Transcrição

1 Na aula anterior...

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3 Corposcetônicos

4 9. Em meados do século XIX, M. Rupstein observou a existência de acetona na urina de uma mulher de 40 anos que sofria de Diabetes Mellitus grave. Alguns anos depois se verificou que a ocorrência de acetona na urina de diabéticos era acompanhada de ácidos graxos de quatro carbonos: β-hidroxibutirato e o acetoacetato. Estes três compostos passaram a ser chamados de corpos cetônicos. Sabe-se que o diabético grave sofre uma acentuada perda de massa corporal. Outra observação importante é que a maior parte dos ácidos graxos encontrados em tecidos animais possuem número par de átomos de carbono. Qual seria a provável relação entre o fato das pessoas diabéticas serem magras e portanto, apresentarem pouca massa lipídica, e o aparecimento dos "corpos cetônicos" na urina. Relacione as informações acima e proponha um modelo simples e coerente da utilização energética de ácidos graxos.

5 Diabetes No diabetes tipo 1 (insulino dependente), a incapacidade de se utilizar a glicose como fonte de energia aumenta a lipólise no tecido adiposo para produzir ATP, quelevaaperdadepesoepoucamassalipídica.

6 Palmitato e corpos cetônicos C 16:0 O palmitato é o principal ácido graxo consumido e sintetizado Os corpos cetônicos são ácidos graxos de 4 carbonos! 1 compostode 16C gera4 compostosde 4C???

7 Síntese dos corpos cetônicos

8 Síntese dos corpos cetônicos

9 Síntese dos corpos cetônicos

10 Síntese dos corpos cetônicos

11 Formação de corpos cetônicos NO FÍGADO

12 Quando oxaloacetato não está disponível para permitir a operação do ciclo de Krebs o fígado produz corpos cetônicos e mantém-se com o ATP produzido pela β-oxidação. Os corpos cetônicos são exportados para outros tecidos No jejum prolongadoo oxaloacetato é mobilizado para a síntese deglicosedenovo

13 10. Em 1906, Gustav Embden demonstrou que a perfusão de fígado com ácidos graxos de cadeia linear e número par de átomos de carbono levava ao aparecimento de acetoacetato, β-hidroxibutirato e acetona. Estes compostos eram encontrados em grande quantidade no sangue e urina do homem e animais diabéticos. Em animais normais, estes compostos não eram encontrados em quantidades significativas. Quando se administrava rações muito ricas em gorduras era possível encontrar corpos cetônicos no sangue e na urina de animais normais. No mesmo ano, Embden e Kalberlah verificaram que não havia formação de corpos cetônicos em preparações perfundidas de músculo, pulmão ou rim, com ácidos graxos. Desta forma pôde-se concluir que a produção de corpos cetônicos era restrita ao fígado. Em 1912, A. Loeb verificou que a perfusão de fígado isolado com acetato, aumentava bastante a formação de acetoacetato. Em 1935, M. Jowett e Juda H. Quastel verificaram que o fígado era capaz de catalisar a redução do acetoacetato a β-hidroxibutirato, mas somente tecidos extra-hepáticos, como rim, coração e músculo esquelético, eram capazes de oxidar completamente os corpos cetônicos. Com base nas conclusões destes e outros achados, tente imaginar de que maneira e em que condições poderiam os corpos cetônicos produzidos pelo fígado serem utilizados pelos tecidos extrahepáticos.

14 Produção de corpos cetônicos Acetato (C2) Corpos Cetônicos (C4) Não encontradas nos tecidos extra-hepáticos

15 Utilização dos corpos cetônicos

16 Utilização dos corpos cetônicos

17 Utilização dos corpos cetônicos

18 Utilização de corpos cetônicos pelos tecidos periféricos Enzima inexistente em fígado

19 Em 1945, Lehninger estudando a oxidação de octanoato e o Ciclo de Krebs obteve os seguinte resultados: Analise a tabela e discuta os prováveis destinos dos esqueletos de carbono do octanoato e do piruvato. Tente em cada caso descobrir que via ou que vias prevalecem (Ciclo de Krebs e/ou β-oxidação). Não se esqueça que os experimentos foram feitos na presença de malonato que é inibidor da succinato desidrogenase.

20 Ciclo de krebs? Medição do citrato + Fumarato -Fumarato

21 piruvato Octanoato acetoacetato

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23 12. Os ácidos graxos esterificados com glicerol são estocados sob forma de triacilglicerol no tecido adiposo. Para serem oxidados, estes ácidos graxos precisam ser liberados, o que é feito por reações catalisadas por lipases. Sabendo que as lipases são reguladas por hormônios, dentre eles a adrenalina e glucagon, você seria capaz de predizer os efeitos destes hormônios na atividade lipolítica? Justifique sua resposta com base na economia metabólica do organismo.

24 Controle hormonal Exercício Jejum Adrenalina Glucagon Lipólise no tecido adiposo: Triacilglicerol lipases Glicerol + ácidos graxos As lipases são ativadas por fosforilação

25 Regulação hormonal da mobilização de triacilgliceróis em adipócitos

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28 Substrate and hormone levels in blood of well-fed, fasting and starving humans. Hormone or substrate (units) Very well fed Postabsorptive (12h) Fasted(3 days) Starved (5 weeks) Insulin(µU/mL) Glucagon (pg/ml) Insulun/ glucagon ratio (µu/pg) Glucose (mm) Fatty acids (mm) Acetoacetate(mM) β-hydroxybutyrate(mm) Lactate (mm) Pyruvate(mM) , Alanine(mM) ATP equivalents (mm)

29 13. Por quê os corpos cetônicos são encontrados nos líquidos corporais e urina de pessoas diabéticas? Quais as consequências da alta taxa de corpos cetônicos nos líquidos corporais, sabendo que são ácidos de pk bastante baixos?

