complexos de bicarbonato, citrato e fosfato. Em geral, conforme maior idade, bem como lactantes, o organismo necessita de um maior consumo de cálcio. 12 Certas doenças se relacionam com a absorção de cálcio, entre elas pode-se citar o raquitismo comum em crianças relacionado a deficiência na alimentação no consumo da vitamina D e a osteomalácia em adultos, normalmente por menor exposição solar e consequentemente UV. O Hipoparatireoidismo leva a uma diminuição da absorção de cálcio no intestino, enquanto o hiperparatireoidismo age de maneira diferente. A alcalose é uma situação em que o corpo se apresenta mais básico, levando a albumina apresentar mais cargas negativas livres para se ligarem com o Cálcio, ao invés de competirem com os hidrogênios, diminuindo a concentração de cálcio no sangue. Doenças renais de sobrecarga podem comprometer também o calcemia. Creatinina: é um marcador endógeno, ou seja, produzido pelo próprio organismo, especificamente no fígado, a partir da glicina e arginina sintetiza-se um composto guanidoacetato que após reagir com a ornitina forma- se a creatina. Parte da creatina será transportada para a corrente sanguínea e depois se deposita em maioria no músculo esquelético (95%), serve como um mecanismo de contração muscular, processo esse que é catalisado pela creatina quinase, formando a fosfocreatina pela sua fosforilação a partir da contração muscular, também armazenada no músculo, que caso perca um Pi para transformações do ADP para ATP, se transforma na creatinina, que agirá no rim para depois ser excretada pela urina, pouca parte da creatinina é reabsorvida no rim. A concentração de creatinina é variável dependendo da massa muscular, idade, raça, sexo, ingestão proteica. Valores normais 0,6 a 1,2mg/dl. 13 Descrição do caso do hiperparatireoidismo e carcinoma da paratireoide. Em um paciente foi encontrado em exames pré-operatório altos valores de creatinina, com queixas de fraquezas, edema em ambos os membros inferiores, náuseas e dificuldade de deambular. Os valores alterados da creatinina (6,03 mg/dl, valor de referência 0,4 a 1,4 mg/dl), muito acima dos valores normais, representa uma alteração na função renal, no caso, o órgão estava com dificuldades em excretar tal produto. Sugestões de exames anteriores de cálculo renal levou a uma intensão de internação e acompanhamento médico. Novos exames demonstraram hipercalcemia (16,6 mg/dl, valor de referência 8,5 a 11 mg/dl) além de um valor extremamente alto de PTH (2066 pg/ml, valor de referência 12 – 65 pg/ml), o que pode justificar esse problema de filtração no rim, pois a hipercalcemia pode ter influenciado na formação dos cálculos renais, complicando o funcionamento do rim. Por sua vez, o PTH pode-se relacionar a hipercalcemia, o PTH é um hormônio produzido pela paratireoide que possui uma função principal de aumentar a concentração de cálcio no sangue, atuando em 3 órgãos principais, no rim, aumentando a reabsorção de cálcio (sendo que o valor elevado de PTH encontrado no paciente, deve ter levado a uma sobrecarga do rim, e consequentemente, a formação dos cálculos renais), no intestino, estimulou também a absorção pelos enterócitos, enquanto no osso levou a uma maior atividade dos osteoclásticos (novamente, a concentração aumentada do PTH, pode ter levado a uma grande reabsorção óssea, o que justificaria a dificuldade de deambular). Com todas essas alterações o paciente foi submetido a uma paratireoidectomia, o que constou a presença de um carcinoma da paratireoide, justificando o hiperparatireoidismo, e portanto, a alta concentração de PTH. Após ter sido submetido a um procedimento cirúrgico, no primeiro dia pós operatório, foi encontrado um valor de Cálcio próximo da normalidade(11,25 mg/dl), e valores adequados de PTH (23 pg/ml) uma vez que a parte da paratireoide foi removida, impedindo a sua alta concentração. Nos dias seguintes, a calcemia apresentou uma alteração importante, ficando abaixo dos valores da normalidade (7,78 mg/dl), mas ainda assim esperado por conta da rápida remineralização do osso, estimulado pelos osteoblastos. Ao mesmo tempo, o paciente era submetido a reposição de CaCO3 e calcitriol (vitamina D), a vitamina D tem como função semelhante ao PTH, estimulando a reabsorção de Cálcio no intestino, rins e a atividade dos osteoclastos, portanto, a reposição desses dois elementos busca aumentar e nivelar na normalidade a calcemia do paciente. 14 Hemoglobina e mioglobina Hemeproteínas: grupo de proteínas que apresentam o heme como grupo prostético. A função do heme é definida de acordo com a proteína em que ele está, em um citocromo, serve como carreador de elétrons, na enzima catalase, faz parte do sítio ativo, catalisando a quebra do H2O2, na hemoglobina e na mioglobina, serve para ligar de forma reversível com o oxigênio. Estrutura heme: é um tipo de protoporfirinas, ou seja, formada por uma estrutura de 4 anéis, que permite a ligação no seu centro, de um íon não metálico, o ferro. A hemoglobina e a mioglobina são hemeproteínas do tipo ferroporfirinas, sendo que a função do ferro é permitir a ligação de O2. Mioglobina: presente no coração e músculos, serve de reservatório quanto como carreador de oxigênio, aumentando o seu transporte dentro do tecido muscular. O interior da mioglobina é constituído quase que inteiramente por aminoácidos apolares, criando uma região hidrofóbica em seu interior, por outro lado, no seu meio externo, forma-se uma região hidrofílica. A mioglobina apresenta uma afinidade por O2 maior do que a hemoglobina, para qualquer dada pO2. O seu formato globular permite que a ligação com o O2 seja reversível, uma vez que caso estivesse em meio aquoso, o Fe presente no grupo heme da mioglobina seria oxidado, tornando sua dissociação do O2 irreversível, uma vez que a parte heme está numa região apolar, a oxidação não ocorre. Hemoglobina: sua principal função é transportar O2 dos pulmões até os tecidos, são encontradas somente em eritrócitos. Sua principal forma é a HbA, presente em adultos. Sua estrutura é formada por 4 cadeias de polipeptídios, duas cadeias α e duas β, unidas por interação hidrofóbicas, bem como ligações de hidrogênio e iônica entre os dímeros α e β, sendo que algumas acabam sendo rompidas na forma oxigenada da hemoglobina, cada uma dessas cadeias apresentam um grupo heme com propriedades semelhantes a mioglobina. A Hb pode também transportar H+ e CO2. Afinidade por oxigênio das hemoglobinas e mioglobinas: As mioglobinas, como apresentam apenas um heme, apresentam uma curva hiperbólica, podendo se associar facilmente com o oxigênio por simplesmente apresentar maior afinidade do que a hemoglobina. A mioglobina pode se ligar somente a um oxigênio por vez, já que apresenta somente um grupo heme na sua estrutura, por outro lado, a hemoglobina pode se ligar até 4 moléculas de oxigênio por vez. As hemoglobinas se ligam com o oxigênio por uma afinidade crescente, ou seja, para cada vez que um grupo heme consegue fazer ligação com o oxigênio, mais fácil se torna para que os outros grupos também se liguem, isso funciona da seguinte maneira: a hemoglobina possui uma estrutura quando sem oxigênio, chamada de desoxiemoglobina ou forma T, que dificulta a ligação com o O2, no entanto, uma vez que ocorra essa ligação, a estrutura das outras subunidades da hemoglobina vão se modificar, em uma oxiemoglobina ou estrutura R, permitindoque o oxigênio seguinte se ligue com maior afinidade ao grupo heme, um fenômeno chamado de cooperatividade, algo que já não ocorre na mioglobina por só apresentar um heme, no gráfico de dissociação do O2 a curva da hemoglobina é sigmoidal. 15 A diferente pressão parcial de oxigênio nos tecidos permite que a hemoglobina se ligue ao oxigênio da mesma forma que ele se dissocie de maneira mais eficiente, pois, no pulmão, por exemplo, a alta pressão parcial de oxigênio favorece a saturação da Hb, mas uma pequena queda na pO2 faz com que a cooperatividade negativa dentro os grupos hemes se dissociem rapidamente do oxigênio, liberando-o para os tecidos. Efeitos alostéricos na ligação de O2 pela Hb: Além da pressão parcial de oxigênio outros mecanismos também afetam a capacidade da hemoglobina de se ligar reversivelmente com o oxigênio, são eles: -Efeito Bohr: a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio cai a medida que o pH também diminui, da mesma forma que o inverso ocorre com o aumento do pH. A nível tecidual, o sangue venoso é mais ácido que o arterial por conta da presença do CO2. (CO2 + H2O -> H2CO3 -> H+ + HCO3-). Pequenas alterações no pH são capazes de aumentar ou diminuir drasticamente a sua afinidade pelo O2. O mecanismo ocorre da seguinte maneira, o pH aumentado do meio favorece a ligação da hemoglobina pelos prótons (H+), a protonação da Hb causa uma mudança na carga, permitindo que as Hb realizem ligações iônicas, estabilizando a forma desoxiemoglobina. -Efeito 2,3-bisfosfoglicerato/2,3-BPG: essa substância é sintetizada a partir de um intermediário na via glicolítica, sendo um importante regulador do O2 na Hb, causando um efeito de cooperatividade negativa. O 2,3-BPG se liga na cavidade central entre os tetrâmeros da Hb, estabilizando a conformação desoxigenada da hemoglobina, dificultando a ligação pelo O2, no entanto, caso a Hb esteja ligada ao O2, a conformação espacial entre os tetrâmeros dificulta a ligação da 2,3-BPG. A ligação da Hb com essa molécula facilita a liberação de O2 para os tecidos, sendo um mecanismo importante para suprir as necessidades de oxigênio que as células possuem quando há alguma deficiência, seja no baixo nível da pO2 como ocorre em altas altitudes, seja por conta de uma hipoxia crônica decorrente de problemas pulmonares ou anemia crônica, fatores esses que levam a um aumento no nível de 2,3-BPG. Outros mecanismos também são observados para regulagem da afinidade por O2 que tem a Hb, o CO2 consegue se ligar aos grupos aminos da Hb, estabilizando a forma desoxigenada, o CO liga-se fortemente, mas reversivelmente ao ferro da Hb, estando o grupo heme (um ou mais) associado ao monóxido de carbono, a estrutura da Hb é modificada para forma que facilita a ligação com o oxigênio, dificultando portanto a sua liberação para o meio, causando uma asfixia. Outras hemoglobinas -hemoglobina fetal/HbF: sintetizada somente durante o desenvolvimento fetal, a HbF possui maior afinidade por oxigênio pelo fato de se ligar fracamente ao 2,3-BPG, dessa maneira, é capaz de roubar o oxigênio vindo da mãe na placenta e leva-lo aos eritrócitos fetais. -hemoglobina A2/HbA2: é um outro tipo de Hb presente em adultos mas em menor quantidade. Hemoglobinopatias Anemia falciforme (doença da HbS): uma doença homozigótica recessiva, causada pela substituição de um único aminoácido, valina no lugar do ácido glutâmico na posição 6 da cadeia β. Isso causa uma modificação na estrutura da Hb, levando a sua polimerização quando em baixa pO2 (formando polímeros fibrosos que também modificam a estrutura da hemácias) e aumentando a tendencia de apresentarem a forma desoxigenada. Essa deformação nas hemácias pode levar a uma anoxia local, causando dor e morte do área atingida. O pH baixo, aumento da concentração do 2,3-BPG, causa também a polimerização da HbS. Anemia hemolítica crônica (doenças da HbC) Talassemias: são causadas normalmente por síntese defeituosa das cadeias α ou β, decorrente de mutações dos genes responsáveis por isso 16 Coagulação sanguínea O sangue é um líquido que permite a conexão do meio celular interno para o externo, distribuindo as substâncias pelo corpo. Na medula óssea ocorre a produção de sangue por meio de diferenciação e maturação celular, com o uso de vitamina B12 e outras substâncias, permitindo a formação de todos os componentes necessários dentro do sistema circulatório, hemácias, plaquetas, leucócitos. A diferença entre plasma e soro é o teor protéico, o soro é quando o sangue sofre coagulação tendo certas fibras de proteínas presentes no seu meio. O sangue possui a função de transportar os gases, materiais nutritivos, excretas para os rins e produtos celulares como hormônios. Também serve como meio garantidor da homeostase (regulagem do pH), regulador da temperatura, proteção dos tecidos contra substâncias tóxicas, auxilia na regulação do volume do fluído nos tecidos. Por fim, o sangue impede a perda excessiva de líquidos pelo meio da coagulação sanguínea. Hemostasia: mecanismo ligado à coagulação sanguínea, é um processo fisiológico destinado a estancar o sangramento dos vasos rompidos. Ao mesmo tempo deve entrar em um equilíbrio, ou seja, evitar que forme trombose, por meio da coagulação sanguínea excessiva e também que ocorra hemorragia por falta da coagulação. -fatores coagulantes e anticoagulantes, reguladores da hemostasia: Extra vasculares: Como os tecidos, caso seja um tecido com maior quantidade de colágeno e consequentemente maior sustentação, como o tecido muscular, menor a chance de ocorrer um rompimento, caso for um tecido com pouco sustento, como o tecido nervoso, maior a chance de ocorrer o rompimento; Vasculares: Vasoconstrição, diminuindo o calibre do vaso que impede o extravasamento excessivo, isso causará um aumento da pressão local, o que leva a um aumento da velocidade da circulação, impedindo também que vaze, mediado pelas substâncias seratonina e tromboxano A2; Intra vasculares. Plaquetas e coagulantes. Há no meio interno do tecido dos vasos um camada de células endoteliais (fatores coagulantes e anticoagulantes), essas células: -Promovem coagulação: liberando o Fator de Von Willebrand que favorece a ligação das plaquetas à superfície do colágeno e também transporta o fator VIII; liberando a tromboplastina (fator tecidual III, que promove a cascata da coagulação); libera inibidores do ativador do plasminogênio. -Promovem anticoagulação: secreção de prostaciclina, secreção e óxido nítrico que leva a dilatação dos vasos, fibrinólise, heparina, antitrombina. Hemostasia primária: formação do trombo plaquetário no local da lesão rapidamente após a lesão, importante pois limita a perda de sangue. Para que ocorra de forma sucedida, deve ocorrer a adesão plaquetário, secreção de grânulos e agregação plaquetária. -Plaqueta/trombócito: são formadas a partir da fragmentação dos megacariócitos, são anucleadas, possuem uma vida média se 10 dias e uma concentração normal de 150 a 450 mil mm3. São divididas em 4 zonas: periférica (possuindo glicoproteína e glicocalix, responsável por reconhecer as camadas subendoteliais, permitindo que ocorra o processo de adesão, plaqueta e colágeno, e agregação, plaqueta e plaqueta), membrana (responsável pela produção de prostoglandina via cox2), sol-gel (o próprio citoesqueleto) e organelas. A zona sol-gel é um sistema de microfilamentos do citoesqueleto plaquetário, possuindo as proteínas miosina e actina, permitindo a contração desses microfilamentos que liberará certas substancias como grânulos e organelas, ativando as plaquetas, permitindo que ocorra mais adesão e agregação, exemplo: a trombostenina que levará a uma retração dos coágulos, que serve para impedir que o coágulo se transforme em um trombo. Grânulos: densos – ADP que permitirá a ativará as plaquetas vizinhas, , Cálcio que permite a ativação dos fatores, serotonina que levará a vasoconstrição, Fator 3 plaquetário, adrenalina α – fator 1,5 e 4 plaquetário, trombospondina 1 que permitirá a agregaçãoem si, As plaquetas possuem as seguintes propriedades para atuar no processo da hemostasia: adesão, ativação, agregação, liberação do fator III plaquetária, ativar o mecanismo de coagulação, diminuição da permeabilidade vascular, aumentar o tônus da rede vascular e retração do coágulo. 17 —Adesão Plaquetária: a adesão plaquetária acontece a partir do momento em que ocorre o rompimento do vaso, levando a exposição do tecido conjuntivo subendotelial, liberando os fatores de Von Willebrand que permite a ligação das plaquetas a superfície interna do vaso, mediadas por enzimas específicas da membrana plasmática da plaqueta, mais a presença do colágeno e a trombina, nesse momento, a plaqueta é ativada, certos grânulos internos da plaqueta são liberados, a plaqueta degranula, permitindo que comece a agregação —Agregação plaquetária: após o momento inicial da adesão na superfície subendotelial, com a liberação desses grânulos, como o ADP e outras substâncias como o tromboxano, ocorre a ativação das plaquetas vizinhas e permite que ocorra a junção dessas plaquetas com as já ativadas, tudo isso também intermediado pela afinidade criada pela ativação das outras glicoproteínas membranosas das plaquetas com o fibrinogênio circulante. O resultado desses dois processos é a formação de um tampão plaquetário primário, esse tampão é frouxo e precisará ser estabilizado pela fibrina na hemostasia secundária. Hemostasia secundária: envolve os fatores da coagulação, os fatores inibidores da coagulação e os fatores da fibrinólise. Deve atuar num conjunto de proteínas e Cálcio, permitindo a conversão das moléculas de fibrinogênio em fibrina, formando o coágulo. O fígado é responsável pela síntese de elementos necessários para a coagulação, sendo alguns desses elementos dependente da vitamina K para estimular o processo de carboxilização desses elementos, ou seja, a ativação da coagulação. A protrombina, fator VII, IX e X são vitamina K dependentes e também são produzidas pelo fígado. Indivíduos com deficiência dessa vitamina apresentam problemas na coagulação. Há três partes na hemostasia secundárias: Via extrínseca: envolve componentes do próprio sangue e também componentes não presentes no espaço intravascular, como por exemplo a tromboplastina tecidual. Ocorre a liberação da tromboplastina (fator tecidual III), que ativa o FVII que ativa o FX Via intrínseca: elementos que foram produzidos no fígado e liberado na circulação, presentes no plasma. Essas duas vias convergem na Via final comum. A cascata da coagulação se inicia a partir do fator XII/Hageman: ativado quando exposto a superfícies como o colágeno (e outros meios também, não sendo exclusivo da coagulação) devido uma lesão, que também permitirá a entrada do fator tecidual III, a tromboplastina, ativando o fator VII na via extrínseca, permitindo que a cascata continue mesmo após o tamponamento inicial do tecido lesionado, garantindo que haja uma maior estabilidade. Uma sucessão de eventos ocorre, com cada fator ativando outro, com o auxílio do Ca e fatores plaquetários 3, até chegarem no fator X, ativando-o, iniciando a via final comum, que então fará a transformação da protrombina em trombina (também pelo Ca e fp3), que por sua vez ativará a fibrina por meio do Formação do tromboxano A partir dos fosfolipídios da própria membrana da plaqueta, junta-se com a enzima fosfolipase A2 formando o ácido araquidônico, que pode seguir duas vias, a lipoxigenase, importante para formação dos leucotrieno que causará a bronquioconstrição e causará asma, ou pode seguir a via cicloxigenase, por meio das enzimas COX1 e COX2, que formará a prostoglandina 2, que com um peroxidase forma a prostoglandina H2, que caso reagir com a enzima prostaciclina sintase, forma a prostociclina que inibirá a agregação plaquetária e também a vasodilatação, ou pode reagir com a enzima tromboxano sintase formando o tromboxano A2, causando a agregação plaquetária no momento da ativação e também maior vasoconstrição. O uso de AAS inativa a via de formação do tromboxano, evitando que ocorra a agregação plaquetária. 18 fibrinogênio, cuja função é formar essa rede de fibrinas, chamada de coágulo frouxo, com o fator XIII, também ativado pela trombina, esse coágulo é transformado em compacto por meio da retração do coágulo. A trombina por meio de um mecanismo retroativo permite que ative os fatores que a ativam, garantindo que a coagulação continue. Ao mesmo tempo a trombina formada indiretamente pelos fatores VIII e V, fatores acessórios, sendo o primeiro uma proteína encaminhada junta do FVW, transforma a proteína C mais a proteína S, transformando- na em proteína Ca que acabará por inativar os fatores VIII e V, impedindo que a malha de fibrinas ocorra em outra região que não o coágulo. Patologias relacionadas: mutação em um dos aminoácidos do fator V, o paciente apresentaria uma pré- disposição para formação de trombos, já que a proteína Ca não tem mais a capacidade, por falta de reconhecimento, de inativar esse fator, causando a continuidade da coagulação. Fibrinólise: serve para afastar o risco de trombose, removendo o excesso de fibrinas, um dos mecanismos pra manter o equilíbrio. No plasma do sangue há o plasminogênio (um zimogênio) que está constantemente sendo ativada por ativadores do plasminogênio (plasmáticos, como a uroquinase e teciduais, como a tissular), responsáveis por estimular a fibrinólise ao mesmo tempo que está sendo inibido por inibidores da fibrinólise (como o PAI 1 e 2, que inibe os ativadores do plasminogênio, e TAFI que inibe a própria fibrinólise, é ativado pela trombina e α2 antiplasmina) O plasminogênio então quando há uma lesão tecidual os fatores, como a uroquinase e o tissular, é transformado em plasmina, que por sua vez quebra a fibrina em fibrinopeptídeos (chamado Dímero D), a plasmina também degrada fatores V e VIII, portanto, fora do local da lesão a α2 antiplasmina se liga a plasmina impedindo que isso ocorra. Na trombose venosa profunda na perna, uma doença, ocorre no local, havendo uma grande rede de fibrinas que estão sendo constantemente degradadas, fibrinólise, formando grande quantidade de dímeros D, a dosagem de dímeros D pode indicar como está o mecanismo da fibrinólise, alta concentração dessa substância indica que há muito coágulo, portanto trombos. Anticoagulantes: Heparina: presente normalmente no sangue, é produzida pelos mastócitos. A heparina forma a antitrombina III, que inibe os fatores II (fibrinogênio), IX, X, XI e XII e a calicreína, ou seja, inibe os mecanismos da via intrínseca. Em cirurgias, é normal a heparina estar presente em maior quantidade. Outros anticoagulantes: oxalato, EDTA, citrato, quelantes de Cálcio (roubam), diminui fator de coagulação Recapitulando a ordem da hemostasia: espasmo vascular (vasoconstrição) > tampão plaquetário > coagulação > crescimento do tecido fibroso. Patologias: De hemostasia primária: hemorragias do tipo petequial ou púrpura, apresenta menor quantidade de plaquetas pela menor produção. Exemplo de adquirida delas por distúrbios alimentares como deficiência de vitamina B12 ou ácido fólico, ou decorrente de uma destruição precoce das plaquetas como ocorre na trombocitopenia, ou retenção aumentada de plaquetas pelo baço, como no hiperesplenismo. Anemia de Fanconi – hereditário. De coagulopatias: decorrentes de distúrbios nos próprios fatores de coagulação, são caracterizadas por hemorragias maiores como a presença de hematomas exagerados. Exemplo de hereditárias: hemofilia A que causa deficiência no fator VIII, hemofilia B, deficiência no fator IX, e outras doenças que podem causar esses distúrbios em diversos outros fatores. Exemplo de adquiridas: deficiência da vitamina K, não caboxilando os fatores, impedindo que haja interação com o Cálcio, consequentemente também não se liga ao fp3, doenças hepáticas como necrose hepatocelulares agudas, hepatite alcoólica, cirrose, icterícia obstrutiva. Tromboembolismo:alteração do equilíbrio dos mecanismos da hemostasia, aparecimento de trombos na luz de um vaso. Causas: função plaquetária descontrolada, baixa integridade da parede vascular, fatores de coagulação desregulados. A embolia ocorre quando há uma grande quantidade de lipídios que acabam se depositando num vaso lesado, permitindo que ocorra a formação de um coágulo plaquetário e trombos, caso se solte, forma a embolia. 19 Hormônios São reguladores de um processo. Aqueles que pertencem ao sistema endócrino possuem características semelhantes, por exemplo, são produzidos pelas glândulas endócrinas, devem passar necessariamente pela corrente circulatória, com baixa concentração na corrente (nM, pM, o que dificulta a análise laboratorial) e com uma existência transitória, o alvo desses hormônios são as células, modificando o comportamento delas, aumentando ou diminuindo sua função. Aqueles hormônios que pertencem ao sistema parácrino, diferente dos hormônios endócrinos, atuam diretamente nas células vizinhas, não passando pela corrente sanguínea. Ex: neurotransmissores. Aqueles que pertencem ao sistema autócrino são produzidos numa célula e atuam nela mesma. Ex: mediadores químicos inflamatórios, como a prostoglandina, histamina, que regula mecanismos internos da própria células. Principais glândulas endócrinas – Lehninger, ou livros de fisiologia Tireoide, adrenais, rins, ovários, testículos, trato gastro intestinal Hipotálamo e hipófise: o hipotálamo é reconhecido como uma glândula endócrinas principal. Os fatores que regulam sua atividade podem ser provenientes de sensações externas (cinco sentidos), sensações internas (baroreceptores, que são capazes de sentir a mudança da pressão corpórea, quimioreceptores, que percebem a mudança de pH, por exemplo, ansiedade, depressão) estresses físicos (traumas, cirurgias, infecção). O hipotálamo é responsável por regular a hipófise anterior/adeno-hipófise , produzindo 5 hormônios (FL1, 2, 3, 4, 5), a adeno-hipófise por sua vez produzirá outros respectivos hormônios que vão regular a córtex adrenal, tireoide, fígado, ovários e testículos A hipófise anterior é ativada quando o hipotálamo libera os hormônios na microcirculação. Já a neuro-hipófise é ativada diretamente pelos neurotransmissores vindos do hipotálamo, a neuro-hipófise ira produzir vasopressina e oxitocina Há duas glândulas endócrinas que não sofrem regulação hipotalâmico: o pâncreas é estimulado de acordo com a concentração de glicose no sangue, produzindo insulina e glucagon que vão atuar no fígado, músculos ou tecido adiposo; a medula da adrenal é regulada segundo o estresse agudo e também a concentração de glicose no sangue, produzindo então a adrenalina que irá atuar no fígado, músculo esquelético e cardíaco. Tecido adiposo: os adipócitos são extremamente competentes na produção de diversos hormônios, que formam o grupo das adipocinas Tipos de hormônios Peptídicos: composto por aminoácidos, podendo ter desde 3 aminoácidos até 200, ou seja, pode ser desde um oligopeptídeo até uma proteína. Todos os hormônios do hipotálamo, hipófise e pâncreas são desse tipo. Seu tempo de meia vida varia entre 10 a 30 minutos e são hidrossolúveis. Aminas/tirosina: catecolaminas são hormônios produzidos pela medula adrenal, por exemplo, a adrenalina, dopa e dopamina. São hidrossolúveis, com tempo de meia vida de até 1 minuto. Os hormônios da tireoide são outro exemplos de hormônios dessa classificação, são insolúveis em água e portanto necessitam de globulinas ligadoras para seu transporte, tempo de meia vida de 7 a 10 dias. Esteroide: são os hormônios derivados de colesterol. Podem ser os glicocorticoide (cortisol, aumentam a concentração da glicemia), mineralocorticoides (aldosterona, regulam a concentração de sódio e potássio, regulando a pressão), hormônios sexuais (estrógeno, progesterona). São lipossolúveis, necessitando das globulinas ligadoras, tempo de meia vida entre 30 a 100 minutos. Derivados de ácidos graxos: são hormônios autócrinos, como a prostoglandina e leucotrienos, são mediadores de inflamação. Atuam via segundo mensageiro, tendo uma ação rápida. Características gerais dos hormônios: Os hormônios lipossolúveis conseguem passar pela membrana plasmática de uma célula sem intermédio de um receptor da membrana, entram na citoplasma, até o núcleo, que nele possui um receptor, modificando a transcrição do DNA, produzindo uma enzima nova, necessária para a regulagem hormonal, já os hidrossolúveis necessitam desse receptor na membrana, não entram na 20 célula, mas estimulam a produção de uma outra molécula dentro da célula, chamado de segundo mensageiro, que fará uma ação determinada por aquele hormônios (fosforilação de uma enzima, ativando-a). Isso garante que as respostas hormonais não seja generalizado, mas específicos a cada célula, pois somente as células com receptores, seja no núcleo ou na membrana plasmática sejam o alvo da atuação daqueles hormônios. Cada célula possui uma especificidade para cada cada hormônio. As células possuem um mecanismo chamado de amplificação, meio pelo qual um hormônio atua ativando diversas enzimas, que vão por sua vez ativar diversas outras enzimas, permitindo uma resposta celular muito eficiente, o que resolve o problema da baixa concentração desses hormônios. O mecanismo de reação dos hormônios hidrossolúveis é rápido, agem no receptor de membrana, atuam por meio de um segundo mensageiro, não necessitam de globulinas ligadoras e são degradados por proteínas plasmáticas. O mecanismo de reação dos hormônios lipossolúveis é lento, agem diretamente no núcleo, atuando na síntese protéica, necessitam de globulinas ligadoras e são degradadas pelo fígado. Relembrando: regulação covalente de uma enzima ocorre no sítio ativo e se dá pela inserção de um agrupamento de fosfato, permitindo que ocorra a ativação ou inibição da enzima. A fosforilação de uma enzima ocorre pelo meio de uma outra enzima, a quinaze, a desfosforilação por sua vez ocorre pela fosfatase. Tanto a fosfatase e a quinase são reguladas pelos hormônios hidrofílicos, que atuam a partir dos segundos mensageiros (AMPc, tirosina quinase, Ca/diacilglicerol) AMP é um molécula que representa uma célula pobre energeticamente, ou seja, já gastou seu ATP. Já o AMPc é produzido por uma enzima, a adenilato ciclase, que causa uma mudança na estrutura do AMP, tornando-a cíclica, o AMPc. Por exemplo: os hormônios adrenalina ao se ligar com o receptor de membrana ativa a proteína G, interna a célula, causando um deslocamento da sua estrutura α, se ligando a uma outra enzima de membrana, a adenilato ciclase, transformando o ATP em AMPc, o AMPc por sua vez, ativa outra enzima, a quinase, que será responsável pela fosforilação de enzimas, no caso da adrenalina, causando a lipólise ou a glicólise das substâncias. A cafeína é capaz de degradar a enzima fosfodiesterase que degrada a AMPc, ou seja, ela continua ativando a quinase, permitindo que a lipólise e glicólise ocorra. Usado como meio de secar o corpo de gorduras, além de aumentar o rendimento no treino. Tirosina quinase: a insulina se liga no receptor de membrana no meio extracelular, esse receptor possui 4 estruturas, duas α e duas bβ, a ligação da insulina com o receptor se dá pelo meio da α, ativando a β que se alto fosforila, ativando-se, que dentro da célula irá causar a fosforilação da tirosina, atuando como o segundo mensageiro da insulina. Por meio do mecanismo de amplificação, outras enzimas também são ativadas, a PKB é uma enzima que irá promover a liberação de vesículas na célula que aumentam a entrada da glicose para dentro da célula, outras enzimas também são ativadas, como a MAPK, promovendo a transcrição gênica, ativando a fosfatase que desfosforila aquelas enzimas que foram fosforiladas pela AMPc, ou seja, insulina é antagonista/inibidora ao glucagon/adrenalina. 