Regulação da oxidação dos nutrientes e equilíbrio energético

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1 Regulação da oxidação dos nutrientes e equilíbrio energético Índice 1 A despesa energética e a sua medição As componentes da despesa energética A despesa energética basal ou taxa de metabolismo basal Metabolismo basal não diretamente relacionado com a síntese de ATP Metabolismo basal diretamente relacionado com a síntese de ATP Fatores que determinam a taxa de metabolismo basal normal A taxa de metabolismo basal em situações patológicas A despesa energética associada à atividade física voluntária Efeito termogénico dos nutrientes Despesa energética associada ao frio A energia metabolizável dos alimentos e o balanço energético Balanço energético na ausência de ingestão de macronutrientes A energia metabolizável dos alimentos O balanço energético A obesidade A seleção dos nutrientes que sofrem oxidação no organismo Anexos Anexo 1 Nos seres vivos o trabalho é irrelevante Anexo 2 - Calorimetria indireta Anexo 3 - A técnica da água duplamente marcada Anexo 4 Medida da composição corporal e sua relação com o Índice de Massa Corporal Anexo 5 Medida da composição corporal e da despesa energética na avaliação do balanço energético numa situação experimental Bibliografia consultada A despesa energética e a sua medição Mesmo durante o sono os processos biológicos em que o ATP sofre hidrólise não param. Nestas condições, gasta-se ATP (ou outros nucleosídeos trifosfato que podem ser regenerados via ATP) na atividade das bombas de Na + -K + e Ca 2+ e outros processos de transporte ativo, na contração muscular do coração e músculos respiratórios e em processos anabólicos como a síntese de ácidos nucleicos, a síntese de proteínas, a gliconeogénese, a glicogénese, a síntese de lipídeos, etc. Se pensarmos numa criança em crescimento, os processos anabólicos predominam em relação aos catabólicos. Num indivíduo adulto que mantenha constante a sua massa e constituição corporal, pelo menos quando vistos num intervalo de tempo de um dia, por exemplo, os processos anabólicos e catabólicos equivalemse mas, na componente anabólica destes processos cíclicos, gasta-se ATP. A quantidade total de ATP do organismo (cerca de 120 mmol) é escassa e, mesmo em repouso, se a sua síntese for interrompida (com a ingestão de cianeto, por exemplo), a descida da sua concentração nas células leva à morte em alguns segundos. Estima-se que, em repouso, um indivíduo adulto hidrolisa cerca de 40 mmol/min, mas a concentração de ATP mantém-se estacionária porque cada molécula de ATP hidrolisada é imediatamente reposta, maioritariamente por ação da síntase de ATP mitocondrial. No entanto a síntese de ATP está dependente dos processos oxidativos da cadeia respiratória e, em última análise, do catabolismo dos glicídeos, dos lipídeos e das proteínas (habitualmente designados de macronutrientes). O catabolismo do glicogénio, por exemplo, inclui, num primeiro passo, a sua fosforólise, mas o processo relevante é a oxidação (pelo O 2 ) dos monómeros constituintes a CO 2 e água. No caso das gorduras os produtos do catabolismo também são CO 2 e água enquanto no caso das proteínas há que acrescentar a ureia e outros produtos azotados (fundamentalmente amónio e creatinina) que se perdem na urina. Numa qualquer transformação química a energia libertada ou captada do meio corresponde à diferença entre a entalpia dos reagentes e dos produtos. Na transformação do ATP (+ H 2 O) em ADP + Pi a reação é exotérmica libertando 5 kcal por mole porque a entalpia dos reagentes é maior que a dos produtos e é este o valor da diferença de entalpias (ΔH). Obviamente que a transformação simétrica em que se forma ATP (+H 2 O) a partir de ADP + Pi é endotérmica e tem um valor simétrico. Dado que a concentração de ATP é estacionária significa que a energia (somatório dos ΔH) envolvida no processo cíclico que ocorre nas células é nula, mas a síntese de ATP depende da oxidação dos macronutrientes. Página 1 de 16

2 Apesar da complexidade dos processos biológicos, no caso de um adulto que mantenha constante a massa das proteínas, lipídeos e glicídeos constituintes, no balanço global, a única transformação líquida que tem lugar é a conversão dos macronutrientes ingeridos e do O 2 tomado do exterior em CO 2, água e produtos azotados da urina. Quando o indivíduo não se alimenta ocorre a oxidação dos mesmos compostos, neste caso os que estão presentes nas suas células, no plasma ou no líquido extracelular. Estes processos são exotérmicos porque a entalpia dos reagentes (nutrientes e O 2 ) é maior que a dos produtos (CO 2, água e produtos azotados). O somatório dos processos biológicos em que a glicose se oxida a CO 2 + H 2 O é a Equação 1 e é igual à que corresponde à oxidação da glicose que ocorreria num calorímetro onde se queimasse glicose. Equação 1 C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O kcal proteínas num calorímetro é azoto gasoso e não ureia. O ΔH correspondente ao processo oxidativo das proteínas (e aminoácidos) não é igual no ser vivo e num calorímetro porque os produtos da reação são diferentes nos dois casos. Por exemplo, no caso do aminoácido leucina a equação que descreve a oxidação desde aminoácido num calorímetro (Equação 3) corresponde à soma da que descreve a oxidação da leucina num ser vivo (Equação 4) e da oxidação da ureia (formada nesse processo) num calorímetro (Equação 5). De forma previsível o somatório das energias libertadas nas reações 4 e 5 é igual à que se liberta na reação 3. Equação 3 C 6 H 15 NO ¼ O 2 6 CO ½ H 2 O + ½ N kcal Equação 4 C 6 H 15 NO ½ O 2 5 ½ CO ½ H 2 O + ½ CON 2 H kcal Quando 1 mole de glicose se oxida, a diferença (ΔH) entre a entalpia dos reagentes (glicose e 6 O 2 ) e dos produtos (6 CO 2 e 6 H 2 O) é de 669 kcal quer num ser vivo quer num calorímetro. Sendo maior nos reagentes que nos produtos a reação diz-se exotérmica e a diferença é libertada durante o processo oxidativo na forma de calor 1. Uma equação semelhante (Equação 2) pode ser escrita no caso do palmitato (exemplo de um ácido gordo) e também aqui os produtos e os reagentes (e consequentemente, o valor de ΔH) são os mesmos nos seres vivos e num calorímetro. Equação 2 C 16 H 32 O O 2 16 CO H 2 O kcal No caso das proteínas, a situação só não é exatamente a mesma porque o único produto azotado que se obtém quando se queimam 1 1 caloria (cal) corresponde à quantidade de calor necessária para aumentar de 1 ºC (mais rigorosamente entre 14,5-15,5ºC) 1 grama de água; 669 kcal podem aumentar em 1ºC a temperatura de 669 kg de água. 1 cal = 4,18 J. 1 watt.hora (wh) é a quantidade energia libertada durante 1 hora quando a potência é 1 watt (1 J/s); donde se pode deduzir que 1 wh = 3600 J = 861 cal. Por exemplo, o calor libertado por uma lâmpada de 60 w é 60 J/s = 5,18 MJ /dia = 1240 kcal/dia = 60 wh/h = 1,44 kwh/dia. Quando uma reação é exotérmica, por convenção, o ΔH é negativo; no presente texto vamos ignorar essa convenção e escrever, simplesmente, calor libertado