Prévia do material em texto
"Síntese de novo de glicose" -> Através de alanina, lactato e glicerol é sintetizado glicose -> síntese de glicose a partir de compostos que não são carboidratos. Lembrar que a insulina é substituída por glucagon em períodos de jejum. Este hormônio estimula a degradação de glicogênio hepático e a liberação de glicose do fígado mantem a glicemia basal. No entanto, a reserva de glicogênio é limitada e insuficiente para jejum com mais de 8h, assim é adicionado a via de metabólica da gliconeogênese -> Via que transforma a algumas moléculas em glicose para manter a glicemia normal. O fígado é quem vai fazer esse processo, também há em menor quantidade no córtex renal. • A principal fonte para se fazer gliconeogênese são esqueleto de carbono, de aminoácido e de proteína muscular (principalmente)-> todos os aminoácidos, com EXCEÇÃO de lisina e leucina, podem originar glicose, ou seja, são composto aminoácidos glicogênios. ->A degradação de lisina e leucina produz somente acetil-CoA, como acontece com os ácidos graxos, e os animais são incapazes de sintetizar glicose a partir de acetil-CoA. • A importância da gliconeogênese = manter a glicemia porque tem tecidos que dependem demais de glicose como substrato energético como o cérebro • Definição de gliconeogênese e compostos gliconeogênicos• Alguns tecidos utilizam glicose como substrato enérgicos. São eles o cérebro, hemácia e leucócitos, medula renal, retina, músculo intestinal, fígado, adiposo, músculo esquelético e cardíaco, córtex renal -> alguns deles são extremamente dependentes deles, pois só usam a glicose como fonte de energia, como é o caso do cérebro. Assim, quando há uma queda bruta da glicemia há um mal funcionamento do sistema nervosos (a pessoa apaga). • O principal usuário de glicose durante o dia é o cérebro (usa 125g; o músculo usa apenas 50g). As hemácias vão usar bastante a glicose (50g) através da fermentação lática (produz lactato). • Quando a glicemia fica mais baixa do que o nível considerado normal, alguns hormogônios (glucagon, cortisol e epinefrina) vão entrar em ação para tentar manter essa glicemia normal. • Como manter o nível de glicose circulante no jejum? A glicose é armazenada na forma de glicogênio; o glicogênio tem um metabolismo muito ativo no músculo e no fígado, contudo a finalidade do glicogênio do músculo é diferente do glicogênio hepático; o glicogênio hepático tem a finalidade de regular a glicemia. Assim, quando a glicemia está baixa, a insulina deixa de ser secretada, permanecendo o glucagon. Como consequência disso, o glucagon vai mandar o fígado quebrar o glicogênio hepático para poder liberar na forma de glicose na corrente sanguínea. Desta forma, quando a glicose circulante diminui, aumenta a degradação de glicogênio hepático. O Glicogênio é um polímero ramificado de alfa-D-glicose. • O glucagon e menos intensamente a adrenalina, vão aumentar os números de AMPc para dentro da célula e vão ativar a proteína quinase A (é dependente de AMPc). A PkA vai fosforilar a quinase intermediária ativando-a. Essa quinase intermediária ativa vai fosforilar o glicogênio fosforilase. O glicogênio fosforilase é a enzima responsável por quebrar o glicogênio em glicose-1-fosfato • Tecidos que ocorre -> FÍGADO e córtex renal (bem pouco)• Gliconeogêneses - cap14 BIOQUÍMICA- Tudo quinta-feira, 2 de julho de 2020 17:14 Página 1 de BS124- CARDIO Assim, em jejum de 6h o glicogênio hepático vai estar sendo usado para essa finalidade. Então, com cerca de 2h após a refeição começa-se a ter o estimulo para a quebra da glicemia. Contudo, a reserva hepática de glicogênio é limitada e insuficiente para manter níveis glicêmicos normais além de 8h de jejum. Assim, a gliconeogênese vai começar a funcionar com 4 h de jejum. Quando passar de 10h em jejum, ela passa a ser a fonte mais importante para se manter a glicemia podendo permanecer entre 3-4 dias. • O principal tecido que faz a gliconeogênese é fígado. E o que vai ser a gliconeogênese ? É poder pegar o piruvato e transformar de novo em glicose. Esse piruvato vai vir do lactato que está por sua vez relacionado com o metabolismo anaeróbicos feito por músculos e hemácias. Outra fonte de carbono para fazer a gliconeogênese