21 Carboidrato Podem ser chamadostambém de glicídios, sacarídios, açúcares, hidratos de carbono. São constituintes essenciais para qualquer célula. Definição: são carboidratos os polihidroxicetonas ou polihidroxialdeídos. Devem ter, então, duas ou mais hidroxilas e um grupo cetona ou aldeído. Os carboidratos são classificados em dois grupos, aldoses ou cetoses. Glicose: é uma aldose; são fontes de energia universal (exceção: espermatozoide, usa frutose) e também é o nutriente mais abundante. Produzida pelas plantas na fotossíntese, pode ser armazenada como amido, levando a uma adaptação biológica dos outros organismos que evoluíram para nutrição por meio da glicose. Como possui aldeídos, a glicose é capaz de realizar reações específicas dos aldeídos, por exemplo, reagir com proteínas, pois aldeídos e aminas também reagem. A glicação de proteínas é expontânea e causa a desnaturação delas (em diabetes, por exemplo, que possui maior quantidade de glicose no sangue, certas deficiências acabam ocorrendo, como no colágeno, que serve para o mecanismo de cicatrização, e afeta a cascata de coagulação também). As glicoses, bem como outros açúcares, possuem alta afinidade por água, devido a presença de hidroxilas. Os açúcares têm sabor doce, e varia de um açúcar para o outro. Ex: a frutose é muito mais doce do que a glicose, servindo como mecanismo por empresas que produzem alimentos industrializados, o corpo não é tão bem adaptado para utilizar a frutose, podendo causar problemas. Espontaneamente, a glicose em sua estrutura aberta, se ciclisa, numa reação chamada de hemiacetalização. Classificação quanto ao número de carbonos: trioses (3C), tetroses (4C), pentoses (5C), hexoses (6C) e heptoses (7C). Os monossacarídeos são agentes redutores e são divididos em aldoses ou cetoses. Os monossacarídeos se juntam para formar os dissacarídeos, estes vão ser os que são degradados na digestão por proteínas próprias que foram produzidas no intestino delgado. Maltose é digerida pela maltase, formando 2 glicoses; sacarose é digerida pela sacarase, formando uma glicose e uma frutose; lactose é digerida pela lactase, formando uma glicose e uma galactose. Polissacarídeos: são exemplos a celulose, uma estrutura rígida e insolúvel e não hidrolisável pelo nosso organismo, mas é um bom mecanismo para melhor o peristaltismo do intestino, o amido, principal substância de nossa alimentação, é digerida pela amilase e a α-1-6-glicosidase, e por fim, o glicogênio, é idêntico estruturalmente ao amido, com as mesmas funções e sendo digerido pelas mesmas enzimas, a diferença entre elas e a origem, sendo o glicogênio mais ramificado. Os carboidratos simples são formados por mono e dissacarídeos, são mais fáceis de serem digeridos, já os carboidratos complexos são formados pelos oligo e polissacarídeos, possuindo um menor tempo de digestão. A digestão rápida dos carboidratos simples promove um pico de glicemia, e consequentemente, de insulina, o que leva a lipogênese exagerada, levando a um armazenamento das glicoses no tecido adiposo, diminuindo também a glicemia rapidamente, o que não causa a sensação de saciedade, por outro lado, a ingestão de uma mesma quantidade de carboidratos mas sendo complexos, leva a um menor aumento da glicemia por um período maior de tempo, favorecendo a sensação de saciedade, não levando a picos de insulina. Digestão do amido: o amido é digerido ainda na boca pela amilase salivar ou ptialina, formando maltose, necessita de um pH básico, não sendo digerida na boca, chega o amido no intestino, sendo digerido pela amilase pancreática. A maltose e digerida no intestino pela maltase formando a glicose. Homeostasia da glicose: a homeostasia é um mecanismo de controle e manutenção da normalidade dos mais diversos fatores, pH, temperatura, concentração de substâncias como da glicose. A concentração normal de glicose fica entre 70 a 100 mg/dl. A insulina, glucagon e cortisol são os principais hormônios responsáveis pela manutenção desse parâmetro. A hipoglicemia é mais grave do que uma hiperglicemia. A glicose circulante vem principalmente pela dieta, mas também do glicogênio, que é a reserva de glicose do nosso corpo, e por fim, temo a gliconeogênese, uma via que produz glicose em ausência de alimento por mais de 12 horas por substâncias endógenas, como lipídios. 22 A glicose é essencial para alguns tecidos totalmente dependentes dela, são eles: hemácias, córnea, SNC, medula renal, gônodas, tecido embrionário, fibras musculares brancas. O fígado é o órgão central do metabolismo de carboidratos, é capaz de quebrar o glicogênio e atuar na gliconeogênese para controle da glicemia. Para controle da glicemia há também um sistema de glicorreguladores, os hormônios pancreáticos são os principais, as células α do pâncreas produz glucagon, enquanto as células β, a insulina. Quando há um aumento na concentração de glicose e aminoácidos as células β do pâncreas secretam insulina na corrente sanguínea, a insulina atua em múltiplos tecidos, no fígado, músculos e tecido adiposo, favorecendo as células a captarem a insulina para dentro delas, diminuindo a glicemia, dentro das células a glicose pode ser quebrada ou pode ser armazenada. A insulina possui outras funções como favorecer a síntese de glicogênio, síntese de lipídios, síntese proteica (meios de armazenamento) e captação de íons, ao mesmo tempo, a insulina inibe a gliconeogênese, glicogenólise, lipólise, proteólise e cetogênese, isso é feito já que o organismo bem alimentado não está precisando de glicose para fornecer energia, podendo armazenar os excessos. Quando há uma diminuição da glicemia as células α liberam glucagon na corrente sanguínea, atuando em diversos sistemas, inibindo a síntese de glicogênio, a glicólise e a síntese proteica, enquanto favorece a gliconeogênese, glicogenólise, lipólise, cetogênese (consequência da lipólise), proteólise. Obs: A insulina inibe a célula α e o glucagon inibe a célula β. Há hormônios não pancreáticos que também são glicorreguladores. São eles: cortisol e adrenalina. A adrenal possui uma camada externa, o córtex, responsável pela liberação do cortisol, e uma camada interna, a medula, responsável pela liberação de adrenalina. A adrenalina é liberada quando ocorre um stress agudo ou uma hipoglicemia abrupta, a atuação da adrenalina vai ser aumentar a glicogenólise no fígado, músculos estriados esqueléticos e cardíacos. O cortisol é liberado frente um stress químicos (acetilcolina, serotonina, endorfina), físico (infecção, trauma, cirurgia, hipoglicemia, falta de alimento, ciclo sono/acordado) ou emocional (ansiedade e depressão), esses estímulos vão fazer o hipotálamo acionar a hipófise a liberar o ACTH, esse hormônio vai atuar no córtex da suprarrenal, causando a liberação do cortisol, esperando diversos resultados, entre eles, a lipólise e proteólise, liberando ácidos graxos, glicerol e aminoácidos que vão ser captados pelo fígado, que vai formar a gliconeogênese. Sintomas – Hipoglicemia: palidez, escurecimento da visão (obnubilação), suor frio, tremor, taquicardia. Utilização de glicose no sistema biológico: a glicose é uma fonte de energia universal, a utilização de oxigênio para tal produção de energia é mais energética (aeróbica) do que aquelas que não usam (anaeróbicas). A glicose como nutriente pode gerar energia seguindo os processos que permitam a respiração celular. A maioria dos tecidos são independentes de glicose, pois podem usar ácidos graxos ou aminoácidos para suprir energeticamente a célula. A glicose circulante é internalizada pelas células por um transportador chamado de Glut, podendo ser quebrada para geração de energia (glicólise), pode ser armazenada (glicogênio) ou pode seguir as vias das pentoses. -Metabolismo do glicogênio: forma de armazenamento da glicose no organismo, anabolismo do glicogênio, molécula prevalente no fígado e músculo. É possível também que o glicogênio seja degradado por levado para os músculos (300 g sãoarmazenadas), outras 10 g são distribuídas para o resto dos tecidos, caso uma pessoa ingira mais do que o corpo pode armazenar (400 g) a glicose é transformada em lipídios. A síntese do glicogênio necessita da enzima glicogênio sintetase, uma enzima ramificadora do glicogênio e uma molécula que permite o início dessa ligação, molécula iniciadora. O processo inicial para a glicogênese ocorre quando a glicose, ao entrar na célula, é fosforilada por uma enzima (glicoquinase no fígado que possui baixa afinidade pela glicose, alto kM ou hexoquinase no músculo que possui alta afinidade pela glicose, baixo kM), quando isso ocorre, não é mais possível ela se ligar com a enzima que permite sua saída da célula, sendo a primeira forma para armazenamento da glicose em glicose- 23 6-fosfato. Essa glicose reage com a fosfoglicomutase, sendo transformada em glicose-1-fosfato, por sua vez ela reage com a glicose-1-fosfato-uridil-transferase que vai retirar um fosfato tanto daquela glicose quanto do UTP, transformando em UDP-glicose (glicose ativada), então ocorrerá a formação do glicogênio auxiliado pela enzima glicogênio-sintetase que ao retirar o UDP da glicose, adquire energia o suficiente para formar a ligação para adicionar a glicose no glicogênio pré-existente. Esse processo é formado então por dois mecanismos, a ativação da glicose (ATP e UTP) e então a glicogênese (glicogênio sintetase). O saldo energético é de -2ATP, já que o UTP é semelhante ao ATP só que com uma base de uracila ao invés de adenina. A glicogenólise ocorre em situações de baixa concentração de glicose circulante (jejum e quando se realiza atividades físicas). O processo começa com o glicogênio-fosforilase quebrando uma ligação 1-4 ao adicionar um Pi na glicose, formando a glicose-1-fosfato, como essa glicose não é a necessária para as reações energéticas, é necessário que a enzima fosfoglicomutase transforme em glicose-6-fosfato, sendo essa a utilizada no músculo para produção de ATP. No fígado a glicose-6-fosfato pela enzima g6-fosfatase é transformada de volta em glicose e liberada na circulação sanguínea. Toda glicose armazenada pelo músculo vai ser utilizado por ele próprio, já a glicose armazenada pelo fígado é liberada para a circulação, permitindo o seu uso por outros tecidos. Regulação do metabolismo do glicogênio É uma mecanismo enzimáticos recíproco (as duas enzimas são reguladas simultaneamente) e antagônico (uma ativa inibe a outra). As enzimas são glicogênio sintetase e glicogênio fosforilase. A primeira vai se utilizar da UDP-glicose e glicogênio para formação de novas ligações de glicogênio e UDP. A segunda vai fosforilar o glicogênio causando uma liberação de uma das glicoses (fosforilada na posição 1) da extremidade do glicogênio. Regulador Glicogênese Glicogênio-sintetase Glicogenólise Glicogênio-fosforilase Alostérico AMP (-) ATP, glicose, glicose-6-fosfato (+) AMP e Cálcio (+) ATP, glicose, glicose-6-fosfato (-) Covalente Forma ativa: desfosforilada Forma inativa: fosforilada Forma ativa: fosforilada Forma inativa: desfosforilada Exemplo de atuação: uma pessoa bem alimentada vai apresentar alta concentração de glicose no sangue, portanto o pâncreas vai liberar o hormônios insulina, que vai aumentar a concentração de fosfatase, desfosforilando as duas enzimas, promovendo a glicogênese. Doenças hereditárias do metabolismo do glicogênio ou glicogenoses: Do tipo I/doença de von Gierke: defeito na enzima glicose-6-fosfatase, impossibilitando a degradação para formação de glicoses, levando a uma hepatomegalia e hipoglicemia em jejum. PESQUISAR, mais comum. Do tipo II: defeito na α-1,4-glicosidase lisossômica, impossibilidade na degradação do glicogênio, levando a um acúmulo generalizado dessa substância e sobrecarga do coração, causando a morte. Do tipo V: defeito na fosforilase muscular, levando a uma fraqueza muscular, mas nenhuma grande complicação, causa apenas uma incapacidade de realização de atividades físicas intensas O Cálcio é um íon que vai ativar apenas a glicogenólise, pois é o mecanismo que vai garantir a energia aos músculos 24 Metabolismo de carboidratos e ciclo de Krebs Fases do metabolismo energético: catabólico e anabólico. Glicólise: processo que transforma a glicose-6-fosfato em piruvato O metabolismo da glicose nas hemácias. As hemácias são exemplos de dependentes da glicose, podendo realizar duas vias, a glicólise ou as pentoses, a via das glicólise forma lactato. O metabolismo da glicose no tecido cerebral. O tecido nervoso também podem realizar duas vias, das pentoses e da glicólise para formação de acetilCoA. O metabolismo da glicólise nos músculos. Duas vias, das pentoses e da glicólise, sendo esta última varia no resultado dos produtos formados dependendo da presença e concentração do oxigênio, em condições normais, forma-se a acetilCoA, em baixas concentrações, forma-se lactato. O metabolismo de glicólise no fígado. Não é um órgão dependente da glicose, ou seja, não precisa da insulina para que a glicose entre em suas células. Possui a capacidade de reverter o lactato em glicose. Fases da preparação glicolítica 1-Fase preparatória: preparação, regulação e gasto de energia 2-Fase de pagamento: oxidação e produção de ATP. Primeiro ocorre o investimento de energia na glicose para que ela seja quebrada em duas moléculas de 3 carbonos ao se adicionar 2 fósforos. No fígado, a glicoquinase e a hexoquinase vão ter essa função, transformando a glicose em glicose-6-fosfato, o processo continua até que se forme a frutose-1,6-difosfato para ser quebrada pela aldolase A, formando 2 gliceraldeído-3-fosfato ao mesmo tempo que, forma uma dihidroxiacetona, que deverá ser transformada em gliceroladeido-3-fosfato em caso de baixo consumo de glicose, a enzima não é capaz de catalisar a dihidroxiacetona, sendo essa levada por outras enzimas para forma lipídios, ao invés de energia, quando tiver sido ingerido muita glicose. Após a formação do gliceroladeido-3-fosfato começa o processo de recuperação de energia, com a desfosforilação dessas molécula, até formar o ácido pirúvico ou piruvato. O saldo dessa reação é a produção de 2 ATPs. Função da glicólise: transformar glicose em piruvato; sintetizar ATP sem oxigênio, preparar a glicose para ser degradada totalmente em CO2 e H2O; permitir a degradação parcial da glicose em anaerobiose! Alguns intermediários são usados em diversos outros processos biossintéticos. Controle metabólico da glicólise O passo 3 é estimulado pela frutose-2,6-bifosfato (produto de via que gasta energia) e AMP, enquanto é inibido pelo ATP, citrato e H+. O passo 10 é estimulado pela frutose-1,6-bifosfato, enquanto é inibido pelo ATP e alanina. Erros metabólicos hereditários da via glicolítica Esferocitose: mudança no formato da hemácia causada por uma deficiência da enzima enolase. Anemia hemofílica hereditária: mudança da membrana da hemácia causada pela piruvato quinase. Destino da glicólise (do piruvato formado) 25 Quando for anaerobiose: será usada na fermentação lática. Hemácias (não possuem mitocôndria), músculos são capazes de realizar esse mecanismo dependendo da presença do oxigênio durante exercícios físicos. O aumento de lactato na circulação pode reduzir o pH e provocar cãibras, o excedente de lactato é mandado para o fígado para que se produza glicose. Produz 2 ATP Quando for aerobiose: será usada no ciclo do ácido cítrico. Demais tecidos. O piruvato é transformado em acetilCoA por descarboxilação oxidativa e então é levado ao ciclo de Krebs. Essa transformação só ocorre em presença de 2 enzimas desidrogenase e uma transacetilase mais diversas enzimas do complexo B (B1 – tiamina, B2 – riboflavina/FAD, B3 – nicotinamida/NAD, B5 – COASH) mais o ácido lipóico. Produz 8 ATP Conversão do piruvato em AcetilCoA O piruvato é convertido em AcetilCoA por descarboxilação oxidativa na presença de todos os compostosdo complexo piruvato-desidrogenase (PDH), liberando CO2, NADH + H+. Esse processo é inibido pelo ATP, acetil-CoA e NADH, enquanto é estimulado pelo AMP, CoA e NAD+. Para cada NADH são produzidos 3 ATPs na fosforilação oxidativa. A intoxicação por metais pesados (Hg e Pb) e arsenito causam precipitação de lipoato, inibindo a PDH. A avitaminose da B1 causa beri-beri por conta da deficiência da TPP (tiamina pirofosfato/ácido lipóico) inibindo a via da descarboxilação do piruvato, aumentando a concentração de ácido pirúvico e ácido lático. O balanço energético nesse ponto é de 6 ATP por glicose. Ciclo de Krebs Ocorre nas mitocôndrias, é uma via anfibólica, ou seja, uma parte catabólico ..... Para que ocorra são necessários 3 elementos básicos, o oxalacetato, acetilCoA e da mitocôndria. Após a reação do oxalacetato com o acetilCoA forma-se o citrato (um álcool terciário que não deveria ser possível oxidar, então é necessário de uma enzima, a aconitase). No mecanismo de transformação do α-ceto-glutarato também atua um complexo igual ao PDH mas com o α- ceto-glutarato-desidrogenase, formando então o succinil-CoA. Na transformação do succinil-CoA em succinato temos uma conservação da energia das ligações quebrados com a produção de ATP (GTP também). As outras reações que não liberam ATP acabam por produzir calor. A inibição da produção frutose-1,6-difosfato pelo citrato ocorre pois O saldo de ATP é de 12 ATP X2, num total de 24 moléculas de ATP para cada glicose Total Glicose para piruvato liberam 2 ATP e 2 NADH (cada um deles vai liberar na parte aeróbica 3 ATP), num total de 8, do piruvato ao acetilCoA libera 2NADH (cada um deles vai liberar 3ATP), gerando 6 ATP, do acetilCoA para o CK libera mais 24 ATP, 3 NADH, 1 FADH2 e 1 GTP X 2. Totalizando 38 ATP. Sistema de lançadeira: mecanismo que garante a entrada do NADH para dentro da mitocôndria. Dois tipos: o primeiro é um sistema que permite o lançamento do NADH sem gasto de ATP e outro ocorre com o gasto de 2 ATP. 26 Cadeia respiratória e fosforilação oxidativa Após o final do ciclo de Krebs, é produzido coenzimas reduzidas de NADH e FADH2, capazes de doar principalmente elétrons e hidrogênios. A fosforilação oxidativa é o nome dado a reação que em presença de oxigênio realiza ADP + P -> ATP. Sistema de transporte de elétrons São reações de óxido-redução sequenciais que necessita de doadores de elétrons como NADH2 e succinato (FADH2) e transportadores de elétrons fixos e móveis, o último receptor de elétrons é O2 que pode incorporar até quatro elétrons por cada molécula (O2 + 4e + 4H -> 2H2O), essas reações geram gradiente de prótons que se combina em uma energia química necessária para a síntese de ATP. Função da cadeia respiratória: reoxidar as coenzimas e formar a maior parte do ATP produzido na célula. NADH2 <-> NAD+ + 2e + 2H FADH2 <-> FAD + 2e + 2H Obs: em falta de oxigênio essas reações de redução não ocorrem, não permitindo o funcionamento do ciclo de Krebs e glicólise já que eles são os processos que oxidam essas coenzimas, inibindo a produção de ATP. Componentes da cadeia respiratória: A cadeia respiratória ocorre na membrana interna da mitocôndria que diferente das outras, é altamente formada por proteínas como a ATPase. São formados por diversos complexos proteicos que juntos formam 4 complexos fixos (complexos I, II, III e IV) e 2 complexos móveis (coenzima Q/ubiquinona, é um lipídio, e citocromo c), todas essas proteínas tem afinidade por elétrons, e esses elétrons migram pelas subunidades. Disperso entre os complexos protéicos há diversos citocromos fixos, que são hemeproteínas, cujo ferro contido em sua estrutura permite, dentro dos complexos, a passagem de elétrons. No complexo IV, há átomos de cobre que além de permitir a passagem de elétrons possui também alta afinidade por oxigênio. A reação que transforma o NADH2 em NAD libera 2e e 2H+ que são liberados para o complexo 1, os elétrons são transportados por esse complexo e são roubados pela coenzima Q que leva esses elétrons até o complexo III, deste complexo, o citocromo C pega os elétrons levando até o IV, como nessa região há a presença de oxigênios, ocorre a reação que forma água a partir do oxigênio. A reação que transforma o FAD em FADH2 libera 2e e 2H durante o ciclo de Krebs que transforma o succinato em fumarato ocorre, além da matriz mitocondrial, também no complexo II, o FADH2 doa os elétrons para esse complexo que pega os elétrons, passa pela coenzima Q seguindo para o complexo III, seguindo as mesmas vias que ocorreu no NAD. Os complexos I, III e IV possuem subunidades capazes de roubar prótons e lançar na região entres as membranas da mitocôndria, os complexos I e III bombeiam 4 prótons cada, enquanto o IV bombeia somente 2H, tornando o meio intra-membrana ácido, enquanto a matriz vai ficando básica Há um quinto complexo proteico mas que não transporta elétrons, mas sim, prótons, chamada de F0-F1ATPsintetase (formada por duas subunidades, a F0 que é um canal de prótons, que fica fechada até haver um ΔpH o suficiente para que se abra, quando isso ocorra, a energia cinética dos prótons criada nesse canal é doada para a F1ATPsintetase que é a própria enzima que forma ATP) Em resumo: o transporte de elétrons pela cadeia respiratória que promove o bombeamento de prótons da matriz para o espaço intermembranar que cria uma força próton-matriz capaz de impulsionar a síntese de ATP pelo complexo ATPsintetase. 27 Uma pequena parte do oxigênio não fica concentrada na região do complexo IV, esse sistema é chamado de escape de elétrons, que é quando o oxigênio rouba os elétrons antes deles chegarem no IV. Quando isso ocorre, no entanto, diferente do que normalmente ocorreria, que é o oxigênio receber 4e para formar água, recebe apenas 1, formando um tipo de O2 chamado de ânion superóxido, esse processo acaba por formar H2O2, que se degrada formando radicais livres de OH° e OH-. Inibidores da cadeia respiratória: a maioria deles são moléculas que se ligam aos complexos e roubam os elétrons. Exemplos de inibidores: rotenona (um inseticida) bloqueia o complexo I, barbiturato (hipnótico) também bloqueia o complexo I, o malonato (um inibidor competitivo da succinato desidrogenase) atua bloqueando o complexo II, antimicina A (antibiótico) bloqueia o complexo III, diversos produtos como cianeto, CO, H2S, azida sódica bloqueiam o complexo IV. Inibidores da fosforilação oxidativa: a oligomicina se liga à fração F0 da ATPsintetase impedindo a migração dos prótons. Regulação da cadeia respiratória: não é regulado diretamente, mas sim pela razão do ATP/ADP (e AMP) no CK. A alta concentração de ATP na célula funciona como um inibidor alostérico negativo do CK, o que diminui a cadeia respiratória, o ADP é oposto. O FAD produz menos ATP que o NAD pois ele libera seus elétrons no complexo II, que não tem a capacidade de bombear os H+. Desacopladores de cadeia respiratória: não bloqueiam a cadeia, são substâncias que destroem o acoplamento existente entre o transporte de elétrons e a fosforilação oxidativa, reduzindo o gradiente de prótons entre a matriz e o espaço intermembranar, então, em presença de desacopladores o transporte de elétrons se processa normalmente mas a síntese de ATP diminui. Atuação: por exemplo, a termogenina se acopla na membrana interna da membrana da mitocôndria, e como são um dímero, formam um poro na membrana o que permite a passagem dos prótons por essa região, ao invés de passarem pelo F0. Dessa maneira, o CK se torna mais ativo criando um maior transporte de elétrons e prótons na CR, aumentando o consumo de oxigênio, o maior transporte de e e H+ acaba criando calor, consumindo muito mais nutrientes. Além da termogenina há também outros desacopladores com especificidades de atuação, como o DNP, T3, triac, todos esses são desacopladores que podem ser englobados num grupo só chamado de UCP. Obs: a termogenina é uma proteína muito presenteem recém-nascidos, principalmente no tecido adiposo marrom. Em dias mais frios, a tireoide por estímulo do TSH produz mais T3 e T4 que permitem a ativação da UCP (grupo de desacopladores), aumentando a termogênese. O DNP é um dinitrofenol, capaz de atravessar a membrana plasmática para a região da matriz mitocondrial, essa substância acaba doando prótons nessa área, igualando as concentrações de prótons. Catarata, cegueira, lesão hepática são algumas dos sintomas causados pelo uso excessivo de UCP’s, podendo levar a óbito. 28 Gliconeogênese Introdução: é a formação de novas moléculas de glicose originadas por diferentes moléculas que não carboidratos. Tem por finalidade garantir o suprimento constante de glicose, que é o combustível para a maioria dos tecidos do organismo, principalmente para o SNC e hemácias (e outros, como o córtex renal) Necessitamos mais ou menos de 120g de glicose para suprir as necessidades do SNC, mais 20g é usado para outros líquidos biológicos além do próprio sistema circulatório, lembrando que a reserva total de glicogênio no organismo é próxima de 190g. Conceito: é a via metabólica que transforma substâncias que não açúcares em substâncias glucídias. Ocorre quando não existe glicose nem reservas de glicogênio que possam ser prontamente utilizados. Possui como substratos o ácido lático, que também é um subproduto do metabolismo da glicose nos músculos esqueléticos em contração e dos eritrócito, o glicerol, que é um álcool derivado da lipólise (da reserva de triglicerídeos do tecido adiposo) e aminoácidos que são resultantes do catabolismo proteico. O objetivo da gliconeogênese é manter a glicemia em longo prazo. No início, para que se mantenha a concentração de glicose no corpo, ocorre a glicogenólise, mas chega um momento que esse processo se encerra pois a reserva de glicogênio é limitada, para que só então se inicia a gliconeogênese. (Marzocco – gráfica sobre manutenção da glicemia) A gliconeogênese ocorre em condições de jejum prolongado, consumo inadequado de carboidratos, durante atividades físicas. Os tecidos em que esse metabolismo ocorre é principalmente o fígado, mas também no rim (córtex renal) e por fim o intestino, esses tecidos tem também a capacidade de fosforilar e desfosforilar a glicose. Controle hormonal: as enzimas da gliconeogênese são enzima indutivas, ou seja, não estão em atividade ou presentes até que se necessite. Em jejum, tende a hipoglicemia o que estimula as células α do pâncreas a liberarem o glucagon que além de estimular a glicogenólise hepática durante o jejum curto, vai também durante o jejum longo, no tecido adiposo, iniciar a lipólise o que vai quebrar os lipídeos (triglicerídeo) em ácidos graxos que vão ser utilizados diretamente para formação de energia e glicerol, sendo esta a substância que vai ser usada para a formação de glicose. Durante um regime mais prolongado, isso funciona como um stress que vai causar o SNC a estimular a hipófise a liberar o ACTH que além de causar no tecido adiposo a lipólise, vai fazer com que o córtex da suprarrenal libere cortisol que possui a capacidade de atuar na musculatura esquelética causando o catabolismo proteico que vai liberar aminoácidos, que vão sofrer a gliconeogênese. Já o ácido lático vai ser transformado em glicose durante o jejum curto. Enzimas da gliconeogênese: São estimuladas pelo cortisol e inibidas pela insulina. São elas a Glicose-6- fosfatase (G-6-Pase), fosfoenolpiruvato carboxoquinase (PEPCK), frutose-1,6-bifosfato-fosfatase (F-Pase) e piruvato carboxilase (PC). Gliconeogênese a partir do lactato Durante atividades físicas há a produção de lactato pelos músculos a partir do piruvato formado pela glicose, esse lactato vai ser transformado então, no fígado, em piruvato que com gasto de ATP, formará a glicose. Para cada uma molécula de glicose formada se utiliza 2 lactatos e 6 ATPs. Quando o lactato chega no fígado a coenzima NAD é transformada em NADH2, transformando lactato em piruvato, processo esse que ocorre na mitocôndria. O piruvato deve primeiro ser transformado em oxalacetato pela enzima PC, presente somente na mitocôndria, sendo que este por sua vez, vai ser transformado em malato, que possui a capacidade de sair da mitocôndria, fora da mitocôndria o malato é transformado em oxalacetato novamente para que com a enzima PEPCK forme-se o fosfoenolpiruvato. Obs: o piruvato pode, portanto, seguir dois caminhos na mitocôndria , em caso de necessidade energética e alta presença de glicose, o piruvato dá origem ao acetilCoA para iniciar o ciclo de Krebs ou então ser transformado em oxalacetato para formação de fosfoenolpiruvato. 