Bioquimica Fisiológica Nutrição Nutrição Introdução Nutrição: examina as necessidades quantitativas e qualitativas da dieta, essenciais para a manutenção da Saúde NMD: necessidade mínima diária RDA (recomended dietary allowance) ou DDR: ingestão média recomendada UL: quantidade máxima tolerada Alimentação valor energético – fornecimento de combustível energético valor nutritivo – e dos componentes fundamentais das biomoléculas e outros constituintes corporais Depende - indivíduo - fase do desenvolvimento - estado fisiológico ou patológico - descontinuidade da alimentação - digestão e absorção Nutrientes: substâncias que não são sintetizadas pelo organismo em quantidades significativas, pelo que devem ser completadas com a dieta Existem 36 nutrientes essenciais: Água 8 aminoácidos essenciais (9 nas crianças) 1 ácido gordo essencial (Linoleico) 11 vitaminas 15 compostos inorgânicos colina Factores que alteram as necessidades nutricionais: Fisiológicos – crescimento, act. Física, gestação, lactação Composição da dieta – afecta a biodisponibilidade Via de administração – a NMD aplica-se à ingestão oral, mas para via parentérica podem usar-se valores semelhantes para aminoácidos, HC, lípidos, Na, K, Cl, maioria das vitaminas Doenças Página 1 de 28 Bioquimica Fisiológica Nutrição Balanço Energético Balanço energético = energia ingerida – energia consumida (deve ser 0) Por calorimetria indirecta Quociente respiratório (QR) = Produção CO2/ consumo O2 QR=1 consumo glícidos QR= 0,7 consumo lípidos QR= 0,82 consumo proteínas Não é essencialmente energético Consumo relativo HC/L HC – 5 Kcal/L O2 Energia consumida L – 4,7 Kcal/L O2 P – 4,5 Kcal/L O2 Valores Médios: 22 Kcal/kg Energia Produzida 4,8 Kcal/L O2 + 7 – sedentário +11 – Act. Física moderada +22 – Act. Física intensa 25-35 g de ATP/minuto Exemplo: Marcha (20 min) – produziu 25 L de CO2 e consumiu 30 L O2 QUOCIENTE RESPIRATÓRIO: 25/30 = 0,83 (%Glícidos x 1) + (1 - %Glícidos) x 0,7 = 0,83 %Glícidos = 43; %Lípidos = 57 Contribuição de Glícidos e Lípidos 30 L O2 x 4,8 Kcal/L O2 = 144 Kcal (0,43 x 30 L x 5 Kcal/L) + (0,57 x 30 L x 4,7 Kcal/L) = 150 Kcal Energia Consumida (0,43 x 30 L x 5 Kcal/L) / 4 (Kcal/g) = 16 g de Glícidos (0,57 x 30 L x 4,7 Kcal/L) / (9 Kcal/g) = 9 g de Lípidos Página 2 de 28 Bioquimica Fisiológica Nutrição Gastos energéticos diários (2500-3000 Kcal ≈ 30 Kcal/kg) determinantes: Metabolismo basal (60-80%): expresso por área ou massa magra o Índices corporais (superfície corporal, idade, sexo) Act. Física (10-30%): expresso em L O2 consumidos Efeito térmico dos alimentos (5-10%): em termos de HC+L/P Termogénese adaptativa (dependente da temperatura ambiente) O metabolismo basal é maior nos homens que nas mulheres, em crianças e em individuos com febre e hipertiroidismo. É menor no hipotiroidismo e inanição. Repouso deitado Actividades diárias ligeiras Andar Correr Dormir 1 Kcal/min 2,5 Kcal/min 6-10 Kcal/min 11-19 Kcal/min 1 Kcal/min Nota: existe um controlo respiratório da fosforilação oxidativa: O2 ATP [ATP]/[ADP] = 500 Valor energético dos nutrientes: glícidos (60%) e proteínas (10-15%): 4 Kcal/g lípidos (30%): 9 Kcal/g etanol: 7 Kcal/g Nos obesos, deve reduzir-se o peso considerando a diminuição da ingesta calórica recomendada em 500 Kcal/dia, para perder 0,5kg por semana Eficiência metabólica: Glícidos é 38% Lípidos é 40% Compara-se o nATPx7,3 Kcal/ATP com o calor calórico do composto Exemplo: GLÍCIDOS – 4 Kcal/g (eficiência 38%) Glicose + 36 ADP + 36 Pi + 36 H+ + 6 O2 6 O2 + 36 ATP + 42 H2O (10 NADH + H+; - 2 FADH2) QUOCIENTE RESPIRATÓRIO = 1,0; VALOR ENERGÉTICO = 36 x 7,3 Kcal = 263; VALOR CALÓRICO = 263 / 38% = 689 Kcal Página 3 de 28 Bioquimica Fisiológica Nutrição Ciclos de substrato/UCP/PPAR ciclos em que se gasta ATP. Ex. G/G6P, piruvato/PEP, Glicogénio/G1P, acetil-CoA/acetato, ATPase Na+/K+, ATPase Na+/Ca2+ , transportes mitocondriais (Shunts) de glicerol fosfato e aspartato-malato, proteínas desacopladoras - UCP (uncoupling proteins) que dissipam o gradiente de protões na mitocôndria, produzindo calor. Regulação mais eficiente e facilitada, pelo controlo alostérico das 2 reacções (directa e inversa) Gasta ATP e energia, produzindo calor PPAR – Peroxisome Proliferation Activated Receptor: factor de transcrição nuclear aumenta a resposta de produção; activados por Ác. Gordos, ao mm tempo q a sua acção é a indução do aumento da degradação dos Ácidos Gordos Ponderostato A Leptina é produzida no tecido adiposo. Deste modo com o seu aumento, também aumenta a produção de Leptina capaz de induzir a saciedade e aumentar o funcionamento dos Ciclos de Substracto, PPAR’s e a expressão genética das proteínas desacopladoras e assim aumentar o gasto energético de forma a reestabelecer o equilíbrio. Controlo do apetite (HIPOTÁLAMO) Centro da Fome (núcleo arqueado e paraventricular) Centro da saciedade (núcleo ventromedial e dorso-medial) Estímulos vagais Estímulos hormonais (leptina, insulina, cortisol, péptidos intestinais) Glicose e outros metabolitos Página 4 de 28 Bioquimica Fisiológica Nutrição Avaliação do estado de nutrição Nutrientes Água Proteínas Lípidos Glícidos Electrólitos Minerais Oligoelementos Vitaminas Compartimentos Massa gorda Massa magra - osso - músculo - sangue História Clínica Exame objectivo Avaliação complementar Inquérito alimentar número de refeições descrição das refeições ingestão de cada grupo de alimentos análise da ingestão em cada grupo (proteínas animais/vegetais, HC simples/complexos, lípidos saturados/insaturados, Vitaminas hidro/lipossolúveis, álcool) doenças: gastrointestinais, hepatobiliares, renais, metabólicas, DCV, hematológicas, neurológicas e dermatológicas hábitos: tabágicos, alcoólicos, medicamentos e actividade física Exame objectivo altura, peso IMC Gordura corporal o (Homens: Gordura Corporal(%) = 1,21 Índice Massa Corporal - 10 ; Mulheres: GC (%) = 1,51 IMC - 7) Perímetro da cintura e anca, relação cintura/anca (M<0,85 e H<0,9) Perímetro do braço Prega tricipital Perímetro muscular do braço o [perímetro do braço (cm) - prega tricipital (cm)] Circunferência do punho PA Exame cavidade oral (danos – falta de riboflavina, niacina, B12, piridoxal, C), pele (falta de Vit A, C, K, Zn, niacina, AG, proteína), mucosas, faneras, edemas IMC = Peso (Kg) / Altura2 (m) IMC < 18 18-25 ≥ 25 e < 30 ≥ 30 e < 40 ≥ 40 Magreza patológica Normo-ponderal Excesso de peso Obesidade Obesidade mórbida 5 Bioquimica Fisiológica Nutrição Doseamentos laboratoriais Sangue Urina RX coluna Bioimpedância Avaliação do estado de nutrição segundo cada categoria: normal, défice, excesso (só para calorias, electrólitos e vitaminas) Plano Alimentar Altura Peso IMC actual IMC ideal = 22Kg/m2 Peso ideal e peso máximo aceitável Gasto calórico para peso ideal (GC) = (22+ x) x peso ideal 7 refeições: PA (pequeno almoço) MM (meio da manhã) A (almoço) 2h (2h depois do almoço) L (lanche) J (jantar) C (ceia) A e J = ½ de GC PA e L = ¼ de GC MM, 2h e C = ¼ de GC Distribuição dos nutrientes 10-15% de calorias das proteinas 30% de calorias dos lípidos 60% de calorias dos glícidos quantidade em grama que se deve ingerir para cada nutriente Não é necessário respeitar as percentagens de HC, L e P em cada refeição, desde que o total diário respeite proteínas e gorduras devem estar especialmente ao almoço e jantar Recomendações: Beber 1L água por dia, e não mais de 1 copo de vinho ao almoço e jantar Usar gorduras vegetais líquidas em vez de animais sólidas Não comer mais de 1/2 ovo por dia Não usar açúcar Comer legumes e vegetais ao almoço e jantar Beber 0,5-1L leite/dia Não adicionar sal à comida 6 Bioquimica Fisiológica Nutrição Doenças Nutricionais Causas da obesidade Ingesta calórica excessiva act. Física reduzida redução do metabolismo basal redução do efeito dinâmico dos alimentos maior eficiência metabólica resistência à leptina Pressão evolutiva Pressão evolutiva: nas épocas de fome, os individuos que sobreviviam eram os que tinham um menor metabolismo basal e maior eficência metabólica, pois necessitavam de menos alimentos para se manterem vivos. Deficiências nutritivas Subgrupos de risco para deficiências nutritivas Crianças Adolescentes Grávidas Idosos Debilidade sócio-económica Alcoólicos Toxicodependentes Doenças debilitantes Doenças gastrointestinais Recentemente, as desordem nutricionais foram associadas a um conjunto de doenças como o cancro, DCV, diabetes mellitus, cancro, doenças cerebrovasculares, sendo recomendado: Manutenção do peso óptimo Diminuição do consumo de lípidos e aumento de HC Aumento dos HC complexos e diminuição dos refinados Aumento da proporção de lípidos insaturados em relação aos saturados Redução do consumo de colesterol e sal Aumento do consumo de fibras Aumento do consumo de fruta e vegetais 7 Bioquimica Fisiológica Nutrição Nutrientes Água 60-80% do peso corporal, 50% da massa gorda e 70% da massa magra. Tem elevada tensão superficial e elevada capacidade térmica Dissolve substâncias polares Reagente e produto de reacções biológicas Principais catiões Principais aniões Intracelulares Extracelulares Intracelulares Extracelulares Na+, K+ Na+ PO43- e SO42Cl - Balanço hídrico: 1-1,5 mL/Kcal de energia gasta (nas crianças – 50 mL/kg) Perdas diárias – 2,35L Urina – 1-1,5L Fezes – 0,1-0,2L Respiração – 0,3L Sudação – 0,35L Ganhos diários – 2,35L Ingesta líquidos – 1-1,5L Ingesta alimentar – 1L Metabolismo – 0,35L Depleção de água Perdas renais (aumento da diurese, doenças tubulares renais, hipoaldosteronismo…) Perdas gastro-intestinais (vómitos, diarreias…) Perdas insensíveis (hiperventilação, sudação,…) Outras (hemorragias…) Pele e mucosas secas Hipotensão arterial Taquicardia Oligoanúria Confusão mental Vasoconstrição periférica Diminuição da Pressão Venosa Central (PVC) Hemoconcentração Sobrecarga de água Ingesta excessiva (potomania) Deficiente excreção (insuficiência renal, hiperaldosteronismo, Síndrome de Secreção inapropriada de HAD) Alterações de distribuição (insuficiência cardíaca com edemas, cirrose com ascite, síndrome nefrótico com edemas) Hipotensão arterial Poliúria (quant.urina nas ultimas.24 h) Aumento da PVC Hemodiluição Aumento da necessidade de água: Febre (em 200 mL/dia/ºC) Lactentes e lactantes Idosos 8 Bioquimica Fisiológica Nutrição Controlo do balanço hídrico: centro da sede, no HIPOTÁLAMO, onde chegam informações de osmolaridade, volume