30 Insulina Glucagon Diabetes glucagon

31 Cetoacidose Diabetes Corpos Cetônicos Cetoacidose [H + ] Cetoacidose (< ph) HCO H + H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O

32 Cetoacidose

33 Dieta cetogênica

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36 1. Uma mulher de 19 anos procurou um Centro Médico Universitário porque se cansava facilmente e apresentava pouca tolerância a exercícios físicos prolongados. O exame neurológico revelou fraqueza muscular nas extremidades. Várias biópsias musculares foram feitas. O exame microscópico indicou que as células musculares estavam cheias de vacúolos contendo lipídeos. Dosagens químicas confirmaram a presença de quantidades aumentadas de triacilgliceróis no tecido muscular. Entretanto a quantidade de carnitina correspondia a apenas um sexto dos valores de indivíduos normais. The lipid storage can be well demonstratedby Sudan Black stain which revealed small lipid droplets in type I muscle fibers (ob. 40). a) Qual a função da carnitina? b) Discuta como está o funcionamento das diferentes vias metabólicas de produção de energia nesta paciente. c) Como a deficiência na carnitina pode produzir o acúmulo de trialcilglicerol no músculo? d) Sugira um tratamento para essa paciente.

37 2. A crença de que a suplementação de carnitina ajuda a perder peso baseia-se no pressuposto de que a ingestão oral regular de carnitina aumenta a concentração de carnitina muscular. E se a concentração carnitina no músculo aumenta, também aumenta a oxidação de gordura, levando a uma perda gradual das reservas de gordura do corpo. Estudos cuidadosamente conduzidos têm demonstrado claramente que ingestão oral de carnitina (até 6 g d-1 durante 14 dias) não altera a concentração de carnitina muscular em pessoas saudáveis. Além disso, os cálculos com base na cinética da enzima indicam que o músculo humano em condições de repouso tem mais carnitina livre do que suficiente para permitir que a enzima carnitina palmitoil transferase I (CPT I) possa funcionar em máxima atividade. Em estudo realizado por pesquisadores brasileiros (Coelho CF e cols.) em 2010 não houve diferenças significativas em nenhum dos parâmetros estudados, o que inclui percentagem de gordura corporal. No entanto, Wall e cols. recentemente suplementaram a dietadeatletascom80gdehidratodecarbonoou80gdehidratodecarbonomais2gdel-carnitina por dia durante 24 semanas e observaram uma redução na quebra de glicogênio durante o exercício em 50% VO2max (consistente com um aumento da utilização de lípidos). Além disso, as mudanças observadas foram associadas pelos autores a uma melhora na no desempenho físico. A heteregeneidade dos estudos sobre a suplementação por carnitina pode ser observada por uma simples busca em uma base de dados como o NCBI (National Institute of Health), como no link Discuta a suplementação da carnitina baseada em seus conhecimentos sobre a oxidação de ácidos graxos e nos dados dos artigos abaixo. A suplementação com carnitina pode induzir a perca de peso?

38 1. Os dados abaixo são retirados de um artigo em que se estuda o efeito da deleção do gene da acyl-coa desidrogenase de cadeia muito longa (VLCACD). Como parte do estudo camundongos selvagem(wt) e mutantes(vlcad KO, ou seja, não possuem o gene da acyl-coa desidrogenase de cadeia muito longa) foram submetidos a duas diferentes dietas, a primeira ricaemlipídiosdecadeiamédia(mct)easegundaemlipídiosdecadeiaslongas(lct).ototal de lipídios (Figura 1A) e o total de triacilgliceróis (Figura 1B) presentes no fígado dos dois gruposforammedidosemanimaisbemalimentadoseemjejumde24horas. Analise os dados das figuras acima e utilize o seu conhecimento em bioquímica para responder as seguintes questões: O que você pode observar a respeito do conteúdo de lipídios e triacilgliceróis? Por que somente após o jejum há diferença entre os camundongos wt e os VLCAD KO quando em dieta LCT? Explique as diferenças encontradas correlacionando-as com o papel da acyl-coa desidrogenase no metabolismo de ácidos graxos.

39 2. Uma síndrome que frequentemente afeta uma parcela considerável de bebês é a síndrome da morte súbita, na qual bebês aparentemente sadios, morrem sem causa aparente, frequentemente durante à noite. Na tabela abaixo, são mostrados dados da comunicação original em que são medidas as atividades de acil-coa desidrogenases de ácidos graxos cadeias de diferentes tamanhos. Foram estudados dois pacientes (R-1 e A-1), seus pais e uma amostra com 14 indivíduos normais. No experimento mostrado na figura 1, foi medida a capacidade de produção de CO2 a partir de palmitato por fibroblastos em cultura obtidos de pacientes e de indivíduos normais. Explique as bases bioquímicas desta doença expondo seus conhecimentos sobre o balanço e a regulação das principais vias metabólicas e a integração entre os órgãos