29 O fosfoenolpiruvato vai seguir a via para formação do glicose, muitas das enzimas da glicólise são compartilhadas pela gliconeogênese , apesar de haver três etapas em que elas são irreversíveis para a glicólise. A gliconeogênese não é simplesmente o inverso da glicólise, três reações irreversíveis na glicólise ocorrem aqui. Primeiro a conversão do piruvato em fosfoenolpiruvato através do oxalacetato a partir da enzima PC e PEPCK, a frutose-1,6-bifosfato para frutose-6-fosfato pela enzima F-Pase, e por fim, a glicose-6-fosfato a partir da G-6-Pase se torna a glicose. Gliconeogênese a partir de aminoácidos: Os aminoácidos formados pela proteólise nos músculos podem ser convertidos a piruvato, oxalacetato, fumarato e α-ceto-glutarato para seguir o caminho para formação da glicose. Portanto, podemos observar que a gliconeogênese a partir dos aminoácidos dependerá do funcionamento do CK, pois os produtos ou estão presentes na via do CK, ou são dependentes da matriz mitocondrial que está relacionada ao CK Gliconeogênese a partir do glicerol O glicerol formado pela quebra do triglicerídeo é transformado em glicose mais rapidamente do que pelo lactato, ele é transformado em dihidroxiacetona fosfato, que vai seguir o caminho para formar a frutose-1,6-bifosfato a partir da aldolase, a frutose-6-fosfato a partir da frutose-1,6-bifosfato com a enzima frutose-1,6-bifosfatase, por sua vez, é formada a glicose-6-fosfato convertida em glicose pela glicose-6-fosfatase. Ao mesmo tempo que o glucagon é responsável pela quebra do glicogênio possui também a capacidade de ativas as enzimas da gliconeogênese A ordem de uso dessas substâncias depende do estado da pessoa. Por exemplo, alguém que está de pé, caminhando, está sofrendo nos músculos a formação de ácido lático, sendo esse o que vai ser primeiro usado para formação de glicose, após isso vai ser usado o glicerol, agora, uma pessoa que está em coma, sem atividade de sua musculatura, vai ser usado os aminoácidos a partir das proteínas. Mecanismos de controle: Alostérico: a transformação do piruvato a oxalacetato a partir da enzima piruvato carboxilase é regulada positivamente pela presença de acetilCoA enquanto é inibido pelo ADP. A transformação de frutose- 1,6-bifosfato a frutose-6-fosfato pela enzima F-Pase é estimulada pela presença de citrato enquanto é inibida por AMP e frutose-2,6-bifosfato. Hormonal: o glucagon fosforila enzimas ativando-as, estimulando a gliconeogênese (por meio das enzimas PC, PEPCK, F-Pase, G-6-Pase) e a glicogenólise (fosforilase), a insulina estimula a glicólise (glicoquinase, piruvato quinase) e glicogênese (glicogênio sintetase) ao desfosforilar as enzimas, o cortisol estimula a gliconeogênese fosforilando as mesmas enzimas do glucagon e a adrenalina estimula a glicogenólise também pelas mesmas enzimas. A insulina inibe as ações do glucagon e vice-versa. O álcool atua inibindo a gliconeogênese hepática, podendo levar indivíduos alcoólatras à hipoglicemia, já que eles se encontram em estado de subnutrição. A reação do etanol com a coenzima reduzida NAD+ permite a sua reoxidação formando um aldeído e NADH2, este permite a transformação do piruvato a lactato se reduzindo novamente a NAD+, tendendo, além da hipoglicemia,à acidose lática. 30 Metabolismo da frutose Procurar pelo caso clínico no slide A frutose tem como a principal fonte a sacarose (sacarose por meio da enzima sacarase/invertase é quebrada em uma molécula de glicose e uma de frutose). É o açúcar mais abundante nas refeições, encontrado muitas vezes como monossacarídeos em frutas, algumas verduras, mel e no xarope de milho. A frutose pode entrar nas células por dois caminhos, pela hexoquinase ou pela frutoquinase. No entanto, a hexoquinase possui muito maior afinidade pela glicose do que pela frutose, a glicose, portanto, acaba por ser um inibidor competitivo, a frutose acaba por ser fosforilada principalmente pela frutoquinase, formando a frutose-1-fosfato, esse processo ocorre, principalmente, no fígado (também ocorre no rim e intestino), a quebra da frutose então é feita pela aldolase B (quando fosforilada pela frutoquinase), formando gliceroladeído e dihidroxiacetona. Obs: A dosagem de um indivíduo normal não apresenta frutose no metabolismo. A frutose não precisa de insulina para entrar nas células. Os produtos formados após a quebra da frutose podem ser usados para gliconeogênese acabando na via da glicólise, pois são os mesmos formados durante a gliconeogênese a partir do glicerol. Doença: a deficiência da frutoquinase causa a frutosúria, é benigna, como não há essa enzima, o fígado não consegue metabolizar a frutose o que leva a um aumento na sua concentração no sangue, a frutose acaba sendo excretada na urina. A intolerância a frutose, frutosemia é causada pela deficiência da aldolase B, levando a um aumento de frutose- 1-fosfato, com maior concentração nas células, a pressão osmótica leva a entrada de água nas células hepáticas, causando hepatomegalia. Da mesma maneira, a frutose-1-fosfato é inibidor da glicogenólise (pois o fosfato usado para quebra do glicogênio está sendo usado quase totalmente pela frutose) e gliconeogênese, o que pode levar a uma hipoglicemia com o tempo. Os sintomas podem ser vômitos, falta de ganho de peso, diarréias. Com o aumento da frutose-1-fosfato leva a uma maior concentração de AMP que é degradado a ácido úrico, causando, além da hipoglicemia, falência hepática. O diagnóstico pode ser feito retirando uma amostra do tecido hepático, administrando frutose e glicose intravenosa, análise do DNA, triagem urinária para identificar erros do metabolismo através da cromatografia. O tratamento pode ser feito removendo frutose e sacarose da dieta, e os primeiro indícios desse problema aparece no momento do desmame do bebê, quando começa a ingerir outros alimentos apresentando aversão a eles. Obs: muitos medicamentos utilizam sacarose e sorbitol (substâncias semelhante a frutose) para tornar o gosto mais agradável. 31 Metabolismo da galactose A galactose é obtida a partir da lactose (do leite, a lactose vai ser quebrada pela lactase em glicose e galactose). A galactose entra nas células e nela é fosforilada pela galactoquinase na posição 1, a UDPglicose (formada na via do glicogênio) vai ser usada para se ligar a galactose fosforilada, liberando glicose-1-fosfato formando a UDPgalactose, transformada pela epimerase em seu isômero, que é a própria UDPglicose que vai ser usada na formação do glicogênio, mas que também pode ser convertida para lactose (tecido mamário). Galactosemia: erro inato do metabolismo, com alterações no metabolismo gerado por deficiência enzimática, é notado muito antes do que a frutosemia, pois já é indicada durante a própria amamentação , existem vários tipos como: Galactosemia do tipo I: causada pela deficiência da enzima galactose-1-fosfato uridiltransferase, que é aquela que adiciona o UDP na estrutura da galactose, causa um aumento de galactose-1-fosfato, causando a mudança da preção osmótico entrando água nas células, dando hepatomegalia e icterícia, também leva a um baixo ganho de estatura, dificuldade alimentares, catarata (a galactose no tecido ocular em alta concentração pode ser transformada em álcool pela redutase, levando a uma opacidade do cristalino), letargia, vômitos, diarreia, dor abdominal, encefalopatia (causada pela degradação de aminoácidos que libera amônias, que é tóxico, na circulação, o que dificulta a transmissão de impulsos nervosos) e esplenomegalia. Galactosemia do tipo II: deficiência na galactoquinase, se manifestando precocemente por uma catarata bilateral (antes da quarta semana de vida), causando o aumento de galactose no sangue que pode causar a catarata e galactosúria. Galactosemia do tipo III: deficiência da epimerase, leva a dificuldades alimentares, icterícia (hiperbilirrubinemia), hepatomegalia, baixo ganho de peso, vômito, diarreia, sepse, catarata, hipotonia e letargia. Em geral, a galactose quando em maior quantidade não sendo degradada pode levar a um retardo mental, dano hepático e catarata, pois a galactose é transformada pela redutase em galactitol que se acumula no cristalino. O diagnóstico pode ser feito a partir da triagem da urina com o exame de cromatografia ou dosar as enzimas em glóbulos vermelhos. O tratamento deve ser feito retirando o leite da alimentação e substitui por extrato de soja e dextrosol (glicose pura). A galactose possui uma via secundária, normalmente ocorre em quem tem deficiência na uridiltransferase, e ocorre a partir de outras enzimas capazes de formar a UDPgal, pela UDPgal pirofosforilase que retira dois Pi do UTP, e essa UDPgal pode ser transformada em UDPglicose pela enzima glicosil-4-epimerase. Essa via não existe em crianças. Intolerância à lactose: doença prevalente ao norte europeu, África e Ásia, a deficiência está presente na enzima lactase, que não digere a lactose, que passa a ser fermentada no intestino por bactérias causando diarreia, vômitos e dor abdominal (gases). 32 Estudo dirigido da cadeia respiratória 1 a) O cianeto é um inibidor da cadeia respiratória, inibindo a ação do complexo IV, inibindo o consumo de oxigênio e a produção de ATP. A oligomicina é um inibidor da fosforilação oxidativa, atuando no ATPsintetase, impedindo a síntese de ATP, levando a um baixo consumo de O2. O DNP é um desacoplador de cadeia respiratória, diminuindo a síntese de ATP enquanto aumenta o consumo de O2 1 b) O cianeto é um inibidor da cadeia respiratória, pois atua inibindo o complexo IV, se ligando ao ferro do citocromo, impedindo a passagem de elétrons do complexo IV ao oxigênio, diminuindo o seu consumo, além de diminuir a ação da cadeia respiratória, então o bombeamento de prótons não ocorre em nenhum dos complexos, impedindo a síntese de ATP pelo ATPsintetase por não haver mais passagem de prótons pela fração F0, não transferindo energia para F1. A oligomicina é um inibidor da fosforilação oxidativa, atuando sobre a parte F0 da ATPsintetase, bloqueando esse canal, impedindo a passagem de prótons para fora do espaço intermembrana, não ocorrendo a produção de ATP, com o acúmulo de prótons nesse espaço, inibe a CR, pois o sistema intermembrana fica saturado de prótons, havendo uma acidificação desse meio, desnaturando os complexos da CR, não ocorrendo a passagem de elétrons até o oxigênio pelos complexos, havendo menor consumo de O2. O DNP é um desacoplador sendo também um composto hidrofóbico capaz de atravessar as membranas da mitocôndria doando prótons para matriz mitocondrial, já que apresenta hidroxila em sua estrutura, reduzindo o gradiente de prótons, e consequentemente, a passagem destes pelo canal da parte F0 da ATPsintetase, diminuindo a produção de ATP, no entanto, aumenta o consumo de O2 pois leva a maior necessidade de atuação do CK para suprir a necessidade de ATP, uma vez que o aumento na concentração de ADP na célula atua como um regulador alostérico positivo do CK, dessa maneira, é produzido mais coenzimas reduzidas necessitando que sejam reoxidadas na CR, aumentando a passagem deelétrons pelos complexos e bombeamentos de prótons para o espaço intermembrana, esses elétrons passam ao oxigênio que é seu receptor, aumentando seu consumo. 1 c) Como ocorreu uma aceleração do CK, a passagem de elétrons e prótons na CR aumenta havendo uma maior energia cinética por conta desse movimento, havendo a conversão em energia térmica, ao mesmo tempo, uma maior ativação do CK leva a necessidade de consumo maior de AcetilCoA, para suprir isso, diversos nutrientes passam a ser consumidos com maior velocidade, como a glicose, glucagon e aminoácidos, tendendo a uma hipoglicemia, levando a liberação de glucagon aumentando a gliconeogênese, glicólise, lipólise e proteólise. 1 d) O DNP por levar a uma maior necessidade no consumo de O2 leva a um quadro de anaerobiose, parando a reoxidacão das coenzimas no CTE, levando a necessidade de uma outra via para isso, a glicólise anaeróbica, produzindo lactato do piruvato, sendo este outro meio para reoxidação das coenzimas e produção de energia, ATP, havendo maior presença desse produto causando a acidose. 2. A UCP-1 é um desacoplador, agindo na membrana formando poros, possibilitando a passagem de prótons por esse canal ao invés do F0 presente na enzima ATPsintase diminuindo a síntese de ATP, aumentando a concentração de ADP na célula, que é um regulador alostérico positivo do Ciclo de Krebs, levando a redução de mais coenzimas, que deverão ser oxidadas na CR, aumentando a ação dessa cadeia, aumentando a passagem de elétrons e prótons, causando uma maior energia cinética que pode ser transformada em energia térmica. No caso do hipotireoidismo, os hormônios em baixas não são capazes de causar a expressão da UCP, impedindo a termogênese no metabolismo, levando também a um aumento de peso, já que para que o CK funcione, há a necessidade de consumo de acetilCoA, que é adquirido a partir de elementos como glucagon, glicose e aminoácidos, já que esse ciclo está em baixa, essas moléculas não são consumidas, aumentando o peso 33 pH e Tampões Trocas Gasosas e equilíbrio Ácido-Básico pH definição: é uma escala de 0 a14 que mede a concentração de íons H+ num meio. A definição matemática é pH=-log[H+] O pH sanguínea aproximado é de 7,4, isto é, a concentração de íons H+ é de 40x10^-9nmol/L Teoria de Brönsted: ácido é tudo aquilo que libera hidrogênio em solução tornando-se uma base conjugada. HA <-> H+ + A- Constante de equilíbrio: K = [produtos]/[reagentes] Constante de equilíbrio de dissociação: Ka = [base].[H+]/[ácido] Um ácido forte se dissocia fortemente, portanto o Ka é grande, enquanto seu pKa é pequeno. Um ácido fraco se dissocia fracamente, portanto o Ka é pequeno, enquanto seu pKa é grande. Equação de Henderson-Hasselbalch: pH = pKa + log[A-]/[HA] Definição de Tampões: substâncias que evitam grandes variações do pH. Se não tivéssemos tampões em nosso corpo, nosso pH sanguíneos seria muito baixo por conta de todos os íons hidrogênios produzidos, no entanto, nosso pH não chega a variar além de 7,35-7,45. Como funciona? São constituídos por um ácido fraco ou base fraca e seu respectivo sal. Por exemplo, um tampão acetato, ao se adicionar no seu meio um ácido como o HCL, que libera H+ no meio, o tampão também vai liberar outro H+ que vai deslocar o equilíbrio para a esquerda, diminuindo esses íons, em caso da adição como uma base, NaOH por exemplo, o H+ liberado pelo tampão vai reagir com o OH- formando água, não permitindo que o pH varie. Sabendo o pKa de um tamponante é possível descobrir a faixa que esse tampão funciona, por exemplo, uma substância X com um pKa igual a 5, conseguimos presumir que a faixa de pH que ele trabalha é de 4-6. Quando o pH for igual ao pKa significa que a concentração de ácido é igual da base, além de que a força tamponante é máxima. Tampão bicarbonato: CO2 + H2O <-> H2CO3 <-> HCO3- + H+ Tampões plasmáticos: bicarbonato, fosfato e proteínas. Tampões sanguíneos: bicarbonato, fosfato, hemoglobina e proteínas. Obs: a anidrase carbônica permite a conversão de CO2 e água em H2CO3 Tampões protéicos: funcionam como tamponantes quando há H+ no meio. H+ + proteína -> Hproteína. A hemoglobina e a albumina são as principais proteínas tamponantes. Hemoglobina: constituem tampões devido o elevado número de grupos ácidos e básicos, também possui grupo histidina. Bicarbonato: principal tampão extracelularares Fosfato alta capacidade tamponante por conta do pKa próximo do pH sanguíneo, no entanto sua concentração é baixa no meio extracelular Sistemas Tampões mantém a homeostasia por meio do equilíbrio ácido-base. Alguns sistemas são o plasmático que diminui o efeito de ácido-base adicionado nos líquidos corporais, atuação imediata, o sistema pulmonar elimina ou retém o CO2, atua em minutos ou horas e o renal excreta urina ácida ou básica atua em horas ou dias. Transporte de gases respiratórios O oxigênio é transportado majoritariamente pela hemoglobina, cada Hb transporta 4 moléculas de O2 formando um composto chamada oxiemoglobina, uma pequena porção do oxigênio é transportado no plasma por estar dissolvido. O CO2 pode ser transportado estando dissolvido no plasma, sendo essa a forma menos comum, pode estar associado a hemoglobina virando uma carbaminohemoglobina, mas a maior parte do CO2 reage com a água se dissociando em H+ e HCO3-. A troca dos gases entre o ar e o plasma ocorre constantemente, sendo dependendo de dois fatores: Pressão do Gás e Solubilidade de gases (Lei de Henry) 34 A ventilação alveolar é o volume de ar atmosférico que chega nos alvéolos pulmonares por minuto. VA=(VC- VEM)xFR. VA é a ventilação alveolar, VC é o volume corrente, VEM é o volume do espaço morto, FR é frequência respiratória. Trocas gasosas: o capilar sanguíneo venoso chega até o pulmão trazendo consigo a desoxiHbH+ e o CO2 em forma de bicarbonato, como o pulmão apresenta uma pO2 muito maior do que nesse capilar, o oxigênio se difunde para dentro do vaso, ao mesmo tempo, como a pCO2 é menor, o CO2 tende a sair, dessa forma, desloca o equilíbrio de forma que diminua a concentração de H+, fazendo com que o H+ ligado a Hb se dissocie e permite que ocorra a afinidade do ferro pelo oxigênio no grupo heme, tornando uma oxiHb, a hemoglobina oxigenada vai até os tecidos onde a pCO2 é maior do que no sangue, ocorrendo difusão deste para o plasma e para dentro das hemácias . Como o CO2 entra nas hemácias passa a ocorrer o efeito Bohr: as hemoglobinas possuem em sua estrutura a histidina onde se encontra o grupo heme com o ferro, lembrando que é esse quem se liga ao O2 para transporta- lo, quando o CO2 entra nas hemácias, este vai ser convertido em ácido carbônico pela anidrase carbônica, se dissociando em bicarbonato que retornará ao plasma (principal forma de transporte do CO2), o íon H+ também produzido, no entanto, vai se ligar à histidina, resultando numa diminuição de afinidade do ferro pelo O2, liberando ele para o plasma, e sua alta pO2 faz com que se difunda para os tecidos. Portanto, quanto menor o pH, ocorrendo nos tecidos, maior a presença de H+, causando menor afinidade das Hb por O2, permitindo que seja liberado para ser utilizado pelo metabolismo celular. Equilíbrio ácido-base: Para cada líquido do corpo há um pH específico, o ácido gástrico varia entre 1,5 e 3,5, o sangue arterial está entre 7,35 a 7,45, o pancreático entre 7,5 a 8 e a urina entre 4,5 até 8. Esses diferentes líquidos podem gerar alteração no equilíbrio ácido-base. A digestão de alimentos provoca a formação de ácidos, sendo que a maior parte dele vai ser liberado pelos rins por meio da urina. A acidificação decorrente do metabolismo celular, que produz CO2, vai ser resolvida através do pulmão. Lembrando que o mecanismo de imediato para regulação do pH é o tampão, já os pulmões levam de minutos a horas, enquanto os rins entre horas a dias. Os principais sistemas tampões são o fosfato (presente intracelular), proteínas, hemoglobinas ou por meio doácido carbônico/bicarbonato (presente extracelular) O pH arterial normal é de 7,35 até 7,45, é nessa faixa em que atua os tampões , pH menor que 6,8 e maior que 8 leva a morte. Os distúrbios na respiração ou efeitos metabólicos, acarretam em uma acidose ou alcalose. Diminuição ou aumento do CO2 gera uma alcalose ou acidose do tipo respiratória, aumento ou diminuição do bicarbonato gera uma alcalose ou acidose do tipo metabólica (rim). Um distúrbio respiratória corresponde a uma compensação renal, um distúrbio metabólicos corresponde a uma compensação pulmonar, caso esse não resolva, ocorre a compensação renal. Usando a equação pH = pKa + log [A-]/[HA], e que o pKa é igual a 6,1 do ácido carbônico, o pH normal é próximo de 7,4, podemos achar a relação da concentração entre CO2 e HCO3- no plasma sanguíneo 7,4 = 6,1 + log [HCO3-]/[CO2] -> temos que a razão de bicarbonato para CO2 é de 20 para 1, o pH se mantém enquanto essa relação for mantida, se o pH estiver baixo é porque o CO2, e também o bicarbonato, estão em alta. A concentração do CO2 pode ser calculado pela pressão parcial dele multiplicado por 0,03 Distúrbios respiratórios: -alcalose: hiperventilação (febre, ansiedade), respiração excessiva por histérica, pressão intracraniana elevada, anemia, envenenamento por salicilato. -acidose: DPOC, asma grave, parada cardíaca, depressão do centro respiratório, deformidade torácica, obstrução de vias aéreas, broncopneumonia, asfixia e falências dos músculos respiratórios. Aumenta a concentração de CO2 no organismo diminuindo o pH. Distúrbios metabólicos: 35 -alcalose: vômitos (perda de hidrogênio), aspiração nasogástrica, administração intravenosa de bicarbonato, deficiência de potássio (hipocalemia, estimula taquicardia, aumenta FR, diminui pCO2) e ingestão de álcali. -acidose: diabetes (cetoacidose), acidose lática, insuficiência renal (não excreta adequadamente o H+), diarreia grave (perda de bicarbonato que foi lançado no intestino junto ao suco pancreático, que é básico, eliminando os H+ no sangue), acidose tubular renal (perda de bicarbonato tipo 2) As células parietais do estômago são capazes de produzir o suco gástrico, as células possuem em si o equilíbrio CO2 + H2O -> HCO3- + H+, o H+ vai ser liberado na cavidade estomacal para produção do HCl e o bicarbonato para o sangue, o vômito, liberando o HCl para fora do corpo deixa sobrando somente o bicarbonato, causando a alcalose. O aas no estômago gera o ácido acetilsalicílico e o ácido acético. O ácido acetilsalicílico no estômago perde um hidrogênio virando salicilato, em casos de altas dosagens, estimula o centro respiratório causando uma hiperventilação, levando a alcalose respiratória, além disso, estimula o metabolismo de lipídios, que no fígado produz o acetilCoA que seria usado no CK se este não estivesse inibido pelo próprio salicilato (já que ele atua como competidor das enzimas desidrogenases, o NAD), dessa forma, o acetilCoA é usado para formar substâncias cetônicas, que contribuem para uma acidose, o metabolismo de aminoácidos também é inibido, além disso, o salicilato atua como desacoplador da parte F0, esses efeitos leva a uma metabolismo anaeróbicos que induzem a hipoglicemia e também a acidose. Hipocalemia/hipofosfatemia causa um aumento na frequência respiratória por taquicardia, a hiperventilação causada então gera uma diminuição na pCO2, levando a uma alcalose metabólica. Hipercalemia resulta em bradicardia, que reduz a frequência respiratória, gerando uma acidose metabólica. Controle do pH sanguíneo e compensação dos distúrbios: -sistema tampão: o tampão bicarbonato é o principal no meio extracelular e já foi explicado anteriormente, e o fosfato em meio intracelular e nos túbulos renais, este funciona assim, é formado por dois ânions, o HPO4-- e o H2PO4-, quando ocorre adição de ácido o íon H+ vai reagir com o HPO4- - formando H2PO4-, o oposto ocorre com adição de uma base. O fosfato é bom tamponante intracelular e nos túbulos renais por conta da sua maior concentração e menor pH desse meio, se aproximando do pKa dessa substância. Proteínas também são ótimos tampões intracelulares, sendo as hemoglobinas as principais. Esses mecanismos acabam regulando a entrada ou saída do K+, pois, por exemplo, em caso de acidose o meio intracelular vai adquirir o H+ do sangue, reagindo este com as proteínas ou o fosfato, porém, deve haver um balanço iônico entre os meios, como o H+ saiu do sangue para a célula, o meio está descompensado, então a células libera K+ para o meio, levando a um aumento na sua concentração, o oposto também ocorre. -compensação respiratória: um distúrbio metabólicos acarretará numa compensação respiratória, em caso de aumento na concentração de bicarbonato, alcalose portanto, o sistema respiratório vai diminuir a frequência respiratória de modo que acarrete no aumento da concentração de CO2 e consequentemente da sua pressão, antes a razão entre bicarbonato e CO2 não estava adequada (20 para 1), o bicarbonato é proporcional ao pH, por ter estado em maior concentração, o pH era maior, mas com o aumento do CO2, que é inversamente ao pH, este tende a se ajustar novamente, havendo sua diminuição, o inverso também ocorre. -compensação renal: ácidos são constantemente produzidos pelo metabolismo das proteínas, fazendo com que haja a necessidade de serem excretados pelo rim, ao mesmo tempo, os rins possuem uma tarefa ainda mais importante, garantir que todo o bicarbonato filtrado seja reabsorvido para que não ocorra a perda dessa base tamponante. A compensação renal se da da seguinte forma então: em caso de acidose, a concentração relativa da pCO2 está maior, dessa maneira ele atua liberando ácidos e regenerando o bicarbonato, excretando menos bicarbonato e mais sais de amônio, em alcalose ele atua regenerando menos o bicarbonato e excretando ele o Na e K mais na urina. 36 Mecanismo de reabsorção de sódio pela aldosterona: rim libera renina que transforma angiontesinogênio em angiotensina I que pela ECA, nos pulmões, é transformada em angiotensina II, a AII que faz liberar aldosterona pela adrenal. Tanto a angiotensina quanto a aldosterona faz com que aumente a reabsorção de sódio nos néfrons (que aumenta a pressão sanguínea), como ocorre a reabsorção de sódio no sangue ele tem que mandar K+ ou H+ para dentro dos néfrons, no caso de uma acidose metabólica, os rins vão liberar o Na+ para o sangue e o H+ para os néfrons para que seja excretado. Resumindo: Gasometria: excesso de base (BE) expressa o que teria que acrescentar (BE negativo) ou subtrair (BE positivo). O normal é um BE entre -3 e +3mEq/L. Um BE equivalente a -18 indica que há um excesso de ácido no sistema que necessita acrescentar 18mEq/l de HCO3- do sistema tampão ou depleção de líquidos orgânicos ricos em bicarbonatos. Dê uma condição que leve o seu paciente a um estado de hipóxia. Anemia crônica causada por defeito genético e hereditária como a anemia falciforme. Qual a relação da hipoxia com o transporte dos gases e as trocas gasosas e que alterações metabólicas são desencadeadas? A anemia vai acarretar em hipóxia pois diminui a concentração de hemoglobinas normais no sangue, principais responsáveis pelo transporte de oxigênio dos pulmões para o tecido, no caso da falciforme, as hemoglobinas tendem a forma desoxiemoglobina, ou seja, com baixa saturação de oxigênio. Como não há O2 disponível o suficiente na circulação, ocorre o bloqueio da cadeia respiratória, pois o oxigênio serve como aceptor final de elétrons no complexo IV da cadeia, parando o bombeamento de prótons para o meio intramembrana, não formando a diferença no gradiente de íons, não sendo possível a passagem destes pelo canal F0 da ATPsintetase, não transformando a energia cinética do movimento desses íons para energia química para produção de ATP. Portanto a relação ATP/ADP vai estar baixa, o que estimula um aumento, momentâneo, do ciclode Krebs para tentar suprir a necessidade de ATP, no entanto, como as coenzimas reduzidas NAD e FAD não reoxidam na cadeia (já que ela está bloqueada) e o acetilCoA também não é mais produzido por inibição alostérico na presença de ADP, o ciclo de Krebs para. Além disso, a via da gliconeogênese por meio de aminoácidos e lactato está bloqueada, pois esse processo, após transformar os aminoácidos e o lactato em piruvato, não pode continuar, pois a conversão em fosfoenolpiruvato depende do CK na mitocôndria que está parada. Com o bloqueio do CK a via glicolítica, após a formação do piruvato, é desviada para formação de lactato pela lactato desidrogenase, para reoxidar as coenzimas e suprir a demanda de ATP, sendo necessário uma intensidade muito maior dessa via, pois a produção de ATP nela é muito menor em comparação com a quantidade produzida pela cadeia respiratória, então para produzir a mesma quantidade de ATP que a cadeia, mais glicose vai ser consumido para formação do lactato (Efeito Pasteur), acarretando em uma hipoglicemia, levando a liberação de glucagon pelas células α do pâncreas. Esse hormônios vai causar vários efeitos na tentativa de aumentar a concentração de glicose, assim, vai estimular a gliconeogênese por meio do glicerol com a quebra de lipídios, vai também quebrar rapidamente o glicogênio. Com a produção maior de lactato o organismo entra em um estado de acidose pela formação do ácido lático, a diminuição do pH então acarreta, por efeito Bohr, uma ainda menor saturação das hemácias por oxigênio, agravando ainda mais o problema. 