Metabolismo de Proteínas: Aminoácidos

Metabolismo de Proteínas:
Aminoácidos
Aminoácidos
„
„
„
Glicina: tem um H no grupo R; único
sem carbono quiral
Carbono quiral: moléculas opticamente
ativas (giram luz polarizada).
Enântiomeros/estereoisômeros:
imagens especulares não superponíveis.
Podem ser D ou L (gliceraldeído).
Curvas de titulação de Aas
Ligação peptídica
Oxidação de Aminoácidos
Oxidação de Aminoácidos
AAs podem sofrer degradação metabólica em
3 condições diferentes:
„ Síntese e degradação normais das proteínas
celulares
„ Dieta rica em proteínas: AAs ingeridos em
excesso serão catabolizados
„ Diabetes ou jejum severo: proteínas servem
como combustível e gliconeogênese
Proteínas da dieta
Transferência de grupo amino
Todos os tecidos
„ NH2 + α-cetoglutarato
„ Glutamato + NH2
Apenas no músculo:
„ Piruvato + NH2
Glutamato
Glutamina
Alanina
Transferência de grupo amino
Transferência de grupo amino
„
„
„
„
Aminotransferases (transaminases):
removem grupo amino dos Aas.
α-cetoglutarato + L-alanina
L-glutamato + Piruvato
alanina aminotransferase
Vitamina B6 - todas as aminotransferases.
Amônia tóxica
„
„
„
„
Sérios efeitos tóxicos no cérebro:
alcalinização e interferência nos componentes
do CAC.
NH4+
NH3 + H+
pK = 9,5
Amônia interfere com os níveis de ATP,
diminuindo sua concentração.
Perda de glutamato: glutamato e GABA
(derivado dele) - neurotransmissores.
Ciclo da glicose-alanina
Ciclo da uréia
Ciclo da uréia
„
„
„
Custo energético: 2 grupos amino e 1
HCO3- formam uma uréia.
2 NH4+ + HCO3- + 3ATP + H2O
uréia + 2ADP + 4Pi + AMP + 5H+
4 grupos fosfatos de alta energia: 2 ATP
para formar carbamil-P e 1 ATP para a
síntese da arginina (clivado em AMP + PPi).
Regulação do C da uréia
„
„
Curto prazo: regulação alostérica das
enzimas do ciclo; maior produção de
carbamil-P e acelera o funcionamento das
enzimas.
Longo prazo: regulado pela velocidade na
síntese das enzimas envolvidas.
Defeitos genéticos
„
„
„
„
Dificuldades na conversão de amônia em
uréia.
Não se adaptam à dieta muito protéica.
Amônia provoca retardo no
desenvolvimento, distúrbios mentais, coma
e morte.
Pacientes tratados com α-cetoácidos
análogos dos AA essenciais (ingeridos).
Oxidação de Aas
Oxidação de Aas
Oxidação de Aas
Imunonutrição: dietoterapia
antioxidante
„
„
„
„
Cirurgias, traumas e queimaduras: induzem
resposta inflamatória que pode ser
excessiva e prejudicar os pacientes.
Hiperinflamação: provoca imunossupressão,
aumentando chances de infecção.
Síndrome séptica: morbidade e mortalidade.
Alguns nutrientes ajudam a modular a
inflamação (estresse oxidativo), mantendo
ou melhorando a função imune.
Glutamina
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„
„
„
AA (não essencial), abundante no organismo e
relacionada em numerosos processos metabólicos.
Níveis baixos estão associados com alterações da
imunidade, alteração na estrutura e função da
mucosa intestinal, diminuição da capacidade
antioxidante.
Modificações na sensibilidade à insulina em
enfermidades graves.
Pacientes críticos: caracterizados por stress oxidativo
e baixa imunológica; alto risco de sepsis, tempo
prolongado no hospital e alta taxa de mortalidade.
Glutamina
„
„
„
componente essencial da glutationa, um
antioxidante.
Ajuda o rim a excretar uréia e também facilita a
preservação da massa corporal por auxiliar na
síntese de purinas e pirimidinas, além das
proteínas musculares.
Ajuda a manter a barreira intestinal e a
imunidade celular por servir como combustível
para os enterócitos e linfócitos.
Glutamina
„
„
„
„
Resultados com suplementação de
glutamina: contraditórios.
Necessário conhecer a farmacocinética dos
enfermos para se determinar a dose eficaz.
A via parenteral é mais eficaz que a enteral.
Alguns pacientes apresentam claros
benefícios com a suplementação (cirurgia,
trauma e transplante de medula óssea).
Glutamina
„
„
„
Artigo: Levantamento dos estudos de
suplementação de glutamina em crianças
gravemente doentes entre 1992 e 2003.
