Integração Metabólica Introdução: O metabolismo possui diversas

Integração Metabólica
Introdução:
O metabolismo possui diversas vias, as quais estão altamente interligadas. O entroncamento
dessas ocorre a partir de três moléculas: glicose-6-fosfato, piruvato e acetil CoA. Essas
moléculas possuem diversos destinos, unindo as vias metabólicas.
Assim, a glicose que entra na célula é rapidamente fosforilada pela hexoquinase, sendo
convertida a glicose-6-fosfato. Esse composto pode seguir três diferentes caminhos, os quais
dependem das condições energéticas da célula. Logo, pode ser degradado no processo da
glicólise, gerando piruvato, metabolizado à ribose-5-fosfato pela via das pentoses e
armazenado sob a forma de glicogênio. O piruvato pode ser gerado pela glicólise, pela
transaminação de aminoácidos e pela metabolização do lactato. Pode seguir para a
gliconeogênese, para o ciclo do ácido cítrico ou para a respiração anaeróbica. Por fim, o acetil
CoA pode ser gerado pela descarboxilação oxidativa do piruvato, da β-oxidação dos ácidos
graxos e derivado de aminoácidos cetogênicos. Pode seguir para o ciclo do ácido cítrico, ser
matéria-prima para a produção de colesterol e corpos cetônicos, além de entrar na via de
síntese de ácidos graxos.
Perfil metabólico característico de cada órgão:

Cérebro  A glicose é principal substrato energético utilizado, visto que os ácidos
graxos não conseguem atravessar a barreira hemato-encefálica, por serem
transportados no sangue através de proteínas. Não há reservas de glicose, portanto,
em períodos de jejum, nos quais a há queda da glicemia, utilizam-se os corpos
cetônicos produzidos no fígado.

Músculo Utiliza a glicose como principal fonte energética. Contudo, possui outras
fontes como ácidos graxos, corpos cetônicos e aminoácidos. Possui uma reserva de
glicogênio. Assim, em exercício vigoroso, a glicose é a primeira a ser consumida,
entrando na reserva de glicogênio. Muitas vezes, a necessidade energética é tão alta
que a velocidade do ciclo do ácido cítrico não é suficiente. Devido a isso, ocorre a
respiração anaeróbica com a redução do piruvato a lactato. O piruvato também pode
ser transaminado a alanina. Tanto o lactato quanto a alanina são transportadas ao
fígado, no qual são metabolizados. Dessa forma, ocorre a transferência da carga
metabólica do músculo para o fígado. Nesse, o lactato e a alanina são convertidos a
piruvato, o qual entra na via da gliconeogênese, liberando glicose para o sangue.
Durante o período de repouso, a principal fonte energética são os ácidos graxos.
OBS: O músculo cardíaco tem como principal fonte energética os ácidos graxos, mas também
pode utilizar corpos cetônicos e lactato.

Tecido Adiposo  É o local de armazenamento de triacilgliceróis. Esses são
sintetizados no fígado e transportados por lipoproteínas até o adipócito. Na
membrana celular desse, há lipases que são ativadas pela insulina. As lipoproteínas
encostam-se a essas lipases que liberam para os adipócitos ácidos graxos livres.
Ocorre, então, a ativação desses, formando acil CoA. Por fim, esses são transferidos ao
glicerol-3-fosfato, gerando os triacilgliceróis. O glicerol-3-fosfato provém da redução
da diidroxiacetona, a qual é um intermediário da glicólise. Portanto, o armazenamento
de ácidos graxos dentro do adipócito depende da presença de glicose. A epinefrina e o
glucagon estimulam a degradação dos triacilgliceróis armazenados, liberando ácidos
graxos livres e glicerol. Se houver fartura de glicose, haverá glicerol-3-fosfato, logo
esses ácidos graxos serão esterificados no fígado. Contudo, se houver escassez
energética, esses ácidos graxos ficam livres para serem utilizados pelos tecidos. O
glicerol gerado no adipócito é transferido ao fígado onde é convertido a glicose.