37 Interpretando a gasometria 1- pH = 7,52 / pCO2 = 20mmHg / HCO3- = 16mEq/L O pH está alcalino, observamos que a gasometria indica que os valores da pCO2 e a concentração de bicarbonato estão abaixo dos valores de referência. A pessoa deve estar em uma alcalose respiratória para causar uma diminuição dos valores do CO2, a relação entre bicarbonato e CO2 nesse caso está de 16/0,03x20 = 26,6/1, ou seja, temos mais bicarbonato do que CO2, então o rim deve atuar para compensar esse distúrbio, eliminando bicarbonato para compensar a relação de 20/1 entre bicarbonato e CO2. 2- pH = 7,30 / pCO2 = 27mmHg / HCO3 = 13mEq/L 3- pH = 7,33 / pCO2 = 60mmHg / HCO3 = 31 mEq/L 4- pH = 7,47 / pCO2 = 44mmHg / HCO3 = 31mEq/L 5- pH = 7,05 / pCO2 = 55mmHg / HCO3 = 15mEq/L 6- pH = 7,80 / pCO2 = 20mmHg / HCO3 = 30mEq/L Valores de referência pH: 7,35-7,45 pCO2: 35-45 mmHg [HCO3-]: 22-26mMol/L BE: -3 - +3mEq/L Distúrbio metabólico acarreta compensação respiratória e depois renal Distúrbio respiratório acarreta compensação renal 38 Radicais Livres Referências bibliográficas: Radicais livres: mitos e verdades. Augusto, O’hara Free radical in Biology and Medicine. Halliwell, B e Gutteridge, J.M.C. Definição: São átomos, íons ou moléculas que possuem elétrons não pareado no último orbital quântico, como por exemplo átomos de H, íons metálicos de transição, moléculas de O2 e outros. Aqueles radicais produzidos in vivo são os responsáveis por gerarem danos biológicos. Características: são muito reativos capazes de se ligarem a moléculas com alta densidade eletrônica, mas muito instáveis, com um tempo de meia vida próximo a 10^-6 a 10^-12 segundos. São atraídos por campos elétricos, o que pode ser um mecanismo para determinar a quantidade presente em uma certa amostra, por meio de ressonância paramagnética elétrica, EPR, mas não em um ser vivo, pelo menos não diretamente, indiretamente é possível verificar a quantidade de moléculas desnaturadas. Essas reações oxidativas geram mudança na estrutura fundamental e consequentemente perda das funções de determinada molécula. Paradoxo do O2: ao mesmo tempo que é uma molécula essencial para organismos aeróbicos, pois serve como aceptor final de elétrons na cadeia respiratória, é também letal em alta concentração. Isso se deve ao fato de sua distribuição eletrônica anômala. O O2 é um biradical normalmente, que é pouco reativo, mas é possível que o O2 receba um elétron se tornando um ânion superóxido, O2-°, caso receba mais um elétron, ele se torna instável e rouba dois prótons do meio formando H2O2, que pode se degradar formando um OH- e um OH°, esses fenômenos de migração de elétrons é chamado de redução monoeletrônica. Existe uma série de espécies reativas de O2 (ERO), que podem ser radicais livres verdadeiros ou não. Para formação dessas E.R.O’s em organismos vivos, deve haver alguma substância capaz de doar elétrons para que ocorra a redução monoeletrônica. Em nosso corpo, a principal molécula é o ferro, que está presente principalmente nas hemoglobinas, mas também na ferritina (proteína principalmente hepática mas presente na medula óssea e no baço que serve como armazenador de ferro para o organismo), enzimas citocromos c, a e a3 (mitocôndria) e p-450 (hepática) Redução de Fenton: H2O2 + Fe+2 -> Fe+3 + OH° + OH- O2-° + Fe+3 -> Fe+2 + O2 Redução de Haber-Weiss: H2O2 + O2-° -> OH° + OH- + O2 Na CTE grande parte dos oxigênios são reduzidos a água. O2 + 4e- -> 2H2O, cerca de 99%, mas uma pequena parte acaba sendo transformada em ânion superóxido A enzima citocromo p-450, CYP, é uma enzima hepática responsável por desintoxicação do organismo de qualquer substância tóxica, etanol, corante de alimentos industrializados, produtos do cigarro, poluição, medicamentos e outras, normalmente elas são substâncias que são hidrofóbicas, então essa enzima CYP torna elas hidrofílicas ao se adicionar uma molécula de OH- nela, para isso essa molécula se usa do O2, doa um elétron por meio do seu ferro formando O2°- para criar então o OH-. Então, o fígado consegue tornar aquela molécula tóxica mais hidrofílica para ser excretada na urina, mas acaba formando radicais livres no organismo, que caso se torne um processo recorrente, pode acabar causando danos ao organismo, como por exemplo, cirrose hepática. Excitação eletrônica: em presença de radiação ionizante (luz UV-A UV-B, raios-X, raios-γ, ultra-som) elétrons são levados a estados enérgicos mais elevados. O oxigênio em presença dessa radiação pode acabar formando duas moléculas, uma chamada de singlete e outra de triplete. O oxigênio que possui dois elétrons desemparelhados acabam se emparelhando em duas configurações diferentes possíveis, o singlete possui elétrons em spins antiparalelo que é mais instável e decai rapidamente num fenômeno de fluorescência, o triplete acaba emparelhando em spins paralelos que, apesar de mais estável, acaba decaindo em fenômeno de fosforescência. 39 E.R.O. Fonte Principais alvos Agressividade O2-° Cadeia respiratória Citocromo p-450 t-RNA, RNAse, lesão hepática ++ H2O2 Mitocôndria e fagócitos Quebra de DNA e proteínas ou antimicrobiano +++ OH° Reação de Fenton Ácidos nucléicos ++++ O2 singlete Mieloperoxidase, células fotossensíveis Lipídios da retina e pele ++ Os ERO’s acabam agindo principalmente em moléculas que apresentam regiões de alta concentração de elétrons como dupla ligações, afetando: Ácidos nucleicos que em suas bases púricas ou pirimídicas do DNA ou RNA possui duplas ligações, o que pode acarretar em mutagênese e então oncogênese. Por exemplo, a timina pode se tornar um radical timina ao reagir com um radical hidroxila, como possui um elétron desemparelhado em sua estrutura agora, pode reagir com um oxigênio formando uma timina peroxil radical que em efeito cascata, vai roubar elétron de outras bases, desestabilizando o DNA. Lipídios insaturados: pode também reagir com o OH° que muda a configuração de sua estrutura, isso pode acarretar na mudança de sua estrutura, e assim como os ácidos nucleicos, roubar elétrons de outros lipídios e afetando em cadeia outras moléculas também. Isso pode levar a uma mudança na permeabilidade das membranas celulares, causandosua morte. Proteínas: alguns aminoácidos possuem maior chance de sofrer uma radicalização, como a cisteína, cistina, metionina, fenilalanina, tirosina, histidina e triptofano. Isso acarreta na desnaturação, alteração na função enzimática levando a diminuição do metabolismo, alteração de receptores diminuindo a resposta hormonal e também mudança na permeabilidade de membrana que causa a morte celular. Patologias relacionadas ao ERO: doenças degenerativas (mal de Parkinson, mal de Alzheimer, neoplasias, aterosclerose e outros), processos imunológicos autoimunes, processos inflamatórios e envelhecimento. Produção endógena dos ERO’s: através da cadeia respiratória, tabagismo, biotransformação de drogas, isquemia e perfusão, ácido úrico, inflamação, radiação e fagocitose. -Produção na CR: pode ocorrer normalmente escape de elétrons na cadeia respiratória no complexo I e coQ, ao invés dele seguir para o complexo IV, o oxigênio presente no meio pode capturar esses elétrons formando o ânion superóxido. -Processo inflamatório: ERO são iniciadores do processo inflamatório, pois mediadores químicos de inflamação são produzidos em presença dessas radicais e também propagadores do mesmo por quimiotaxia positiva para células de defesa (macrófagos, eosinófilos e neutrófilos) -Surto respiratório: aumento de 10 a 20 vezes no consumo de O2 pelo fagócito, aumentando a produção do ERO para matar o microorganismo infectante e também a células de defesa. -Isquemia e perfusão: é a diminuição da circulação de sangue no organismo e depois a volta normalizada da circulação, o primeiro leva a uma redução na concentração de oxigênio, diminuindo a concentração de ATP e aumentando a de ADP e AMP, ao mesmo tempo, esse processo acaba aumentando a concentração de Ca+2 no citosol, pois como é um elemento que precisa ser armazenado de forma ativa e já que não tem ATP para isso acaba se acumulando na célula, isso serve como regulador alostérico positivo da xantina oxidase. O AMP em excesso deve ser metabolizado, mas para isso precisa de O2, então quando a circulação se normaliza e com a presença da enzima xantina oxidase, o AMP forma hipoxantina, a enzima então vai usar do O2 para formar O2-° formando xantina, que novamente vai formar de novo O2-° formando ácido úrico. Então, procedimentos para tratar a falta de O2 causados por asma ou por exemplo obstrução de uma artéria coronária deve ser dado alupurinol que inibe a enzima xantina oxidase, impedindo a formação de radicais de oxigênio. Agentes protetores: Os radicais livres causam o chamado dano oxidativo, mas o organismo ainda possui uma forma de proteger o corpo com agentes protetores, que são antioxidantes, são agentes que sequestram radicais livres ou que recebem elétrons, podem ser enzimáticos (catalase, glutationa peroxidase e superóxido dismutase) ou não enzimáticos (ácido ascórbico/vitamina C, α-tocoferol/vitamina E, quelantes de metais e outros) 40 Sistema de defesa enzimático: Catalase: a catalase consegue pegar a H2O2 e formar duas H2O e um O2 Sistema glutationa peroxidase/glutationa redutase: a água oxigenada pode reagir com duas glutationa que em presença da enzima glutationa peroxidase vai doar dois hidrogênios para a H2O2, formando um dímero de glutationa conectado por sulfeto e duas águas. O dímero de glutationa não é de interesse metabólico, sendo então reduzido novamente a glutationa pela enzima glutationa redutase em presença do NADPH2, formando de volta duas glutationa e um NADP+. Obs: a enzima glutationa redutase possui 4 subunidades contendo, cada uma, um átomo de selênio, então essa enzima é limitada pela baixa concentração desse átomo na dieta do indivíduo. Chá verde aumenta em até 100x a produção dessa enzima por transcrição gênica, brócolis, repolho, couve-flor também são capazes disto. É o principal mecanismo de proteção do fígado. Grãos-de-bico e castanha do Pará garantem a necessidade diária de selênio. Superóxido dismutase (SOD): é a enzima responsável por converter duas moléculas de O2-° que em presença de 2H+ formando uma água oxigenada e um oxigênio. Presente em todas as células do corpo mas principalmente hemácias e fígado, para a SOD hepática é necessário a presença de certos metais no sítio ativo como Cu+ e Zn+ (adquiridos principalmente em carne) em outros tecidos é preciso de manganês e ferro, adquirido por feijão. Sistema de defesa não enzimático: Ácido ascórbico/vitamina C: é uma substância essencial (depende da dieta), serve como cofator a muitas enzimas como a prolina hidroxilase (sintetiza colágeno) e lisina. É hidrossolúvel, em grandes quantidades passa a ser eliminada pela urina. A vitamina C consegue roubar um elétron, se tornando um radical que e altamente solúvel e vai ser excretado na urina. Obs: muitos estudos mostram que a vitamina C não previne gripe e resfriado nem há comprovação de que a vitamina C possa previnir processo mediado por ERO como eventos ateroscleróticos, pois ela passa a ser liberada na urina. α-tocoferol/vitamina E: é hidrofóbica, sendo portanto armazenada nos domínios hidrofóbicas das membranas celulares, age sequestrando elétrons desemparelhados do ERO. Seu mecanismo de atuação depende da vitamina C. Quando rouba o elétrons desemparelhado, a vit. E se torna um radical, mas que tem seu elétron roubado pela vit. C que é excretada. Quelantes de metais: podem ser endógenos, como a transferrina (proteína que transporta o ferro na circulação), ferritina e ceruloplasmina (transporta cobre), ou exógenos (adquiridos por medicamentos) como desferroxiamine/desferral, EDTA (quelante de ferro e cobre), fenantrolina, BHT. Em anemias hemolíticas ou na malária ocorre o rompimento de hemácias liberando o agrupamento heme que vai ser degradado, liberando muito ferro na circulação, que vai promover a redução de Fenton danificando muitos tecidos. Antioxidantes naturais: podem ser endógenos como a albumina, bilirrubina, colesterol, ácido úrico, melatonina ou exógenos como polifenólicos (encontrados em vinho tinto e azeite), carotenóides (cenoura, mamão, espinafre, laranja, pêssego, tomate, goiaba, melancia e pitanga), flavononas (frutas cítricas), flavonóides (brócolis, alface, cebola, casca da maçã, chás, repolho e salsa), fenilpropanóides (uva branca, vinho branco, azeitona, pera, espinafre, café, maçã e tomate). Aminoácidos são responsáveis pela síntese de certas proteínas como albumina, transferrina e ceruloplasmina, servindo como meio para formação dos anti-oxidantes. É possível verificar o estatus antioxidante total (TAOS) que medem a capacidade antioxidante plasmática, a albumina junto da transferrina e ceruloplasmina correspondem a mais de 85% dos antioxidantes plasmáticos, os outros como o ácido úrico, bilirrubinas, carotenóides, tocoferóis e vit. C são menos importantes. É possível favorecer os estresses oxidativos, favorecendo a lesão, são eles a desnutrição, intervenção por medicamentos, exercício físico e diabete mellitus (a hiperglicemia favorece a diminuição da concentração de NADPH2 e consequentemente da glutationa, catalase e superóxido desmutase também diminui , também ativa a PKC que favorece o stress oxidativo. 41 Óxido nítrico: é um radical livre verdadeiro, é um gás inorgânico e incolor produzido a partir da L-arginina pela NO-sintase, presente em macrófagos, linfócitos T, plaquetas e também em endotélio e tecido neuronal. O óxido nítrico tem muitas ações biológicas por ser um vasoprotetor e regulador do sistema imune, é um vasodilatador, antiagregante plaquetário, inibidor de adesão e migração de leucócitos (protegendo contra a inflamação), antiproliferativo das células musculares lisas, apesar de ser um radical livre, também é um antioxidante além de que reduz a permeabilidade endotelial pelas lipoproteínas. O efeito antioxidante ocorre pois estimula a produção de SOD e ferritina. Em stress oxidativo (elitismo, envelhecimento, desnutrição e diabete Mellitus) diminui o efeito protetor vasculardo NO, levando a disfunção endotelial e acidentes vasculares, já que com esse stress ocorre um aumento na formação de ERO que reage com o NO formando peróxido nítrico, o consumo do NO leva a sua diminuição no organismo, permitindo que esses efeitos ocorram. Obs: o fígado é responsável pela produção de todas as proteínas circulantes no corpo, com exceção dos anticorpos, dessa maneira, alguma dessas proteínas são as antioxidantes. Em casos de stress oxidativo que geram a lesão hepática acaba de maneira que as enzimas antioxidantes não são produzidas 42 Via das pentoses e lipogênese Definição e função: a via é um processo oxidativo direto da glicose, o ciclo serve para produzir o NADPH reduzido para que seja consumido durante outras vias de biossíntese, já que essa substância apresenta alto poder redutor nas células, podendo atuar para formar ácidos graxos, colesterol, ácidos nucleicos e outros, também tem como finalidade a produção da ribose-5-fosfato, necessária para biossíntese de ácidos nucleicos e nucleotídeos. A via é mais comum em tecidos com grandes atividades sintéticas de ácidos graxos e esteróides, como glândulas mamárias, tecido adiposo, córtex renal e o fígado. Também é uma via que tem participação antioxidante celular (em hemácias e radicais livres), tudo isso por conta do NADPH. A glicose primeiro deve ser transformada em glicose-6-fosfato (pela glicoquinase/hexoquinase) para ser tanto armazenada na forma do glicogênio, ou ser oxidada pela via glicolítica, formando o piruvato, que também pode ser oxidado pelo CK, ou ser oxidada pela via das pentoses formando a ribose-5-fosfato. NADP+ Reação geral: 6 glicose-6-fosfato + 7 H2O 5 ribulose-6-fosfato + Pi + 6 CO2 NADPH Apresenta duas fases: a primeira é a fase oxidativa, onde se produz o NADPH de forma irreversível; a segunda fase é a não oxidativa, nela é produzido a ribose-5-fosfato, essa fase pode ser reversível para produtos intermediários da glicólise. A via é completamente citoplasmática. Fase oxidativa: essa fase contém dois compostos intermediários, partindo da glicose-6-P para formar a ribulose-5-fosfato (precursor para a síntese de nucleotídeos), a glicose vai sofrer desidrogenação, hidrólise, desidrogenação e descarboxilação. Além da ribulose formada, o final da via vai formar ainda 2 NADPH para as reações de biossíntese e antioxidantes. A atuação antioxidante do NADPH é no sistema da glutationa peroxidase/redutase ocorre da seguinte maneira: o NADP é uma enzima necessária para que a glutationa redutase quebre o dímero de glutationa (oxidado) formando a glutationa reduzida, quando isso ocorre, o NADPH é transformado em NADP. A insulina estimula a ação das enzimas glicose-6-fosfato-desidrogenase (G6PD) que vai formar a 6- fosfogluconolactona (um dos intermediários da via oxidativa) e da 6-fosfogliconato-desidrogenase que vai formar a ribulose-5-fosfato. A deficiência da enzima G6PD pode levar a anemia hemolítica, uma vez que não haverá a produção do NADPH, dessa maneira, não haverá o sistema antioxidante glutationa peroxidase/redutase, já que o dímero de glutationa não poderão ser quebrada (reduzido). Como a hemácia transporta muitos oxigênios ela está sujeita a formação de radicais livres, que sem o sistema de proteção, os radicais livres irão atuar nas membranas dessas células, destruindo-nas, e o paciente passa a sofrer da anemia hemolítica. Fase não oxidativa: A ribulose-5-fosfato, por ser uma pentose, pode sofrer um rearranjo dos seus esqueletos de carbono, sendo portanto reciclada em outros intermediários da via glicolítica. A ribulose pode ser transformada em ribose-5-fosfato ou xilulose-5-fosfato, e estes podem ser transformados em frutose-6-fosfato ou fosfo-gliceraldeído, os intermediários da glicólise Controle da via das pentoses fosfato: o controle vai depender da necessidade do organismo ou tecido por NADPH, ribose-5-P ou ATP. Células em divisão vão necessitar muito mais da ribose-5-fosfato do que NADPH, produzindo portanto só NADPH, células que precisão das duas substâncias vão produzir, logicamente, as duas, e as que necessitarem somente de NADPH (para biossíntese) vão produzir mais essa molécula. O tecido adiposo realiza muito mais a via das pentoses do que o músculo esquelético, isso ocorre porque o músculo esquelético demanda mais de imediato as moléculas de ATP, realizando mais a glicólise, já o tecido adiposo precisa realizar muito mais a via das pentoses para produção do NADPH 43 Transporte de acetil e produção de NADP: Quando ocorre muita ingestão de glicose e o ciclo de Krebs não consegue dar conta de realizar toda a oxidação da glicose, parte do acetilCoA que resta do ciclo é convertido a citrato que pode ser transportado para fora da matriz mitocondrial por um transportador de citrato. Na parte plasmática o citrato vai ser quebrado pela citrato liase que vai originar o oxalacetato e o acetilCoA (lembrando que o citrato foi formado por essas duas moléculas e a enzima citrato sintetase). Toda vez que o acetilCoA está disponível no citoplasma ele pode ser usado para a biossíntese de ácidos graxos. O oxalacetato, por ser um substrato mitocondrial vai ter que retornar para a mitocôndria, para isso, deve ser transformado em malato pela enzima malato desidrogenase (a mesma que converte o malato a oxalacetato) ou em piruvato pela enzima málica, ambas substâncias podem novamente ser convertidas em oxalacetato para realizar o CK. A entrada de volta para a mitocôndria é possível por conta dos transportadores de membrana presentes. A produção de NADPH reduzido ocorrerá na conversão do malato à piruvato. Biossíntese dos ácidos graxos. Obs: O corpo humano também pode adquirir os lipídios através da alimentação. Quando uma pessoa ingere uma alimento contendo alta taxa de lipídios, como ácidos graxos presentes no triglicerídeo, o corpo deve absorver esses nutrientes, para isso existe uma lipoproteína produzida pelo intestino chamada de quilomícron, uma molécula composta por apoliproteínas, triacilgliceróis, colesterol, éster-colesterol e fosfolipídios. Essa proteína contém um formato que permite o transporte dos triglicerídeos ingeridos na circulação sanguíneos. Condições: a síntese ocorre no citosol, é dependente do acetilCoA (proveniente da oxidação do piruvato e do catabolismo dos esqueletos carbônicos dos aminoácidos nas mitocôndrias), bom suprimento energético para que, devido a alta quantidade de ATP e, consequentemente acetilCoA, ocorra o bloqueio do CTE e CK, esse acetil que está sobrando portando pode ser usado para a lipogênese. Como a membrana interna é impermeável ao acetilCoA, um transportador indireto transfere os equivalentes do grupo acetil através da membrana interna (citrato). A insulina é o hormônio estimulante dessa via em tecidos como o fígado, glândulas mamárias durante a lactação e tecido adiposo. Lembrando que também vai ser necessário da presença das coenzimas reduzidas de NADPH, para sua produção, para isso, o sistema de transporte de acetilCoA será necessário, uma vez que, toda vez que o malato é convertido em piruvato ocorre a produção de NADPH. É esse NADPH juntamente com o produzido pelo ciclo das pentoses que vai ser usado. A síntese: quando ocorre um grande consumo de alimento, por conta da grande quantidade de glicose ingerida, duas coisas estarão ocorrendo: insulina estará sendo liberada para diminuir a quantidade de glicose no sangue, ocorrendo a sua oxidação, formando piruvato, acetilCoA que vai se juntar ao oxalacetato e formar o citrato, ao mesmo tempo o CK estará produzindo mais ATP, o que ao mesmo tempo inibe o CK, com sua função diminuída, o citrato produzido não poderá ser totalmente consumido, assim ele passa para fora damitocôndria, podendo ser quebrado pela citrato liase, formando o oxalacetato que volta para mitocôndria, de maneira que possa ou não produzir NADPH, e o acetilCoA que poderá ser usado para a síntese do AG. Com a molécula do acetilCoA presente no citoplasma pode ocorrer a formação do malonilCoA, essa reação vai depender de energia produzida pelo CK e da enzima acetilCoA-carboxilase, estimulado pela presença da insulina. A síntese dos AG então vai depender das unidades de acetilCoA e malonilCoA junto do complexo ácido graxo sintase (AGS) e outras enzimas. Para que o complexo ocorra, tanto o acetil quanto o malonil devem estar 44 ligados ao AGS ao mesmo tempo. O complexo possui dois sítios, um deles só aceita o malonil, o outro sítio consegue se ligar com qualquer molécula de quantidade par de carbono. Feito isso, o complexo irá realizar algumas etapas, são elas: condensação, redução (passo esse que vai se utilizar do NADPH, oxidando-no em NADP), desidratação e redução novamente (consumindo de novo o NADPH). Após esse processo irá ter-se formado um ácidos graxo de 4 carbonos. Esse processo vai consumir um ATP para formar o malonil e dois NADPH para reduzir o composto e formar o AG de 4 C. Então os dois NADPH produzidos na via das pentoses foi consumido para formar o AG 4C. O processo continua até formar um AG de 16 ou 18 Carbonos. Para formar um de 16 (palmitato), vai ser utilizado uma molécula de acetilaCoA, sete de malonil, 14 NADPH (sendo necessário que a via da pentose ocorra 7 vezes) e 7 ATP. Controle da via: a enzima acetil-carboxilase é estimulada pela insulina e citrato, uma dieta rica em carboidratos leva a liberação da insulina que estimulando a glicólise, leva ao excesso do acetil que inibe o PDH (o complexo que forma acetil a partir do piruvato), aumentando a concentração de oxalacetato, que pode se unir ao acetil dando origem ao citrato. Ácidos graxos de cadeia longa, glucagon, cortisol, adrenalina, malonil e o palmitato são inibidores, portanto uma dieta rica em lipídios leva ao bloqueio da via de sua formação. O jejum também atua como inibidor pois o metabolismo necessita deATP, então a via do acetil e do citrato segue para o CK, além de que começa a se realizar a lipólise. Uma dieta rica em carboidratos estimula. O citrato também estimula a via. Para que ocorra a síntese dos triglicerídeos o metabolismo vai utilizar o acetil proveniente dos carboidratos O fígado e o tecido adiposo conseguem captar a glicose para formar a fosfo-dihidroxiacetona e transformar ela em glicerol-3-P através da glicerol-3-P-desidrogenase. Somente o fígado consegue capturar o glicerol para transforma-lo em glicerol-3-P com a enzima glicerol quinase. O glicerol vai se juntar com 3 acetil e formar o triglicerídeo por meio da enzima acilCoA-transferase. 45 Lipídios Estrutura: são substâncias insolúveis em água, porém solúveis em solventes orgânicos. São hidrofóbicos total ou parcialmente (anfipáticos) e tendem a se associar no ambiente aquoso (agregação). Função: energética, estrutural, sinalização intracelular, estabilização de proteínas, inflamação, etc. A agregação dos lipídios cria uma estrutura chamada de micela, a face externa é uma região hidrofílica enquanto a parte interna é hidrofóbica, isso ajuda no transporte de substâncias hidrofóbicas por meio dessas estruturas (por exemplo a bile). Principais tipos: podem ser ácido graxo ou colesterol. Os derivados de ácidos graxos são os triglicérides (importância energética), eicosanóides, glicerofosfolipídios, esfingolipídios, glicolipídios, esses últimos três são lipídios de membrana (importância estrutural). Os derivados de colesterol são os sais e ácidos biliares, hormônios esteroides e a vitamina D, esse grupo compõe os lipídios de membranas também. A quantidade normal de colesterol no sangue é de 2 a 3 vezes maior do que glicose, isso ocorre por conta da demanda de todas as células para composição de sua membrana e função hormonal. Ácidos graxos: temos três tipos de lipídios, os saturados, insaturado e polinsaturados, a presença de insaturação corresponde a gorduras líquidas a temperatura ambiente (óleo), todos os tipos são importantes para o organismo. Os saturados conferem rigidez às membranas e favorece o surgimento de doenças, pois acaba levando a uma menor capacidade de maneabilidade de vasos por exemplo. Os ácidos graxos insaturados do tipo trans mantém a linearidade dos ácidos graxos saturados e são mais prejudiciais para a saúde. Os ácidos graxos insaturados do tipo cis permitem a maior fluidez das membranas. - Essenciais: é o ácido linoleico (ômega-6, 18:2;9,12) o linolênico (ômega 3, 18:3;9,12,15), ambos são polinsaturados. Esses dois ácidos têm a capacidade de produção do ácido araquidônico (forma os derivados chamados de eicosanóides: prostaglandinas, tromboxanos, prostaciclina e leucotrieno). Todos esses eicosanóides são autacóides, ou seja, sintetizados in locu por toda as células do organismo provocando respostas específicas. - Eicosanóides As prostaglandinas são produzidas in situ e induzem contração ou relaxamento da musculatura lisa (afeta PA, fluxo sanguíneo, contração brônquica e uterina), promove a secreção do suco gástrico, inflamação, está relacionada com a dor, temperatura corporal, indução de sono ou insônia. As prostaciclinas são potentes inibidores da agregação plaquetária e são vasodilator. Os tromboxanos são agregadores plaquetários e constritores da musculatura lisa. Os leucotrienos estão envolvidos nas respostas alérgicas (bronquioconstritores – asma) - Triglicerídeos: é um glicerol ligado a três ácidos graxos, são altamente hidrofóbico, e é a maior reserva energética do corpo humano no tecido adiposo. - Glicerofosfolipídios: é tipo um glicerol com ácidos graxos mais um fosfato ligado a um álcool (pode ser uma colina, chamado de fosfatidilcolina/lecitina, etanolamina, chamada de fosfatidiletanolamina, inositol, chamado de fosfatidilinositol e outros...) - Esfingolipídio: apresentam uma esfingosina ligada a ácidos graxos e uma cabeça polar. Colesterol: exclusivo do tecido animal, está presente em alta concentração na membrana plasmática, baixa concentração nas mitocôndrias e outras membranas, é o precursor de hormônios esteróides, vit. D e sais e ácidos biliares, o núcleo esteroide é plano e rígido (não pode ser degradado por enzimas, o tratamento deve ser feito é estimular a excreção) Os lipídios de membrana são os esfingolipídios, colesterol e glicerofosfolipídios. São lipídios anfipáticos, no meio aquoso, parte de sua estrutura foge da água e a outra sente afinidade, nesse meio possuem a capacidade de formar uma micela, bicamada ou lipossoma (bicamada fechada, modelo sintético de uma membrana biológica, uso e teste de medicamentos) Membranas biológicas: estruturas organizadas que dividem compartimentos segregando componentes e processos. Consistem em uma bicamada lipídica de espessura entre 6 a 9 nm, é flexível, altamente viscosa e fluida, servindo de isolante térmico e elétrico, possui propriedades fusogênicas (reparo, exocitose e 46 endocitose) e capacidade de organizar as reações complexas (cadeia respiratória), são metabolicamente ativas (enzimas cit. P-450), e principalmente, permeabilidade seletiva. A membrana tem a capacidade de regular a concentração de substâncias dentro e fora da células. O K+ está presente em maior quantidade dentro da célula, já o sódio é mais concentrado fora, no entanto, a concentração quando somada todas as substâncias, Ca, Cl, PO4, glicose, proteínas e outras, tanto dentro e fora da célula é a mesma, por conta da osmolaridade. A composição da membrana é de proteínas, lipídios e carboidratos, a concentração de cada substância é variável dependendo do tipo de membrana (se é plasmática, mitocondrial, de Golgi...) e da função exercida. Sítios de reconhecimento: é formado por arranjos de carboidratos específicos,para cada indivíduo, nas superfícies celulares, confere uma espécie de identidade imunológica aos indivíduos (sistema ABO, rejeição de órgãos), está presente também no sistema de vírus e bactérias. Proteínas das biomembranas: podem ser integrais, aquelas que estão passando por toda a espessura da membrana ou são periféricas, presentes na superfície só interna ou só externa. Isso confere assimetria à membrana, pois as substâncias que estão voltadas para o meio externo são de uma forma e as do meio interno de outra. Organização de membrana: a membrana pode se apresentar em duas fases, uma líquida ordenada, com alta afinidade entre os lipídios, ou líquida desordenada, onde as interações estão mais frouxas. Para que uma membrana mude de fase deve ocorrer mudanças da temperatura, chamada de temperatura de fase de transição (TC), o TC depende do tamanho da cauda hidrofóbica, número de insaturações cis e da concentração do colesterol que serve como o moderador da fase. Normalmente a TC nossa é de 24°C, como nossa temperatura é maior, a nossa membrana se encontra desordenada. Em caso de hipotermia a nossa membrana se torna rígida, impedindo que ocorra as reações fisiológicas. Os lipídios podem se movimentar através de alguns movimentos possibilitados pelo grau de liberdade que eles tem, podem fazer rotação, difusão lateral e difusão transversal/flip-flop. As proteínas, devido ao seu peso molecular muito maior, não conseguem realizar tantos movimentos, apenas a difusão lateral em velocidade bem lenta. A movimentação da membrana permite que ocorra os mais diversos processos bioquímicos como a exocitose de vesículas ou endocitose de substâncias, fusão do espermatozoide com o óvulo, divisão celular e outros fenômenos. -> Modelo do mosaico fluido de Singer e Nicolson, 1972 Mecanismos de transporte: a migração de uma substância quando for por transporte passivo sempre será de um gradiente de maior para menor concentração. - Difusão simples: A molécula pequena (gases e medicamentos) pode se difundir por entre os lipídios por difusão simples sem auxílio de proteínas, a favor do gradiente, sem gasto energético (passivo), depende de fatores como hidrofobia e agitação térmica. - Difusão facilitada: A moléculas grande consegue se difundir para dentro ou fora da célula por entre as proteínas transportadoras (permeases) que permite a passagem a favor do gradiente de concentração e sem gasto energético. Esse canal está constantemente aberto e a passagem das substâncias vai depender somente da sua concentração. - Canal iônico: ocorre por meio de uma proteína canal que possui a capacidade de permitir a passagem de íons dependendo do estímulo. A membrana de células nervosas depende dessas proteínas para despolarizar a membrana, a membrana normal possui uma positividade no meio de fora, quando o canal se abre ocorre a passagem do K para fora e do Na para dentro, ocorrendo a inversão da polaridade. - Transporte ativo: é contra o gradiente de concentração, ocorre o gasto de energia. O exemplo mais comum é a bomba de Na e K que permite a repolarização das membranas e envia o Na de volta para fora e o K par dentro. Macromoléculas, como polissacarídeo, proteína, polinucleotídeo e outros, só conseguem ser transportadas para dentro ou fora da célula por meio de endocitose ou exocitose. 