e calor consumido consoante os casos. Página 2 de 16 Equação 5 ½ CON 2 H 4 + ¾ O 2 ½ CO 2 + H 2 O + ½ N kcal A velocidade com que os macronutrientes (glicídeos, lipídeos e proteínas) se oxidam no organismo, entendido como um todo, designa-se de despesa energética e pode ser medida, medindo o calor libertado por um indivíduo. Para medir este calor pode usar-se um calorímetro direto: uma câmara isolada e com instrumentos adequados à medição de todo o calor que é libertado por um indivíduo que é encerrado no seu interior. O calorímetro mede o somatório dos ΔH de todas as reações que ocorrem no seu interior mas, se pensarmos que nos processos cíclicos o ΔH soma é nulo, o calorímetro mede a diferença entre a soma das entalpias dos nutrientes que, no balanço global, foram oxidados e do O 2 consumido e a soma dos produtos desses processos oxidativos. (De facto o ΔH pode libertar-se como calor ou trabalho mas, como explicado no Anexo 1, o trabalho realizado pelos seres vivos pode ser, na esmagadora maioria das situações, considerado nulo e o ΔH corresponder apenas a calor.) Porque é muito caro e pouco cómodo o calorímetro direto é, mesmo na investigação, pouco utilizado. Um outro instrumento usado com o mesmo fim (medir a despesa energética do indivíduo) mede a quantidade de O 2 consumida e de CO 2 libertada por um indivíduo e designa-se de calorímetro indireto. Pode ser também uma

3 câmara mas, mais comummente, é uma campânula (que se coloca na cabeça) onde entra e sai ar e instrumentação adequada para medir o fluxo de O 2 e CO 2. Dado que a quantidade de calor libertado por litro 2 de O 2 consumido varia muito pouco com o tipo de macronutriente que está a ser oxidado (entre cerca de 4,64 kcal/l no caso das proteínas e cerca de 4,98 kcal/l no caso dos glicídeos) uma estimativa do calor libertado poderia ser simplesmente obtida a partir do consumo de O 2. Contudo, porque a razão entre o CO 2 libertado e o O 2 consumido varia com o tipo de nutriente que está a ser oxidado a medição dos dois valores pode ajudar à precisão da medida; além disso o conhecimento destes valores também pode ser usado para calcular as quantidades de glicídeos, de lipídeos e, eventualmente, de proteínas que está a ser oxidada. Uma explicação dos princípios que presidem ao cálculo destas quantidades e da quantidade de energia libertada usando calorimetria indireta é apresentada no Anexo 2. Uma terceira técnica usada na avaliação da despesa energética é o da água duplamente marcada. Embora o erro associado seja relativamente elevado, esta técnica tem a vantagem de permitir estimar essa despesa em indivíduos que mantêm a sua vida normal. A única limitação imposta ao indivíduo em estudo é a necessidade de colher urina ou outro líquido biológico (onde se doseia o 18 O e o deutério) regularmente após a ingestão de uma determinada quantidade de água marcada com 18 O e deutério. Esta técnica da água é explicada de forma sumária no Anexo 3. 2 As componentes da despesa energética Classicamente considera-se que a despesa energética total tem 3 componentes: taxa de metabolismo basal (Basal Metabolic Rate - BMR) ou despesa energética basal, a despesa associada à atividade física voluntária e o efeito termogénico dos nutrientes. Embora seja, no homem em condições normais, um fator com pouca relevância, também se pode considerar um quarto componente: a despesa energética associada à adaptação ao frio. Um quinto componente é, às vezes, referido separadamente da atividade física voluntária: uma parte da atividade dos músculos esqueléticos não poderá ser classificada como 2 Por tradição, em estudos de calorimetria indireta, a unidade usada para medir gases (O 2 ou CO 2 ) é o litro (L) embora se deva acrescentar que se convenciona que a temperatura é 0 ºC e a pressão 1 Atm; ou seja 1 L = 1/22,4 mol. Regulação da oxidação dos nutrientes e equilíbrio energético; Rui Fontes Página 3 de 16 estritamente voluntária e corresponde ao que poderíamos designar como a irrequietude própria de cada indivíduo. Num estilo de vida mais ou menos sedentário, como é o da maioria das pessoas que vivem na chamada civilização ocidental, a maior parte da despesa energética total (cerca de 60%) corresponde a despesa energética basal. A componente correspondente à atividade física voluntária é a mais variável podendo em trabalhadores braçais, por exemplo, corresponder a ¾ da despesa energética total. 2.1 A despesa energética basal ou taxa de metabolismo basal A taxa metabólica basal (ou despesa energética basal) é, classicamente, medida num indivíduo deitado (muitas horas após qualquer atividade física violenta), em descanso físico e mental (relaxado mas acordado), 10 a 18 horas após a ingestão de alimentos, num ambiente confortável e temperatura agradável. Todo o calor produzido nestas condições (e o O 2 e CO 2 trocados com o ambiente) corresponde à oxidação do glicogénio e da gordura armazenados e, numa fração menor, das proteínas endógenas Metabolismo basal não diretamente relacionado com a síntese de ATP É frequente pensar-se que os nutrientes são oxidados na exata medida em que se sintetiza (e hidrolisa) ATP; é inclusive comum fazerem-se cálculos da quantidade de ATP que se forma quando um mole de glicose, de um determinado ácido gordo ou aminoácido se oxida no organismo. Embora se saiba que a síntase do ATP e o simporte fosfato/h + não são os únicos caminhos no regresso dos protões à matriz da mitocôndria, esses cálculos pressupõem que todos os protões bombeados pela ação dos complexos I, III e IV da cadeia respiratória regressam à matriz da mitocôndria através da ação dessas proteínas. Esses cálculos também ignoram que, por exemplo, a glicose pode ser oxidada a CO 2 pela ação das enzimas da via das pentoses fosfato, que o NADPH formado no processo pode ser oxidado (pelo O 2 ) em reações catalisadas por oxigénases de função mista e oxídases distintas da oxídase do citocromo c, sendo que estes processos não contribuem para a síntese de ATP. Se pensarmos no organismo como um todo ou em células e mitocôndrias reais é imediato reconhecer que uma parte do metabolismo oxidativo não tem uma relação direta com a síntese/hidrólise de ATP. Embora as estimativas variem, em condições de medida do metabolismo basal a fração do calor libertado (e do O 2 consumido e dos nutrientes

