METABOLISMO ENERGÉTICO integração e regulação alimentado jejum catabólitos urinários. Bioquímica. Profa. Dra. Celene Fernandes Bernardes

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1 METABOLISMO ENERGÉTICO integração e regulação alimentado jejum catabólitos urinários Bioquímica Profa. Dra. Celene Fernandes Bernardes

2 REFERÊNCIA: Bioquímica Ilustrada - Champe

3 ESTÁGIOS DO CATABOLISMO Hidrólise de moléculas complexas endógenas em seus blocos constitutivos (processo semelhante ocorre na digestão de nutrientes) 2 Conversão dos blocos constitutivos em acetil-coa (ou outro intermediário simples) As moléculas básicas constitutivas também podem ser absorvidas após a digestão dos componentes da dieta 3 Oxidação de acetil-coa e fosforilação oxidativa síntese de ATP

4 ESTADO ABSORTIVO Período de 2 a 4 horas após uma refeição normal Aumento plasmático transitório de: Glicose Aminoácidos triglicerídeos (quilomicrons) Aumento na secreção de insulina Redução na secreção de glucagon Catabolismo energia Anabolismo aumento na síntese de: glicogênio (fígado e músculos) Triglicerídeos (tecido adiposo) Proteínas (maioria das células)

5 Secreção de insulina (células - iilhotas de Langerhans - pâncreas) Estímulação aumento de glicose sanguínea - aumento nos níveis plasmáticos de aminoácidos (arginina) -Hormônios gastrointestinais (colecistocinina, polipeptídeo inibitório gástrico) liberados pelo intestino delgado após a ingestão de alimentos Inibição -Escassez de combustíveis da dieta -Períodos de estresse (febre, infecção, trauma, exercício intenso) mecanismos mediados pela adrenalina REFERÊNCIA: Bioquímica Ilustrada - Champe

6 Secreção de glucagon (células - ilhotas de Langerhans - pâncreas) Estímulação diminuição da glicose sanguínea -aumento nos níveis plasmáticos de aminoácidos (impede a hipoglicemia em resposta à secreção aumentada de insulina após uma refeição rica em proteínas) - níveis elevados de adrenalina plasmática (produzida pela medula adrenal) ou noradrenalina (produzida pela inervação simpática do pâncreas) Inibição - aumento de glicose e insulina no sangue REFERÊNCIA: Bioquímica Ilustrada - Champe

7 Efeitos metabólicos da insulina Tecido adiposo e músculos aumento da captação de glicose devido aumento de disponibilidade de GLUT 4 Fígado e músculos aumento da síntese de glicogênio Fígado diminuição da glicogenólise e gliconeogênese Tecido adiposo diminuição do nível de ácidos graxos circulantes por inibir a degradação de triglicerídeos Tecido adiposo aumento da síntese de triglicerídeos em decorrência do aumento do transporte de glicose para o adipócito Estimula a entrada de aminoácidos e a síntese de proteínas na maioria das células. Efeitos metabólicos do glucagon Tecido hepático - aumento na degradação do glicogênio e da gliconeogênese e consequente aumento da glicemia Tecido adiposo aumento da lipólise e consequente liberação de ácidos graxos Fígado aumento da captação de ácidos graxos e oxidação à acetil-coa. Posterior liberação de energia ou de corpos cetônicos Fígado aumento da captação de aminoácidos e consequente aumento da disponibilidade de esqueleto carbônico para a gliconeogênese REFERÊNCIA: Bioquímica Ilustrada - Champe

8 Integração metabólica estado absortivo Cérebro e sistema nervoso requer 150g de glicose por dia Referência Bioquímica - Marks

9 Integração metabólica estado absortivo Após uma refeição rica em calorias, GLICOSE, ÁCIDOS GRAXOS e AMINOÁCIDOS entram no fígado. A liberação de insulina em resposta a alta concentração de glicose no plasma sanguíneo, estimula a captação de glicose pelos tecidos. Parte da glicose é exportada para o cérebro para suprir a sua necessidade energética. A glicose também é absorvida pelos músculos e tecido adiposo. No fígado, o excesso de glicose é oxidado a acetil-coa, que, posteriormente, via ciclo de Krebs e cadeia transportadora de elétrons, pode gerar ATP ou ser utilizado na síntese de glicogênio e armazenado. Outra parte da glicose pode ser convertida em ácido graxo para síntese de triglicerídeo (TAG), que são exportados para tecido adiposo e músculos. Excesso de aminoácidos pode ser convertido em piruvato e acetil-coa e ser utilizado na síntese de lipídeos. Ácidos graxos da dieta podem ser transferidos diretamente, via sistema linfático, do intestino para músculos e tecido adiposo.

10 Integração metabólica estado basal jejum noturno 12 hs Referência Bioquímica - Marks

11 Integração metabólica jejum O jejum inicia-se após 2 a 4 horas depois da ingestão de dieta, quando os níveis de glicose retornam aos padrões de normoglicemia (80 a 100mg/dL). Consequentemente diminui a secreção de insulina e estimula a de glucagon. Em reposta ocorre degradação de glicogênio hepático e liberação de glicose no sangue. Se o jejum perdurar por um período de 12 horas, entra-se no estado basal ou pós absortivo. Neste período ocorre: -Manutenção da normoglicemia - dependente da degradação de glicogênio (glicogenólise) hepático e liberação de glicose no plasma sanguíneo -Glicose = principal substrato energético para o cérebro e o tecido neural e o único substrato energético para os eritrócitos -Gliconeogênese = outra forma de obtenção de glicose, à partir de lactato, aminoácidos e glicerol -Reserva de triglicerídeos do tecido adiposo principal fonte de energia durante o jejum, através da oxidação direta dos ácidos graxos ou dos corpos cetônicos Jejum prolongado -Gliconeogênese mecanismo mais importante para obtenção de glicose -Cérebro começa a utilizar também corpos cetônicos como fonte de energia, diminuindo a utilização de glicose. Em consequência, diminui a gliconeogênese e a oxidação de aminoácidos -Triglicerídeos do tecido adiposo principal fonte energética através da oxidação de ácidos graxos e de corpos cetônicos