47 Lipólise O tecido adiposo é fundamental, no entanto existe um limite ideal, que equivale, pro homem adulto jovem até 15% e pra mulher até 20% do peso corpóreo. O homem possui menos gordura por apresentar mais massa muscular. A capacidade de reserva de gordura é basicamente ilimitada, diferente da glicose que tem uma reserva limitada por meio do glicogênio, a gordura pode ser armazenada sem parar. Os casos de obesidade podem estar relacionados tanto a fatores endócrinos quanto padrão alimentar, a maior parte, no entanto, na sociedade atual, está relacionada simplesmente ao padrão alimentar. Um homem adulto, ao longo de um mês, ou até mesmo anos, não deve ganhar nada de massa adiposa, caso ocorra, significa que o padrão de vida levado não está de acordo. Etapas da lipólise: segue algumas etapas, primeiro ocorre a mobilização de lipídios do tecido adiposo(retirado do TG do tecido adiposo), ativação dos ácidos graxos insaturados e oxidação do AG e formação dos corpos cetônico. Mobilização do tecido adiposo: a enzima responsável pela retirada do triglicerídeo do tecido adiposo para o sangue é a lipase hormônio dependente, essa enzima não sofre regulação alostérica, apenas hormonal, o glucagon, adrenalina e o ACTH ativam essa enzima, a insulina inibe. Essa enzima vai pegar o triacilglicerol e o quebrar em 3 ácidos graxos e um glicerol. Essa enzima vai estar ativada em casos de redução de carboidratos, como em momentos de jejum, que leva a caída da glicose e então liberação do glucagon. Da mesma maneira, a atividade física que também causa a diminuição da glicose e ativa a enzima. A liberação da adrenalina ocorre em casos de stress agudo. A liberação do ACTH que vai estimular o cortisol, é liberado em casos de stress crônico (emocional ou patológico). Quebrado os triglicerídeos os ácidos graxos são liberados dos adipócitos e caem na corrente sanguínea, por serem hidrofóbicos precisam de uma proteína transportadora, a albumina (até 10 AG podem ser transportados por ela). A albumina transporta também outras coisas como a bilirrubina, hormônios sexuais e tireoidianos. A albumina vai carregar o AG até os tecidos glicose independente, enquanto o glicerol pode se manter no tecido adiposo para ser reutilizado na formação do TG, ou pode seguir para a corrente circulatória, sendo levado até o fígado, podendo ser usado na gliconeogênese ou glicólise. Ativação dos ácidos graxos: a ativação é necessária para que o AG seja usado na matriz da mitocôndria para a produção de energia em células que são glicoses independentes. A ativação consiste em ligar uma CoenzimaA ao ácidos graxo e formar um acilCoA, para essa reação ser possível, ATP deverá ser quebrada, perdendo 2 Pi, uma reação altamente endergônica. Essa reação é mediada pela enzima acilCoA-sintetase presente na membrana externa da mitocôndria, no momento da ativação a molécula acilCoA é transportada para o espaço intramembrana. A molécula formada, por conta da ligação com o Coa, uma molécula altamente hidrofílica, não consegue atravessar a membrana interna da mitocôndria. Uma outra enzima então, a carnitina aciltransferase I, que também é uma proteína de membrana, consegue trocar o CoA pela carnitina, permitindo que o ácido graxo passe para a matriz mitocondrial. Já no espaço da matriz mitocondrial, uma outra enzima, a carnitina aciltransferase II, vai trocar, novamente, a carnitina ligada ao AG por uma outra CoA, permitindo que a carnitina volte a sair para o espaço intramembrana. Obs: a carnitina não é um fat burner, ela só garante um maior rendimento energético, pois garante a entrada mais eficiente do AG para produção de energia. A enzima carnitina transferase I é inibida alostericamente pela presença do malonil, que surge a partir da grande quantidade de glicose no sangue. Então se a lipogênese está ativada (insulina liberada, muita glicose e malonil) a lipólise estará inibida. Ciclo de Lynen ou β-Oxidação Estando o acilCoA (considerando esse o palmitatoCoA - 16 C) dentro da mitocôndria ele vai sofrer uma série de reações. A primeira reação é a oxidação realizada pela enzima acilCoA-desidrogenase, reduzindo FAD a FADH2 ao mesmo tempo, formando um enoilCoA com uma dupla ligação trans, essa molécula vai sofrer uma hidratação pela enoilCoa-hidratase, formando uma hidroxiacilCoA sendo oxidado novamente (β-oxidação) 48 pela enzima β-hidroxiacilCoA-desidrogenase formando um cetoacilCoA reduzindo o NAD a NADH, a molécula cetoacilCoA vai sofrer uma cisão de sua cadeia pela enzima acilCoA acetiltransferase (tiolase), formando um outro AG com dois carbonos a menos ligado a CoA (acilCoA– 14 C) e um acetilCoA. A via vai se seguir o acilCoA, agora com dois carbonos a menos, vai sofrer de novo a β-oxidação sucessivamente, formando um acilCoA de 10, 8, 6, 4 carbonos, sucessivamente, na última etapa, a cisão vai liberar dois acetilCoA. O NADH e FADH2 vão ser reoxidados no CTE produzindo o ATP. Um único acido graxo de 16 C vai liberar 8 acetilCoA, 7 NADH e 7 FADH2. Lembrando que cada molécula de acetil no CK vai produzir 12 ATPs, cada NADH na CTE produz 3 ATPs e cada FADH produz 2 ATPs, então o total de ATPs produzidos é de 131 para cada AG, muito mais do que uma glicose libera (36 ATPs), quase 4 vezes mais. Justamente por liberar muita energia, os tecidos tendem a usar muito mais AG do que glicose, o fígado por exemplo, quando suprido com as duas substâncias vai usar o AG, justamente por isso o Km da glicoquinase no fígado é alta (baixa afinidade). Relembrando Onde ocorre: todos os tecidos que são glicose independentes. Quando ocorre: em casos de redução da glicemia (jejum, exercícios físicos) em liberação do glucagon. AG de número ímpar: O ciclo de Lynen funciona para AG de número par de carbonos, os AG de número ímpar são menos produzidos pelo corpo, mas podem ser obtidos pela alimentação. Em casos como esse, o ciclo de Lynen funciona normalmente até atingir um AG de 5, que vai sofrer a cisão liberando o acetilCoA e uma outra substância de 3 C chamada de propinilCoA, essa molécula vai sofrer uma incorporação do bicarbonato em sua estrutura, com gasto de energia, gerando a molécula D-metilmalonilCoA que vai sofrer uma epimerização formando a L-metilmalonilCoA que por meio de uma mutase, forma o succinilCoA para ser usado no CK. Essa reação vai depender da vit. B12. Então, não precisa gravar essas reações, só entender que em caso de AG de número ímpar, o composto final, succinilCoA e acetilCoA vão ser usados pelo CK. AG com dupla ligação: em caso de ingestão de um ácido graxo monoinssaturado cis, a primeira etapa da do ciclo de Lynen, que consiste em criar uma dupla ligação é pulada, no entanto uma epimerase deverá transformar essa ligação cis em trans para que a β-oxidação ocorra. Em caso de ácidos graxos polinssaturados para que se adeque ao ciclo de Lynen vai ter que se utilizar de duas enzimas, as ismoerases e redutases. Corpos cetônicos É um grupo de três moléculas formados pelo acetona, acetoacetato e β-hidroxibutirato que são altamente solúveis, podendo cair na circulação sanguínea facilmente e também ser excretados pela urina facilmente. A dosagem de corpos cetônicos é feita no exame de urina e não no sangue, já que são instáveis, além disso, o exame revela não a quantidade exata, mas um resultado qualitativo, que diz se está sendo produzido os corpos cetônicos ou não e se e muito ou pouco. Quando a lipólise for intensa, os corpos cetônicos vão ser produzidos, já que há a presença do acetilCoA no fígado ligado a situações associadas a gliconeogênese. O acetilCoA em grande quantidade, que é matéria prima para a síntese dos CC, é formado também a partir da lipólise em grande quantidade, momento esse que ocorre quando a pessoa está submetida a um jejum prolongado, em que a glicose no sangue cai e o glucagon passa a ser liberada, estimulando a lipólise e a gliconeogênese, esses dois processos permitem a cetogênese. Pois o glucagon estará estimulando a gliconeogênese , para isso ela vai se utilizar do oxalacetato, e portanto o CK vai estar inibido, além de que a presença de acetilCoA inibe também o CK. O acetilCoA não estará sendo consumido em quantidade adequada, e então vai seguir a via para a formação dos corpos cetônicos. É facilmente observado uma pessoa que está em acetose, quando a acetona passa pelo pulmão, por ser extremamente volátil pode ser eliminada na expiração, e o hálito vai ter cheiro característico. Além de que uma pessoa nessa situação acaba tendo uma alta perda de peso. 49 Pessoas que se submetem a jejuns intermitentes/prolongados, que passa por desnutrição, por regimes para emagrecimento, síndromes patológicas consumitivas (AIDS, Câncer avançada) e principalmente diabetes mellitus do tipo 1 podem sofrer por esses desencadeamentos metabólicos prejudiciais para a saúde. A diabetes mellitus do tipo 1, por ter uma baixa quantidade de insulina no sangue, não estará sofrendo inibição das células α do pâncreas, e estas, portanto, vão liberar o glucagon que vai desencadear todos esses processos metabólicos. A presença dos corpos cetônicos produz acidose metabólica severa, podendo levar ao paciente em coma cetônico. A produção dos corpos cetônicos, porém, ainda pode ser utilizada por alguns tecidos, como SNC e músculos cardíacos, como uma fonte alternativa de ATP em momentos de jejum. O corpo cetônico pode ser transformado em acetilCoA que pode ser utilizado no CK pelas células desse tecido para a produção dos 12 ATPs. Então quando se está em jejum prolongado, como há uma diminuição da glicose, o glucagon estará estimulando a gliconeogênese, que vai se utilizar de aminoácidos vindos da proteólise para suprir a demanda dos tecidos glicose dependentes, mas para suprir a demanda desses tecidos seria necessário que ocorresse a perda de muita massa muscular, além de que a gliconeogênese por meio dos aminoácidos pode estar inibida por conta do CK inibido, por isso, o fígado vai começar a produzir os corpos cetônico para fornecer para esses tecidos 50 Metabolismo do colesterol, ácidos e sais biliares e hormônios esteróides. Parte a gente adquire através da alimentação (carnes, derivados do leite, pele do frango e gema do ovo, o máximo que chegamos a absorver é de 300-400mg/dia) e parte a gente realiza sua biossíntese (no sistema genital, rins, fígado e intestino, produzimos próximo de 1-1,5g/dia, o fígado sozinho realiza mais de 60% disso). A quantidade ingerida vai interferir na quantidade que o fígado produz. A colesterolemia adequada é de menos de 190 mg/ml de sangue. Função: o colesterol é um álcool (de cadeia carbônica longa, não tem solubilidade em água) origina a vitamina D, atua na formação e características das membranas biológicas, origina ácidos biliares e hormônios esteróides. Síntese: ocorre para suprir a demanda de colesterol quando não foi ingerido adequadamente, ocorre no citoplasma e depende do NADPH, produzido na via da pentoses (necessário também para sintetizar os ácidos graxos, isoprenóides e esterol), depende também do acetil-CoA (acetato) e de ATP. O momento que ocorre a maior produção de colesterol é 6 hrs depois de anoitecer, e o momento que ocorre a menor produção é 6 hrs depois de amanhecer, então tomar remédios para redução do nível da colesterolemia (como a vastatina) deve ser feito ao anoitecer. Lembrando que o acetilCoA é formado nas mitocôndrias por meio do piruvato (glicólise), lipólise e proteólise, podendo ser usado para o CK ou sair quando for em grande quantidade, para sair, o acetato deve se ligar ao oxalacetato, formando o citrato que vai poder sair da mitocôndria, fora dela o citrato vai ser quebrado pela citrato liase, liberando o oxalacetato e o acetilCoA, o oxalacetato deve retornar para mitocôndria, para isso ele pode ser convertido em piruvato e entrar, ou em malato e então piruvato (nesse caso formando mais NADPH). É o acetilCoA presente no citoplasma que vai ser usado, para isso, o primeiro passo é converter o acetilCoA/acetato a mevalonato. Três moléculas de acetilCoA vão ser gastas formando um composto chamado de HMG-CoA, essa molécula vai sofrer redução pela ação de duas moléculas de NADPH (vira NADP) e perder a parte CoA, sob ação da HMG-CoA redutase, formando o composto mevalonato, essa etapa é a limitante da reação. O segundo passo vai formar o isopreno a partir do mevalonato, com gasto de 3 ATP’s e diversas reações intermediárias. Formado o isopreno um terceiro passo vai ser necessário para juntar 6 dessas moléculas, também em diversasreações sucessivas, primeiro 3 isoprenos (que contém 5 C em cada uma de suas moléculas) vão formar um composto de 15 C, conforme isso for acontecendo, dois desses compostos de 15 carbonos vão ser juntados para formar o esqualeno, para isso vai haver sua oxidação (atua o NADPH se reduzindo). O ultimo passo é fechar os anéis do esqualeno, novamente com a participação do NADPH, formando, em animais, o lanosterol que, novamente após muitas reações, vai acabar formando o colesterol. Regulação da biossíntese: o mevalonato é inibidor da HMG-CoA redutase, ou seja, caso o mevalonato seja produzido em grande quantidade e não for usado para a síntese ele vai atuar inibindo essa enzima para formar ele próprio desnecessariamente. Os medicamentos que contenham a vastatina vai levar a inibição também do HMG-CoA redutase, portanto esse medicamente pode levar a diminuição da colesterolemia. O glucagon, por meio da fosforilação, acaba por inativar a HMG-CoA redutase (ele estimula a adenilato ciclase a formar o AMPc que por sua vez ativa a quinase responsável por fosforilar a HMG-CoA, que é a sua forma inativa), enquanto a insulina a desfosforila (estimula uma fosfatase), ativando a HMG-CoA redutase. Ou seja, acabado de almoçar, com a glicemia aumentada, a insulina por estar sendo liberada, a HMG-CoA redutase vai estar ativada, podendo levar a produção de colesterol se os outros fatores também estiverem presentes (acetil, ATP, NADPH). A presença do colesterol estimula a esterificação dele, ou seja, é colocado um ácido graxo em sua estrutura. O colesterol ativa a enzima ACAT (acil colesterol transferase) que permite a esterificação do colesterol intracelular, retirando o CoA do ácido graxo e juntando ele na cadeia do colesterol, tornando-o mais hidrofóbico. 51 Transporte: O LDL é a principal forma de transporte sanguíneos do colesterol, para que esse colesterol entre na células é preciso de um receptor que permita sua endocitose. Quanto maior a concentração do colesterol intracelular maior a interferência negativa do receptor, impedindo que mais colesterol entre na células. O intestino que recebe o colesterol e ésteres de colesterol de fontes exógenas ou até mesmo que ele produziu vai transportar o colesterol através dos quilomícron, este vai transportar a maior parte para o fígado, por isso esse órfão sofre mais regulação do que os outros, somente 5% segue para os tecidos não-hepático. Sais biliares: Os sais biliares compõem 80% da bile, sendo sintetizados no fígado e, posteriormente, são transportados até o duodeno, através do ducto biliar, ou então, são armazenados na vesícula biliar. A bile contém água e alta concentração de ácidos e sais biliares, pigmentos, e lipídios (AG, colesterol e gorduras neutras). Sua função é de emulsificar os lipídios. - Síntese: Para formação dos ácidos biliares o colesterol pode seguir duas vias diferentes no fígado, em uma ele sofre uma única hidroxilização e na outra sofre duas, na primeira ele formará o quenodesoxicólico e no segundo o cólico, esses são os ácidos biliares primários. Tanto um quanto o outro podem ser conjugado com a molécula taurina (formando o taurocólico ou tauroquenodesoxicólico) ou glicina (formando o glicocólico ou glicoquenodesoxicólico). A conjugação desses ácidos biliares com a glicina e taurina reduz os valores do pK, permitindo que sejam ionizados no pH intestinal, formando os sais biliares primários que são detergentes mais efetivo. No intestino (jejuno e ílio) ocorre a desconjugação desses sais devido as bactérias intestinais e ocorre a retirada de um hidróxi, com isso esses sais são transformados em ácidos biliares secundários, são eles: ácido desoxicólico e ácido litocólico. Grande parte dos ácidos biliares secundários são reabsorvidos pelo sistema porta, e podem, novamente no fígado, serem conjugados com a glicina e taurina formando os sais biliares secundários. Recapitulando: existem 4 ácidos biliares, 2 ácidos biliares primário, formados diretamente pelo colesterol, e 2 secundários, formados pela desconjugação da taurina e glicina dos sais biliares primários. E existem 8 sais biliares, pois, para cada ácidos biliar há 2 moléculas que eles podem ser conjugados - Regulação: o colesterol regula positivamente a produção dos sais biliares por meio da enzima 7-α- hidroxilase, que forma o colesterol hidroxilado, sendo que a partir dele são formados os sais biliares, a presença dos sais inibem sua própria produção ao inibir essa enzima. A colelitíase é a formação de cálculo biliar devido a grande quantidade de colesterol que vai compor a bile, pois o colesterol, interage com a água somente por meio de sua hidroxila, para que o resto consiga ser solubilizado na bile deve haver outros componentes como sais biliares e fosfatidilcolina, quando o colesterol aumenta, mais desses componentes vão ser necessários e o colesterol vai começar a precipitar. O procedimento mais adequado para resolver esse problema é a colestectomia, retirada da vesícula. Hormônios esteróides: São os hormônios derivados de colesterol. No córtex da suprarrenal são produzidos esses hormônios, aldosterona (camada mais externa do córtex da suprarrenal – zona glomerulosa), testosterona (camada mais interna – zona reticular) e cortisol (camada média – zona fascicular). A formação do cortisol estimula a via da gliconeogênese, além de realizar o catabolismo proteico (principalmente muscular), suprime as reações inflamatórias e respostas alérgicas e imunológicas. A testosterona dependendo de sua quantidade vai formar as características sexuais secundárias e no ciclo reprodutivo. A aldosterona controla a pressão arterial e concentrações dos íons Na+ e K+. Nas gônadas masculinas também ocorre a produção de testosterona pelo testículo. Nas gônadas femininas o estradiol é produzido pelo ovário. 52 Metabolismo do ácido fólico e síntese de nucleotídeos Nucleotídeos: ribonucleotídeos e desoxirribonucleico fosfato. São componentes dos ácidos nucleicos, servem como transportador de intermediários ativados na síntese de carboidratos, lipídios e proteínas, além de regular as rotas do metabolismo intermediário, inibindo ou ativando enzimas (efetor alostérico). Também são mediadores fisiológicos do ADP e AMPc e são compostos relacionados ao metabolismo energético (ATP, GTP). Compõem coenzimas (CoA, FAD, NAD e NADP). A sua estrutura é formada por purinas (DNA e RNA são iguais, possuindo G e A) ou pirimidinas (o DNA contém C ou T e o RNA tem C e U) Fontes de bases nitrogenadas: podem ser adquiridos através da dieta, podem ser sintetizados pelo próprio metabolismo ou serem recuperados a partir de metabolismos de bases pré-formadas. - Através da dieta: o DNA ou RNA adquiridos na alimentação sofrem desnaturação no estômago por conta do baixo pH, os ácidos nucleicos desnaturados (que são polinucleotídeos) vão sofrer quebras pelo sulco pancreático, que contém a enzima nuclease para tal função. Os oligonucleotídeos formados vão novamente serem quebrados pela fosfodiesterase (também do sulco pancreático) formando os mononucleotídeos. Esses últimos vão ser novamente quebrados por nucleotidases (retira o fosfato), proveniente do sulco entérico, formando os nucleosídeos (estrutura que contém açúcar e nucleotídeos), uma outra enzima, a nucleosidase vai liberar as pirimidinas/purinas da desoxirribose (açúcar), o açúcar passa a ser reabsorvido enquanto as moléculas de purinas ou pirimidinas vão ser absorvidas pela circulação ou entrar no metabolismo do ácidos úrico e serem liberadas na urina. Os nucleotídeos adquiridos a partir da dieta são pouco utilizados para a síntese de ácidos nucleicos teciduais. Estrutura das bases púricas: formados por Carbono e Nitrogênio que são derivados de aminoácidos (glicina, aspartato e glutamina), CO2 e do tetrahidrofolato (ácidos fólico). Ácido fólico: é uma das vitaminas que compõem o complexo B, uma coenzima, pode ser adquirido da alimentação (dietarica em cereais, vegetais verdes escuros) e também são sintetizados por bactérias intestinais. A sua estrutura é formada por uma pteridina, um ácido p-aminobenzóico e o glutamato. O ácido fólico é responsável por permitir a divisão celular, por transportar em sua estrutura alguns carbonos necessário para a formação das purinas. Nas bactérias, o ácido p-aminobenzóico vai ser juntado com a pteridina pela enzima pteridina sintetase formando o ácido dihidropteróico, esse vai ser juntado com o glutamato formando o ácido fólico. Em humanos, o ácido fólico (provenientes das bactérias simbiontes nos humanos ou da alimentação) vai sofrer redução formando o tetrahidrofólico, para que isso ocorra vai depender do NADPH, proveniente da via das pentoses, e da enzima dihidrofolato redutase. O tetrahidrofolato pode ser usado para formar a metionina, a timidina e as purinas. Sulfonamidas possuem uma estrutura semelhante ao do ácidos p-aminobenzóico e portanto podem atuar diminuindo (inibição competitiva) a produção do ácido fólico pela flora bacteriana, se não for suprido pela alimentação pode ocorrer a deficiência do ácido fólico. O trimetoprim também vai afetar na produção do ácidos fólico pela flora bacteriana por ser semelhante a estrutura das pteridinas, da mesma forma, é um inibidor competitivo e vai levar a diminuição da síntese do ácidos fólico pela flora bacteriana. Outras substâncias análogas ao folato são eficazes na terapia do câncer, principalmente no tratamento da leucemia em crianças. Por exemplo, o metotrexato e compostos relacionados inibem a redução do dihdrofolato a tetrafolato, catalisado pela dihidrofolato redutase. Na aminopterina, outro anticancerígeno, o grupo metila e substituído por um H. A falta de ácido fólico é a mais comum das deficiências vitamínicas do mundo, frequente especialmente em gestantes e alcoólatras, e também em casos de desnutrição, dietas limitadas a comidas cozidas em altas 53 temperaturas por longo período, infecções intestinais (como espru tropical, doença celíaca que diminuem a capacidade de absorção), hemorragias ou certas drogas. Após 13 semanas as células sanguíneas se apresentam com a aparência alterada, após 4 meses sintomas mais sérios como irritabilidade, esquecimento e anemia macrocítica (hemoglobina baixa e um grande número de eritrócitos anormais, grandes e imaturos na medula óssea). Ocorre também uma diminuição na síntese de purinas e timinas, é a causa primária que leva a uma incapacidade das células (precursoras eritropoiéticas) de produzir DNA e se dividir. Em gestantes, o feto não sofrerá o fechamento do tubo neural no início do seu desenvolvimento levando à má formação da espinha bífida. Síntese de novo de purinas: o anel da purina é constituído a partir da ribose-5-fosfato pré formada pela via das pentoses, essa molécula vai sofrer fosforilação por meio do ATP que vai virar AMP junto da enzima ribose fosfato pirofosfoquinase ou PRPP sintetase, essa enzima sofre regulação positiva na presença de fosfatos e inibida por nucleosídeo purina. O composto formado é o PRPP, a partir dele, uma série de inúmeras reações vão se suceder, se utilizando de ATP, do tetrahidrofolato, aminoácidos e CO2 com a participação da PRPP amidotransferase. No final haverá a formação da base nitrogenada hipoxantina. Essas reações são inibidas pela presença de AMP, GMP ou IMP A base nitrogenada hipoxantina no final das reações vai estar ligada ao açúcar ribose e a um fosfato, formando então um nucleotídeo, a inosina monofosfato (IMP). O IMP pode ser transformado em GMP ou AMP, para formar o AMP haverá utilização do aspartato (formando fumarato para o CK) e gasto de GTP, para formar o GMP deve ter a coenzima NAD que vai ser reduzida à NADH e a glutamina que vai formar o glutamato, além do gasto de ATP. Tanto o GMP ou AMP são inibidores da sua própria formação, inibindo a ação do PRPP amidotransferase.. A conversão de nucleotídeos monofosfato em di e trifosfato ocorre por meio de quinase. O AMP vai juntar com o ATP e formará 2 ADP em ação da AMP quinase (muito ativa no músculo e fígado o de trocas de energias são intensas, permite o equilíbrio entre AMP, ADP e ATP). O GMP vai se juntar com um ATP e formar uma GDP e um ADP por meio da GMP quinase. Então para fosforilar um nucleotídeo monofosfato em difosfato é necessário o uso de quinases base específicas. Já para fosforilar os nucleotídeos difosfato, uma mesma quinase vai realizar tal função, tanto para o ADP quanto para o GDP. Síntese de novo de pirimidinas: o anel de pirimidinas é sintetizado antes de ser ligado à ribose, a qual é doada pelo PRPP. Antes, deve ocorrer a síntese de carbamil fosfato pela carbamil fosfato sintetase II (CPS II) a partir da glutamina, ATP e CO2, é encontrada no citosol. Por meio da carbamil e de outras enzimas, junto de aminoácidos, CO2 e NAD+ ocorrerá a formação da base nitrogenada orotato, esse vai ser ligado ao açúcar ribose fosfatado para formar o nucleotídeo, o orotato ligado a essa estrutura vai sofrer uma transformação e vira uma uridina (UMP). O UMP vai ser transformado em UTP por gasto de dois ATP e por meio UMP quinase e difosfato quinase. A CPS II é inibida pelo UTP e ativada pelo ATP e PRPP. A partir do UTP (uracila) pode ocorrer a síntese do CTP (citosina) por meio da CTP sintetase e com gasto de ATP e presença da glutamina que vai