e a alanina (relacionado com o processo de degradação de proteína muscular para a produção de glicose). Tanto a alanina quanto o lactato chegando no fígado vão ser transformados em piruvato e depois em glicose • Assim para sintetizar 1 molécula de glicose, partindo de alanina ou lactato, vai ser gastar 6 ATP -> o organismo vai fazer isso quando ele está com falta de nutrientes. • Reação global da gliconeogênese• 2piruvato+ 6H2O+ 4ATP+ 2GTP+ 2NADH+ 2H => 1Glicose+ 6P+ 4ADP+ 2GDP+ 2NAD Se o ponto de partida for a alanina ou o lactato ? A transformação de alanina e lactato em glicose inicia-se por sua conversão a piruvato por ação, respectivamente, da alanina aminotransferase e da lactato desidrogenase. A glutamina é inicialmente convertida em alfa-cetoglutarato por meio das reações catalisadas por glutaminase e glutamato desidrogenase; a aspartato aminotransferase transforma alfa-cetoglutarato em oxaloacetato. Assim teremos: Piruvato -> vai para oxaloacetato, nesse processo há gasto de gasta 1 ATP -> fosfoenolpiruvato (gasto de 1ATP) -> 2- fosfoenolpiruvato (Reversivo)-> 3-fosfoenol piruvato (Reversivo) -> 1,3-bisfosfoglicerato (gasto de 1ATP; reversivo) -> gliceraldeído-3-fosfato (reversivo) -> vai ser convertido para Diidroxiacetona fosfato. Outra molécula vai fazer o mesmo caminho quando chegar na gliceraldeído-3-fosfato, ela via ser condensada com a Diidroxiacetona fosfato -> isso forma a frutose 1,6-bifosfato que sofre ação da frutose-1,6-bifosfatase e forma -> frutose 6-fostato -> glicose 6-fosfato que sofre a ação da glicose 6-fosfatase e forma -> glicose • Analise do balanço energético• Página 2 de BS124- CARDIO Nesse caso, é gasto 2 moléculas de ATP por cada molécula de glicose formada. Contudo, isso conta muito pouco para a gliconeogênese. O principal doador de carbono para a síntese de glicose pela gliconeogênese são os aminoácidos de proteínas muscular (ALANINA) Se o ponto de partida for o glicerol? Em uma situação de jejum é utilizado (principalmente no m. cardíaco e m. esquelético) ác. graxo como substrato energético. O Ac. Graxo vem do triacilglicerol do tecido adiposo, assim, para ele poder ser usado como substrato enérgico no musc. Cardíaco, por exemplo, quebra-se o triacilglicerol em 1 glicerol e 3 ac. Graxos livres. Esse glicerol vai cair na corrente sanguínea e chegando no fígado ele sofre fosforilação pela glicerol quinase e forma a glicerol 3-fosfato. Isso vai ser feito à custa de 1ATP. O glicerol 3-fosfofato vai ser fosforilado pelo glicerol 3-fosfato desidrogenase e vai formar a Diidroxiacetona fosfato. Através de uma ação reversível ele vira gliceraldeído 3-fosfato. Outra molécula vai seguir pelo menos caminho e formar Diidroxiacetona fosfato. A condensação da Diidroxiacetona e da gliceraldeído 3-fosfato forma -> a frutose 1,6-bifosfato que sofre ação da frutose-1,6-bifosfatase e forma -> frutose 6-fostato -> glicose 6-fosfato que sofre a ação da glicose 6-fosfatase e forma -> glicose • As possíveis portas de entrada para produção de oxaloacetato para fazer gliconeogênese são Arginina, glutamato, glutamina, histidina, prolina (dão alfa-cetoglutarato e dão segmento ao ciclo de Krebs). O próprio oxaloacetato é o ácido aspartato sem o grupamento amina. Os aa. como alanina, cisteína, glicina, serina, treonina e triptofano possuem uma estrutura de carbono que dão piruvato. Esse piruvato vai aumentar a produção de oxaloacetato que vai ser desviado para a produção de gliconeogênese. Outros aa que também vão ajudar a formar o oxaloacetato são fenilalanina, tirosina que originam o fumarato, e a isoleucina, metionina e valina que vão dar a succinil-coa. Em uma situação de jejum o fígado fica preocupado em fazer gliconeogênese,por causa disso ele começa a direcionar todo o seu oxaloacetato para a gliconeogênese . Assim, esse oxaloacetato passa a ser uma limitante para que o ciclo de Krebs funcione no hepatócito. Então, vai chegar uma hora que ciclo de Krebs no hepatócito não vai funcionar. Como consequência o fígado começa a fazer beta-oxidação liberando vários acetil-coa que vão se juntar e formar os corpos cetônicos • Página 3 de BS124- CARDIO Outro substrato para a gliconeogêneses é que em algumas situações o ácido graxo com número ímpar (o