Não houve efeito sobre o tempo de
internação, custos hospitalares e
mortalidade.
O número reduzido de pacientes e a
heterogeneidade do grupo etário, doenças
e via de administração são fatores que
limitam a interpretação dos resultados.
Glutamina
„
„
Estudos com ratos e humanos não
apresentaram benefícios clínicos ou
bioquímicos.
Estudos estão sendo realizados com
populações mais heterogêneas para que se
entendam melhor estes casos.
Arginina
„
„
Misturas de imunonutrientes por via enteral,
incluindo a arginina, tem sido extensamente
usadas em pacientes críticos.
As evidências indicam eficácia em pacientes
cirúrgicos, mas, o assunto permanece
controverso em pacientes criticamente
doentes, já que alguns estudos mostraram
aumento de mortalidade com as tais
misturas.
Arginina
„
„
„
„
Os dados da literatura são insuficientes para
se definir o tempo e a dosagem.
Pacientes com câncer: reduzir o crescimento
do tumor e a incidência de metástases.
Controvérsia: dosagem ótima e os tipos de
câncer mais indicados para este tratamento.
Necessidade de mais estudos.
Triptofano (serotonina)
„
„
Crianças com diabetes mellitus insulina
dependente em idade escolar: fração de
triptofano livre e a razão triptofano
livre/aminoácidos, significativamente
reduzidas.
Sugere diminuição no transporte dos
aminoácidos para o cérebro e na síntese de
serotonina, similar ao observado em
animais diabéticos.
Triptofano (serotonina)
„
„
Observações podem ser relevantes para
patofisiologia e as características clínicas
relacionadas com a alteração no
metabolismo da serotonina e
neurotransmissão no cérebro.
Pode estar relacionada com desordens
neuropsiquiátricas em crianças diabéticas.
Triptofano (serotonina)
„
„
„
Serotonina: parece causar rápida estimulação na
captação de glicose em células de músculo
esquelético isolado de rato.
Captação atribuída a um aumento de GLUT1, GLUT3
e GLUT4 na membrana plasmática, mediado por um
receptor específico.
Resultados indicam que músculo esquelético de ratos
e humanos podem expressar um receptor específico
que estimula a captação da glicose rapidamente por
um mecanismo independente dos sinais da insulina.
Aminoácidos de cadeia ramificada
„
„
Maior parte do catabolismo de Aas: fígado
3 Aas de cadeia ramificada (leucina,
isoleucina e valina): oxidados como
combustível principalmente nos tecidos
muscular, adiposo, renal e cerebral.
Aminoácidos de cadeia ramificada
„
„
„
Doença da urina em xarope: genética e
rara. 3 Aas se acumulam sangue e urina.
Não tratada: retardo mental, levando à
morte na 1a infância (odor característico na
urina).
Controle rígido da dieta limitando a ingestão
dos 3 Aas (suficiente para crescimento
normal).
Fenilcetonúria
„
„
„
„
Fenilalanina hidroxilase (fenilalanina em
tirosina)
Via secundária acionada: fenilalanina
transaminada com piruvato = fenilpiruvato.
Fenilalanina e fenilpiruvato: acúmulo no
sangue, tecidos e excretados na urina.
Fenilpiruvato
fenilacetato (odor
característico na urina).
Fenilcetonúria
„
„
Retardo mental grave
Ingestão de fenilalanina e tirosina
reguladas e a quantidade de proteína
ingerida controlada.
Integração do Metabolismo: Fígado
Integração do Metabolismo: Fígado
Integração do Metabolismo: Fígado
Integração do Metabolismo:
Tecido Adiposo
„
„
„
„
„
Uns 15% da massa de um adulto médio.
Adipócitos respondem rápido à hormônios.
Insulina: converte glicose em acetil-coA;
síntese de AG.
Maior síntese de AG ocorre no fígado.
Adipócitos: armazenam TG sintetizados no
hepatócito (VLDL) e que chegam do trato
intestinal (quilomícrons).
Integração do Metabolismo:
músculo esquelético
„
„
„
„
Responsável por mais de 50% do O2 total
consumido pelo homem em repouso e 90%
se houver trabalho muscular muito ativo.
Trabalho mecânico de forma intermitente.
Epinefrina: degradação de glicogênio
muscular.
Creatina-fosfato: possuem muita
fosfocreatina
Fosfocreatina
Integração do Metabolismo:
músculo esquelético
„
„
„
„
Repouso: usa mais AG do tecido adiposo e
corpos cetônicos (CC) do fígado.
Moderadamente ativos: glicose sanguínea,
além dos AG e dos CC.