virar glutamato. Formação de desoxirribonucleotídeo a partir do ribonucleotídeo: a partir de nucleotídeos difosfato pode ocorrer a formação da forma desoxi, por meio do ribonucleotídeo redutase, junto do sistema tiorredoxina (um sistema que se oxida toda vez que ocorre a formação de desoxirribonucleotídeo, para a volta de sua forma reduzida, ela acaba regenerando o NAPDH em NADP). Para que essa enzima funcione, deve haver a ligação de ATP 54 Transporte de lipídios Lipoproteína: é a principal forma para transportar lipídios na corrente sanguínea, são eles: quilomícron, VLDL, LDL e HDL. A estrutura da lipoproteína consiste em cabeças polares de fosfolipídios na parte externa e a cauda apolar na parte interna, colesterol livre, triglicerídeos (somente meio interno), éster de colesterol (somente meio interno) e apolipoproteína (também fornece maior solubilidade). Transporte de lipídios: O quilomícron é um transportador de triglicerídeos em alta concentração, vindos de origem exócrina. O VLDL também é um grande transportador de triglicerídeos, mas de origem endócrina, e também transporta um pouco de colesterol. O LDL é altamente especializado para o transporte de colesterol, mas pouco triglicerídeo. O HDL transporta em maior quantidade o colesterol. Tempo de vida das lipoproteínas: os quilomícrons possuem um tempo de meia vida de 1 hora, é removido da corrente circulatória rapidamente, por isso é de difícil dosagem, o VLDL e LDL possuem um tempo de vida muito grande (20 dias), por conta disso tem mais chance em ser modificado, sofrendo com a ação dos EROs ou ser glicado, o HDL possui um tempo de 6 dias. Captação de LDL mediada por transportadores específicos: os receptores de LDL são expostos quando a célula necessita de colesterol e internalizados quando não. A captação de quilomícrons e VLDL remanescentes é feita pela interação de ApoE com receptores de LDL na membrana. Dentro da célula irá ocorrer a digestão dos componentes presentes nas lipoproteínas, nesse caso, a digestão do colesterol vai produzir AG e aminoácidos. - Apolipoproteína: pode interagir com receptores celulares específicos, saindo da circulação e passa a ser endocitada. Possui a capacidade também de ativar as enzimas específicas para o metabolismo de lipídios. Cada tipo de apolipoproteína possui uma função diferente, divididas em grupos A, B, C ou E. As Apo A ativam principalmente as enzimas LCAT, e compõem a maior parte do HDL, fundamental para o transporte reverso do colesterol para o fígado. O transporte reverso consiste em HDL capturar o colesterolpreso no endotélio de vasos ou dentro dos tecidos para retornar para a circulação em direção ao fígado para que depois seja excretado. A LCAT (lecitina colesterol acil transferase) é ativada pela Apo A e é a responsável por se ligar ao colesterol e permitir que seja transportado pelo HDL. As Apo B possuem interações com todos os tecidos, e formam as lipoproteínas VLDL, LDL, IDL e Lp(a) originadas do fígado e nos remanescentes da via exógena do metabolismo – representa partículas aterogênicas. A dosagem de Apo B no lugar das lipoproteínas pode ser uma forma de indicar a predisposição ao risco cardiovascular. Lipoproteína a/ Lp(a): é uma mutação do próprio LDL, apresenta a Apo A, além da Apo B, que já é comum nele. A Apo A é homóloga a estrutura do plasminogênio (PMG), inibindo competitivamente o seu receptor, impedindo a formação de plasmina e fibrinólise. A Lp(A) pode ligar-se à matriz extracelular (MEC), depositando sua lipoproteína de baixa densidade (LDL) associada, aumentando o potencial aterogênico. Então em uma dosagem que demonstra que as quantidade de LDL estão normais, caso esse seja o do tipo mutado, a pessoa corre o risco de sofrer um infarto. A Apo A no HDL não apresenta essas característica patológicas por conta de sua conformação diferente. Destino das lipoproteínas: o quilomícron imaturo, contendo somente a Apo B quando produzido pelo intestino, ao captar o TG da alimentação cai na linfa e alcança o sangue, sendo que é no vaso que ocorre a adição das Apo C e Apo E, ativando o QM. Na parede dos endotélios tem a proteína lipase lipoproteica (LPL), ativada pelo Apo C (presente no QM), insulina e heparina, a enzima vai conseguir degradar o TG de dentro do QM, incorporando os AG às células adjacentes ao vaso, normalmente adipócitos, que vai armazenar em forma de TG, o glicerol permanece na circulação, seguindo para o fígado para a gliconeogênese ou glicólise dependendo da necessidade. O quilomícron remanescente vai seguir para o fígado, sendo internalizado e 55 digerido, liberando o colesterol restante para o fígado para que seja formado éster de colesterol para que seja digerido. O fígado produz o VLDL ainda imaturo, contendo somente o Apo B, sendo adicionado posteriormente nele o Apo C e Apo E, possui também o colesterol e o TG produzidos de síntese endógena (o colesterol pode ser do que veio da alimentação), o VLDL perde o TG nos vasos por conta também da lipase e também a Apo C, virando IDL, esse IDL vai originar o LDL (produzido na própria circulação) ao perder a Apo E, o LDL vai conter apenas a Apo B e muito colesterol, levando essa substância para todos os tecidos. O HDL nasce no fígado (estimulado principalmente por atividade física) sem lipídios (colesterol), ao percorrer os tecidos ele captura os colesteróis presentes nele e os esterifica através de enzima LCAT, o que permite que o HDL os incorpore, levando de volta para o fígado. Permuta de Apo’s entre as lipoproteínas: para que as lipoproteínas ganhem ou percam as Apo’s é necessário que outras lipoproteínas recebam ou transfiram-nas. O HDL fornece o Apo C e Apo E para o VLDL nascente, formando o VLDL maduro. Após a ativação da lipoproteína lipase, o VLDL devolve para o HDL a proteína Apo C, transformando-se em IDL. O IDL devolve o Apo E ao HDL, transformando-se em LDL. O HDL realiza esse mesmo papel para o quilomícron, adicionando nele o Apo C e Apo E. Além de permutar apolipoproteínas, ele permuta lipídios entre as lipoproteínas, como o VLDL carrega mais TG do que colesterol (esterificado), para que o VLDL vire IDL (que contém quantidades aproximadas de colesterol e TG) e depois LDL, que contém mais colesterol do que TG, o HDL vai ter que remover TG de cada uma das moléculas e fornece o colesterol para elas, a partir da enzima CETP (proteína transportadora de éster de colesterol). Mecanismo de ação da enzima LCAT: a enzima está associada ao HDL na corrente sanguínea e esterifica o colesterol retirado dos tecidos e das lipoproteínas, tendo que incorporar um AG ao colesterol, retirando um AG do fosfolipídio do próprio HDL para que seja mais fácil transportar o colesterol. Mecanismo de ação da enzima ACAT: também esterifica o colesterol, é uma enzima presente nos tecidos, roubando um ácido graxo do acilCoA (AG ativado) para esterificar e facilitar o transporte do colesterol, células como enterócitos ou hepatócitos possuem essa capacidade. Dessa maneira é possível que o colesterol armazenado seja exportado. Obs: o HDL possui as enzimas CETP, LCAT e paraoxonase (potente antioxidante no tecido, na circulação, quando o HDL encontra o radical livre, ele consegue inativa-lo, além de estimular a síntese de NO). O plasma após ser deixado em refrigeração, pode ser observado a presença de quilomícrons na superfície formando uma camada esbranquiçada, além de estar opalescente devido ao excesso de VLDL. 56 Catabolismo de nucleotídeos Catabolismo das pirimidinas: a partir da alimentação os nucleotídeos passam a ser quebrados e as bases, no caso das pirimidinas (anel simples - uracila, citosina e timina), vão ser convertidos em compostos intermediários do ciclo de Krebs, succinilCoA e acetilCoA. Catabolismo das purinas: caso as bases formadas sejam as purinas (anel duplo – guanina e adenina) os compostos podem ser convertidos em diversos intermediários até a formação do ácidos úrico. A adenina monofosfato (AMP), um nucleotídeo, vai perder, por meio de uma nucleotidase, o seu fosfato, se tornando um nucleosídeo, a adenosina, esta vai sofrer desaminação, perder seu agrupamento amínico, virando inosina, que vai sofrer a quebra, perdendo o seu açúcar e se tornando a hipoxantina. A guanina monofosfato (GMP), um nucleotídeo, vai perder, por meio de uma nucleotidase, o seu fosfato, se tornando um nucleosídeo (base nitrogenada mais açúcar, que é pentose no caso), a guanosina, vai sofrer uma quebra, liberando ribose-1-P e a guanina em si. Tanto a hipoxantina quanto a guanina vão ser uma forma de armazenamento do organismo para formar GTP ou ATP, chamado de via de salvamento, ao se realizar essa via, por consequência, vai ocorrer menos formação do ácidos úrico (que é pouco solúvel em água) e maior reaproveitamento dos nucleotídeos, pois ambas substâncias podem, por meio da entrada do composto PRPP (ribose-5-P fosforilada 2x) e saída de dois fósforos e por meio da enzima HGPRT (hipoxantina-guanina fosforribosil transferase) formar o GTP e ATP. Diferente das bases púricas, as bases pirimidinas não conseguem ser reaproveitadas, conseguem ser adquiridas somente por meio da alimentação. A hipoxantina e a guanina conseguem também serem convertidas em xantina por meio da xantina oxidase ou guanina deaminase, a xantina pode ser transformada em ácido úrico, novamente pela xantina oxidase, que precisa ser excretado através da urina. O alopurinol é uma substância que inibe por competição a xantina oxidase. O ácido úrico é sintetizado principalmente no fígado e liberado na circulação (urato = 1200mg, sendo excretado 700mg por dia), nela, o ácido úrico pode ser convertido em urato quando ele perde um hidrogênio (pK igual a 5,7), ao fazermos a equação de pH = pKa + log [urato]/[ácido úrico], sendo o pH o sanguíneo 7,4, conseguimos observar que a concentração dentre eles é 50:1. Porque há mais presença de Na+ no meio extracelular e no sangue, o urato pode ser convertido em urato monossódico. Este composto ao entrar nos rins, como o pH nesse órgão é menor, vai perder novamente o seu Na+ e adquirir o H+ voltando a ser ácido úrico pata ser excretado. O ácido úrico também pode ser secretado na luz intestinal durante a síntese das purinas, ele vai ser destruído por bactérias e excretado nas fezes. Alguns medicamentes prejudicam a eliminação renal, como tiazidas (diurético), furosemidas, ciclosporina, etanol, salicilatos (doses baixas), abuso de laxantes (alcalose), etambutol, levadopa, metoxiflurano. Adeficiência de vitamina B12 (que leva à anemia perniciosa), niacina, warfarin, ácido nicotínico, excesso de alimentos ricos em purina, agentes citolíticos, 4-amino 5 imidazol carboxamida ribosídeo, frutose e etanol também prejudicam na eliminação. Alguns estados metabólicos podem levar a um clearence (eliminação) renal reduzido, como jejum prolongado (corpo cetônico é excretado ao invés do ácido úrico, pois é muito mais ácido e mais “problemático” que o ácido úrico), diabete insípido, desidratação (sem água não se consegue excretar), hipotireoidismo (os hormônios liberados fazem um auxilio para absorção da glicose, sem ela, a glicemia vai estar diminuida) envenenamento por Pb (bloqueio do PDH). O aumento na produção de urato ou da síntese de purinas pode ocorrer em doenças com deficiência da HGPRT, doenças de armazenamento do glicogênio, hiper atividade da glutationa redutase, deficiência da G6Pase. O aumento na síntese de purinas ocorre em doenças mielo proliferativas, tumores, psoríase, hemólise, hipoxia tecidual, obesidade e síndrome de Down. 57 Deficiência da HGPRT: chamada de síndrome de Lesch-Nyhan, sua deficiência é genética, sem a presença dessa enzima, a via de salvamento não consegue ser realizada, problemático em todos os tecidos não hepáticos que necessitam que o fígado envie para esses tecidos as purinas (produzidas de novo), já que esses tecidos sintetizam purinas em baixa velocidade, todas as purinas passam a ser catabolizada e eliminadas. O cérebro, quando tem essa enzima, consegue sintetizar até 20 vezes mais rápido que o fígado. Nessa síndrome, a consequência é a hiperuricemia com manifestações clínicas ainda nos primeiros anos de vida. Os sintomas podem ser de três tipos, aqueles que estão associados à hiperuricemia vão apresentar cálculos renais, insuficiência renal, episódios de gota, algumas manifestações neurológicas podem se apresentar como atraso psicomotor, movimentos anormais (distonia), dificuldade de articulação da fala (disartria), hipotonia, comportamentos agressivos incluindo auto-lesões, outras manifestações como atraso no crescimento, vômitos e anemia podem ocorrer. Degradação da purina induzida pela frutose: a frutose, ao ser fosforilada em frutose-1-P, o que vai formar mais ADP, e consequentemente mais AMP, e a sua alta concentração vai induzir o aumento da sua degradação, formando o IMP e então mais a inosina, que vai formar a hipoxantina, xantina e então ácido úrico. Portanto a frutose induz indiretamente a maior produção do ácido úrico. Pacientes que podem desenvolver um hiperuricemia devem buscar deixar de comer alimentos como mel. Baixa oxigenação: síndromes de insuficiências respiratórias agudas, infarto do miocárdio, estado epiléptico, hipoxia tecidual, isquemia e outras, diminuem a velocidade da CTE, sua diminuição leva a uma menor fosforilação de ADP a ATP, com mais ADP presente, mais AMP vai ser formado e então degradado (IMP, inosina, hipoxantina, xantina, ácido úrico). Outras causas que levam ao aumento de ácidos úrico: Exercícios extenuantes que acabam causado hipóxia tecidual por conta de maior hidrólise de ATP aumentam a AMP; deficiência da glicose-6-fosfatase leva a um aumento da glicose-6-P no fígado, que aumenta a velocidade das vias das pentoses, aumento de PRPP que ativa a amidofosforribosil transferase que permite a formação do ácido úrico; a deficiência em enzimas desramificadora torna incapaz a quebra do glicogênio, a glicemia diminui a refosforilação do ATP; obesidade hipertrigliceridemia aumentam a utilização de NADPH para lipogênese, aumentando a velocidade da via das pentoses, que acabam por formar o PRPP. Hiperuricemia: a UMS (urato monossódico) tem a capacidade de se precipitar nas articulações, que ativa o fator de Hageman (fator XII da coagulação), dando início da proteólise, o que leva a uma maior migração de leucócitos para fagocitar esses compostos, a partir disso, vai começar a ocorrer todo um processo inflamatório, com a Lise de leucócitos, enzimas digestivas, alterando o pH, mais a precipitação de urato, levando ao fenômeno da Gota. A gota pode ser causada por um aumento na produção de ácido úrico ou a diminuição de sua excreção. Pode ser classificada em um tipo primários, quando é uma causa genética, ou secundária em decorrência de uma patologia (diabetes, leucemia ou neoplasias). O tratamento consiste em usar anti-inflamatórios, colchicina (inibidor de migração leucocitária) e alopurinol (inibidor da xantina oxidase, impede a formação do ácido úrico), a dieta deve ser hipoproteica, eliminar os ácidos úrico (leguminosa, leveduras, carnes, vísceras, frutos do mar) e o álcool. A ação do álcool sobre o ácido úrico: o etanol pode ser convertido em acetaldeído pela álcool desidrogenase, esse processo depende da conversão do NAD+ em NADH2, o NADH2 pode ser convertido novamente em NAD+ durante a CTE ou pela transformação do ácido pirúvico em ácido lático, o ácido lático acaba por ser excretado no lugar do ácido úrico, promovendo a hiperuricemia. O acetaldeído também pode ser convertido em acetilCoA que vai ser usado no CK ou para formação dos corpos cetônicos. Caso clínico: Homem, 58 anos, caminhoneiro, procurou um ambulatório por conta de uma forte dor no hálux direito, até o toque das coberta o incomodava, tomou Tylenol sem apresentar muita melhora, e começou a tomar Melhoral (aas). Sente também dores nas articulações desde os 40 anos, relata também um histórico de hipertensão, tomando um diurético (clorotiazida) e um anti-hipertensivo (Enalapril = inibidor da ECA). Ao exame físico o paciente apresentava 37C, FC 98bpm, PA 155 x 100, além do edema no hálux o paciente também apresentava vermelhidão em outras articulações. 58 Dislipidemias Tipos: - hipercolesterolemia isolada: quando ocorre a elevação isolada do LDL-C (maior ou igual que 160mg/dl). - hipertrigliceridemia isolada: quando ocorre a elevação isolada dos TG (maior ou igual que 150 mg/dl quando for obtida em jejum ou maior ou igual que 175 mg/dl, se a amostra for obtida pós prandial) (VLDL, LDL e quilomícrons vão estar aumentados). - hiperlipidemia mista: tanto as amostras de LDL-C e TG vão estar aumentados. Se o TG for maior ou igual a 400 mg/dl, o cálculo do LDL-C pela fórmula de Friedewald é inadequado, devendo-se considerar a hiperlipidemia mista quando o não HDL-C for maior ou igual a 190 mg/dl. - HDL-C baixo: a redução do HDL-C (homens abaixo de 40 mg/dl e mulheres abaixo de 50 mg/dl) isolada ou em associação com aumento de LDL ou TG. As dislipidemias primárias é um distúrbio metabólico de origem genética. As dislipidemias secundárias são adquiridas, devido a doenças, por uso de medicamentos ou por hábitos inadequados. As dislipidemias primárias foram classificadas em 6 tipos (tipo I, IIa, IIb, III, IV e V). A do tipo I são indivíduos que apresentam quilomícron muito elevados (a cor do plasma se apresenta com um sobrenadante cremoso). A do tipo IIa apresenta LDL aumentado (plasma transparente), enquanto a do tipo IIb apresenta tanto LDL quanto VLDL aumentado (plasma turvo). A do tipo III apresenta o IDL aumentado (plasma turvo. A do tipo IV apresenta VLDL aumentado. A do tipo V apresenta tanto quilomícron quanto VLDL aumentado. Características clínicas desses tipos de dislipidemias acabam por serem observados, com o aumento de lipídios podem ser observados o surgimento de xantoma tuberoso, xantoma tendinoso, xantelasma, lipemia retinal, arco corneano e outros. As dislipidemias secundárias estão associadas a doenças. Diabetes mellitus do tipo II vai causar uma elevação de TG e uma diminuição de HDL. Uma síndrome nefrótica ou insuficiência renal crônica acarreta no aumento de TG e colesterol total (a disfunção renal leva a uma excreção inadequada de líquidos, levando a uma hipervolemia no sangue, ou seja, mais água, e maior pressão osmótica, acaba levando a um distúrbio hepático que acarreta no aumento dessas substâncias). Hepatopatias crônicasaumentam o colesterol, o HDL pode se apresentar aumentado ou diminuído, e o TG também aumentado. Síndrome de Cushing é um tumor de adrenal que gera aumento de colesterol e de TG, pois o aumento de cortisol ativa a lipase hormônio sensível no tecido adiposo, ao degradar os TG, ácidos graxos são liberados na corrente sanguínea até o fígado, o fígado então pode usar o AG para fazer a β-oxidação e liberar acetilCoA, muito AG forma muito acetilCoA que podem gerar corpos cetônicos, mas muito ácidos graxo sendo liberado (em dietas de jejum intermitente, ou diabetes, excesso de cafeina ou patologias com excesso de adrenalina por exemplo) podem ser convertidos em TG, o TG retorna na corrente sanguínea, sendo transportado por VLDL, que não consegue depositar no tecido adiposo pois é necessário da ação da insulina para isso. Os hormônios tireoidianos regulam vários processos do metabolismo lipídico, ajudam na expressão do APO B, além de ajudar na estimulação da bile, em hipotireoidismo, como o colesterol não consegue ser excretado, o colesterol passa a estar aumentado, o HDL pode estar alto ou baixo e o TG vai estar aumentado. Obesidade causa aumento de TG e colesterol e HDL baixo. Na bulimia o TG e colesterol estão aumentados. Na anorexia o colesterol vai estar aumentado. No tabagismo ocorre diminuição do HDL. No elitismo tanto HDL quanto TG vão estar aumentado (O etanol é para o fígado uma fonte de acetilCoA, que pode levar a corpos cetônicos e lipogênese, além de levar a uma esteatose hepática, acúmulo de lipídios). Ingestão de gordura trans aumenta o colesterol e TG enquanto diminui o HDL. Sedentarismo aumenta o colesterol e TG e diminui o HDL. Medicamentos causam também dislipidemias secundárias. Medicamentos Anti-hipertensivos como diuréticos e β-bloqueadores levam aumento do TG e HDL. Anticoncepcionais aumentam o colesterol e o TG. Corticoide aumentam o colesterol e o TG. Diversos outros medicamentos causam também algum tipo de dislipidemias, como anabolizantes, estrógenos, progestágenos, ciclosporinas e outros. 59 Os tratamentos das dislipidemias são múltiplos, sendo necessário a realização de atividades físicas, controle nutricional, medicamentos, controle das patologias associados e mudar hábitos como o uso de álcool e cigarro. Doença cardiovascular: a manifestação de DCV pode ocorrer de diversas maneiras e é a principal causa de morte no Brasil. A aterosclerose é uma doença inflamatória crônica de origem multifatorial, que ocorre em resposta à agressão endotelial, antigamente se pensava que o colesterol fosse o principal culpado, mas se observou que metade das pessoas que apresentavam um infarto agudo do miocárdio por exemplo, não apresentavam colesterol elevado. O início da aterogênese se dá a partir de uma injúria endotelial, que pode ser causado por alguma condição ou substância, a hipertensão, por exemplo, é o principal fator, podendo ser causado por uma insuficiência renal, tabagismo, álcool, dieta rica em sódio, a formação de radicais livres também são fatores de injúria, podendo ser causado pelo uso de alguns medicamentos, alguns alimentos (principalmente os industrializados), inflamação crônica. Feito a injúria, o LDL pode se depositar na íntima vascular por quimiotaxia, mas precisa ser modificado, para formar o LDLm é necessário que ocorra sua oxidação ou glicação (diabetes). Uma vez depositado, células de defesa são atraídas para o local, os monócitos sofrem diferenciação e se tornam macrófagos, e começam a fagocitar o LDL, e então o colesterol, esse processo forma mais radicais livres, e o processo inflamatório se propaga e amplifica. A contínua lesão vai expor o colágeno, permitindo a ativação plaquetário e o início de um processo coagulante. O LDL pode ser modificado tanto durante a circulação quanto dentro do endotélio dos vasos. O LDLm induz a atração, adesão e migração de monócitos através do endotélio. Com a chegada do monócito, células endoteliais liberam citocinas e outras substâncias que provocam sua maturação em macrófago. O macrófago capta o LDLm, formando as células espumosas, os macrófagos e linfócitos continuam o processo inflamatório. A placa que começa a ser formada (composta por núcleos lipídicos, matriz extracelular, restos de células mortas) sofre um remodelamento dinâmico e contínuo, a liberação de citocinas inflamatórias induzem a degradação do colágeno e da elastina (elasticidade do vaso), os linfócitos inibem também a produção de colágeno e os macrófagos vão liberar um potente pro-coagulante e começa a ser formada do trombo. A função do HDL atua quase como um antagonista deste processo, ele diminui a expressão das proteínas de adesão dos monócitos, inibe a oxidação do LDL (modificação), pois apresenta uma enzima anti oxidante, a paraoxonase, consegue remover o colesterol para fora da íntima ao retirar o colesterol da célula espumosa (macrófago). A morte súbita cardíaca é a primeira manifestação da DAC em numerosos crescentes de pacientes, metade dos infartos ocorrem em pacientes sem manifestações prévias de aterosclerose, 30% são fatais. Metade do infarto e AVE ocorrem em paciente sem colesterol elevado. Os riscos para doença cardiovascular são LDLm aumentado, HDL baixo, fatores imunológico e fatores vasculares. Além disso, o TG aumentado também é um fator de risco, pois sua presença na circulação, sendo transportado então por VLDL, enzima essa que ativa a lipase lipoproteica, degradando o TG que libera o AG, que por ser ácido pode causar a lesão, quando em alta quantidade. Além do que já foi dito, como obesidade, alcoolismo, diabete, álcool, tabagismo e gênero masculino. A presença de alguns marcadores inflamatórios séricos também são um indício de risco, como a PCR, amiloide sérica A, selectina, molécula de adesão celular como VCAM, ICAM, fator de necrose tumoral alfa (TNF-α), interleucina 6 (IL6). A medição de marcadores trombogênicos também indicam esse risco, são eles: a homocisteína (um aminoácido), fibrinogênio, hiper reatividade plaquetária, resistência à aspirina e Lp(a). 60 Metabolismo de proteínas Toda vez que se usa de carboidratos ou lipídios, independente do metabolismo realizado (lipólise, glicólise), os produtos finais formados é CO2 e H2O. Já a utilização de proteínas, por conta da presença do nitrogênio em sua estrutura, além do CO2 e H2O formados, vai ocorrer a produção também de amônia e ureia Quando o metabolismo se usa do aminoácido para suas necessidades é usado toda a estrutura do aminoácido, menos o nitrogênio preso no agrupamento amina que precisa ser removido por meio de uma clivagem que libera amônia (amina mais um hidrogênio – NH4+), o esqueleto carbônico restante é chamado de cetoácido, esse composto pode ser usado para o CK ao ser convertido em acetilCoA. A amônia por possuir nitrogênio é muito tóxica, precisando ser excretada pelos rins ou ir em direção ao fígado, nesse órgão, a amônia é convertida à ureia (ciclo da ureia), num processo que é exclusivo do fígado. A ureia é um composto com um carbono, um oxigênio e dois agrupamentos aminas. A ureia é excretada pela urina, esse processo é preferencial por ser menos tóxico do que a amina. Em geral, o nitrogênio pode ser excretado por meio da amônia, ácido úrico, ureia e creatinina, todos esses compostos são excretados pela urina, sendo que o mais excretado é a ureia. Os compostos que contém nitrogênio formam um grupo chamado de azotemia. Digestão da proteína: Todo alimento ingerido contém proteína, a sua digestão começa no estômago por meio do pepsinogênio que é ativado pelo HCl se transformando em pepsina, a pepsina vai formar polipeptídeos e aminoácidos que vão ser quebrados no intestino por meio do tripsinogênio que vai ser ativado pela enteroquinase formando tripsina e o quimotripsinogênio, que vai ser ativada pela tripsina, formando a quimiotripsina. Essas últimas duas enzimas vão digerir os polipeptídios, formando oligopeptídeos e aminoácidos.