normal é par) de carbono pode originar glicose • A primeira parte do 1º desvio é mitocondrial, mas todo o resto vai acontecer no citosol da célula • Localização celular de onde a gliconeogênese• Glicólise vai ser a glicose sendo quebrada em 2 moléculas de piruvato. Já a gliconeogênese vai ser 2 moléculas de piruvato se transformando em glicose • Existem 3 reações da glicólise que são essencialmente irreversíveis (vai ser necessário novas enzimas para reverter); não podem ser utilizadas a gliconeogênese • Os 3 desvio são: transformar piruvato em fosfoenolpiruvato (1); transformar a frutose-1,6- bifosfato em frutose-6-fostafto (2);transformar a glicose-6-fosfato em glicose (3). Lembrar que o transportador de glicose na membrana só transportam glicose, então se ela estiver fosforilada ele não transporta • Comparação da gliconeogênese com a glicólise • Página 4 de BS124- CARDIO 1º desvio -> temos lactado vindo da corrente sanguínea e chegando no fígado. Também temos alanina vindo do músculo e chegando também no fígado. Tanto a alanina quanto o lactato vão ser transformadas em piruvato. A reação da alanina se transformando em piruvato é chamado de reação de Transaminação. Nessa reação o grupamento amino da alanina vai ser transferido para o alfa-cetoglutarato formando o glutamato. Isso acontece no fígado quando a alanina chega pela corrente sanguínea. Assim, a alanina sem o agrupamento amino vai ser o alfa-ceto ácido (que no caso é o piruvato ). Na glicose anaeróbica o piruvato vai se transformar em lactato, através lactato desidrogenase essa reação se inverte, então o lactato vai formar piruvato. Assim, o piruvato produzido pelo lactato e pela alanina vão entrar na mitocôndria. Dentro da mitocôndria o piruvato vai sofrer ação de uma enzima chamada piruvato carboxilase. Essa enzima vai carboxilar o piruvato e para isso acontecer vai ser necessário ATP, formando, assim, o oxaloacetato. Esse oxaloacetato vai ser transportado para o citosol da célula. No citosol da célula ele vai sofrer ação da enzima fosfoenolpiruvato carboxiquinase dando como produto o fosfoenolpiruvato. Lembrar que a hidrolise do fosfoenolpiruvato libera 62KJ de energia, enquanto que para sintetizar 1ATP, era necessário 31KJ. Assim, para fosfoenolpiruvato formar piruvato, vai ser formado 1 ATP e o resto da energia vai ser liberada na forma de calor (31kJ). Para o caminho contrário vai ser necessário 62KJ 2º desvio -> vai contornar a atividade irreversível da PFK-1. Para a frutose-1,6-bisfosfato se transformar em frutose-6-fosfato vai ser necessário hidrolisar o fosfato da frutose-1,6- bisfosfato, isso é feito pela enzima frutose-1,6-bisfosfatase e vai liberar um fosfato. Lembrar que a frutose-1,6-bisfosfatase é o principal ponto de controle da gliconeogênese. Página 5 de BS124- CARDIO 3º desvio -> A glicose-6-fosfato vai ter seu grupamento fosfato hidrolisado pela enzima glicose-6-fosfatase e vai formar glicose. A existência de G-6-Pase no fígado, garante a exportação de glicose para a corrente sanguínea. O cérebro e o musculo não são capazes de exportar glicose para a corrente sanguínea devido à ausência de G-6-Pase Glicólise: glicose +2NAD +2 ADP +2 Pi -> 2 piruvato +2 NADH +2 ATP Gliconeogênese: 2 piruvato +2 NADH +4 ATP +2 GTP -> glicose +2 NAD +4 ADP +2 GDP +6 Pi Reações • Principal ponto de regulação da glicólise é conversão de frutose 6-fosfato para frutose 1,6- bisfosfato. Já o principal ponto de regulação da gliconeogênese é a conversão da frutose 1,6- bisfosfato para a frutose 6-fosfato 1º ponto de regulação vai ser glicose + ATP -> glicose 6-fofasto + ADP . A glicose 6- fosfato vai ser catalisada pela Hexoquinase (são 4; a 4º são encontradas no fígado e no pâncreas, são inibidas pela F-6Fosfato). A enzima glicose 6-fosfatase vai estar no fígado; tem baixo KM (baixa afinidade) para a glicose 6-fosfato (tem que estar acumulando dentro do hepatócito para ser desfosforilada pela enzima ) 2º ponto de regulação vai ser frutose 6-fosfato + ATP -> frutose 1,6bisfosfato + ADP. A glicólise existe para produzir ATP, então se há muito ATP na célula ele vai tender a se ligar a célula PFK-1 e mudar sua estrutura de forma a diminuir a afinidade dela pelo substrato . Isso vai diminuir a velocidade de