4 oxidados) que não tem relação direta com a síntese de ATP poderá representar cerca de ¼ do total; admitindo, por exemplo, uma taxa de metabolismo basal de 1600 kcal/dia (um valor plausível num adulto saudável com 70 kg de peso) seria cerca de 400 kcal/dia (correspondendo a cerca de 3,75 mol de O 2 do total de cerca de 15 mol de O 2 consumidas por dia). Aceitando esta estimativa o calor correspondente ao metabolismo basal seria equivalente ao libertado por uma lâmpada de 80 watts 3 ou, prosseguindo com a comparação, à soma de duas lâmpadas, uma lâmpada de 20 watts debitando calor não diretamente relacionado com a síntese de ATP e uma outra de 60 watts relacionada com este processo de síntese. O O 2 que é consumido no bombeamento de protões que não vão entrar na matriz da mitocôndria através da síntase de ATP não pode ser considerado, pelo menos em sentido estrito, como contribuindo para a síntese de ATP. O leak de protões na membrana mitocondrial interna não contribui para a síntese de ATP, mas diminui o gradiente eletroquímico na membrana mitocondrial; este gradiente é reposto pelas bombas da cadeia respiratória e, em última análise, pela oxidação dos macronutrientes pelo O 2 (que se reduz a água pela ação da oxídase do citocromo c). O leak de protões não corresponde a síntese de ATP, mas promove a combustão de macronutrientes, ou seja, leva à libertação de calor e ao consumo de O 2. A identidade das proteínas da membrana mitocondrial interna responsáveis pelo leak de protões em condições de medida do metabolismo basal não está ainda completamente clarificada, mas poderá incluir uma atividade (não relacionada com a atividade principal ) do trocador ATP- ADP e a atividade basal das proteínas desacopladoras (UCPs). A UCP1 (também designada por termogenina) só existe no tecido adiposo castanho e é, via estimulação do sistema nervoso simpático, ativada pelo frio, mas poderá ter uma atividade basal mesmo quando o indivíduo não sente frio. Algo de semelhante se poderá dizer relativamente às outras UCPs. A UCP3 dos músculos esqueléticos, por exemplo, parece ter um papel no controlo (diminuição) da produção de superóxido na cadeia respiratória (e, consequentemente, do stress oxidativo), é ativada por agonistas adrenérgicos (como as catecolaminas libertadas no sistema nervoso simpático), mas terá também uma atividade basal 3 Mais precisamente 77,4 watts: cal/dia 4,18 J/cal = J/dia; o dia tem s, donde J / s = 77,4 J/s. Regulação da oxidação dos nutrientes e equilíbrio energético; Rui Fontes Página 4 de 16 nas condições em que se mede a taxa metabólica basal. Para além de ser consumido aquando da atividade da oxídase do citocromo c, o O 2 também é, como já referido, substrato de outras oxídases e oxigénases que não participam, pelo menos de forma direta, na criação do gradiente eletroquímico da membrana mitocondrial interna. O consumo de O 2 e o calor libertado nas atividades destas enzimas pode também incluir-se na fração do metabolismo oxidativo não diretamente relacionado com a síntese de ATP. No metabolismo dos aminoácidos (hidroxílase da fenilalanina e oxídase do homogentisato, por exemplo), do etanol e de xenobióticos (diferentes citocromos P450, por exemplo), do heme, do colesterol, dos sais biliares e em processos relacionados com a atividade de defesa dos leucócitos (a oxídase do NADPH, por exemplo) existem múltiplos exemplos deste tipo de enzimas. Na oxidação do etanol, por exemplo, a equação soma é sempre a Equação 6 e libertam-se sempre 7,1 kcal/mol de etanol oxidado mas, mesmo ignorando o leak de protões, a quantidade de ATP correspondente à oxidação de um mole de etanol varia com as enzimas envolvidas no seu catabolismo. Equação 6 C 2 H 6 O + 3 O 2 2 CO H 2 O + 7,1 kcal Se no primeiro passo do processo (a conversão etanol acetaldeído) estiver envolvida a desidrogénase do etanol forma-se NADH que é oxidado na cadeia respiratória levando, em última análise, à produção do ATP. Contudo, não acontece o mesmo quando o sistema enzimático envolvido inclui o citocromo P450, CYP2E1 (MEOS); neste caso, no passo do processo oxidativo etanol acetaldeído consome-se diretamente O 2 e NADPH, mas isto não dá origem a ATP. Quando o MEOS intervém na oxidação do etanol uma parte da oxidação do etanol deve ser incluída na fração do metabolismo oxidativo não diretamente relacionada com a síntese de ATP Metabolismo basal diretamente relacionado com a síntese de ATP Se admitirmos que ¼ da despesa energética basal ( lâmpada de 20 watts, ver acima) não está, pelo menos em sentido estrito, diretamente relacionada com a síntese/gasto de ATP será forçoso concluir que os outros ¾ servem para produzir o ATP hidrolisado nos processos já referidos no Capítulo 1 ( lâmpada de 60 watts, ver acima). Poderá ser surpreendente que apenas

5 uma fração menor (cerca de 5%) da despesa energética basal diretamente relacionada com a síntase do ATP esteja relacionada com a atividade que mais facilmente pode ser observada em condições de medida desta despesa: a atividade contráctil dos músculos respiratórios e do coração. Nas condições de medida do metabolismo basal, os processos mais gastadores de ATP e, consequentemente, os que mais contribuem para a despesa energética basal relacionada com a síntese de ATP, são as atividades das bombas de Na + -K + e do Ca 2+ (cerca de 30%) e o processo de renovação de proteínas (turnover proteico; também cerca de 30%). O processo de renovação de proteínas é um processo contínuo estimando-se que um adulto sintetiza (e hidrolisa) cerca de 300 g/dia. O processo de renovação de proteínas pode ser visto como um ciclo de substrato; se, num ciclo de 24 horas, a quantidade de proteínas no organismo entendido como um todo não variar, o balanço líquido corresponde apenas ao ATP que se hidrolisa na síntese proteica. Um raciocínio semelhante pode ser feito no caso dos triacilgliceróis, do glicogénio, etc. Estamos a usar a expressão ciclo do substrato em sentido lato; num sentido estrito ciclo de substrato refere-se à ação simultânea de duas enzimas, uma cínase e uma fosfátase com papéis antagónicos num mesmo órgão (como a cínase da frutose-6-fosfato e a fosfátase da frutose-1,6-bisfosfato) cuja soma de atividades seria, supondo velocidades iguais, a hidrólise de ATP Fatores que determinam a taxa de metabolismo basal normal O cérebro não interrompe nunca a sua atividade e a atividade cerebral é, no adulto, responsável por cerca de 20% da taxa de metabolismo basal. No seu conjunto, o cérebro, o fígado, os rins e o coração, embora representem apenas 5-6% da massa do organismo adulto, são responsáveis por mais de metade da taxa metabólica basal. O tecido adiposo, embora possa conter (normalmente) 10-30% da massa corporal, só é responsável por 2-5% da taxa de metabolismo basal. O valor absoluto da taxa metabólica basal varia com múltiplos fatores. Porque a quantidade de reservas de gordura influencia de forma marcada o peso dos indivíduos mas pouco a taxa de metabolismo basal, se se exprimir esta taxa por unidade de massa corporal (em kcal/kg de peso, por exemplo), os indivíduos com uma percentagem de gordura anormalmente baixa terão uma taxa muito alta. A correlação é muito mais perfeita e linear quando se constroem gráficos em que no eixo horizontal se coloca a massa isenta de gordura e no vertical a taxa de metabolismo basal. Ou seja, um fator determinante na taxa de metabolismo basal é o valor da massa corporal (peso) subtraído da massa de gordura do organismo. Ao contrário da massa isenta de gordura, as gotículas de triacilgliceróis contidas nos adipócitos não gastam ATP nem contêm UCPs nem oxídases ou oxigénases e não são, portanto, tecido metabolicamente ativo. Quando um determinado indivíduo engorda aumenta a sua massa gorda, mas também