É importante lembrar que essas enzimas digestivas são zimogênios, ou seja, são produzidos na forma inativa e precisam ser ativados por meio de outras substâncias, esse processo é necessário para que essas enzimas formadas para não digerirem as próprias células. Algumas patologias, como doenças celíacas ou uma pancreatite aguda, pode ativar precocemente os zimogênios, acarretando em efeitos negativos. Balanço nitrogenado: corresponde à diferença entre a captação de nitrogênio e excreção do mesmo. Em um indivíduo saudável, o balanço nitrogenado deve ser igual a 0, toda amônia ingerida por meio de aminoácidos deve ser excretada pelo organismo. Em caso de um balanço nitrogenado negativo, esse indivíduo vai estar excretando mais nitrogênio do que o ingerido, nesse caso, o indivíduo não está excretando só o nitrogênio advindo da dieta, mas também do originado por conta de situações que causam proteólise, isso é comum de se acontecer em pessoas pós-cirurgia (o sangue contém muitas proteínas por meio da albumina), queimaduras (a perda da camada mais externa da pele ocorre liberação de líquido extra-celular, rico em proteínas), deficiência nutricional, síndromes consumitivas (AIDS e câncer). Um balanço nitrogenado positivo indica uma ingestão maior do que sua excreção, esses casos ocorrem normalmente em crianças em fase de crescimento (o aminoácido vai estar sendo usado para construção de tecido muscular) e gestantes (o aminoácido ingerido pela mãe vai estar sendo usado para compor a estrutura do bebê). Origem e destino dos aminoácidos circulantes: em uma amostra de sangue pode ser encontrado uma quantidade enorme de aminoácidos circulantes, parte tem origem da dieta (leite e derivados, carne, vegetal, ovo, feijão), mas a maior parte tem origem endógena, que fisiologicamente já ocorre a degradação de proteínas (principalmente por meio de morte de células) mas ao mesmo tempo ocorre a reutilização desses aminoácidos para compor outras funções biológicas (renovação tecidual). Uma parte desses aminoácidos circulantes podem ser captados para produção de compostos não nitrogenados (gliconeogênese, síntese de bases, neurotransmissores como a tirosina que vai originar a dopa, dopamina e adrenalina), os aminoácidos restantes não são armazenados como outros compostos, e precisa ser degradado, fracionando ele em cetoácido (vai ter função biológica) e ureia. Os aminoácidos em excessos vão ser transformados em cetoácidos, esses cetoácidos podem ser usados tanto para a gliconeogênese para formar a glicose, para formação acetilCoA para dar origem aos ácidos graxos e 61 corpos cetônicos (cetogênese) ou para formação de ATP, ao mesmo tempo, podem ser convertidos em compostos intermediários do ciclo de Krebs, pois os aminoácidos glicogênicos, por exemplo, são primeiramente convertidos em piruvato ou oxalacetato. Uma dieta hiperproteica vai acarretar em uma maior necessidade para degradação dos aminoácidos, essa degradação vai formar mais ureia e amônia, que por ser tóxicas, podem acarretar em uma sobrecarga renal. Exercícios físicos vão acarretar numa queda da glicemia, como o glucagon passa a ser liberado, ocorre estímulo à proteólise, no entanto, com uma dieta rica em aminoácidos, o corpo vai preferencialmente usar esses aminoácidos para a gliconeogênese do que degradar os do tecido muscular, ao mesmo tempo, a inflamação decorrente das microlesões do músculo leva a um estímulo para uma maior proliferação celular. Pode-se concluir então que com uma dieta hiperproteica vai acarretar num aumento da glicemia, mesmo sem consumir carboidratos, uma pessoa com DM I deve evitar de consumir, além de carboidratos e lipídios, proteínas também, Destino dos aminoácidos degradados: O aminoácido em excesso sai do sangue e vai para os tecidos, por meio da captação, principalmente para o fígado e tecido muscular, nas células o aminoácido vai ser degradados meio da desaminação (formação da amônia e cetoácidos), no entanto esse processo é o menos utilizado, já que produz compostos tóxicos, a via mais comum para ser utilizada é a transaminação, no qual ocorre também a formação do cetoácido, no entanto, o agrupamento amina não é liberada para o meio, mas incorporada no piruvato ou α-ceto-glutarato, formando ou alanina ou glutamato, este último vai ser convertido em glutamina, essas moléculas são transportadoras de amina para o fígado, no tecido hepáticos, ocorre a formação do glutamato, o glutamato libera a amônia no fígado e forma aspartato, ambos podendo ser convertido para formação da ureia, menos tóxica para a excreção. A transaminação é um processo mediado por várias enzimas transaminazes, aceptores de NH3 e coenzimas (piridoxal fosfato – PLP e vit. B6), esse processo pode se utilizar, como já mencionado, do α-cetoglutarato para formação do glutamato ao receber o agrupamento amina, do piruvato para alanina, mediada pela enzima ALT/TGP (transaminase alanina), e também do oxalacetato para aspartato, mediado pela enzima AST/TGO (transaminase aspartato, exclusiva do fígado e de músculo cardíaco). Essas enzimas também podem ser utilizadas para marcadores de lesão tecidual, uma vez que com uma lesão do fígado, por exemplo, essas enzimas são liberadas na circulação. Além disso, a ALT é localizada no citoplasma, a presença dela no sangue indica uma lesão aguada, já a AST está localizada na mitocôndria, quando presente no sangue, indica uma lesão crônica (também pode indicar uma lesão cardíaca). A piridoxal-fosfato é responsável por receber a amina do aminoácido, formando cetoácido, e se transformando em piridoxamina-fosfato, essa enzima atua em conjunto com a PLP (desnutrição, alcoolismo e idade avançada pode acarretar em uma deficiência desse complexo e a via de desaminação ocorre ao invés da transaminação), a piridoxamina, então, transfere esse aminoácidos para o piruvato, oxalacetato ou α-cetoglutarato. Aminação do glutamato: em tecidos extra-hepáticos o glutamato é transformado em glutamina ao se adicionar uma amina em sua estrutura, com gasto de ATP, essa amina é proveniente da desaminação, essa reação é comum em tecidos musculares, SNC e rins, a glutamina segue para o fígado e se transforma novamente no glutamato, roubando um H+ e libera o NH4+. A glutamina também pode seguir para o rim, no entanto ela tem uma finalidade diferente, ocorre também a produção do glutamato e amina para formação da amônia, só que como a amônia formada foi no rim, ela logo pode ser excretada, ao mesmo tempo, como rouba o H+, ela pode atuar para regular a acidose, então, uma pessoa que se encontra em acidose vai, preferencialmente, transportar a glutamina para o rim para excreção e regulação do pH. O glutamato formado no fígado vai consumir NAD (ou NADP, exceção) formando o α-cetoglutarato, NADH (ou NADPH) e libera a amônia. A enzima que realiza esse processo é a glutamato desidrogenase e pode seguir tanto para formação do glutamato quanto para a α-cetoglutarato. No SNC, o glutamato tem função de neurotransmissor, então vai ocorrer a formação dele, se utilizando da amônia, isso é importante pois leva a uma diminuição da amônia, num caso de intoxicação amoniacal o SNC com excesso de amônia vai fazer a reação para formação do glutamato em excesso, isso vai diminuir a quantidade de NADH, inibindo a CTE, aumentando AMP e ADP, isso pode levar a coma. 62 O glutamato, no fígado, reage com o oxalacetato, e por meio da glutamato transaminase, a amina é retirada dele e conjugada com o oxalacetato, formando o aspartato e o α-cetoglutarato. O aspartato pode receber uma amônia e iniciar o ciclo da ureia, consumindo 3 ATP, forma a ureia, fumarato, ADP e AMP, Pi e H+. No ciclo da ureia ocorre a formação da carbamil fosfato na mitocôndria, e esta vai seguir para o ciclo em si que vai originar o fumarato, gastar o ATP para então formar a ureia. Esse ciclo é exclusivo do fígado, num caso de falência hepática, a ureia não é produzida, e a produção da amônia passa a ser elevada,sua elevação, no SNC, acarreta na diminuição da produção de ATP, levando a confusão mental, apatia e até coma. Se junto de uma insuficiência hepática tivermos uma insuficiência renal, vamos apresentar também um aumento da ureia e da amônia no sangue. A ureia corresponde a quase metade do nitrogênio circulante no sangue, sua produção é exclusivamente hepática, sua produção é influenciada pela dieta e pela produção endógena, sendo excretado pelo rim (não excreta 100%, parte é reabsorvida). A hiperuremia pode ocorrer decorrente de um colapso circulatório (ICC, choque, hemorragias, uma vez que o sangue não consegue circular e chegar até o rim, impedindo a excreção da ureia) que aumenta o catabolismo proteico (tanto exógeno quando endógeno), por uma insuficiência renal, obstrução da uretra ou da bexiga. Esse quadro pode também decorrer de medicamentos que contenham corticoide (é um antianabólico, inibe a síntese proteica endógena, impedindo a conversão dos aminoácidos circulantes para a formação das proteínas, esses aminoácidos em excesso seguem para a formação da ureia), os hormônios tireoidianos estimulam o catabolismo proteico, aumentando a quantidade de aminoácidos e então ureia (hipertireoidismo acarreta em uma baixa taxa de massa muscular e muita ureia) Hiporuremia pode decorrer de uma ingestão proteica moderada, de uma síntese endógena aumentada (em gestantes, crianças em fase de crescimento – balanço nitrogenado negativo), falência hepática. A amônia é formada decorrente de catabolismo proteico que libera a amônias (NH4), mas que também pode ser produzida por bactérias a partir da ureia (quando a ureia é reabsorvida, ela segue para o intestino, nele, por conta da flora bacteriana, a ureia pode sofrer ureólise – degradação da ureia – por conta das bactérias, que forma CO2 e duas moléculas de amônia). Hiperamonemia pode decorrer de uma intoxicação amoniacal, que leva a uma depressão do SNC, apresentando apatia, sonolência, confusão e até coma/morte. Isso é comum de ocorrer a partir de uma falência renal ou hepática ou de uma deficiência das enzimas do ciclo da ureia (essa deficiência presente desde o nascimento vai comprometer o desenvolvimento neurológico e pode levar à óbito nos primeiros 6 meses de vida. O aumento na concentração da alanina pode decorrer de um excesso de proteólise, dieta rica em proteínas, por exemplo, a alanina no fígado, ao sofrer a transaminação, reagindo como o α-cetoglutarato, forma o glutamato e o piruvato, o piruvato pode ser utilizado para iniciar a gliconeogênese no fígado, ao mesmo tempo ocorre o ciclo da ureia. É preferível que ocorra o transporte da amina por meio da alanina em situações de hipoglicemia, como em jejum e exercícios físicos. 63 Porfirina É um substâncias de estrutura cíclica com 4 anéis pirrólicos, com características fluorescente, elas estão presentes em dois processos vitais, na respiração e na fotossíntese. O grupo heme é um dos compostos que apresente o anel de porfirina conjugada com um Fe, normalmente as porfirinas estão complexadas, um outro exemplo seria a vitamina B12, conjugada com o cobalto, a mioglobina (conjugada também com o Fe), a catalase, para dismutação do H2O2 e citocromos para a transferência de elétrons na parte final da CTE, todos esses são exemplos que tem sua estrutura formada em parte pelas porfirinas e também um grupo prostético. Biossíntese das porfirinas: ocorrem na medula óssea e fígado tanto na mitocôndria quanto no citoplasma, os substratos necessários são o succinilCoA e a glicina, além do complexo da vitamina B6 (chamada de coenzima PAL – fosfato de piridoxal) e de Fe (vegetais escuros e casca da batata). A deficiência da vitamina B6 pode acarretar em anemia por conta da baixa síntese de porfirina. O início do ciclo se inicia na mitocôndria (do fígado e medula óssea) que conjuga o succinilCoA com a glicina a partir da PAL e da AmLev sintase, o intermediário produzido vai sofrer uma descarboxilização espontânea, originando o ácido δ-aminolevulínico. Esse ácido sintetizado dentro da mitocôndria é exportado para o citoplasma, a cada dois desses ácidos ocorre a conjugação de um novo composto já com 1 anel a partir da AmLev desidratase, a cada 4 desse composto formado pode ocorrer a formação de outros dois compostos, uma porfirina do tipo I e outro do tipo III, para isso ocorre a perda de 4 agrupamentos amínicos e água, o composto do tipo I passa a ser excretado na urina (ainda não se sabe a finalidade biológica dela, mas pode ser usada para dosagem de algum tipo de patologia). Biossíntese do grupo heme: a do tipo III é a porfirina utilizada para a montagem do grupo heme, por meio de sua descarboxilização de 4 de seus radicais, formando um novo composto, esse composto retorna para a mitocôndria e sofre novamente descarboxilização e um novo intermediário é formado, o protoporfirinogênio. Os carbonos que ligam os anéis de pirrólicos entre si deste composto estão saturados, então novas enzimas vão causar sua desidrogenação para formar duplas ligações, formando a protoporfirina. Todos esses compostos intermediários, formados desde a conjugação dos dois aminolevulínico até o momento de desidrogenação do protoporfirinogênio são compostos incolores, mas que ao serem liberados na urina sofrem oxidação e adquirem uma coloração. Uma informação interessante é que compostos com terminação enio são incolores, as que terminam em ina são coloridas A partir da protoporfirina e da ferroquelatase/heme sintetase é adicionado o metal ferro na estrutura formando então o grupo heme. Podemos concluir que para formação de um grupo heme são necessários 8 succinilCoA e 8 glicina. O grupo heme pode constituir a hemoglobina juntando com as cadeias de globina α e β no citoplasma, outras globinas também podem constituir outras cadeias proteicas como a catalase e citocromo que também necessitam do grupo heme.. O controle metabólico dessa via se dá por meio da enzima AmLev sintase que é estimulada pela baixa concentração do grupo heme, a inibição ocorre por grande concentração do grupo heme, que pode ser causado por uma falta das globinas ou por excesso de Fe, as hemina (heme oxidado por conta de sua alta concentração, atua como radical livre) e isoniazida (medicamento que é utilizada no mecanismo de tuberculose) também inibem esse processo. A inibição da síntese de heme e sua falta impede o transporte adequado de oxigênio, o que pode levar a um processo anaeróbico, levando ao cansaço, sonolência, indivíduos no tratamento de tuberculose então podem acabar por interromper o tratamento sofrendo uma reincidência da doença. Porfirias: é o aumento da concentração de qualquer um dos intermediários da síntese de porfirinas, podem ser hereditárias (causa hepática ou eritropoiética) ou adquiridas, por exemplo o Pb inibe a AmLev desidratase. As porfirias mais comuns são a eritropoiética congênita levando a uma urina de coloração avermelhada, fotossensibilidade e esplenomegalia, a porfiria aguda intermitente causa distúrbios mentais, dor hepática e abdominal, a porfiria variegata causa dor abdominal, distúrbios mentais e apresenta urina avermelhada. Catabolismo do heme: os hemes das hemoglobinas já mais velhas podem seguir para o baço (preferencialmente) ou fígado para serem catabolizadas. A hemoglobina tem sua estrutura de globinas para 64 serem reutilizados para formação de aminoácidos ou até mesmo serem também catabolizados, o heme restante no baço vai sofrer uma abertura de sua estrutura por meio da heme oxigenase liberando o ferro de sua cadeia e um Co, o composto formado vai ser a biliverdina, por meio de uma redutase e com gasto do NADPH formando NADP vai ocorrer a formação da bilirrubina. Bilirrubina: é um produto de coloração amarela e que é insolúvel em água, do baço ela segue para o sistema circulatório sendo transportado pela albumina até o fígado, esse órgão possui um sistema de captação por meiode proteínas existentes nas membranas dos hepatócitos, chamadas de proteínas Y e Z. Do fígado a bilirrubina vai ser enviada para a bile, como a bile é em maior parte água, a bilirrubina deve sofrer uma conjugação com dois ácidos glicurônicos (derivados da glicose) para se tornar mais solúvel, esse processo é permitido por meio da glicuronil transferase, além de ser intermediado pelo UDP, isso vai formar o diglicuronídeo de bilirrubina. Esse composto então vai ser enviado para a bile para ser excretada. Obs: A bilirrubina proveniente do baço pode ser nomeada de três maneiras, como Br livre, Br não conjugada e Br I, já a bilirrubina no fígado pode ser chamada de Br conjugada, Br direta e diglicuronídeo de Br. Após a vesícula biliar excretar a bile no intestino, a bilirrubina no intestino por ação de bactérias é convertida em urobilinogênio por meio da desconjugação da BrD. A maior parte do urobilinogênio vai ser eliminado nas fezes, com algumas modificações em sua estrutura, como oxidação, sendo liberado em estercobilina (fornece a coloração marrom das fezes), no entanto, parte do urobilinogênio é reabsorvido pelo sistema porta, retornando uma parte para o fígado enquanto outra parte passa a ser filtrado no rim, do rim o urobilinogênio sofre oxidação formando a urobilina que passa a ser excretada na urina, fornecendo a coloração amarela da urina. Uma parte da bilirrubina conjugada do fígado é liberada diretamente para o sistema urinário, um processo chamado de regurgitamento, essa bile conjugada é liberada na urina. A bilirrubina direta não é o composto que é comumente encontrado na circulação, mas sim a indireta. A transferrina é uma proteína que transporta o ferro na circulação, esse ferro é proveniente do catabolismo do heme, essa proteína é produzida pelo fígado, levando o ferro para a medula óssea para que ocorra a síntese novamente do heme. A dosagem de transferrina pode indicar se o Fe está presente em quantidade suficiente. Outra enzima tem a capacidade de armazenar o Fe no fígado, a ferritina. Regulação do catabolismo di Heme: - Heme oxigenase: no processo de transcrição do gene a heme oxigenase, HO 1, é regulada na transcrição por ativação em situações de estresse, hipóxia, exposição a UV, choque térmico, todas essas situações aumentam a produção da heme oxigenase. A regulação enzimática consiste no estimulo da enzima HO 1 na presença de muito substrato do heme. - Processo de transporte: a bilirrubina se liga preferencialmente ao local de alta afinidade da albumina sérica, no entanto, em excesso, a bilirrubina se liga fracamente num local de baixa afinidade, caso isso ocorra, ela pode no plasma se dissociar da albumina se difundindo no plasma, como essa bilirrubina não está conjugada, ela pouco solúvel em água mas muito solúvel em lipídios, passando a se depositar em locais como a pele e esclera (icterícia) - Processo de conjugação: a passagem da bilirrubina conjugada para o ducto biliar ocorre por mecanismo de transporte ativo saturável, passo limitante de todo o processo, em excesso o fígado pode lançar a bilirrubina para a circulação, seguindo para o rim e é excretada. - Processo de secreção da bilirrubina: tanto a conjugação quanto a secreção podem ser induzidas por substâncias como o fenobarbital. 65 Diabetes Mellitus O conhecimento sobre a existência da diabetes data de muito tempo, mais recentemente, conseguimos reconhecer alguns mecanismos de ação da diabetes. O nome de diabetes é derivada do grego que se significa sifão (analogia em que a água entre e sai em grande quantidade por esse tubo), o nome mellitus deriva de mel, por conta do alto acúmulo de glicose no sangue. A diabete mellitus (DM) é considerada uma pandemia, e possui uma incidência alta (10% da população mundial), sendo responsável por 5% da mortalidade mundial. Essa patologia é caracterizada por uma desordem metabólica por deficiência na secreção ou ação da insulina ou ambos. Apesar de ser uma patologia comum e conhecida, ainda é pouco diagnosticada. É projetado que a diabetes tende a apresentar uma incidência cada vez maior. No Brasil, é calculado que 3 milhões de pessoas sofram com diabetes, com prevalência de quase 9%, algumas cidades pode chegar até 15%, lembrando que ainda temos um grupo que apresenta diabetes mas que 50% ainda não foram diagnosticados. A diabetes é uma doença auto-imune, ou seja, passa a ser adquirida. A insulina é liberada pelas células β do pâncreas em presença de aminoácidos ou glicose. No fígado, a insulina estimula a glicólise e a glicogênese, parte do acetilCoA formado vai ser convertido em gordura, então a insulina também tem ação lipogênica. Já pelos aminoácidos ocorre a formação a de ureia, ou síntese de proteínas. Em geral, a insulina estimula a captação de glicose no músculo, a glicólise, síntese proteica, captação de íons. No caso da DM tipo 1, não ocorre a liberação da insulina e o glucagon passa a prevalecer, ocorrendo uma inversão hormonal. O glucagon tem como função estimular a gliconeogênese, glicogenólise, lipólise (que acarreta em cetogênese) e proteólise (dosagem de ureia é um meio para avaliar isso), ao mesmo tempo, o glucagon inibe a síntese de glicogênio, glicólise e síntese protéica. O indivíduo com DM 1 é um hiperprodutor de glicose, essa glicose presente no sangue acarreta em uma hiperosmolaridade, aumentando a volemia. Classificação da DM: - Tipo 1A: a deficiência de insulina ocorre por destruição autoimune da célula beta. Sistemas de anticorpos anti cél. Β que vão se ligar a estas células e promovem a destruição delas, isso deve ocorrer provavelmente por conta de uma alteração estrutural da célula. - Tipo 1B: a deficiência de insulina é de natureza idiopática, ou seja, de causa desconhecida. Pode ocorrer a destruição das células β por conta de ação de bactérias, bactérias, uma pancreatite, EROs, exposição química e outras. É provável que uma célula β apresente uma alteração estrutural, no entanto, o sistema imune não realiza a destruição dessas células, porém, pode ocorrer a ativação do sistema imune decorrente de um estresse endócrino, normalmente em jovens que estão passando pela puberdade, ou em gestantes, que apesar de não serem classificadas nem como do tipo 1 nem do 2, mas tem características semelhantes a ela, decorrente do estresse. - Tipo 2: ocorre uma perda progressiva de secreção insulínica combinada com resistência à insulina nos tecidos que são dependentes de insulina (tecido adiposo, músculo, heritrócitos, fígado). A resistência da insulina não é por conta de não haver um receptor de membrana, mas sim, decorre de não existir os mecanismo intracelulares da insulina (quinases). Essa resistência pode ser total, ou seja, todos os tecidos dependentes de insulina apresentam a resistência, ou parcial. A vasopressina, por exemplo, é uma substância que pode causar hipertensão e ao mesmo tempo inibe as ações intracelulares das quinases. Outros mecanismos também estão relacionados com a resistência da insulina, por exemplo, a diminuição do hormônio de crescimento relacionado ao envelhecimento, é observado que conforme maior a idade, maior é a incidência de DM 2. A obesidade é também um dos principais fatores que causa a resistência, pois o tecido adiposo é também um órgão endócrino, pois em caso de hipertrofia, o tecido passa a produzir mais leptina, TNF, IL6, adiponectina, substâncias que são inibidores dos mecanismos da insulina e que também apresentam caráter inflamatório, produzindo mais EROs. Na do tipo Moddy, bem mais rara, o indivíduo nasce com a diabetes por uma alteração direta na síntese da insulina. Comparação entre DM I e DM II: nos indivíduos com DM 1, sem o uso da insulina, e por conta da ação do glucagon, se apresentam como indivíduos raquíticos, já na do tipo 2, os indivíduos apresentam uma tendência 66 ao sobrepeso. A do tipo 1normalmente se inicia próxima da infância/puberdade, a do tipo 2 é mais frequente apósos 35 anos de idade, a gravidade do tipo 1 é maior do que a do tipo 2, em geral, a 2 é mais comum do que a do tipo 1. As complicações aguadas mais características da tipo 1 é o coma cetoacidótico, já na 2 é o coma hiperosmolar. O tratamento para a 1 é o uso contínuo da insulina, já na 2 é necessário utilizar alguns hipoglicemiantes. Sintomas: hiperglicemia, glicosúria (os túbulos nefróticos tem uma capacidade limitada de reabsorção de glicose, cerca de 180mg/dl, caso o indivíduo apresentar um valar maior que esse, o rim não será capaz de reabsorver toda a glicose, caso o valor esteja abaixo desse limite e o indivíduo ainda assim apresentar glicosúria, provavelmente ele estará apresentando uma deficiência nefrótica), fraqueza muscular (não há glicogênio armazenado para atividade, além da deficiência dos íons), desidratação, polidipsia (sede), polifagia (fome), poliúria. A desidratação acarreta em um desequilíbrio osmótico (por conta da perda de Na, K, Cl que também acarreta em um desequilíbrio eletrolítico) que leva a um coma hiperosmolar (isso em DM 2). A do tipo 1 tem também como características a lipólise e proteólise exageradas, a lipólise desencadeia numa cetoacidose, levando uma depressão do miocárdio e um coma acidótico, o aumento dos ácidos graxos circulantes que vão até o fígado para formar TG novamente sendo transportado para o sangue como VLDL, aumenta LDL acarretando numa predisposição à aterogênese. A cetoacidose é muito comum na DM 1, justamente por conta do predomínio do glucagon, como ele estimula a lipólise e a proteólise ocorre uma maior cetogênese. Além do glucagon temos outros hormônios que estão relacionados com a cetoacidose, normalmente são os hormônios hiperglicemiantes como o cortisol, glucagon, GH e adrenalina. Outras situações também estimulam esse quadro, infecções, estresse agudo, abuso de álcool (hipoglicemiante, aumenta o glucagon) e outras drogas, omissão do uso de insulina. Medicamentos também causam uma cetoacidose como o uso de corticoides, diuréticos tiazídicos, bloqueadores α e β adrenérgicos, agonistas colinérgicos (dopamina, albuterol, terbutalina). Em acidose, a diminuição do pH leva a uma depressão do SNC, também acarreta numa tentativa de compensação do corpo, enviando o H para o meio intracelular e a saída de K das células para o sangue, a hipercalemia pode causar uma paralisia muscular, predispondo a uma parada cardíaca. No entanto, esse mesmo potássio pode passas a ser excretado em grande quantidade pelos rins, o que acarreta numa hipocalemia que também é ruim para o organismo. A complicação aguda da cetoacidose é o coma, as características dos indivíduos nessas situações apresentam uma lipólise elevada, ativando a gliconeogênese, hiperglicemia, pH ácido, hálito e urina cetônicas, emagrecimento e hipercalemia. A complicação aguda da hiperglicemia (>600 mg/dl) é o desequilíbrio hídrico eletrolítico, o rim excreta o excesso de glicose pela urina (poliúria), desequilíbrio osmótico (Na, K, Cl) e coma hiperosmolar. Uma glicose elevada no sangue acarreta em efeitos vasculares pois permite uma maior chance para glicação das paredes dos vasos ou até mesmo das proteínas circulantes (como fatores de coagulações), os eventos intracelulares ocorrem por conta do aumento do sorbitol em células insulino independentes (cristalino, nervos periféricos, glomérulo renal), já que a entrada da glicose nessas células pode ser convertido em sorbitol aumentando a hiperosmolaridade celular e lesão tecidual. A glicação de proteínas é um evento normal e espontânea de se ocorrer, mas em quantidades reduzidas, nesse caso, os aldeídos provenientes da glicose consegue se ligar com os agrupamentos aminos de proteínas, fosfolipídios e ácidos nucleares formando as bases de Shift pode se converter em produto de Amadori, este pode reagir com EROs formando os AGEs (glicação avançada). Os AGEs são pró-inflamatórios (lesão celular), formados irreversivelmente, ativando os fagócitos e permitindo a migração de monócitos. Um indivíduo diabético, presente tanto do tipo 1 quanto do 2, ao realizar um aumento de exercícios sem orientação correta, ou sem ajustes na alimentação ou na medicação, pular refeições, comer menos do que o necessário, exagerar na medicação, acreditando que ela vai trazer um controle melhor, usar medicamentos hipoglicemiantes e o uso de álcool pode causar uma hipoglicemia, a complicação aguda é o coma hipoglicêmico. 67 Como complicação crônica pode aparecer microangiopatias (no rim pode haver uma nefropatia, na retina pode ocorrer uma cegueira) ou macroangiopatias (aterosclerose precoce, úlceras e gangrenas nas extremidades inferiores). As neuropatias são complicações do SN autônomo, decorrente da glicação de proteínas, pode acarretar em uma diarreia crônica, retenção gástrica, impotência sexual masculina, esvaziamento incompleto da bexiga (favorece a infecção urinária), perda de sensibilidade das extremidades. Na diabete tipo 2 pode ocorrer ainda a síndrome plurimetabólica, caracterizada por apresentar resistência à insulina, hiperglicemia em jejum, circunferência abdominal aumentada, hipertensão e dislipidemia (aumento do TG e diminuição do HCL). As dislipidemias diabéticas tipo 2 estão caracterizadas pelo aumento de VLDL e LDL, diminuição do HDL e deficiência da Apo C. Essa dislipidemia também está caracterizada pelo TG aumentado, ecom DCV, o que aumenta a morbimortalidade da DM, e também com esteatose hepática, normalmente, essas dislipidemias precedem a DM 2 e são precedidas pela esteatose hepática. A esteatose hepática, por sua vez, é causada pelo aumento do VLDL e LDL e diminuição do HDL. Um dos exames para avaliar a diabetes, além de medir a glicemia, é verificar a hemoglobina glicada (Hb A1c), o normal é esperado de até no máximo 7% da Hb glicada, apesar de que o ideal está entre 3,6-5,3%. Além disso, essa medida avalia uma média da glicemia dos últimos 3-4 meses, por conta do tempo de vida da hemoglobina. 68 Icterícia Relembrando: no baço corre a degradação das hemácias liberando o grupo heme em alta concentração necessária para a formação da bilirrubina, esta bilirrubina produzida no baço é a livre/indireta/não-conjugada que vai cair no sistema circulatório até o fígado, sendo transportada pela albumina, no fígado ocorre a captura da bilirrubina pelos hepatócitos para dentro da célula que passa a ser conjugada, desses hepatócitos são enviadas aos ductos até o intestino, esta bilirrubina é a direta/conjugada que no intestino, por meio da flora bacteriana que vai desconjugar a bilirrubina que vai sofrer modificações para que seja excretada pelas fezes ou pela urina. Icterícia: é uma síndrome de pigmentação amarelada da pele, mucosa e esclera devido ao acúmulo de bilirrubina no organismo (hiperbilirrubinemia). Em grandes concentrações a bilirrubina extravasa da circulação e acaba se grudando em regiões lipídica. O aumento da bilirrubina pode ser causado por condições que levam à hemólise (destruição da hemácia precocemente), por conta de falhas dos hepatócitos na captação ou na conjugação. As causas da icterícia podem ser divididas em 3 grupos, icterícia pré-hepática (hemólise, anemia megaloblástica, deficiência de ferro, hiperesplenismo autoimune, destruição de hematomas, eritropoese ineficaz, talassemias), intra-hepática (defeito na captação da bilirrubina, defeito na conjugação, defeito na secreção, doença colestáticas), ou pós-hepática (doenças pancreáticas, doenças no trato digestório). O jejum também tem um envolvimento no aumento da bilirrubina por estímulo da heme oxigenase. Síndrome de Gilbert: é um defeito na enzima UDP-glucoronil-transferase, portanto um defeito na conjugação da bilirrubina, causando uma hiperbilirrubinemia indireta, é de herança variável e responde ao fenobarbital. Síndrome de Crigler Najjar I: falha total na conjugação da bilirrubina pelo fígado o que diminui o tempode sobrevida, é uma doença autossômica recessiva e que pode levar a kernicterus (um acúmulo da bilirrubina no cérebro que causa danos neurológicos). Síndrome de Dublin-Johnson: ocorre uma deficiência nos transportadores de membrana canalicular, diminuindo a excreção da BrD. A características de icterícia começa a aparecer a partir de uma concentração de 2 a 3 mg/dl, no entanto o normal é de até 0,2 mg/dl. Icterícia pré-hepática de causa hemolítica: aumentam a BrI no soro, mas mantém os níveis normais de BrD no soro, o fígado continua captando normalmente a BrI, por isso os níveis de BrD são normais da bile ao intestino, da mesma maneira, os níveis de produção de urobilinogênio e absorção intestinal continuam normais, não há BrD sendo eliminada na urina (apesar de que pode haver um pouco mesmo em condições normais), mas há urobilinogênio sendo eliminado na urina (condição normal) e não há marcadores hepáticos. Icterícia intra-hepática de causa metabólica ou obstrutiva: no caso de uma incapacidade genética de captar (drogas) ou conjugar a BrI, aumentam os níveis altos de BrI no soro, diminuem a eliminação de BrD no intestino, diminui a produção de urobilinogênio e absorção pelo intestino, por isso acaba por diminuir o urobilinogênio na urina. No caso de uma disfunção hepática (hepatite por exemplo) ou obstrução intra- hepáticas acaba por aumentar os níveis de BrD no soro, há uma menor eliminação de BrD no intestino, menor produção de urobilinogênio e absorção intestinal, há menos urobilinogênio na urina, aumento de BrD na urina e dos marcadores hepáticos. Icterícia pós-hepática ou obstrutiva: nesse caso ocorre níveis normais de BrI no soro, mas níveis elevados de BrD no soro por conta da não eliminação do BrD no intestino, há pouca produção de urobilinogênio e absorção intestinal, BrD passa a ser eliminado em maior quantidade na urina e o urobilinogênio tem sua excreção diminuída, junto do BrD temos a bile que também passa a ser eliminada na urina de cor escura e as fezes de apresentam cor clara (acolia fecal), há a presença de marcadores ALP (fosfatase alcalina auxilia na produção da hidroxiapatita, aumenta em casos de obstrução) e γGT. (gama glutamil transferase, avalia a funcionalidade hepática). Tumor de pâncreas e cálculo podem ser a causa para isso. A heme oxigenase é estimulada em situações de estresse, hipóxia, exposição a UV e choque térmico. Ao aumentar, ela acaba por aumentar a degradação do heme e forma mais biliverdina. 