formação de Frutose 1,6-bisfosfato e também diminui a glicólise. Se eu tenho baixo ATP e muito ADP significa que eu preciso de ATP. Assim o ADP ou AMP vão se ligar a PFK-1, vão mudar a conformação da enzima e fazer com que aumente sua afinidade pelo substrato (F6P). Isso vai acelerar a glicólise. A alta concentração de energia pode coincidir com a alta concentração de citrato. Isso também vai diminuir a velocidade da glicólise . Lembrar que o AMP vai ser o único que vai regular a velocidade da FBPase-1. Assim, a alta concentração de AMP vai inibir a enzima PFPase-1 da gliconeogênese. Apesar disso quem vai regular a atividade dessas duas enzimas vai ser Frutose 2,6-bisfofatase (molécula reguladora) Pontos de regulação da glicólise• Página 6 de BS124- CARDIO 3º ponto de regulação vai ser o 1º da gliconeogênese, ou seja, fosfoenolpiruvato + ADP -> piruvato + ATP. No fígado a acetil-coA não consegue seguir em frente no ciclo de Krebs porque o oxaloacetato está sendo desviado para a gliconeogênese. Então vai acumular acetil- coA que inibi a piruvato desidrogenase. Assim, o piruvato que aparece no fígado, nesse momento, acaba sendo convertido para oxaloacetato (acetil-coa vai ser um regulador alostérico positivo). O excesso de Acetil-coa forma corpos cetônicos, e na vigência de muito tempo desse metabolismo energético, o cérebro vai desenvolver um sistema enzimático para poder usar os corpos cetônicos como substrato energético. ATP e acetil-coA são reguladores alostérico negativos da piruvato quinase Efeitos da Insulina e do Glucagon -> A insulina vai estimular a reposição do glicogênio que foi gasto em períodos de jejum. Portanto, a insulina vai inibir a quebra do glicogênio hepático (glicogenólise) e estimular a síntese do glicogênio hepático (glicogênese). O glucagon vai fazer o contrário, ou seja, ele vai estimular quebra do glicogênio hepático e inibe a síntese. Já a gliconeogênese vai ser inibida pela insulina e estimulada pelo glucagon. Lembrar que a insulina é liberada quando a glicemia está alta. No tecido adiposo a insulina vai inibir a quebra de lipídio, já síntese de lipídios pelo fígado é estimulada pela insulina. Além disso, a formação de corpos cetônicos vai ser inibido pela insulina, mas vai ser estimulada no fígado em períodos de jejum quando o glucagon está vigente. • Página 7 de BS124- CARDIO Síntese de corpos cetônicos é feita no fígado (na matriz mitocondrial). Sua utilização vai se dar em tecido extas-hepáticos como músculo esquelético, cardíaco, córtex renal e cérebro. Os corpos cetônicos podem ser oxidados para produzir ATP (energia) para os diversos tecidos. Os corpos cetônicos constituem, portanto, uma forma de transferência de carbonos oxidáveis do fígado para outros órgãos. -> corpos cetônicos = acetona, acetoacetato e β-hidroxibutirato • Lembrar que a produção de corpos cetônicos é anormalmente elevada quando a oxigenação de lipídeos não é acompanhada pela degradação de carboidratos • Nossas células vão pegar os elétrons desses substratos (lipídios, carboidratos e corpos cetônicos), vão reduzir coenzimas. Esses elétronsvão passar pela cadeia transportadoras de elétrons até o oxigênio e nesse processo essa energia de oxidorredução são aproveitadas. • Corpos cetônicos e o órgão onde são sintetizados.• Ácido graxo vindo do sangue vai sofrer beta-oxidação no fígado e vai formar Acetil-coa. Esse acetil-coA pode ser usado no ciclo de Krebs ou na Cetogênese. Assim, a formação de corpos cetônicos só ocorre quando a oxidação de ácidos graxos não é acompanhada pela degradação de carboidratos. Depois que formados, esses corpos cetônicos saem do fígado e vão para a corrente sanguínea. 3 moléculas de Acetil-coA são condensada na matriz mitocondrial do fígado, desses 3 apenas 1 vai ser liberado e vai ocorrer a formação de Acetoacetato. Esse acetoacetato pode ser • Esquematização das reações que levam a produção de corpos cetônicos.