Muito ativos: oxigênio no sangue não é
suficiente para via aeróbica.
Glicogênio muscular degradado fermentação láctica complementando via
aeróbica (pode gerar fadiga)
Fosfocreatina
Integração do Metabolismo:
músculo cardíaco
„
„
„
Continuamente ativo; ritmo regular de
contração e relaxamento.
Usa metabolismo aeróbico sempre e possui
muito mais mitocôndrias que o músculo
esquelético.
Combustível: glicose, AG e CC. Não há
grandes quantidades de lipídios ou
glicogênio. Muito sensível à falta de O2
Integração do Metabolismo:
cérebro
„
„
„
„
„
Usa, normalmente, apenas glicose como
combustível.
Quase 20% do total de O2 consumido por
um homem: em repouso
Quase não possui glicogênio e depende da
glicose sanguínea - Hipoglicemia
Não usa lipídios ou AG do sangue
diretamente, pode usar corpos cetônicos.
CC: ajuda a poupar proteínas musculares
(gliconeogênese).
Glicose no plasma
Hormônios
„
„
„
Comunica células e tecidos: mensageiro
químico
Sistema neuro-endócrino
Hormônios de ação lenta e de ação
rápida
Hormônios
Hormônios tireoidianos
„
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„
Glândula tireóide: T3 (triiodotironina) e T4
(tiroxina) - Ação lenta.
Estimulam metabolismo produtor de energia
no fígado e no músculo, principalmente.
Taxa metabólica basal: consumo de O2 por
um indivíduo em repouso, 12 horas após a
refeição. Hipertireoidismo: taxa elevada.
Hormônio Epinefrina
Hormônio Epinefrina
Hormônio Glucagon
Hormônio Insulina
Desnutrição e Jejum
Balanço energético negativo
Mecanismos moleculares:
transdução de sinal - AMPc
Mecanismos moleculares:
transdução de sinal - AMPc
Mecanismos moleculares:
transdução de sinal - AMPc
Mecanismos moleculares:
transdução de sinal - AMPc
Trabalho muscular
„
„
„
„
Concentração de ATP: energia para uns 2
seg de atividade muscular intensa.
FC está em concentração de 3-5 vezes
maior que a de ATP
Continuidade da contração muscular:
glicogênio muscular (liberação de Ca+2 e
epinefrina).
Glicogênio muscular: consumido com 2
minutos de esforço muscular intenso
Trabalho muscular
„
„
„
Sistemas circulatório e respiratório são
ativados e a oxidação aeróbica vai
aumentando.
Epinefrina: chegada de AGs aumenta e sua
oxidação vai ganhando importância à medida
que a reserva de glicogênio diminui.
Após 3 min de exercício vigoroso: trabalho
muscular feito principalmente pela oxidação
aeróbica (corrida de 1500m, ciclismo e
maratona).
Fadiga muscular
„
„
„
„
Incapacidade de manter contração, após
estimulação repetida do músculo.
Exercícios de curta duração: associada à
depleção de glicogênio muscular.
Formação de lactato libera H+
pH do músculo pode cair de 7,4 para 6,4
Atividade física regular
„
„
„
„
Melhora capacidade cardiorrespiratória e
fluxo sanguíneo fica mais eficiente
Aumenta [DPG]: diminuindo a afinidade da
Hb pelo O2, facilitando sua liberação.
Aumenta [enzimas] musculares da oxidação
de AGs e do CAC.
Depósito de glicogênio nos músculos
aumenta.
Atividade física regular – GLUT 4
„
„
„
GLUT4: responsável pelo transporte de
glicose em células do tecido adiposo e
muscular; pode ser aumentado por insulina
umas 10 vezes.
Insulina mobiliza moléculas de permease
(armazenados em vesículas) do interior da
célula para a membrana plasmática.
Atividade física: aumenta GLUT4 nas
membranas das fibras musculares
Atividade física regular
„
„
Pode alterar parcialmente distribuição de
tipos de fibras (corredor de longa distância
precisa de muitas fibras vermelhas).
Suplementações nutricionais (ingestão de
Aas, carnitina, etc.) não contribuem de
forma significativa para melhorar o
desempenho físico.
Hipoglicemia e intoxicação alcoólica
„
„
„
„
„
Álcool é metabolizado no fígado e
convertido em acetaldeído.
Ocorre formação de NADH no citossol e isto
favorece a formação de lactato.
Aumento de NADH desvia intermediários da
gliconeogênese (inibe)
Desnutrição ou jejum: quase sem
glicogênio.
Hipoglicemia: agitação, julgamento
diminuído e agressividade.
OBRIGADA !!
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Referências Bibliográficas
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