12 Integração metabólica jejum prolongado

13 METABOLISMO DE CARBOIDRATOS (azul), LIPÍDEOS (laranja) E AMINOÁCIDOS (verde) NO FÍGADO ESTADO ABSORTIVO REFERÊNCIA: Bioquímica Ilustrada - Champe

14 METABOLISMO DE CARBOIDRATOS (azul) E LIPÍDEOS (laranja) NO TECIDO ADIPOSO ESTADO ABSORTIVO REFERÊNCIA: Bioquímica Ilustrada - Champe

15 METABOLISMO DE CARBOIDRATOS (azul) E AMINOÁCIDOS (verde) NO TECIDO MUSCULAR ESQUELÉTICO ESTADO ABSORTIVO REFERÊNCIA: Bioquímica Ilustrada - Champe

16 METABOLISMO DE CARBOIDRATOS (azul) NO ENCÉFALO ESTADO ABSORTIVO REFERÊNCIA: Bioquímica Ilustrada - Champe

17 INTEGRAÇÃO METABÓLICA CARBOIDRATO S (azul), LIPÍDEOS (laranja) AMINOÁCIDOS (verde) ESTADO ABSORTIVO REFERÊNCIA: Bioquímica Ilustrada - Champe

18 FONTES METABÓLICAS ENERGÉTICAS (homem 70Kg) Lipídeos 15Kg = Kcal glicerol gliconeogênese glicose ácidos graxos e corpos cetônicos Proteínas 6 Kg = Kcal aminoácidos gliconeogênese glicose aminoácidos e corpos cetônicos Glicogênio 0,2 Kg = 800 Kcal glicose REFERÊNCIA: Bioquímica Ilustrada - Champe

19 METABOLISMO DE CARBOIDRATOS (azul), LIPÍDEOS (laranja) E AMINOÁCIDOS (verde) NO FÍGADO JEJUM REFERÊNCIA: Bioquímica Ilustrada - Champe

20 METABOLISMO DE CARBOIDRATOS (azul) E LIPÍDEOS (laranja) NO TECIDO ADIPOSO JEJUM REFERÊNCIA: Bioquímica Ilustrada - Champe

21 METABOLISMO DE CARBOIDRATOS (azul), LIPÍDEOS (laranja) E AMINOÁCIDOS (verde) NO TECIDO MUSCULAR ESQUELÉTICO JEJUM REFERÊNCIA: Bioquímica Ilustrada - Champe

22 METABOLISMO DE CARBOIDRATOS (azul) E LIPÍDEOS (laranja) NO ENCÉFALO JEJUM REFERÊNCIA: Bioquímica Ilustrada - Champe

23 INTEGRAÇÃO METABÓLICA CARBOIDRATOS (azul) LIPÍDEOS (laranja) AMINOÁCIDOS (verde) JEJUM REFERÊNCIA: Bioquímica Ilustrada - Champe

24 Síntese de corpos cetônicos no fígado e utilização nos tecidos periféricos - Em situação de jejum ou baixa concentração de glicose plasmática ocorre a síntese de corpos cetônicos no fígado, a partir do catabolismo de ácidos graxos e aminoácidos. Os corpos cetônicos são oxidados pelos tecidos extra-hepáticos, resultando em energia através do ciclo de Krebs. Corpos cetônicos no plasma sanguíneo = cetose

25 Síntese de corpos cetônicos

26 HO pk 3,5 + H + HO pk 4,7 + H + Formação de corpos cetônicos à partir de acetil-coa - Normalmente, a síntese de corpos cetônicos é relativamente baixa. Quando acumula acetil-coa (por exemplo no diabetes hiperglicêmico ou em baixa concentração de glicose) a enzima tiolase catalisa a condensação de 2 moléculas de acetil-coa formando acetoacetil-coa, que, em seguida deriva os três compostos denominados de corpos cetônicos (acetoacetato, acetona e β-hidroxibutirato). As reações de síntese de corpos cetônicos ocorrem na matriz de mitocôndrias hepáticas. O HMG-CoA é também um intermediário na síntese de esterol. No ph do plasma sanguíneo, os corpos cetônicos dissociam, liberando H + e podendo acarretar acidose metabólica (cetoacidose)

27 Catabólitos urinários resultantes do metabolismo de aminoácidos e lipídeos catabólito Origem Concentração normal Corpos cetônicos (cetonúria) uréia amônia Oxidação de ácidos graxos e aminoácidos Degradação de aminoácidos Degradação de aminoácidos Traços Decorrente de alta concentração no sangue (cetose) 15 a 30g/24hs urina Relacionada com a função renal 14 a 90 g/dl Relacionada com a função hepática

28 Alimentado normoglicemia pouca liberação de nitrogênio Jejum inicial nível de glicose mantido pela gliconeogênese à partir do esqueleto carbônico dos aminoácidos; em decorrência, os nitrogênios dos aminoácidos são convertidos em uréia. Jejum prolongado cérebro utiliza corpos cetônicos originados de ácidos graxos, poupando glicose e menor quantidade de proteína muscular é degrada para fornecer glicose através da gliconeogênese; em decorrência, diminui a excreção de nitrogênio.

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