• Corpos Cetônicos - cap 16.3 e cap 21.3 ler Página 8 de BS124- CARDIO apenas 1 vai ser liberado e vai ocorrer a formação de Acetoacetato. Esse acetoacetato pode ser reduzido a beta-Hidroxibutirato ou ele pode perder 1 carbono e formar acetona. Então a partir do Acetil-coa vai ser formado -> Acetona, Acetoacetona e beta-Hidroxibutirato. A acetona vai ser exalada nos pulmões (bafo), já a acetoacetona e beta-hidroxibutirato vão ser utilizadas em outros tecidos, ou seja, eles vão ser oxidados em tecido extra-hepáticos como músculo esquelético, musculo cardíaco, córtex renal e cérebro (consegue oxidar corpos cetônicos quando ela está muito concentrada) • Condensação de 2 moléculas de Acetil-coA, através da tiolase, e formação da Acetoacetil- coA. Nesse processo é liberado um coenzima A (coA) 1- Acetoacetil-Coa se condensa com Acetil-coa (a 3º molécula de acetil-coa), vai ser liberado um coenzima A e forma uma molécula chamada HMG-CoA (possui 6 carbonos) 2- HMG-CoA é clivado em Acetil-Coa e Acetoacetato (um dos corpos cetônicos) 3- Acetoacetato é reduzido a Beta-hidroxibutirato, mas também pode ser descarboxilado a acetona. Lembrar que na beta-oxidação é liberado NADH, e esse NADH pode ser utilizado para reduzir o acetoacetato e formar o beta-hidroxibutirato 4- Cetogênese - fígado, na matriz mitocondrial • Página 9 de BS124- CARDIO para reduzir o acetoacetato e formar o beta-hidroxibutirato Lembrar que a beta oxidação vai liberar acetil-coa, FADH2 e NADH. O NAD e o FADH2 vão ser oxidados na cadeia transportadora de elétrons • Formação de corpos cetônico (resumindo): vai ocorrer no fígado (na matriz mitocondrial). No processo, a acetil-coa formada na oxidação de ácido graxos só entra no ciclos Krebs se a degradação de lipídeos e carboidratos estiver equilibrada; No jejum o oxaloacetato é desviado para gliconeogênese, por isso ele não vai se juntar ao acetil-coa para dar continuidade ao ciclo de Krebs, logo haverá acumulo de acetil-coA. A formação de corpos cetônicos permite a realização da beta-oxidação sem que o acetil-coA seja oxidado no ciclo de Krebs. Além disso, os corpos cetônicos são importante para fornecer substratos energéticos para tecidos extra-hepáticos • Reações de formação de corpos cetônicos no fígado e reações que permitem seu aproveitamento por músculos e coração. As setas azuis representam transporte pelo sangue. Página 10 de BS124- CARDIO são importante para fornecer substratos energéticos para tecidos extra-hepáticos A produção de corpos cetônicos vai aumentar em: Jejum, diabetes não controlada (vai aumentar os corpos cetônicos ) e dietas cetogênicas (deita com concentração baixa de carboidratos) -> isso pode ser detectado medindo a concentração no sangue, teste de urina e teste de hálito (não muito confiáveis ). Lembrar que durante o jejum vai ter um aumento de glucagon e esse hormônio é quem vai mobilizar e aumentar as vias da gliconeogênese e da glicogenólise. No tecido adiposo o glucagon vai ativar a proteína quinase A, essas vão fosforilar as lipases que são hormônios sensíveis. Assim, essas ações feitas pela PKA, através da estimulação do glucagon, vai aumentar a hidrolise de triacilglicerol, ou seja, o aumento do glucagon gera o aumento de mobilização de ácidos graxos do tecido adiposo. Esses ácidos graxos são hidrofóbicos e tem que ser transportados para os outros tecidos por meio da ligação com a albumina. Quanto maior o tempo de jejum mais glicerol e mais ácidos graxos vão ser mobilizados para o sangue. O fígado vai captar esses ácidos graxos do sangue e vão fazer beta-oxidação gerando acetil-coA. Essa acetil-Coa pode ir para o ciclo de Krebs e produzir ATP pela fosforilação oxidativa. Além disso, o acetil-coA também pode através da cetogênese formar corpos cetônicos, porém isso vai acontecer apenas se a oxidação de ácidos graxos não é acompanhada pela degradação de carboidratos (falta de carboidratos no organismo) • Jejum de mais de 4h: o glucagon já começa mobilizar os ácidos graxos do tecido adiposo Jejum de mais 16h: glicogênio hepático começa a cair; fígado vai iniciar a gliconeogênese (aminoácido vindo do m. esquelético) para manter os níveis de glicose. Nessa condição de jejum mais prolongado vai haver o aumento da lipólise e beta-oxidação no fígado (libera acetil-coA). Além disso vai ocorrer acumulo de acetil-coa no fígado. Esse acumulo forma os corpos cetônicos. Lembrar que nesse momento o oxaloacetato não está sendo utilizado no ciclo de Krebs por ele está sendo mobilizado para a gliconeogênese Jejum • Condições fisiológicas onde a produção