aumenta a sua massa isenta de gordura. O tecido adiposo corresponde, na sua maior parte, à gordura acumulada nos adipócitos, mas também existe tecido metabolicamente ativo no citoplasma e organelos desses adipócitos, nos vasos sanguíneos que o irrigam e nos tecidos de sustentação. Quando um indivíduo engorda aumenta a massa de triacilgliceróis acumulados, mas também aumenta a massa de tecido metabolicamente ativo no tecido adiposo mas não só. Se o seu nível de atividade física for semelhante ao que tinha antes de engordar a massa muscular nos membros inferiores também aumentará porque carregam mais peso. Isto explica que os obesos tenham, em média e comparativamente com os não obesos, uma taxa de metabolismo basal aumentada. Reciprocamente, quando um indivíduo emagrece perde massa gorda mas também massa isenta de gordura e, por isso, a sua despesa energética basal diminui. De facto, esta diminuição é mais marcada do que a que seria de esperar tendo em conta a diminuição da massa magra. Um fator que poderia explicar esta desproporção seria a diminuição da secreção de hormonas tiroideias que, como será explicado à frente (ver Capítulo 2.1.4), estimulam a despesa energética. Em termos teleológicos a diminuição das hormonas tiroideias que se começa a verificar alguns dias após o início da descida do peso corporal pode ser entendido como um fator de proteção do organismo em situações de fome. Esta diminuição das hormonas tiroideias constitui um travão na degradação líquida das proteínas musculares e dos triacilgliceróis armazenados no tecido adiposo A taxa de metabolismo basal em situações patológicas Alguns fatores de natureza patológica afetam de forma marcada a taxa de metabolismo basal. No hipertiroidismo (excesso de produção de hormonas tiroideias) a taxa de metabolismo basal pode estar % acima do esperado tendo em conta o valor da massa isenta de gordura. Crê-se que no aumento da despesa energética basal associada ao hipertiroidismo podem estar envolvidos diferentes mecanismos. A estimulação simpática (adrenérgica) aumenta a atividades das Página 5 de 16

6 UCPs (pelo menos da UCP1 e UCP3) e foi recentemente defendido que os efeitos das hormonas tiroideias na taxa metabólica basal poderiam ser inteiramente mediados por aumento do tono simpático induzido pelas hormonas tiroideias nos seus recetores hipotalâmicos [Cannon e Nedergaard, 2010; Lopez et al., 2010]. De acordo com este ponto de vista o aumento da despesa energética basal no hipertiroidismo seria, em última análise, uma consequência do aumento da componente da despesa energética basal que não está diretamente relacionada com a síntese de ATP. No entanto, também está largamente documentado que as hormonas tiroideias aumentam a taxa de renovação proteica a nível muscular (mais a hidrólise mas também a síntese) e outros ciclos de substrato (turnover de triacilgliceróis, por exemplo). Estes processos gastam ATP e o aumento da oxidação dos nutrientes poderia, pelo menos em parte, ser explicado com base neste gasto aumentado. Se estes processos são secundários à ação das hormonas tiroideias no hipotálamo ou são ações locais destas hormonas não está ainda completamente clarificado. Para além destes efeitos no metabolismo, os indivíduos com hipertiroidismo têm também um trémulo constante a que corresponde gasto de ATP nas fibras musculares. Em situações traumáticas com fraturas, após cirurgias, nos queimados, nas doenças inflamatórias e nas doenças febris também há aumento da despesa energética basal. O mesmo acontece em doenças crónicas que evoluem com caquexia como a SIDA, o cancro e muitas outras. As causas destes aumentos estão mal estudadas, mas em todas estas situações há aumento do tono simpático (que pode induzir ativação das UCPs) assim como aumento do turnover proteico (aumento da hidrólise no músculo e aumento da síntese sobretudo no fígado 4 ) e de outros ciclos de substrato com o gasto de ATP (e a oxidação de nutrientes) que lhes corresponde. De qualquer forma, seja qual for a causa primeira, em todas as situações em que há aumento do consumo de nutrientes, há também aumento do consumo de O 2 e da produção de CO 2, aumento do trabalho do músculo cardíaco (na irrigação dos tecidos) e dos músculos respiratórios (que introduzem O 2 no organismo e descarregam CO 2 ). Este aumento de trabalho muscular também contribui, obviamente, para o aumento da despesa energética basal. 2.2 A despesa energética associada à atividade física voluntária A despesa energética total é marcadamente influenciada pela atividade física, mas não pela atividade intelectual. Embora áreas específicas do cérebro aumentem o seu metabolismo aquando de determinadas atividades intelectuais ou sensitivas, quando entendido como um todo, a variação no consumo de nutrientes e de O 2 no cérebro é indetetável. Quando o indivíduo se levanta da cama onde esteve a medir a taxa de metabolismo basal a sua despesa energética aumenta instantaneamente. Só a decisão de se levantar e contrair determinados músculos pode ser entendida como voluntária: os mecanismos que induzem o aumento do catabolismo dos nutrientes e o consumo de O 2 são completamente independentes da vontade do indivíduo. Na posição de deitado em descanso absoluto a despesa energética de um adulto poderá ser da ordem de 1 kcal/min (equivalente a 1440 kcal/dia), mas pode aumentar mais de 40 vezes num atleta treinado que está a correr os 100 m (cerca de 36 km/h). Numa corrida lenta (7-8 km/h) o aumento poderá ser de cerca de 10 vezes 5. Na posição de sentado a despesa será de cerca de 30% superior à basal. A atividade muscular contráctil gasta ATP na atividade da ATPase da actina-miosina e na atividade aumentada das bombas de Na + -K + e do Ca 2+. É imediato depreender que, sendo a concentração de ATP estacionária, a um aumento na velocidade de hidrólise de ATP vai corresponder um aumento idêntico na velocidade de síntese, mas os mecanismos que explicam este aumento assim como o aumento da oxidação dos nutrientes que lhe corresponde não são ainda completamente compreendidos. A proposta mais antiga baseia-se na ação do ADP na respiração mitocondrial [Chance e Williams, 1955]. O aumento da hidrólise do ATP aumenta a concentração de ADP e Pi que entrariam para a mitocôndria estimulando a síntase do ATP. Esta estimulação implica aumento da entrada de protões para a matriz da 4 A síntese e a hidrólise a ocorrer em proteínas diferentes em órgãos distintos não poderia, em sentido estrito, ser considerado um processo de renovação (turnover) mas, do ponto de vista de alguém interessado em estudar o metabolismo energético de um organismo vivo entendido como um todo, não será despropositado considerá-lo como tal. Página 6 de 16 5 É de notar que estes aumentos da despesa se referem ao organismo entendido como um todo; nas fibras musculares esqueléticas que estão a contrair-se o aumento de consumo de nutrientes e O 2 assim como a produção de calor que lhes corresponde, dependendo da intensidade do exercício, pode ser de muitas centenas de vezes.