e pressão do líquido intersticial núcleos paraventriculares e supra-ópticos hormona anti-diurética, secretada pelo HIPOTÁLAMO, aumentando a eficiência do mecanismo de contra-corrente Proteínas Fornecem ao organismo Azoto necessário para a sintese de aminoácidos e os aminoácidos essenciais. Proteínas estruturais e enzimas Baixo teor energético – 4 kcal/g Elevado valor nutritivo – 8 aminoácidos essenciais (10 nas crianças) O excesso de azoto é eliminado na urina, fezes, saliva, pele, cabelo e unhas descamadas Necessidades: 0,8-1g/kg peso/dia (+/- 58g/dia) até 0,6-1,5 g/kg/dia Existe acréscimo de necessidade: crescimento, gravidez, lactação, tratamento de desnutrição e recuperação de lesões e doença Proteínas de elevado valor biológico, em especial as animais, seguidas das dos legumes, cereais e raízes Proteínas de qualidade: proteinas com composição equilibrada de aminoácidos essenciais comparando com as proporções requeridas para uma boa nutrição. Alimentos com proteinas de elevada qualidade: Leite e ovos – 3g/100g Carne e peixes – 20g/100g Farináceos – 10g/100g Desnutrição protéico-calórica: Kwashiorkor (pouca ingesta de proteínas, mas suficiente de energia): diminuição proteínas diminuição pressão oncótica plasma ascite edema, barriga inchada e despigmantação do cabelo Marasmo (pouca ingesta de proteínas e energia) 9 Bioquimica Fisiológica Nutrição No caso da Cirrose ( aumento NH3) ou insuficiência renal crónica ( aumento NH3 e ureia) diminuição da síntese proteica e aumento dos cetoácidos Lípidos Fornecem energia de utilização imediata (AG) ou reserva ilimitada (TAG) Aumentam a palatabilidade do alimento e produzem uma sensação de saciedade. Actuam como veículo alimentar para as vitaminas lipossolúveis Fornecem os ácidos gordos polinsaturados essenciais: ácido linoleico, linolénico e araquidónico; são precursores de leucotrienos, lipoxinas, prostaglandinas e tromboxanos (actuam como hormonas locais) Elevado valor de energia 9 Kcal/g Reduzido valor nutritivo – ác. Linoleico 3g/dia (RDA) Deve constituir 30% do valor calórico da dieta < 10% AG saturados e trans (gordura sólida de animais) ≈ 10% AG monoinsaturados (gordura líquida de animais) ≈ 10% AG polinsaturados (gorduras vegetais líquidas) < 300mg colesterol (ovos) Leite e Ovos: 10-30g/100g Gorduras: 3-80g/100g RDA – 0,5 L leite, 1 colher manteiga Carência: marasmo diminuição da absorção de vit. lipossolúveis. Excesso: Obesidade diabetes mellitus dislipidémias DCV neoplasias (mama, útero, próstata, cólon) 10 Bioquimica Fisiológica Nutrição Excesso de aminoácidos e glícidos lípidos Leucina, isoleucina, triptofano Fenilalanina, tirosina, lisina Glicina, alanina, serina, treonina, cisteína Prolina, glutamina, arginina, histidina, glutamato Aspartato, asparagina Valina, metionina Acetilo-CoA AcetoAcetilo-CoA Piruvato -cetoglutarato Oxaloacetato Succinil-Coa As hipertrigliceridémias são normalmente fruto de erros alimentares, enquanto que as hipercolesterolémias são normalmente fruto de problemas biológicos. Isto acontece porque as quantidades de TAG ingeridas são muito superiores às de colesterol (a maioria é produzida no organismo) Glícidos Material energético de uso imediato (glicose) ou reserva limitada (glicogénio) Valor energético: 4 Kcal/g Moderado Valor Nutritivo: glicose é substrato obrigatório de alguns tecidos e órgãos Glicogénio é uma molécula hidrofílica (tem que ser armazenada com água, numa proporção de 1mol de