de corpos cetônicos estão aumentada• Página 11 de BS124- CARDIO Tecidos: músculo esquelético, cardíaco, cérebro e córtex da renal• Os corpos cetônicos produzidos no fígado vão para o sangue e do sangue para os tecidos. Eles vão conseguir sair a vontade dos tecidos, por causa dos transportadores (transportam corpos cetônicos a favor do gradiente de concentração) presente na membrana desses órgãos. Nos tecidos esses corpos cetônicos vão voltar a formar acetil-coa que vai ser usado no ciclo de Krebs e gerar energia • Músculo cardíaco e músculo esquelético -> o acetoacetato e o beta-hidroxibutirato vão entrar nesses tecidos por meio de transportadores (a favor do gradiente de concentração). Quando o beta-hidroxibutirato entra nessas células ele vai ser oxidado e vai formar Acetoacetato (esse processo libera um NADH). O acetoacetato para ser utilizado nessa célula vai precisar sofrer uma ativação para formar Acetoacetil-coa, quem vai catalisar essa reação vai beta-cetoacil-coA transferase (usa succinil-coA). O Acetoacetil-coa formado vai ser clivado de novo pela enzima tiolase (cliva colocando um coenzima A), isso vai formar 2 moléculas de Acetil-coa. Esse acetil-coa vai para o ciclo de Krebs. Lembrar que a enzima beta-cetoacil-Coa transferase é ausente no fígado, portanto, pode-se dizer que o fígado é um produtor de corpos cetônicos, mas ele nunca vai conseguir oxidar os corpos cetônicos por não ter essa enzima. • Cérebro -> O cérebro passa a oxidar corpos cetônicos no jejum prolongado. Isso ocorre porque a concentração de corpos cetônicos está alta. A alta concentração de corpos cetônicos na circulação induz a síntese de monocarboxilato translocase, que permite a entrada desses compostos nas • Oxidação dos corpos cetônicos por tecidos extra-hepáticos• Página 12 de BS124- CARDIO induz a síntese de monocarboxilato translocase, que permite a entrada desses compostos nas células do sistema nervoso central, e a síntese das enzimas necessárias para a sua oxidação. Com 3 dias de jejum 1/3 do gasto energético é suprido pelos corpos cetônicos. Já em 5 semanas de jejum 60-70% do suprimento energético vem dos corpos cetônicos Quais são as adaptações metabólicas que ocorrem no cérebro que permitem a oxidação de corpos cetônicos? Com o aumento da concentração de corpos cetônicos o cérebro vai expressando cada vez mais a enzima beta-cetoacil-CoA transferase. • O diabete não controlado vai aumentar a produção de corpos cetônicos. Isso pode gerar acidosemetabólica, porque os corpos cetônicos são ácido. Então, um aumento muito grande dele no sangue pode induzir acidose (diminuição do pH do sangue). Assim, a cetoacidose pode acontecer no diabetes não controlado • Diabetes tipo 1 não controlado: são indivíduos que não produzem insulina (glucagon fica alto); a resposta vai ser semelhante ao jejum. Em um indivíduo alimentado e com glicose alta; o glucagon alto vai mobilizar ácido graxo do tecido adiposo; depois ele vai para o fígado; lá vai ser mobilizado a glicogenólise (para produzir mais glicose); vai ser acionado também a gliconeogênese(para produzir mais glicose); acúmulo de acetil-coa e formação de corpos cetônicos. Como consequência, vamos ter uma formação exagerada de cetoacidose. Lembrar que quando a concentração do corpos cetônicos estão muito altas eles são eliminados pela urina -> Quando a produção ultrapassa o aproveitamento pelos tecidos extra-hepáticos, estabelece-se uma condição denominada cetose, caracterizada por uma concentração elevada (até centenas de vezes maior do que a normal) de corpos cetônicos no plasma (cetonemia) e na urina (cetonúria). Outro sintoma peculiar de indivíduos com cetose é o odor de acetona de seu hálito • Diabetes • Tem que comer pouco carboidrato (5%; ideal 60%); consumo de alto teor de lipídeo (60%; recomendado é 25% ); consumo moderado de proteínas (15-35%; recomendado é 15%) • A ideia é diminuir a secreção de insulina para o glucagon aumentar (aumento de lipólise e ac graxos livres no sangue; diminuição de armazenamento de lipídeos no tecido adiposo); supressão do apetite (corpos cetônicos suprimem apetite); muitas vezes essas dietas resultam em diminuição da ingestão calórica; dieta difícil de ser mantida por longos períodos • Dieta