7 mitocôndria com a consequente diminuição do gradiente eletroquímico na membrana mitocondrial interna o que, por sua vez, estimularia a atividade das bombas da cadeia respiratória (complexos I, III e IV) e a velocidade de oxidação do NADH e do FADH2. O aumento consequente da concentração do NAD + e do FAD estimularia as desidrogénases do ciclo de Krebs e das vias oxidativas específicas da glicose, dos ácidos gordos e dos aminoácidos. O aumento da concentração de ADP levaria também, via ação da cínase do adenilato, ao aumento da concentração do AMP. Um ou outro destes nucleotídeos (ou ambos) é capaz de ativar enzimas (como a fosforílase do glicogénio, a cínase da frutose-6- fosfato, a síntase do citrato, a cínase de proteínas ativada pelo AMP, etc.) com papéis relevantes na regulação do catabolismo da glicose e dos ácidos gordos. A existência nas fibras musculares do ciclo de substrato frutose-6-fosfato/frutose-1,6- bisfosfato assim como o papel ativador do AMP na cínase da frutose-6-fosfato (e inibidor na fosfátase da frutose-1,6-bisfosfato) ajudaria a explicar que variações, mesmo que relativamente discretas neste nucleotídeo, poderiam ter efeitos marcados na velocidade de fluxo na glicólise 6. No entanto, alguns dados, parecem contradizer ou, pelo menos, colocar reservas acerca da importância deste mecanismo. Pelo menos no caso do coração, embora o seu consumo de O 2 possa, quando estimulado (pelo exercício físico, por exemplo), aumentar 4 vezes, não há variação nas concentrações de NADH, de Pi, de ADP, de AMP (nem, obviamente, de ATP). O Ca 2+ entra para o citoplasma das fibras musculares quando estas são estimuladas; isto faz aumentar a sua concentração citoplasmática cerca de 100 vezes aumentando também na matriz mitocondrial. O Ca 2+ estimula a atividade 6 Admitindo que, por exemplo, a atividade da cínase da frutose-6-fosfato é de 10 μmoles/min e a da hidrólase da frutose-6-fosfato de 9 μmoles/min, a velocidade de fluxo na glicólise será de 1 μmol/min. Se a atividade da cínase, estimulada pelo AMP aumentar de 10 μmoles/min para 90 μmoles/min o aumento na atividade da cínase será apenas de 9 vezes mas o aumento de fluxo na glicólise aumentou de 1 μmol/min para 81 (90-9) μmoles/min: um aumento de 81 vezes na velocidade de fluxo foi conseguido com uma variação muito mais modesta (9 vezes) na atividade da enzima (a cínase da frutose-6-fosfato) que catalisa a conversão da frutose-6-fosfato em frutose-1,2- bisfosfato. De facto, a atividade da fosfátase da frutose- 1,6-bisfosfato é também inibida pelo AMP, pelo que o efeito na velocidade de fluxo da glicólise pode ser ainda mais potenciado que o exemplo acima dá a entender. Regulação da oxidação dos nutrientes e equilíbrio energético; Rui Fontes Página 7 de 16 contráctil e a bomba de Ca 2+ (processos que gastam ATP) mas, simultaneamente, também é um poderoso estimulador de enzimas envolvidas nos processos catabólicos oxidativos e na síntese de ATP. O Ca 2+ estimula a cínase da fosforílase, as desidrogénases do glicerol-3-fosfato, do piruvato, do isocitrato, do α-cetoglutarato, os complexos I e IV e a própria síntase do ATP. No caso da desidrogénase do piruvato o efeito é indireto: o Ca 2+ ativa a fosfátase da desidrogénase do piruvato que catalisa a desfosforilação e consequente ativação da desidrogénase do piruvato. 2.3 Efeito termogénico dos nutrientes A taxa metabólica basal deve ser medida entre 10 e 18 horas depois da ingestão de alimentos porque a ingestão de alimentos provoca, por si só, aumento da despesa energética. Este efeito dos alimentos designa-se hoje efeito termogénico dos nutrientes e esta terminologia está a substituir uma outra que entrou em desuso: ação dinâmica específica. O efeito termogénico dos nutrientes é, pelo menos em parte, uma consequência do aumento da atividade metabólica associada à digestão, absorção, processamento e armazenamento dos nutrientes ingeridos; todos estes processos implicam gasto de ATP. É de notar que a síntese de glicogénio e de triacilgliceróis são processos anabólicos e o mesmo se pode dizer da síntese de proteínas que aumenta transitoriamente no músculo quando a concentração de aminoácidos aumenta no plasma a seguir à ingestão de proteínas. Assim, a entrada de nutrientes no organismo estimula os processos oxidativos diretamente relacionados com a reposição do ATP gasto nos processos anabólicos acima referidos. Embora os outros possíveis fatores contribuintes para o efeito termogénico dos nutrientes não estejam ainda completamente clarificados é de referir que a entrada de nutrientes no organismo também provoca estimulação do sistema nervoso simpático que poderá estimular as UCPs e, consequentemente, o leak de protões na membrana mitocondrial interna. O valor do efeito termogénico dos nutrientes varia com a sua natureza e corresponde a cerca de 3 % do valor calórico dos lipídeos da dieta, 5 % do dos glicídeos e 25 % do das proteínas. Nas dietas mistas é cerca de 10 % do valor calórico dos alimentos ingeridos. O valor relativamente elevado no caso das proteínas poderá, eventualmente, estar relacionado com o facto de uma percentagem elevada dos aminoácidos ingeridos ser captado no fígado e sofrer aí degradação logo a seguir às refeições. Ao

8 contrário do que acontece com a oxidação dos glicídeos e ácidos gordos que é regulada por mecanismos onde predominam fatores como a velocidade de hidrólise do ATP e fatores hormonais, a oxidação de cada um dos aminoácidos está muito dependente da sua concentração particular dentro das células. Isto poderá ser em grande parte uma consequência de, nas enzimas envolvidas nas vias de oxidação dos aminoácidos, o K m dos aminoácidos serem elevados; variações nas suas concentrações refletem-se em variações quase proporcionais na atividade dessas enzimas. Assim o catabolismo dos aminoácidos aumenta quando a sua concentração aumenta após a absorção e a importância das oxídases e oxigénases nas vias catabólicas de muitos aminoácidos poderá contribuir para o acréscimo de calor libertado e de O 2 consumido (não diretamente relacionado com a síntese de ATP) aquando da ingestão de proteínas. 