Fígado  Esse órgão é importantíssimo para a homeostase energética do organismo.
Sua função é prover substrato energético para os órgãos periféricos. É responsável por
remover cerca de 2/3 da glicose sanguínea, armazenando-a sob a forma de glicogênio.
Além disso, essa pode ser metabolizada a acetil CoA, sendo utilizada para a síntese de
ácidos graxos, colesterol e ácidos biliares. Pode entrar na via das pentoses gerando
NADPH suficiente para as vias de síntese que necessitam de poder redutor. Em
momentos de escassez de glicose, iniciam-se o processo de degradação do glicogênio e
a via da gliconeogênese. Os principais substratos da gliconeogênese é o lactato, a
alanina, o glicerol e aminoácidos glicogênicos. Na abundancia energética, os ácidos
graxos ingeridos são esterificados e transportados via lipoproteínas para o tecido
adiposo onde são armazenados. Já no jejum, os ácidos graxos são degradados,
gerando acetil CoA. Esse é convertido a corpos cetônicos, os quais são transportados
para o sangue para que sejam usados por outros tecidos.
Quadro Metabólico Pós-Prandial
Uma pessoa fez uma refeição balanceada contendo proteínas, carboidratos e gorduras. No
trato gastrointestinal ocorre a digestão desses nutrientes. São absorvidos, assim, aminoácidos,
glicose e ácidos graxos. Os dois primeiros substratos são transportados pela corrente
sanguínea até o fígado por meio da circulação porta-hepática. Enquanto que os ácidos graxos
são metabolizados dentro do enterócito a triacilglicerol, o qual é transportado ao fígado por
quilomícrons (proteínas transportadoras) através do sistema linfático. Essa entrada de glicose
eleva a glicemia, estimulando a liberação de Insulina. Portanto, esse hormônio, o qual é
produzido pelas células β do Pâncreas, indica o estado alimentado. De um modo geral, seus
objetivos são de armazenamento dos substratos e síntese de proteínas. A insulina estimula e
acelera a absorção de glicose pelo hepatócito. A glicoquinase é então ativada e inicia a
fosforilação, produzindo glicose-6-fosfato. O aumento da concentração de glicose-6-fosfato
estimula a síntese de glicogênio. Além disso, a presença de glicose no hepatócito faz com que a
fosforilase a seja convertida em fosforilase b, logo, há diminuição da degradação do glicogênio.
Ou seja, a glicose, como um efetor alostérico, desvia o metabolismo do glicogênio da via de
degradação para a de síntese. Além disso, a alta concentração de glicose-6-fosfato estimula a
glicólise e o aumento de piruvato estimula a síntese de ácidos graxos, devido a sua conversão a
acetil CoA. A insulina estimula o miócito e o adipócito a absorveram mais glicose. No caso do
miócito, é estimulada a glicogênese, enquanto que no adipócito forma-se glicerol-3-fosfato
para a síntese de triacilgliceróis. Estimula a captação de aminoácidos ramificados pelo miócito,
estimulando a síntese protéica.
Quadro Metabólico de Jejum de 12h
A glicemia está reduzida, o que estimula as células α do Pâncreas a produzirem e secretarem
glucagon. Este hormônio sinaliza o estado de jejum. No hepatócito, ele estimula a degradação
do glicogênio e a via da gliconeogênese, liberando glicose para o sangue. Ocorre também a
inibição da síntese de ácidos graxos, pois se reduz a glicólise através da redução da
concentração de frutose-2,6-bifosfato. Logo, há uma menor concentração de piruvato. Além
disso, o glucagon inativa a enzima acetil CoA carboxilase.O efeito do glucagon sobre a via do
glicogênio é aumentado pela ausência da glicose, visto que essa não atuará como efetor
alostérico. Assim, a fosforilase a mantém-se ativa. Assim, a glicemia pode ser aumentada. Isso
decorre também da redução da captação de glicose pelo adipócito e miócito, visto que não há
insulina. Assim, os ácidos graxos são utilizados como fonte de energia. Com o esgotamento da
reserva de glicogênio, há um aumento da gliconeogênese a partir de lactato, alanina e glicerol.
Quadro Metabólico de Jejum de 72h
A prioridade do organismo é fornecer glicose para o cérebro e hemácias, visto que são muito
dependentes dessa fonte de energia. Contudo, os precursores de glicose não são abundantes.
Os triacilgliceróis degradados liberam os ácidos graxos e o glicerol. Esse pode ser utilizado na
gliconeogênese, por outro lado, os ácidos graxos não, visto que o acetil CoA não pode ser
convertido a piruvato. Assim, inicia-se a degradação protéica. Com o objetivo de reduzir a
perda de proteínas, as células passam a utilizar os ácidos graxos e os corpos cetônicos como
fonte de energia. O acúmulo de acetil CoA devido ao desvio do oxaloacetato para a
gliconeogênese provoca o aumento na síntese de corpos cetônicos. Esses são liberados na
circulação sistêmica, servindo de fonte energética para outros tecidos, o que reduz a
degradação protéica no músculo. O cérebro, inclusive. Passa a utilizar os corpos cetônicos.
Fonte Energética em Exercício Físico
Exercício Anaeróbico: Como a concentração de ATP é baixa no miócito, este depende de outras
fontes que não seja a fosforilação oxidativa para consegui-lo mais rapidamente. A creatina
fosfato transfere seu fosfato ao ADP, gerando ATP. Além disso, há a respiração anaeróbica com
produção de lactato. Atenção: a reserva de creatina fosfato é pequena, assim o exercício
anaeróbico é de curta duração. Por exemplo, uma corrida de 100m.
Se essas fontes energéticas fossem mantidas, ocorreria a acidose metabólica. Sendo assim, em
exercícios prolongados devem-se utilizar outras fontes.
Exercício Aeróbico: Utiliza-se a fosforilação oxidativa como principal forma de produção de
ATP. Para uma maratona, atuam em conjunto fígado, músculo e tecido adiposo. A reserva de
glicogênio é mobilizada assim como a de ácidos graxos. Contudo, a velocidade de produção de
ATP é mais lenta do que a apresentada no processo anaeróbico e na utilização de creatina
fosfato. Devido a isso, os exercícios aeróbicos são caracterizados por serem longos e de menor
velocidade que os aeróbicos, os quais se baseiam em explosão. Assim, as reservas de
glicogênio e ácidos graxos são utilizadas concomitantemente.