cetogênica• Metabolismo Cardíaco -cap17;14;16;20 Geral: O metabolismo do coração é muito aeróbico; As células cardiomiócitos são muito resistentes à fadiga, mas são muito vulneráveis à hipóxia; O coração é um grande consumidor de O2 (10% do corpo); 60-70% do ATP produzido é usado para manter a contração muscular; ~30-40% do ATP é usado para manter a Ca²-ATPase do retículo sarcoplasmático. Existe fosfocreatina no coração (CK-MB) que é uma isoforma cardíaca e é marcador de lesão cardíaca. Essa fosfocreatina é uma reserva para produção de ATP em anaerobiose; Os transportadores de glicose do músculo cardíaco são o GLUT-4 (principal, é insulino-dependente) e GLUT-1 (não depende de insulina); A reserva de glicogênio é menor (30mmol/g preso seco) que a do musculo esquelético (150mmol/g preso seco); as mitocôndrias ocupam até 30% do volume do cardiomiócito (no mm esquelético é de 2%). Metabolismo aeróbico predomina (95% da energia provem da fosforilação oxidativa nas mitocôndrias); Os cardiomiócitos são versáteis e usam glicose, lactato(captado do sangue), ácido graxos e corpos cetônicos para produzir ATP; O cardiomiócito é um "onívoro metabólico", embora menor importante, o aminoácido também são combustíveis . No jejum 70% ácidos graxos são utilizados para produzir ATP, glicose e lactato são usados em torno de 25-30% nessas condições; Após uma refeição a glicose torna-se mais importante que ácidos graxos para produção de • Página 13 de BS124- CARDIO condições; Após uma refeição a glicose torna-se mais importante que ácidos graxos para produção de ATP no cardiomiócito; Lembrar que o tecido cardíaco está protegido da proteólise (ele é induzida por cortisol no mm esquelético) A fosfocreatina não é utilizada durante muito tempo, e só é utilizada em casos de hipóxia, ou seja em metabolismo anaeróbico • Vai possuir também uma reserva de glicogênio que pode ser quebrado em anaerobiose e aerobiose• No músculo há regulação da fosforilase do glicogênio; a enzima glicogênio fosforilase é quem vai fosforilar o glicogênio. • Há ainda uma regulação/ativação da degradação do glicogênio que vem da adrenalina ou do cálcio (impulso nervoso). A adrenalina ativa a PKA; a PKA ativada vai fosforilar um enzima chamada fosforilase quinase; essa quando ativa vai fosforilar a fosforilase do glicogênio; isso vai gerar a degradação do glicogênio muscular. O cálcio também vai ativar a fosforilase quinase que acaba por ativando a fosforilase do glicogênio. Outro estimulo importante é a AMP (composto que sobra quando há muita contração muscular ) que quando em concentrações altas quebra o glicogênio para produzir mais energia • Glicogenólise do musculo cardíaco • Página 14 de BS124- CARDIO O glicogênio quando quebrado vai produzir glicose-6-fosfato, essa glicose 6P vai entra na via glicolítica na segunda reação dessa via; assim, vai poder passar pela glicólise e produzir piruvato em aerobiose ou lactato em anaerobiose. No fígado a regulação é feito pelo frutose-2,6-bisfosfato que é um regulador alostérico positivo da fosfofrutoquinase 1 (principal enzima da glicose ). No coração a regulação da 6-fosfofruto-2-quiase/ frutose 2,6-bisfosfato é diferente da isoenzima hepática; assim tanto a adrenalina, quanto AMP ou a insulina podem ativar a produção de frutose-2,6-bisfofato que vai ativar a fosfofrutoquinase 1 (no musculo tudo faz ativar a via glicolítica). No miocárdio a adrenalina, hipóxia, insulina e contração intensa (AMP) induzem a síntese de frutose 2,6-bisfosfato • Uso de lactato-> vai possuir uma reação reversível; nome da enzima é lactato desidrogenase; na reação temos lactato virando piruvato (pode ser o contrário também); o coração possui MCT (transportador de monocarboxilato) que permite a entrada e saída de lactato pelo sarcolema, em simporte com H+; O músculo cardíaco é consumidor de lactato que vem da circulação, contudo, ele só produz mais lactato que consome em situações de hipóxia/isquemia. O piruvato produzido pelo lactato entra na mitocôndria e pode dar origem a acetil-coa ou oxaloacetato. A acetil-coa é oxidado no ciclo de Krebs (produz 1ATP, 3NADH e 1FADH) que gera 12ATP, esse ciclo vai depender da cadeia transportadora de elétrons para reoxidar NAD e FAD. A cadeia • Página 