2.4 Despesa energética associada ao frio É do conhecimento geral que uma reação ao frio intenso é o trémulo que provoca gasto de ATP e, consequentemente, estimulação dos processos oxidativos e da produção de calor mas, pelo menos nos países da civilização ocidental, isto teria no cômputo geral da despesa energética diária um valor muitíssimo reduzido. Um outro aspeto da resposta ao frio envolve o desacoplamento na membrana mitocondrial interna. De acordo com o consenso dominante a resposta termogénica ao frio é mediada pela estimulação da UCP1 e esta proteína apenas está presente nas células do tecido adiposo castanho. Até há poucos anos acreditava-se que este tipo de tecido apenas existia nos bebés e, por isso, não teria qualquer relevância no homem adulto. No entanto, as descobertas mais recentes apontam noutro sentido: os adultos, pelo menos uma grande percentagem destes, contêm ilhas de tecido adiposo castanho no pescoço, na região supraclavicular, no mediastino, junto da coluna vertebral e em torno das glândulas suprarrenais [Nedergaard et al., 2010]. Como já referido, a estimulação da UCP1 envolveria diretamente o sistema nervoso simpático e o aumento da secreção de hormonas tiroideias que estimulariam, via hipotálamo, o tono simpático nesse tecido. Também há quem defenda que a resposta termogénica ao frio envolve o próprio tecido muscular esquelético mas, neste caso, a natureza das proteínas desacopladoras envolvidas (sabendo-se que não é nem a UCP3 nem a UCP2) permanece desconhecida [Wijers et al., 2009; Yoneshiro et al., 2011]. Os bebés humanos não tremem, mas o frio pode fazer aumentar a sua despesa energética para o dobro da basal. Em indivíduos adultos onde se demonstrou de forma inequívoca a presença de tecido adiposo castanho esse aumento pode ser, na ausência de trémulo, de cerca de 30% [Yoneshiro et al., 2011]. Isto é equivalente à diferença entre estar sentado ou deitado, mas o interesse recente neste tipo de estudos radica no conhecimento que pode ser adquirido e que poderá vir a revelar-se útil no combate à epidemia de obesidade no mundo contemporâneo. 3 A energia metabolizável dos alimentos e o balanço energético 3.1 Balanço energético na ausência de ingestão de macronutrientes Se um indivíduo, por um qualquer motivo, deixar de se alimentar acaba por morrer. Sem água, a morte sobrevém rapidamente, mas a ausência de ingestão de macronutrientes não tem um caráter tão urgente; dependendo da massa das reservas energéticas armazenadas no tecido adiposo, pode-se sobreviver durante meses. O episódio que precipita a morte é habitualmente uma infeção respiratória: o sistema de defesa contra organismos patogénicos, que inclui a capacidade de tossir usando a musculatura respiratória, definha e precipita o desenlace. As reservas de glicogénio esgotam-se nos primeiros dias e no momento da morte também já se esgotaram as reservas de triacilgliceróis e cerca de metade das proteínas endógenas. Os aminoácidos constituintes dessas proteínas e o glicerol dos triacilgliceróis foram sendo convertidos em glicose (gliconeogénese) assegurando glicose para o metabolismo dos eritrócitos, do cérebro e da medula renal. O resto do organismo oxidou diretamente ácidos gordos derivados da lipólise no tecido adiposo e os corpos cetónicos que se formaram no fígado a partir dos ácidos gordos. Cerca de metade do metabolismo cerebral também foi sustentado com os corpos cetónicos. Independentemente dos tipos de nutrientes que vão sendo utilizados, a energia correspondente à sua conversão em CO 2 (e em compostos azotados da urina) é igual à despesa energética. O calor associado à oxidação de 1 grama de glicogénio é de 4,1 kcal. Dada a relativa heterogeneidade dos ácidos gordos constituintes dos triacilgliceróis das reservas endógenas o valor pode variar, mas um valor frequentemente usado é o de 9,5 kcal/g de triacilgliceróis oxidados. No caso das proteínas endógenas a variabilidade é ainda maior e o valor de 4,3 kcal/g é um valor Página 8 de 16

9 possível. Este valor parte do pressuposto que o azoto constituinte das proteínas foi maioritariamente convertido em ureia. Se soubermos qual a despesa energética diária assim como o contributo de cada um dos macronutrientes para esta despesa e o balanço hídrico (a diferença entre a água perdida e a que ingere) de um indivíduo saudável que, por exemplo, está e greve da fome, podemos, com os dados apresentados, calcular a perda de peso que vai ocorrendo ao longo do tempo. Para explicar melhor como é que, numa situação de jejum total (só ingere água, sais minerais e vitaminas), a despesa energética se relaciona com a perda de peso apresentaremos a seguir um exemplo hipotético. Admitamos um adulto saudável, em greve da fome, que já perdeu todo o glicogénio 7 e que a sua despesa energética total é de 1200 kcal/dia. Poderá parecer estranho que o valor escolhido seja inferior ao que escolhemos como exemplo no Capítulo para a despesa energética basal mas, como referido no Capítulo 2.1.3, o emagrecimento provoca diminuição nesta despesa e não é previsível que, na situação analisada, as outras componentes da despesa energética tenham um valor muito diferente de zero. Admitamos também que, no cômputo geral da oxidação dos lipídeos endógenos e das proteínas endógenas, a perda de 1 g da mistura corresponde a 7,76 kcal (correspondendo a uma mistura em que 2/3 da massa oxidada são triacilgliceróis e 1/3 são proteínas) e que o balanço hídrico é negativo e de 150 g/dia (a perda de proteínas leva à perda da água que lhe está associada). Com estes dados será imediato determinar que o indivíduo perderia 155 g/dia da mistura de lipídeos e proteínas (1200 kcal/dia / 7,76 kcal/g = 155 g/dia) e 150 g/dia de água num total de 305 g de peso corporal por dia. A situação exposta no parágrafo anterior é um exemplo extremo de balanço energético negativo. Há balanço energético negativo quando a despesa energética é maior que a energia metabolizável dos nutrientes. O balanço energético é positivo no caso inverso e nulo quando são iguais. 