glicogénio para 3moles de água) Uso em anaerobiose e para síntese de lípidos Deve-se consumir 50-55% do valor calórico da dieta – 300-350g/dia Polissacáridos de absorção lenta (amido e glicogénio) Polissacáridos não absorvidos (2535g/dia): o celulose o fibras insolúveis (cereais, celulose e lignina) o fibras solúveis (gomas e pectinas) Atrasam esvaziamento gástrico e absorção alimentos Diminuem hiperglicémia pós-prandial e absorção colesterol Regulam trânsito intestinal São essenciais para uma saúde óptima 11 Bioquimica Fisiológica Nutrição Excesso: Obesidade DCVs Dislipidémias neoplasias Ácidos Nucleicos Digeridos a bases purínicas e pirimidínicas, que são convertidas a ácido úrico, eliminado com as fezes – ác. nucleicos não são absorvidos Não têm valor energético considerável Ác. Nucleicos (D) Ribose 5P AA, CO2 Bases Purínicas e Pirimidínicas (Gl) Bases Purínicas e Pirimidínicas Ácido Fólico Ácido Úrico (C) Xantina Ácido Úrico Aminoisobutirato Etanol Etanol Etanol DH Acetaldeído (Acetaldeído DH) Acetil-Coa + Acetato CO2 + 3 (NADH + H+) Não tem valor nutritivo, mas tem valor calórico Diminui absorção glicose, aminoácidos, cálcio, ác. fólico e Vit B12 Aumenta expulsão urinária de fosfato e magnésio Esteatose (fígado gordo cirrose) Acidose (piruvato lactato), hipoglicémia, hiperuricémia, diurese e hipotensão Etanol é um depressor do SNC. Gliconeogénese Graduação Alcoólica – (v/v%) – x 0,8 – (p/p%) Cerveja – 6% Vinho – 12% Aperitivo – 15-20% Whisky – 50-60 Gin, Vodka – 40-50% Ingesta máxima recomendada/dia: H – 40g; M – 20g Eliminação – 10mg/dL sangue/hora 12 Bioquimica Fisiológica Nutrição 1 copo – 50 ml; ½ L vinho tinto30-90mg etanol/dL sangue Minerais Abundantes na natureza Não afectados pela fervura Digestão e absorção ineficaz e passiva Distribuição em locais particulares (osso e fígado) Eliminação gastro-intestinal e renal passiva Sistemas de regulação homeostáticos específicos Carência e toxicidade possíveis Necessidades: <2,5 g/dia Minerais: Macrominerais (necessários >100mg/dia) Microminerais (necessários <100mg/dia) Oligoelementos (<1mg/dia) – ex.: iodo, selénio a b u n d a n t e s Principal catião extracelular(95%IC; 40%osso) Principal determinante da osmolaridade e volume plasmáticos Determinante fundamental da excitabilidade celular Equilíbrio ácido-base Transporte de nutrientes e metabolitos Bomba Na+/K+ Absorção mt eficiente;co-transp.c/solutos Principal catião intracelular (99% está no interior das células) Principal determinante da osmolaridade e volume intracelular Principal determinante do potencial de membrana Bomba Na+/K+ Absorç qs complet;co-tranp. c/soluts e Na+ Em acidose K+sai celula[]sangue Distribuição:co-transp.c/glicose Matriz óssea – 98% C á l c i o M a i s Potássio Sódio Funções Fontes Alimentares Modulação Metabólica Sal Aldosterona (aumenta Na+ sangue) Excesso Deficiência HTA Perda de líquidos orgânicos Fontes Alimentares Modulação Metabólica Vegetais, frutas, nozes, castanhas Aldosterona (diminui K+ no sangue) Excesso Deficiência Paragem cardíaca Úlceras Excr. renal dim. Excesso Adinamia Paralisia Confusão mental Deficiência 13 Cloreto Crómio Cobalto Cobre Enxofre A b u n d a n t e s Iodo M e n o s Ferro Magnésio Fósforo Bioquimica Fisiológica Nutrição Excitabilidade Coagulação Secreção e exocitose Integridade de membrana Transporte na membrana Reacções enzimáticas Acção intracelular de hormonas Mineralização óssea Absorção depende P (Ca/P – 1:1); 30%do