Slide 1 - (LTC) de NUTES

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Exemplificando com uma situação extrema...
1960-1970:
tratamento da obesidade com jejum prolongado assistido
Variações metabólicas durante o jejum
plasma
7
Ácidos Graxos
- Hidroxybutirato
Acetoacetato
Glycerol
Glicose
Metabólitos (mM)
6
5
4
3
2
1
0
0
5
10
15
20
Tempo (dias)
25
30
35
Variações metabólicas durante o jejum
7
500
plasma
6
4
300
3
200
2
1
Glicogênio (mM)
Metabólitos (mM)
400
5
Ácidos Graxos
- Hidroxybutirato
Acetoacetato
Glycerol
Glicose
Glicogênio
100
0
fígado
0
0
5
10
15
20
Tempo (dias)
25
30
35
Variações metabólicas durante o jejum
plasma
7
Metabólitos (mM)
6
Ácidos Graxos
- Hidroxybutirato
Acetoacetato
Glycerol
Glicose
5
4
3
2
1
0
0
5
10
15
20
Tempo (dias)
25
30
35
Gliconeogênese
Síntese
nova
glicose
Em humanos...
NUTRIENTE
QUANTIDADE
(g)
Triacilglicerídeos
(tecido adiposo)
Glicogênio
(fígado)
Glicogênio
(músculo)
Glicose
(sangue e outros líquidos corporais)
Proteína corporal
(músculo, principalmente)
9.000
principal reserva
90
250
20
8.000
Por que precisamos sintetizar glicose?
Células dependentes de glicose como nutriente
glicose
CÉLULAS ANAERÓBICAS
ADP
ATP
lactato
glicose
ADP
ATP
CO2
hemácias
células do cristalino
algumas células da retina
células da medula renal
CÉLULAS COM
ISOLAMENTO SELETIVO
DA CIRCULAÇÃO
SISTÊMICA
células do cérebro (BHE)
células embrionários (BP)
Histórico...
Claude Bernard: o fígado é capaz de fornecer glicose à circulação
Glicogênio hepático
glicose
Glicogênio muscular
lactato
Lactato pode ser convertido em glicogênio no fígado?
Journal of Biological Chemistry, 1929
Gerty Theresa Cori
Carl Ferdinand Cori
(Laureados com Prêmio Nobel em 1947)
Lactato desidrogenase (LDH)
•reação reversível em condições fisiológicas
•enzima tetramérica
dois tipos de subunidades: M (músculo esquelético), H (coração)
M4 (músculo esquelético)
M3H1
M2H2
M1H3
H4 (coração)
diferentes valores de Km
para os substratos lactato e
piruvato
glicose
hexocinase
Go´ = -8.0 kcal/mol
ATP
ADP
glicose-6-fosfato
fosfo-hexose isomerase
Go´ = -0.6 kcal/mol
frutose-6-fosfato
fosfofrutoocinase
Go´ = -5.3 kcal/mol
ATP
ADP
frutose-1,6-bisfosfato
aldolase
Go´ = -0.3 kcal/mol
triose-fosfato isomerase
Go´ = +0.6 kcal/mol
gliceraldeído-3-fosfato
NAD+
Pi
NADH
gliceraldeído3P isomerase
Go´ = -0.4 kcal/mol
1,3-bisfosfogliceratoato
ADP
fosfogliceratocinase
Go´ = +0.3 kcal/mol
ATP
3-fosfogliceratoato
fosfoglicerato mutase
Go´ = +0.2 kcal/mol
Go´
2-fosfogliceratoato
enolase
= -0.8 kcal/mol
fosfoenolpiruvato
piruvatocinase
o
G ´ = -4.0 kcal/mol
ADP
ATP
piruvato
glicose
Perfil energético das reações da GLICÓLISE
Etapas 1, 3 e 10 são
contornadas na via
de Gliconeogênese
1 kJ = 0,24 kcal
piruvato
Reações para conversão de piruvato a fosfoenolpiruvato (PEP)
(para reversão da reação da piruvato cinase)
NAD+
G3P
piruvato
NADH
G3PDH
1,3BPG
PEP
piruvato
PEPCK
oxaloacetato
NADH
MDH
PEP
PEPCK
PIRUVATO
CARBOXILASE
oxaloacetato
MDH
NADH
NAD+
malato
NAD+