3.2 A energia metabolizável dos alimentos O conceito de energia metabolizável dos nutrientes precisa de ser clarificado porque não corresponde exatamente à energia de oxidação dos alimentos que são introduzidos na boca aquando das refeições. No caso das proteínas, dado que no metabolismo se produz ureia e outros produtos azotados (e não azoto gasoso) a diferença é flagrante (ver Capítulo 1) mas, mesmo entrando em linha de conta com isto, a diferença contínua a existir. Dependendo da forma como os alimentos foram cozinhados e também da sua natureza, uma parte maior ou menor da energia química associada à sua oxidação não é energia metabolizável porque uma parte desses alimentos nem sequer é absorvida. As fibras podem ser parcialmente digeridas pelas bactérias do intestino grosso e os produtos desses processos podem ser metabolizados nos colonócitos (ou mesmo noutros órgãos), mas a maior parte perde-se nas fezes. Uma parte dos lipídeos e das proteínas também se perde nas fezes. Estima-se que, em média, a parte que se perde nas fezes poderá ser da ordem de 1% no caso dos glicídeos, de 5% no caso dos lipídeos e de 7% no caso das proteínas. Arredondando números isto leva a estimar o valor calórico dos glicídeos (maioritariamente amido), dos lipídeos (maioritariamente gordura) e das proteínas que são ingeridas em cerca de 4, 9 e 4 kcal/g 8, respetivamente. Uma parte do valor energético dos alimentos que também não é energia metabolizável (mas que normalmente é mínima) corresponde aos nutrientes que se perdem diretamente na urina ou na respiração: é o caso do etanol (respiração e urina), dos corpos cetónicos 7 As reservas de glicogénio são relativamente escassas. Admitindo 400 g armazenados no conjunto músculos e no fígado de um adulto, o seu valor energético seria de 1640 kcal (400 g 4,1 kcal/g ) que equivale à despesa energética basal num dia. Pelo contrário o valor energético dos triacilgliceróis é incomparavelmente maior. Se admitirmos 20 kg de gordura e usarmos o valor de 9,5 kcal/g obtemos kcal, um valor mais de 100 vezes superior. Se admitirmos 12 kg de proteínas e pensarmos que podemos (antes de morrer) usar metade deste valor como combustível o valor energético disponível seriam kcal (6 000 g 4,3 kcal); cerca de 1/7 do valor disponível em 20 kg de gordura, mas quase 16 vezes o que equivale a 400 g de glicogénio. Página 9 de 16 8 A evolução da linguagem escrita e oral é inevitável e, frequentemente, essa evolução é inócua. Noutros casos essa evolução é infeliz porque confunde conceitos. A grandeza caloria é muito pequena quando falamos de alimentos e alguém um dia resolveu passar a escrever Caloria com maiúscula para exprimir a ideia de kcal. Essa mudança, apesar de infeliz, impôs-se na literatura médica e assim quando a propósito de nutrição se escreve Caloria (ou por gralha caloria) está-se de facto a falar de kcal, a quantidade de calor necessária para elevar de 1ºC (entre 14,5ºC e 15,5ºC) 1kg de água. Contudo, nos trabalhos de investigação e mesmo em alguns livros de texto mais recentes, já é muito frequente a substituição destas unidades de energia tradicionais por kj e MJ (kilojoules e Megajoules; 1 kcal = 4,18 kj = 0,00418 MJ).

10 (urina) ou, no caso dos diabéticos, a glicose que se perde na urina. 3.3 O balanço energético O funcionamento dos organismos vivos não está em contradição com a 1ª lei da termodinâmica (a energia não se perde nem se cria, apenas se pode transformar noutras formas de energia) e, consequentemente, quando a energia metabolizável dos nutrientes tomados do exterior (o aporte energético) é superior à que se liberta (a despesa energética) há acumulação de compostos orgânicos no organismo e o balanço energético diz-se positivo. Como já referido no Capítulo 3.1, no caso contrário, há diminuição e o balanço energético é negativo. Balanço energético positivo é a condição fisiológica normal nas crianças, nos adolescentes, nos fetos (ou na unidade feto-grávida) e nas situações de recuperação após balanços energéticos negativos como aqueles que se seguem a uma doença febril ou traumática. Os obesos que mantêm um peso estável têm, no momento da observação, balanço energético nulo mas, se forem ao médico, este terá de dizer-lhes que a sua saúde física (e eventualmente mental) pode melhorar se encetarem um programa (dieta e exercício físico) que leve a um balanço energético negativo. O conceito de balanço energético só faz sentido se se considerarem períodos de tempo alargados (uma semana, no mínimo). Na meia hora em que decorre uma refeição a energia metabolizável dos nutrientes ingeridos é sempre maior que a despesa energética e no intervalo entre refeições (aporte zero) é sempre menor, mas não faz sentido dizer que, nesses intervalos de tempo, há balanços energéticos positivo e negativo. Um indivíduo que mantém o seu peso estável durante um ano está em balanço energético nulo, mas terá havido dias em que as refeições lhe agradaram mais e comeu mais e dias em que fez mais exercício físico que noutros. Um indivíduo que, no momento presente, tem excesso de peso ou é claramente obeso passou, seguramente, algum período de tempo no seu passado em balanço energético positivo. (Se é uma criança obesa passou, seguramente, algum período de tempo em que o valor deste balanço foi superior ao que seria de esperar tendo em conta o aumento da sua altura.) No entanto, um cálculo simples permite-nos compreender que, na esmagadora maioria das situações, a diferença percentual entre o aporte energético e a despesa energética é tão pequena que se torna impossível de avaliar por outros meios que não sejam as suas consequências na massa corporal e, Regulação da oxidação dos nutrientes e equilíbrio energético; Rui Fontes Página 10 de 16 eventualmente, na percentagem dos componentes da massa corporal. Noções básicas sobre avaliação da composição corporal são apresentadas no Anexo 4 e, no Anexo 5, apresenta-se uma situação experimental de balanço energético negativo. Os mecanismos homeostáticos (nomeadamente os mecanismos de regulação do apetite) tendem a manter o consumo de energia equivalente à despesa, mas os hábitos dietéticos e a baixa atividade física na civilização ocidental moderna levam a que haja um aumento de peso médio da população de cerca de 10 kg entre os 25 e os 40 anos de idade. Este dado é, independente de outros estudos, um indicador seguro de que, em média, existe, nesta faixa populacional, um balanço energético positivo. O seu valor pode ser estimado admitindo determinados pressupostos razoáveis. É razoável admitir que cerca de 80 % do aumento da massa corporal corresponde a deposição de reservas de triacilgliceróis (8000g 9,5 kcal/g = kcal) e que os restantes 20% são constituídos maioritariamente por água (16% do total) e proteínas (400g 4,3 kcal/g =1720 kcal). De acordo com estes pressupostos este aumento de massa corresponde a um balanço energético positivo de kcal ( ) ao longo de 15 anos; isto corresponde a um balanço diário de +14,2 kcal [= kcal / (365 dias/ano 15 anos)], ou seja, o equivalente a 1,5 g de azeite ou menos de 4 g de sacarose. Considerando uma despesa média de 2500 kcal/dia, para engordar 10 kg em 15 anos basta ter um balanço energético positivo de 0,57 % (14,2 kcal/ 2500 kcal = 0,0057). Reforçando a ideia de que o único método de avaliação do balanço energético é a medida da massa corporal (eventualmente complementada com a avaliação da sua composição) refira-se que este excesso está muito abaixo de qualquer erro experimental quando se usam métodos de avaliação da despesa energética e do valor energético da dieta para avaliar o balanço energético. 