ingerido Leite e derivados – 100mg/100mL Abs.passiva: J e I; activa(VitD): Duodeno Matriz óssea extracelular (85%) Compostos de alta energia Fosfolípidos membranares Absorção Fraca – 30%; depende VitD Consumo de ligações fosfato de alta energia (cofactor enzimático) Condução nervosa Contracção muscular Constituinte de ossos e dentes Absorção passiva:30%;dependente VitD Matriz ossea extracelular-60%;intracel-30% Transporte de oxigénio e electrões (heme) 60%-hemoglobina;30%-fígado;10%-enzimas e citocromos;5%-mioglobina Fraqueza Anorexia Náuseas Arritmias Excreção/dia Renal:<250mg Fezes:350mg Pele:40mg Anemia Rabdomiolise Excreção/dia Urina:1000mg Fezes:700mg Excesso Vegetais verdes Leite 120mg Cereais 100mg Deficiencia Hipocalcemia hipokaliemia Depressão dos reflexos Depressão respiratória Bloqueio Cardíaco Fontes Alimentares Deficiência Carne Ovos Sementes vegetais Sal Parte do factor de tolerância à glicose, que se liga à insulina Carne, fígado, leveduras, cereais, queijo, nozes Constituinte da Vit B12 Comida origem animal oxidades, superóxido Hipocalcémia Calcificação metastásica Fontes Alimentares Equilibrio dos líquidos e electrólitos Secreções do tubo digestivo Trocas electrolíticas Constituinte de dismutase Absorção de ferro Tetania Sinal Chvostek Sinal Trousseau Anemia microcítica Alteração das faneras Fígado Proteínas e enzimas (ligações bissulfito) Hormonas tiroideias Marisco Sal iodado 14 Flúor Zinco Sílica Selénio Manganês Bioquimica Fisiológica Nutrição Cofactor de enzimas Síntese de proteoglicanos e glicoproteínas Superóxido dismutase mitocondrial Constituinte da glutatião peroxidase Plantas, dependendo do solo, e carne Papel na calcificação óssea e metabolismo de glicosaminoglicanos na catilagem e tec. conj. Plantas Cofactor de lactado DH, fosfatase alcalina, anidrase carbónica e outras, receptores de hormonas esteróides, de calcitriol. Aumento da dureza de ossos e dentes água 15 Bioquimica Fisiológica Nutrição Vitaminas São compostos orgânicos necessários em quantidades mínimas que devem ser fornecidos na dieta, por não serem sintetizados em quantidade adequada pelo organismo. As vitaminas do complexo B são abundantes nas vísceras, carne, peixe, cereais e legumes. As primeiras manifestações de deficiências verificam-se em tecidos com elevado turn-over celular ex.: epitélios e sangue Lipossolúveis: Ingeridas e absorvidas com gorduras Transportadas nas quilomicras fígado (armazena A,D,K) e adipócito (armazena E) Remoção e armazenamento hepático (Apo E) Carências isoladas ou múltiplas com esteatorreia Toxicidade possível, não sendo excretadas na urina A, D, E, K Hidrossolúveis Ingeridas com os alimentos Absorvidas e transportadas pela veia porta, sendo o excesso excretado na urina Sem armazenamento significatico Carências múltiplas em défices alimentares Toxicidade menos provável Complexo B, biotina, ácido fólico e vitamina C As vitaminas do complexo B são abundantes nas vísceras, carne, peixe, cereais e legumes. As primeiras manifestações de deficiências verificam-se em tecidos com elevado turn-over celular ex.: epitélios e sangue 16 Bioquimica Fisiológica Nutrição Vitamina B1 – Tiamina (Tiamina Pirofosfato) Forma activa: Tiamina Pirofosfato (fígado e SNC) Função: Reações de descarboxilação oxidativa de cetoácidos (coenzima da piruvato DH e -cetoglutarato DH) Transcetolase (via das fosfopentoses) Transmissão nervosa (síntese de acetilcolina) Translocação iónica Alimentos