malato
G3P
lactato
NAD+
NAD+
NADH
G3PDH
piruvato
NADH
1,3BPG
PEP
piruvato
PEPCK
oxaloacetato
NADH
MDH
PEP
PEPCK
PIRUVATO
CARBOXILASE
oxaloacetato
MDH
NADH
NAD+
malato
NAD+
malato
NAD+
G3P
piruvato
NADH
G3PDH
1,3BPG
PEP
piruvato
PEPCK
oxaloacetato
NADH
MDH
PEP
PIRUVATO
CARBOXILASE
PEPCK
oxaloacetato
MDH
aas
NADH
NAD+
malato
NAD+
malato
α-cetoglutarato
fumarato
succinato
succinil-CoA
F1,6BP
glicerol-P
DHAP
NAD+
G3P
piruvato
NADH
G3PDH
1,3BPG
PEP
piruvato
PEPCK
oxaloacetato
NADH
MDH
PEP
PEPCK
PIRUVATO
CARBOXILASE
oxaloacetato
MDH
NADH
NAD+
malato
NAD+
malato
F1,6BP
lactato
glicerol-P
DHAP
ácido graxo de
cadeia ímpar
G3P
piruvato
G3PDH
acil-CoA de
cadeia ímpar
1,3BPG
PEP
piruvato
acetil-CoA
PEPCK
oxaloacetato
MDH
malato
PEP
PEPCK
PIRUVATO
CARBOXILASE
oxaloacetato
aas
propionil-CoA
MDH
malato
α-cetoglutarato
fumarato
succinato
succinil-CoA
O consumo de álcool, especialmente por um indivíduo mal alimentado, pode
causar hipoglicemia. O álcool ingerido é convertido a acetaldeído no citoplasma do
hepatócito, em reação catalisada pela álcool desidrogenase:
NAD+
CH3CH2OH
NADH
CH3COH
Utilizando seus conhecimentos sobre a gliconeogênese, tente justificar a
hipoglicemia causada pela ingestão de álcool.
glicose
hexocinase
Go´ = -8.0 kcal/mol
ATP
ADP
glicose-6-fosfato
fosfo-hexose isomerase
Go´ = -0.6 kcal/mol
frutose-6-fosfato
fosfofrutoocinase
Go´ = -5.3 kcal/mol
ATP
ADP
frutose-1,6-bisfosfato
aldolase
Go´ = -0.3 kcal/mol
triose-fosfato isomerase
Go´ = +0.6 kcal/mol
gliceraldeído-3-fosfato
NAD+
Pi
NADH
gliceraldeído3P isomerase
Go´ = -0.4 kcal/mol
1,3-bisfosfogliceratoato
ADP
fosfogliceratocinase
Go´ = +0.3 kcal/mol
ATP
3-fosfogliceratoato
fosfoglicerato mutase
Go´ = +0.2 kcal/mol
Go´
2-fosfogliceratoato
enolase
= -0.8 kcal/mol
fosfoenolpiruvato
piruvatocinase
o
G ´ = -4.0 kcal/mol
ADP
ATP
piruvato
Reação para conversão de frutose-1,6-bisfosfato a frutose-6-P
(para reversão da reação da fosfofrutocinase)
Pi
frutose-1,6-bisfosfatase
frutose-1,6-bisfosfato
frutose-6-P
Reação para conversão de glicose-6-P a glicose
(para reversão da reação da hexocinase)
Pi
glicose-6-fosfatase
glicose-6-P
glicose
expressa somente no fígado e no cortex renal
F1,6BP
F6P
glicerol-P
glicose
G6P
F1,6BPase
G6Pase
lactato
DHAP
G3P
piruvato
G3PDH
1,3BPG
PEP
piruvato
PEPCK
oxaloacetato
MDH
malato
PEP
PIRUVATO
CARBOXILASE
PEPCK
oxaloacetato
aas
MDH
malato
α-cetoglutarato
fumarato
succinato
succinil-CoA
lactato
glicerol
aminoácidos
Requerimento diário de glicose: 120 g
F1,6BP
F6P
glicerol-P
glicose
G6P
F1,6BPase
40 g
20 g
60 g
G6Pase
lactato
DHAP
G3P
piruvato
G3PDH
1,3BPG
PEP
piruvato
PEPCK
oxaloacetato
MDH
malato
PEP
PIRUVATO
CARBOXILASE
PEPCK
oxaloacetato
aas
MDH
malato
α-cetoglutarato
fumarato
succinato
succinil-CoA
Em 1930, Weil-Marlherbe e colaboradores observaram, provocando um certo
escândalo no meio científico, que a adição de acetoacetato provocava um
aumento na formação de glicose em fatias de rim de rato incubadas na
presença de lactato.