3.4 A obesidade A compreensão dos mecanismos biológicos que levam os seres humanos a interromper uma refeição ou, mais importante ainda, a adequar, num prazo de tempo largo, o aporte energético à despesa energética são, sobretudo nos últimos anos, objeto de uma investigação intensa. Embora esteja fora do âmbito deste texto far-se-ão a seguir algumas considerações sobre este tema interessante e complexo. Sabe-se, por exemplo, que a colecistocinina, uma hormona libertada por células endócrinas situadas no intestino sob estímulo das gorduras da

11 dieta, atua em terminais vagais que levam a uma sensação de saciação induzindo o indivíduo a terminar a refeição. Sabe-se também que a leptina, uma hormona segregada pelos adipócitos, atua no hipotálamo e inibe o apetite. De facto, as crianças que nascem com mutações no gene que codifica a leptina (casos raríssimos) têm um apetite exagerado, ficam extremamente obesas e a terapêutica com leptina recombinante é eficaz. Contudo, apesar de os indivíduos obesos, em consonância com o excesso de tecido adiposo produzirem mais leptina que os indivíduos magros, têm uma enorme dificuldade em emagrecer. A dificuldade sentida pelos obesos em emagrecer e a ausência de efeito da terapêutica (experimental) com leptina no tratamento da obesidade que não é provocada por deficit de leptina atestam que a leptina, podendo, eventualmente, impedir que os obesos continuem continuamente a engordar, não é capaz de fazer diminuir o apetite a ponto de entrarem em balanço energético negativo e baixarem de peso. O aumento da incidência de obesidade na civilização ocidental moderna parece mostrar que os sistemas de regulação do apetite dos seres humanos evoluíram num quadro ambiental muito distinto daquele que existe nesta civilização. Ingerir os alimentos que estão disponíveis é um fator de sobrevivência num ambiente em que a incerteza do amanhã aconselha a armazená-los no sítio mais seguro: as próprias reservas de gordura no tecido adiposo. Quando, por decisão voluntária, um obeso decide tomar medidas de forma a obter balanço energético negativo, a diminuição das reservas faz disparar mecanismos que estão adaptados para a sobrevivência em situações de fome: diminuição da despesa energética (ver Capítulo 2.1.3) e aumento do apetite. A acrescentar a este quadro não poderá ser ignorado que a indústria e o comércio alimentar não para de oferecer alimentos cuja apresentação, paladar e facilidade de preparação e ingestão acentuam o prazer inerente ao ato de comer. Para o mesmo fim contribuem também as máquinas que se vão inventando e que diminuiem o esforço físico exigido num grande número de atividades (deslocar-se, lavar a roupa, etc.). Neste contexto, não deixa de ser irónico que o acesso a alguns ginásios se faça através de escadas rolantes. 4 A seleção dos nutrientes que sofrem oxidação no organismo A composição da mistura de macronutrientes que está, num dado momento, a ser oxidado pelo organismo depende de vários fatores de entre os quais se destaca se o indivíduo acabou de ingerir uma refeição ou está em jejum, o tipo de alimentos que ingeriu, o tempo de jejum e os níveis das reservas de glicogénio e a massa de triacilgliceróis das reservas, se o indivíduo está a descansar ou a fazer exercício físico e a intensidade desse exercício. Diferentes órgãos usam de forma preferencial diferentes nutrientes mas, nalguns casos, essas preferências têm pouca relevância quando se considera o organismo como um todo. O consumo de glicose pelos eritrócitos, por exemplo, não representa necessariamente oxidação líquida de glicose. Em jejum, por exemplo, uma parte da glicose que está a ser consumida nos eritrócitos provém da gliconeogénese que se sintetiza a partir de lactato produzido nos mesmos eritrócitos e isto, do ponto de vista de quem observa o metabolismo no organismo inteiro, é um ciclo de substrato sustentado, em última análise, pelos processos oxidativos que estão a decorrer no fígado. No fígado, a glicose é, relativamente aos outros nutrientes (lipídeos e aminoácidos), um combustível pouco importante e na maior parte das situações, a energia correspondente à gliconeogénese provém maioritariamente da oxidação dos ácidos gordos. A relação entre a excreção de CO 2 e o consumo de O 2 no organismo como um todo é medida por calorimetria indireta (ver Anexo 2) e o valor dessa razão permite estimar se, num dado momento, um indivíduo está a oxidar predominantemente glicídeos ou lipídeos. A Equação 1 e a Equação 2 permitem deduzir que, se um indivíduo estivesse a oxidar exclusivamente glicose a razão molar entre o CO 2 produzido e o O 2 consumido seria 1 e que, se estivesse a oxidar exclusivamente palmitato esta razão seria 0,696. A esta razão dá-se o nome de Quociente Respiratório (QR); em inglês a expressão mais usada é Respiratory Exchange Ratio que poderíamos traduzir por Razão Respiratória de Trocas. No caso do glicogénio o QR também é, obviamente, 1. Os triacilgliceróis são misturas mais heterogéneas e a sua composição em ácidos gordos pode fazer variar um pouco o valor do QR que lhe corresponde, mas é sempre muito próximo de 0,7. Nas proteínas a heterogeneidade é ainda maior e um valor possível para o QR é um valor próximo de 0,84. Assim se, num dado momento se estiverem a oxidar quase exclusivamente glicídeos, como acontece após uma refeição rica nestes constituintes, o valor do QR aproxima-se de 1. À medida que o tempo de jejum vai aumentando, o contributo dos ácidos gordos para a despesa energética vai aumentando e o valor aproxima-se de 0,7. Num jejum de cerca de 8-12 hora será Página 11 de 16