69 Icterícia neonatal: apresenta as mesmas características das outras icterícias, decorrente do aumento da BrI por conta da incapacidade do fígado conjugar a bilirrubina. As características amareladas começam a aparecer do sentido crânio-caudal, e há uma possibilidade de se depositar no SNC (especificamente nos núcleos das bases), chamado de kernicterus, no sistema nervoso a bilirrubina desacopla a CTE da FO. No feto, a bilirrubina produzida é enviada para o fígado materno via transplacentária (justamente por que a bilirrubina no feto é indireta, sendo transportada pela albumina), após o nascimento o fígado do bebê ainda é incapaz de conjugar as BrI. Lembrando que a bilirrubina pode se ligar de forma reversível na albumina e ainda compete com outras substâncias, como sulfas, benzodiazepínicos, furosemidas, salicilatos, hipoxemia, hipotermia, hipoglicemia, esses três últimos são situações que acabam por aumentar a produção de AG que competirão pela albumina. Por exemplo, uma lipase lipoproteica anômala no leite de algumas mulheres, que levaria à formação exagerada de ácidos graxos que vão competir com a ligação da Br na albumina. Um recém-nascido, diferente do adulto, não apresenta uma flora bacteriana em seu intestino, dessa maneira, por meio de algumas enzimas, a própria mucosa intestinal e que pode ser reabsorvido para circulação porta, diminuindo o nível de excreção. As principais causas das icterícias neonatais são por conta de deficiências das ligandinas (em especial nos nascidos a termo), deficiência na glicuronil-transferase, ausência de bactérias intestinais e circulação porta de BI. O tratamento deve ser submeter a criança à fototerapia e/ou remoção de todo o sangue da criança substituindo-o por outro sangue, sem as concentração altas de bilirrubina (exsanguinotransfusão). A fototerapia consiste em modificar a estrutura da molécula da bilirrubina para que se torne mais solúvel em água e então ser excretada na urina. 70 Álcool É uma droga licita, autorizada na legislação, sendo uma substância psicoativa (altera o sistema nervoso central), psicotrópica (gera dependência) e tóxica (causa lesões), pois tem alta capacidade para dissolver lipídios, por isso é muito usado para limpeza, no nosso corpo isso também ocorre, ao passar pelo trato digestório ele vai removendo os lipídios da membrana celular, causando microlesões por onde ele passa. A molécula do álcool é uma molécula anfipática (apresenta polaridade polar e apolar), pequena (o que permite a sua distribuição ampla e irrestrita pelo corpo) e de alta toxicidade (Dl50 = 7-10g/kg). Para uma pessoa de 70kg, ela pode ingerir cerca de 490-700g de etanol, considerando a bebida fermentada (4,3% álcool) a pessoa teria que beber entre 11,3-16L de bebida, considerando uma bebida destilada (40% álcool) a pessoa teria que beber entre 1,2 a 1,8 L de bebida, consumindo tudo isso, a pessoa corre um risco de ser levada a óbito. Metabolismo do etanol: o álcool pode ser absorvido tanto na mucosa oral, estômago ou intestino, seguindo então para o fígado, nele, o sistema enzimático hepático, formado por 3 enzimas diferentes, a álcool desidrogenase, encontrada no citosol, a citocromo p450 encontrada no retículo endoplasmático e a catalase presente nos lisossomas, vai catabolizar o etanol formando o acetaldeído, reduzindo um NADH, o acetaldeído vai ser novamente convertido em acetato com redução do NADH, o acetato então pode ser convertido em acetilCoA que passa a ser usado, principalmente, para o ciclo de Krebs (gerando energia e calor). A enzima p450 é produzida frente a um estímulo, ou seja, a sua concentração aumenta em casos de alto consumo de álcool. Em alta quantidade o álcool não consegue ser metabolizado pelo fígado e acaba retornando para a circulação e segue para o sistema nervoso central gerando, caso alguém tenha um hábito de sempre beber álcool, a concentração dessas enzimas estarão altas, então esse indivíduo vai precisar beber muito mais para sentir os efeitos do álcool no SNC. Lembrando que as p450 atuam roubando oxigênio e gerando radicais livres, o que vai causar lesões oxidativas no tecido hepático, de início causa uma hepatose, mas cronicamente causa uma cirrose. A PYC além do álcool também metaboliza outros compostos, normalmente os hidrofóbicos, mas também ácidos carboxílicos e grupamentos hidrofílicos, incluindo os medicamentos, então quando a pessoa fizer uso de um medicamento, ele rapidamente vai ser degradado e não surtir efeito, por isso não deve fazer uso do álcool cronicamente com medicamentos, pois a maioria vai ser degradado muito rápido. O uso de medicamentos depressores do SNC não deve ser feito junto do álcool. Da mesma maneira, um grande consumo do álcool vai aumentar a disponibilidade de acetilCoA no fígado, e isso vai servir como regulador alostérico para a formação do malonil para as vias do AG mesmo sem ter insulina presente, esses lipídios presentes no fígado causam esteatose hepática, e a presença desses lipídios causam mais inflamação, além disso, o acetilCoA ainda pode causar a formação de corpos cetônicos. O aumento moderado de álcool causa um pequeno aumento de acetil que vai ser convertido para formação de energia pelo CK, aumenta também a quantidade de NADH e da lipogênese, já um consumo muito grande de álcool, tornando disponível muito acetilCoA, mais do que o CK consegue consumir, esse acetilCoA em alta disponibilidadevai gerar corpos cetônicos, além disso muito NADH vai ser formado, diminuindo a disponibilidade do NAD (usado pelo próprio CK, na glicólise). O desequilíbrio entre NADH/NAD pode gerar um colapso metabólico, para tentar reverter esse processo o organismo começa desviar para a via anaeróbica, convertendo o piruvato a lactato para regenerar o NAD, o alto consumo de piruvato vai demandar a mobilização do glicogênio e glicose para converte-lo em piruvato. Esses processos vai gerar então uma acidose por conta do aumento do lactato e uma hipoglicemia, e esses fatores combinados levam ao coma. Tecidos dependentes como o SNC, hemácia, gônodas e medula do rim são os mais afetados pela hipoglicemia, além disso, a gliconeogênese, que deveria estar sendo estimulada pelo glucagon, no fígado ela vai estar inibida, já que o fígado está realizando glicólise para a produção de piruvato. O consumo de álcool gera ao mesmo tempo, uma lipólise ao longo do tecido adiposo, levando eles até o fígado, e nele estará ocorrendo lipogênese, por conta da presença de acetilCoA. Uma pessoa que entrou em coma alcoólico, ao ser levada para o pronto socorro, deve ser primeiramente administrada glicose no sangue, caso não ocorra uma melhora deve arrumar a acidose. 71 É considerado como consumo de baixo risco de álcool para os homens o uso de 14 doses por semana e não mais que 4 por ocasião, já pra mulher são 12 doses por semana e não mais do que 3 por ocasião. Uma dose equivale a 330 ml de cerveja, ou 100 ml de vinho ou 30 ml de destilado. Ao beber mais do que isso já passa a ser considerado um abuso. Intoxicação aguda do álcool: no aparelho digestivo o álcool causa uma sensação de calor, ardor, inflamação da mucosa, náusea e vômito. No SNC o álcool causa euforia, diminuição das faculdades mentais, perda de censura e passado a euforia o álcool também causa depressão do SNC, arreflexia, atonia, hipotensão, hipotermia, diminui o ADH, diminui o equilíbrio*, incoordenação da fala* e motora*, confusão mental*, perda da noção espacial, agressividade*. * Sintomas presentes na hipoglicemia. A direção e álcool não combina pois o álcool modifica o padrão de funcionamento do SNC, perda dos reflexos, do tônus muscular, gera confusão mental, noção espacial e incoordenação motora associados a possibilidade de sedação. Associado a tudo isso, a perda da censura faz com que você acredite que pode dirigir embriagado. Além da direção há outros riscos associados, o uso de longo prazo do álcool causa hipertensão e descontrole de diabetes e de outras doenças crônicas, pode levar a violência (doméstica, briga de bares, homicídio) e sexo inseguro (gravidez indesejada, DSTs) Intoxicação crônica do álcool: no aparelho digestivo causa anorexia, intolerância gástrica, diminui absorção, aumenta a desnutrição (anemia, pelagra e outras avitaminoses, edema), causa úlceras, esofagite de refluxo, desidratação crônica, displasia da mucosa (acarreta em uma neoplasia), esteatose hepática (acarreta em uma cirrose) e transtornos cardiovasculares (aterosclerose). No SNC ocorre uma diminuição da função de neurônios colinérgicos corticais e do hipocampo enquanto aumenta a de neurônios dopaminérgicos do núcleo basal, opióides, serotoninérgicos, colinérgicos e GABA, diminuição da memória*, do raciocínio e da inteligência, aumenta os estados psicóticos (surto esquizofrênico), altera a personalidade, causa confusão mental, delírios, tremores, suores, debilidades de membros inferiores. Pode ocorrer uma síndrome alcoólica chamada de Delirium Tremens em que a repetição do estímulo do álcool torna o SNC incapaz de retornar para o padrão normal. Na síndrome de Wernicke é a deficiência de tiamina (vitamina B1), aumentando a confusão, ataxia, nistagmo, convulsões, já na síndrome de Korsakoff ocorre em decorrência de um ou mais episódios de encefalopatia de Wernicke, nesse caso também ocorre perda da memória previamente adquirida bem como a incapacidade de aquisição de novas informações. Dependência: se inicia com a vontade da experimentação ou um uso episódico, uma vez que o indivíduo percebe um prazer nessa experiência pode acabar fazendo o uso recreativo ou ocasional, comumente solitário, depois começa a fazer o uso social, em coletivo e justificado, tendo forte apelo por questões de afirmação de identidade e aceitação pelos grupos de pertencimento, podendo se tornar um uso dependente, marcado pela perda da liberdade de escolha quanto a usar ou não, sendo fortemente marcado pela irracionalidade. A dependência, então, é marcada pela perda de controle com um desejo incontrolável de uso, alta tolerância, tendo que consumir altas doses, apresenta síndrome de abstinência com sintomas físicos e psíquicos quando o consumo é reduzido ou interrompido, buscando a bebida para evitar esses sintomas. O álcool é uma droga que causa dependência, para que faz uso frequente do álcool, 30% tem chance de se tornar dependente. O alcoolismo é uma doença que fera profundo impacto físicos, mental e social. 72 Integração metabólica - Estados metabólicos Estado absortivo: considera-se aquele momento entre 2 a 4 horas após refeição Estado pós-absortivo: considera-se aquele entre 4 a 12 horas após refeição . Estado de jejum: dividido em dois momentos, o inicial entre 12 a 48 horas, enquanto o prolongado é dentro 2 a 10 dias. Inanição: equivale a mais de 10 dias sem comer. Estresse metabólico: estado patológico. Regulação dos processos metabólicos: ocorre por diversas maneiras, podendo ser a partir da concentração de coenzimas, mudança na atividade de enzimas, intervenção hormonal, alteração na expressão gênica de enzimas, por modificação covalente de proteínas e compartimentalização celular. Um homem adulto apresenta diversas formas de reserva, no fígado e músculos ocorre o armazenamento por meio do glicogênio, nos músculos também ocorre o armazenamento em forma de proteínas, o tecido adiposo reserva por meio de triglicerídeos e os líquidos corporais também podem funcionar como reserva de glicose. O tecido adiposo pode servir como reserva por até 40 dias de inanição. Lembrando que: proteínas podem dar origem à glicose, alguns aminoácidos podem originar piruvato e seguir para a gliconeogênese, outros aminoácidos podem originar ácidos graxos quando são transformados em acetilCoA, da mesma maneira, glicose pode originar ácidos graxos, mas glicose e ácidos graxos não podem formar proteínas e ácidos graxos não podem originar glicose (a reação acetilCoA para piruvato é irreversível). Os primeiros hormônios liberados frente ao estímulo da concentração de glicose no sangue é a insulina e o glucagon, sendo que, o glucagon atua como um contra- hormônio da insulina. A insulina estimulante à captação de glicose pelos músculos e tecidos adiposos pro por meio do transportador GLUT4, no fígado, ela atua aumentando também a captação, mas por meio do aumento da expressão da glicoquinase (a enzima que fosforila a glicose após entrada dela espontânea no fígado, o que garante que ela fique nesse tecido), a insulina também estimula tanto no músculo quanto no fígado a síntese do glicogênio por meio de um estímulo da glicogênio- sintase ao mesmo tempo que inibe a glicogenólise nesses tecidos, diminuindo a atuação da glicogênio- fosforilase. A insulina também aumenta a glicólise, levando a uma maior produção de acetilCoA no fígado e músculo, atuando por meio do complexo piruvato-desidrogenase. A síntese de ácidos graxos pelo fígado também é estimulado pela insulina, atuando sobre a acetilCoA-carboxilase, enquanto no tecido adiposo atua aumentando a síntese de triacilglicerol estimulando a lipase lipoproteica. O glucagon atua exatamente de forma oposta aos mecanismos da insulina, estimulando aquelas enzimas que permitem as vias contrárias, como a glicogenólise no fígado, ao estimular a glicogênio-fosforilase, enquanto inibe a glicogênese ao inibir a glicogênio sintase, também diminuia glicólise no fígado, inibindo a piruvato quinase enquanto estimula, nesse mesmo órgão a gliconeogênese por meio da FBPase-2. O glucagon aumenta a mobilização de ácidos graxos no tecido adiposo, atuando sobre a PKA (quinase) e a lipase hormônio sensível, da mesma forma, aumenta a cetogênese ao inibir a acetilCoA-Carboxilase. Uma pessoa que se mantenha em estado de jejum por uma semana, o cérebro vai adquirir metade da sua energia por meio de corpos cetônicos, e durante um momento de inanição, 75% da energia vai ser adquirida 73 por meio dos ácidos graxos enquanto que o restante vai ser proveniente por meio dos corpos cetônico para os tecidos que são glicose-independente. Fases da homeostase da glicose: o primeiro período equivale a uma origem basicamente exógena da glicose, todos os tecidos se usam da glicose para formação de energia. Na fase II, a glicose vai ser proveniente principalmente da quebra do glicogênio e uma pequena parte é originada a partir da gliconeogênese hepática, nesse momento, todos os tecidos continuam se usando da glicose (exceto fígado), enquanto que os músculos e o tecido adiposo se usam dela em quantidade reduzida. Na fase III, a glicose vai ser proveniente principalmente da gliconeogênese hepática, e uma outra parte ainda é originada do glicogênio, todos os tecidos (exceto fígado) se usam da glicose, e os músculos e tecido adiposo se usam bem menos dela. Na fase IV somente a gliconeogênese ocorre para suprir a demanda por glicose, o cérebro, medula renal e hemácias se usam da glicose. Na fase V a gliconeogênese continua a suprir a glicose para os tecidos glicose-dependente, como medula renal e cérebro, no entanto, o cérebro passa a adquirir sua energia principalmente dos corpos cetônicos. Metabolismo tecidual: os principais órgãos envolvidos nessa integração metabólica são o fígado, cérebro, tecido adiposo e músculos esquelético. Após uma refeição, o intestino absorve os nutrientes e os encaminha para a circulação, os principais são: glicose, aminoácidos e triglicerídeos, vitaminas e minerais também são importantes mas não entram nessa integração. O fígado pode absorver da circulação a glicose, ácidos graxos, glicerol, lactato e aminoácidos, o fígado pode fornecer para a circulação glicose, ácidos graxos e corpos cetônicos, sendo que consegue realizar a glicogênese e a produção de TG. O tecido adiposo (insulino- dependente) pode absorver da circulação a glicose e ácidos graxos (para a síntese de TG), mas também pode fornecer glicerol e ácidos graxos, podendo realizar a síntese de TG. O cérebro apenas consome nutrientes mas não fornece nada para a circulação, ele absorve principalmente corpos cetônicos e glicose, o coração também é um órgão absortivo de nutrientes, podendo receber glicose, corpos cetônicos e ácidos graxos. O músculo consegue absorver ácidos graxos, corpos cetônicos, glicose e aminoácidos, fornecendo para a circulação o lactato e aminoácidos, podendo realizar a síntese de proteínas, AG e glicogênio. Estado absortivo: Durante um estado absortivo, o fígado vai captar a glicose, formando a glicose-6-P, para que a partir dela seja possível formar o glicogênio, realizar o ciclo das pentoses ou formar piruvato, ele também é capaz de captar os aminoácidos para realizar a síntese protéica, e quando está em excesso, é possível catabolizar o aminoácido para originar tanto o piruvato quanto o acetilCoA (lembrando que piruvato também pode formar acetilCoA), os quilomícrons também podem encaminhar AG par o fígado, e nesse órgão, pode ocorrer a síntese de TG, empacotando essa substância pelo VLDL saindo para a circulação. No tecido adiposo, a glicose consegue entrar no tecido adiposo por meio da insulina, formando também a glicose-6-P, podendo originar glicerol-fosfato, piruvato ou realizar o ciclo das pentoses. O piruvato pode formar acetilCoA, para originar AG e sintetizar o TG junto do glicerol, o VLDL também pode encaminhar o TG até o tecido adiposo. 74 No músculo, durante um estado absortivo, a glicose pode entrar, podendo ocorrer a síntese de glicogênio ou piruvato, o piruvato forma o acetilCoA, já os aminoácidos absorvidos entram para compor a musculatura. No tecido nervoso, a glicose é puramente consumida, realizando a glicólise. O estado absortivo consegue ativar ou inativar algumas enzimas. No fígado, a glicose estimula a glicogênio-sintase enquanto inibe a glicogênio-fosforilase, a frutose-2,6- difosfato e a fosfo-frutoquinase 1 inibe a frutose-1,6- difosfatase. A frutose-1,6-difosfato ativa a piruvato quinase. O piruvato ativa a piruvato desidrogenase. O citrato ativa a acetilCoA-carboxilase e o malonil inibe a carnitina. Estado pós-absortivo: nesse momento, os tecidos vão ter que trabalhar para garantir o suprimento energético de todos os principais órgãos do corpo. Nesse momento ocorre uma inversão hormonal, o glucagon passa a prevalecer, a reserva do glicogênio começa a ser quebrada para liberar a glicose na circulação, para ser utilizada pelo SN, hemácias (produzindo o lactato) e outros tecidos. No tecido adiposo, o glucagon vai permitir a quebra do TG, liberando o glicerol para o fígado, podendo ser transformado em glicose, e os AG que podem ser encaminhados tanto para o fígado, para produção de energia ou corpos cetônicos quando for em alta quantidade, ou para os músculos para a formação também de acetilCoA para serem utilizados no CK nesse tecido, os corpos cetônicos que forem formados no fígado nesse momento podem seguir para o músculo para formação também de acetilCoA e então seguir para o CK, as proteínas no músculo são quebradas e os aminoácidos formados podem formar a glicose no fígado, a partir desses aminoácidos também pode ocorrer a formação da amônia e então ureia, seguindo para o rim para ser excretado. 75 Estado em jejum prolongado ou inanição: nesse período, continua ocorrendo uma maior liberação do glucagon em relação a insulina, de forma que continua a ocorrer a glicogenólise, gliconeogênese e se inicia a cetogênese. No músculo, a quebra de proteínas permite a liberação de aminoácidos para o fígado para a formação de glicose, esse processo ocorre em pouco quantidade para não gerar problemas na musculatura do indivíduo. Também começa a se formar lactato nas hemácias que passa a seguir para o músculo, também para formação da glicose. A glicogenólise no músculo serve para a produção de glicose que será usada pelo próprio músculo, não seguindo para os outros tecidos. A glicose produzida no fígado segue para o SNC e hemácias, enquanto que o tecido adiposo realiza a quebra do TG para formação de acetilCoA que podem seguir para o fígado. Em um jejum prolongado a formação de corpos cetônico começa a ocorrer, estes podem seguir para o músculo ou SNC, sendo convertidos em acetilCoA. O principal sustento nesse período é por meio da mobilização das reservas do tecido adiposo. Resposta metabólica ao jejum: aumenta a produção e utilização dos corpos cetônicos, aumenta a liberação e utilização dê acordos graxos livres, aumenta a gliconeogênese, o que esgota o oxalacetato, diminuindo o ciclo de Krebs, diminui a taxa metabólica, realiza um mecanismo de conservação das proteínas Durante o estado de jejum, ocorre o controle metabólico por meio de efetores alostéricos. O acetilCoA estimula a piruvato carboxilase, enquanto inibe a piruvato desidrogenase, também estimula a acetilCoA-carboxilase, o citrato inibe a fosfo- frutoquinase 1, e a frutose-6-fosfato inibe a glicoquinase Quando o indivíduo passa a ser realimentado, todo esse processo se reinicia por uma inversão hormonal no qual a insulina volta a se predominar sobre o glucagon. A alimentação deve se manter a cada 4 horas, aproximadamente, para que não haja tantas inversões hormonais no metabolismo do indivíduo. 76 Em resumo: Músculo esquelético Tecidoadiposo Cérebro Fígado Absortivo Glicólise, síntese de proteínas e glicogênese. Glicólise e lipogênese Glicólise Glicólise, glicogênese, sintetiza AG e TG, VLDL e proteínas. Jejum Glicogenólise, β-oxidação e proteólise. Degradação de TG Glicólise. β-oxidação, cetogênese, glicogenólise e gliconeogênese. Inanição Proteólise e oxidação de corpos cetônicos. Degradação de TG Glicólise e oxidação dos corpos cetônicos. Gliconeogênese e β- oxidação. Estresse metabólico: pode decorrer tanto de uma injúria quanto de um trauma. Por exemplo, injúria mecânica (acidentes, cirurgias), queimaduras e infecções generalizadas como a sepse pode causar esse estresse. Nesse estado, a pessoa sofre uma alteração na utilização do seu combustível. A glicemia pode ser regulada, além da insulina, por meio de outros hormônios como adrenalina, noradrenalina e glicocorticoide que estimulam a produção de glicose pelo fígado, enquanto que o glicocorticoide e GH inibem a utilização da glicose pelo tecido adiposo e músculos. Nesse estado de estresse, entre 12 a 24 horas depois, a pessoa entre em uma fase de catabolismo (elevação do metabolismo), os substratos são utilizados para o processo de cicatrização e defesa imunológica, nesse período, o indivíduo apresentará uma falta de apetite, a gliconeogênese é tanta que ele não sente fome, e a glicemia se torna elevada, mesmo em presenças da insulina, pois há vários hormônios contra-reguladores que agem em sinergia. A segunda fase, é chamada de fase do fluxo, no qual continua a ocorrer uma mobilização de substratos, como a glicogenólise, lipólise, gliconeogênese acentuada, mobilização das proteínas corporais. Nesse momento o indivíduo apresenta balança nitrogenado negativo, conforme mais grave a situação de estresse, maior a perda de nitrogênio na urina e maior o metabolismo basal. A adrenalina/epinefrina e noradrenalina/norepinefria atuam suprimindo a ação da insulina, e garantem a mobilização de estoques do glicogênio e gordura, em uma situação normal elas atuam somente sobre o glicogênio do músculo, mas em casos de estresse elas conseguem realizar isso também no tecido adiposo e fígado. Em relação a sua ação fisiológica, esses hormônios conseguem aumentar o débito cardíaco e pressão sanguínea. O cortisol, produzido pelo córtex da suprarrenal através do colesterol e estímulo da ACTH, atua sobre o tecido adiposo, mobilizando os lipídios, no músculo aumenta a proteólise. Em geral, atua suprimindo a insulina e também a via das pentoses, diminuindo a disponibilidade de NADPH e riboses. No fígado, ele atua realizando a glicogênese quando a glicemia estiver elevada, como em um caso de estresse metabólico a epinefrina também está sendo liberada, esse glicogênio está ao mesmo tempo sendo degradado. A terceira fase é a anabólica ou convalescente, nessa situação, outros hormônios passam a ser liberados, o GH atua diminuindo a desaminação, aumentando a secreção de insulina e a síntese proteica pelo fígado. A diferença entre jejum e estresse é que o primeiro caso depende da disponibilidade de substrato que comanda os hormônios (insulina e glucagon), nesse caso, não ocorre aumento do débito cardíaco e nem do consumo de O2. Os corpos cetônicos e AG se torna, combustíveis, já o estresse o metabolismo aumenta, assim como o débito cardíaco, o sinergismo entre os hormônios contra-reguladores e ocorre um estado de hiperglicemia. 77 [A].[B] Biofísica •Bioenergética É o estudo da variação de energia que acompanham as reações bioquímicas, servindo para prever a ocorrência ou não de determinada reação. -Teoria do campo: toda matéria contém uma quantidade de energia intrínseca, podendo estar associada a uma força capaz de realizar trabalho Energia livre de Gibbs (ΔG): é a porção de energia capaz de realizar trabalho (o quanto da energia presente numa matéria é utilizado para levar ao trabalho -τ-). O τ pode ser químico, osmótico ou mecânico, só ocorrendo em condições isotérmicas, isobáricas e isocóricas quando “in vivo”, com exceção da cadeia respiratória em que ocorre a termogêneses. Os compostos químicos que contêm energia “in vivo”: ATP, ADP, NADH, NADPH, fosfoenolpiruvato, fosfocreatina, esses elementos são exergônicos, permitindo que as reações endergônicas ocorram. A energia ocorre normalmente em compostos que possuem hidrogênio (capaz de doar elétrons, forne τ) ou fósforo. -Leis da termodinâmica: 1ª Lei: a energia total de um sistema é sempre conservada. Ex: a energia química de uma célula é constantemente transformada em calor, 2ª Lei: a entropia (ΔS) total de um sistema deve aumentar sempre que um processo ocorre espontaneamente. Entalpia/Calor – ΔH. Como medir a quantidade de energia de uma reação? Sendo A + B -> C + D Keq = [C].[D] R a constante de gases e T a temperatura. O cálculo do ΔG = ΔG°’ dos produtos – ΔG°’ dos reagentes. Reações com ΔG°’ maior que 0 não são espontâneas e requerem consumo de energia, são endergônicas. Reações com ΔG°’ menor que 0 são espontâneas e energeticamente favoráveis, são exergônicas. Para que uma reação endergônica ocorra deve haver um acoplamento de reações (múltiplas outras reações devem ocorrer para que se tenha a equação global). Obs: °’ significa que o cálculo de tal reação foi feita em condição padrão. A estrutura do ATP é tal que possui 3 fósforos conectados com 9 oxigênios ao seu redor, sendo que 4 deles estão com cargas negativas. Uma vez que um fósforo se solta do ATP, leva com ele 3 oxigênios, sendo que 1 está com carga negativa, formando um ADP, com 3 cargas negativas, agora, menos tencionado, por haver menor repulsão, essa tensão a menos se equivale a energia liberada e fornecida para uma outra reação. A mesma coisa ocorre do ADP para o AMP. Apesar de não ser a molécula com maior energia, as formas de trabalho celular ocorrem as custas do ATP, por questões evolutivas. O ATP é um intermediário molecular entre a produção e realização do τ. A fosforilação do ADP é endergônico, produzido via cadeia respiratória. τ celular ~ energia elétrica: há moléculas doadoras de elétrons, aquelas que vão transportar esses elétrons (semelhante a corrente elétricas) carregam para a síntese de ATP, esse composto de alta energia doa isso para os outros tipos de τ. Potencial de óxido-redução: é a medição de afinidade por elétrons. A variação do potencial de óxido-redução ΔE é calculada por ΔE= E°’ oxidante – E° do redutor, F sendo a constante de Faraday e n o número de elétrons, temos que: ΔG = -nFΔE. ΔG = ΔH – tΔS ΔG°’ = -2,3RTlogKeq Referências: Princípios de Bioquímica de Lehninger.