Por que esses dados pareceram estranhos? T
ente explicá-los imaginando de que maneiras uma substância pode estimular
uma reação?
Agora discuta a sua resposta com base nos resultados encontrados por WeilMarlherbe.
De onde vêm os precursores para a síntese de glicose?
NEURÔNIO
HEMÁCIA
CO2
glicose
glicose
lactato
TAG
glicerol
glicerol
+
lactato
ácidos graxos
glicose
ADIPÓCITO
F1,6BP
F6P
glicerol-P
glicose
G6P
F1,6BPase
G6Pase
lactato
ácido graxo
DHAP
ácido graxo
G3P
piruvato
G3PDH
acil-CoA
1,3BPG
proteínas
PEP
piruvato
acetil-CoA
PEPCK
oxaloacetato
MDH
malato
PEP
aas
PIRUVATO
CARBOXILASE
PEPCK
oxaloacetato
aminoácidos
aas
propionil-CoA
MDH
malato
α-cetoglutarato
fumarato
succinato
HEPATÓCITO
succinil-CoA
CÉLULA MUSCULAR
1980, Van Schaftingen e colaboradores descobriram uma substância capaz de
modificar a atividade da fosfofrutocinase isolada de fígado, como mostra a figura
abaixo:
Esta substância é formada no fígado podendo atingir 20M em ratos bem
alimentados e destruída após tratamento com glucagon.
Observou-se que esta mesma substância era capaz de inibir a frutose 1,6bisfosfatase com um ki = 0,5M, que é uma concentração próxima daquela
necessária para a metade da ativação máxima da fosfofrutocinase. Analise estes
dados e procure integrá-los a um esquema metabólico mais geral.
Os mesmos autores descobriram, em 1981, uma enzima capaz de sintetizar
frutose-2,6-BP a partir de frutose-6P às custas de ATP, à semelhança do que
ocorria na reação catalisada pela fosfofrutocinase anteriormente conhecida. Para
evitar confusão as duas enzimas foram denominadas fosfofrutocinse-1 (PFK-1), a
clássica, e fosfofrutocinase-2 (PFK-2), a que sintetiza frutose-2,6-bisfosfato.
Além disso, o mesmo grupo de trabalho em 1982 purificou de fígado de rato, uma
enzima capaz de transformar frutose-2,6-BP em frutose-6P. Observaram ainda que
a forforilação desta enzima pela proteína cinase AMPc dependente (PKA)
provocava um grande aumento em sua atividade.
A PFK-2 também é substrato para PKA, sendo o resultado da fosforilação um
acentuado decréscimo de sua atividade.
Regulação recíproca da GLICÓLISE/GLICONEOGÊNESE
por frutose-2,6-bisfosfato
Frutose-2,6-bisfosfato
sinal / estímulo
E
Re
c


AC
Gs
Gs
GTP α
GDP
α
ATP
PKA
cAMP
GTP
AMP
-
+
P
PFK2 / F2,6Pase
Gliconeogênese
Fosforilação
de proteínas
piruvato quinase
-
P
-
glicogênio
sintase
+
glicogênio
fosforilase
P
Degradação de Glicogênio
P
P
lipase
P
+
acetil-CoA
carboxilase
Lipólise
A adrenalina age no músculo e no fígado através de sua ligação a receptores adrenérgicos, o que resulta na ativação da PKA. Nos dois tecidos, a PKA catalisa a
fosforilação da fosfofrutocinase2/frutose 2,6-bisfosfatase. Entretanto, os efeitos
sobre a glicólise em cada um dos tecidos são opostos: no fígado esta via é inibida,
enquanto no músculo é ativada. Tente sugerir uma explicação para estes achados.
Hue e colaboradores, em 1981 (J. Biol. Chem. 256, 8900-8903), estudaram os efeitos do
glucagon no metabolismo de hepatócitos de rato e verificaram alterações dose-dependentes nos
níveis de frutose-2,6-bifosfato e na atividade da fosforilase a (enzima que catalisa a
degradação do glicogênio), como mostrado na figura abaixo.
a) Interprete a figura, ressaltando os efeitos metabólicos do glucagon no fígado em função dos
resultados observados.
b) Quais seriam os resultados desta experiência se as células usadas fossem células
musculares?
c) Ao fazer a questão 2a, você concluiu que a produção de glicose poderia ser mantida pelo
consumo das proteínas corporais por quantos dias? Reflita sobre o valor encontrado e comente
as adaptações que ocorrem ao longo do jejum em relação a esta questão.
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