15 de BS124- CARDIO depender da cadeia transportadora de elétrons para reoxidar NAD e FAD. A cadeia transportadora de elétrons para funcionar vai precisar de disponibilidade de oxigênio, coenzimas reduzidas (NADH, FADH2) e ADP Lipólise para o músculo cardíaco -> Quebra do triacilglicerol no tecido adiposo gera 1 glicerol e 2 ácido graxo. O ácido graxo para ser usado no coração precisa ser ativado (há gasto de ATP); No sangue os ácidos graxos são transportados pela albumina, quando chegam ao tecido eles são ativados (formação de Acil-coa) e depois são transportados para dentro da mitocôndria através da Carnitina (molécula pequena, solúvel na membrana); depois disso a energia vai ser tirada através da beta-oxidação (depende do ácido graxo para funcionar que é representado pela Acil-Coa) sua regulação vai depender da disponibilidade de coenzimas oxidadas e no final vai ser produzido acetil-coa. Lembrar que cada acetil-Coa produzido na beta-oxidação vai para o ciclo de Krebs • Página 16 de BS124- CARDIO O metabolismo cardíaco é predominante (95%) aeróbico• Cardiomiócitos também usam corpos cetônicos, e eles são uma fora de exportar acetil-coa do fígado para os outros órgãos • Página 17 de BS124- CARDIO Proteólise -> Não há reserva de proteínas em nosso organismo; Para metabolizar aminoácidos é preciso tirar o grupo amino o que, para a maioria dos aa, acontece por Transaminação. No jejum e na atividade física prolongada há estímulo hormonal (cortisol) para quebra das proteínas musculares (Isso não acontece no músculo cardíaco). A quebra de proteínas gera piruvato, acetil-coA ou intermediários do ciclo de Krebs. Tudo isso é feito com metabolismo aeróbico. Embora o metabolismo de aminoácidos não tenha um papel preponderante na produção de ATP pelo coração, ele é um "onívoro metabólico", sendo capaz de metaboliza-los. O sistema Ubiquitina-Proteassomo é importantepara marcação e degradação de proteínas; ele é induzido por uma ação do cortisol no núcleo da célula; assim, o receptor beta2 adr do coração percebe o aumento de cortisol ele muda de atividade (Gs -> Gi), isso protege o miocárdio de danos estruturais pela ação do cortisol. Lembrar que Glicocorticoides (cortisol) são liberados em situações de estresse, exercício e jejum prolongado ativam o sistema Ubiquitina-Proteassomo. De forma geral Proteínas contráteis tem alta taxa de ubiquitinação (atrofia muscular). • Resumo geral:• Sistemas de produção de ATP que são mais afetados em casos de hipóxia são: aproveitamento de lactato, beta oxidação, degradação de aminoácidos e degradação de corpos cetônicos • No músculo cardíaco em hipóxia a fermentação láctica (gera 2 ATP) é muito importante, mas sendo oriunda do glicogênio muscular, o rendimento da glicólise é de 3 ATPs. Nessas condições são produzidas 2 moléculas da coenzima NAD+ que é um composto fundamental para garantir o prosseguimento da glicólise • Sobre o ciclo de Krebs: os 2 carbonos da Acetil-coa convertem-se em Co2, que são eliminados. Lembrar que NÃO é possível sintetizar um oxaloacetato a mais dentro da célula, mesmo que ele seja o produto final desta via • Cadeia transportadora de elétrons: A transferência de elétrons da CTE é acompanhada do bombeamento de prótons de dentro da mitocôndria para o espaço intermembranas, resultando numa diferença de H+, ou seja, o interior da mitocôndria fica alcalino e o espaço intermembranas fica ácido. A membrana mitocondrial é impermeável aos íons H+ , que só conseguem atravessa-lo • REVISÃO DOS EXERCICIOS • Página 18 de BS124- CARDIO Elétrons são subtraídos dos nutriente e entregues a coenzimas de oxidorredução, e vias como glicólise (no citosol), ciclo de Krebs e ciclo de Lynen (dentro da mitocôndria) 1- Nas reações da cadeia de transporte de elétrons , NADH e FADH2 entregam seus elétrons para o O2, regenerando NAD+ e FAD que permitem a continuidade das vias apontadas na etapa 1 2- A energia das reações redox da etapa 2 é usada para criar a força próton-motriz, responsável pela fosforilação oxidativa do ADP 3- fica ácido. A membrana mitocondrial é impermeável aos íons H+ , que só conseguem atravessa-lo por meio da ATP Sintase. Lembrar que o metabolismo aeróbico pode ser descrito em 3 etapa Página 19 de BS124- CARDIO