ricos: cereais não processados, carne de porco, legumes Reserva de 30 mg músculos, fígado, coração, rins e cérebro Pode ser destruída pela ingestão de chá, café, peixe cru e marisco Carência: Pode ser analisada com base na excreção urinária, doseamento serológico ou no estudo da actividade da transcetolase eritrocitária Grupo de risco: alcoólicos Consequências: síndrome de Wernicke-Korsakoff (confusão mental, ataxia, oftalmoplegia – olhar fixo) beribéri (neuropatia periférica, anorexia, fadiga edemas, cardiomiopatia, degeneração muscular e neurológica) irritabilidade, dor, taquicárdia, oftalmoplegia Vitamina B2 – Riboflavina (FMN e FAD) Forma activa: FMN e FAD ou incorporada em metaloflavoproteínas, sob a forma de grupos prostéticos não covalentemente ligados à enzima Função: participa em reações de oxirredução metabolismo dos lípidos, HC e proteínas metabolismo da niacina Alimentos ricos: carne e cereais Armazenamento no fígado e músculos A sua conversão à forma activa, depende da acção de hormonas, drogas e factores nutricionais, sendo também muito fotossensível Carência Pode ser analisada com base no estudo da actividade da glutatiãoredutase eritrocitária Grupo de risco: alcoólicos Consequências: Glossite queilose (cortes nas comissuras labiais) estomatite seborreia fotofobia 17 Bioquimica Fisiológica Nutrição Vitamina B3 – Niacina (NAD e NADP) Forma activa: nicotinamida ácido nicótico NMN desamido-NAD+ NAD+ NADP Função: Participa em reações de oxirredução (NAD na oxidação e NADP na redução) síntese de pentoses, esteróides e AG glicólise metabolismo proteico reparação DNA mobilização da Ca Pode ser sintetizado a partir no triptofano, mas numa razão de 60/1, sendo necessária Vit. B6 (inibida pela isoniazida e leucina) Alimentos ricos: carne, cereais, feijões, leite e ovos Armazenamento no fígado Carência: Pode ser analisada com base na excreção urinária, doseamento de NAD e NADP e estudo da actividade da G6P DH Grupo de risco: alcoólicos, alimentação à base de milho, deficiência na absorção intestinal e renal de niacina e triptofano (doença de Hatnup) e síndrome carcinóide Consequências: pelagra (doença dos 3D: demência, diarreia e dermatite), perda de peso, desordens digestivas Vitamina B5 – ácido pantoténico Forma activa: ác. pantoténico, ác. fosfopantoténico e fosfopanteína ác. pantoténico = ácido pantóico + alanina Depois de absorvido, o ác pantoténico é fosforilado a 4-fosfopantenato, que é depois alterado (adição de cisteína e remoção de grupo carboxilo) a 4-fosfopanteína A 4-fosfopanteína é grupo prostético da proteína transportadora de AG em síntese (ACP) e faz parte da CoA o grupo tiol actua como transportador de radicais acilo Funções: Participa em reacções de -oxidação de AG síntese de AG, colesterol, hormonas esteróides ciclo de Krebs (reacções com CoA) reacções de acetilação Alimentos ricos: carne, peixe e legumes, fígado e gema de ovo Carência Pode ser analisada com base na excreção urinária Consequências: neuropatia periférica sensitiva (Burning feet síndrome) 18 Bioquimica Fisiológica Nutrição Vitamina B6 – piridoxina, piridoxal e piridoxamina Forma activa: piridoxina, piridoxal e piridoxamina e seus derivados fosfatados, sendo estas formas inter-convertíveis. Funções: cofactor de mais de 100 enzimas do metabolismo de aminoácidos participa na síntese do Heme sintese de neurotransmissores (norepinefrina e serotonina) sintese de glicogénio sintese de lípidos sintese de esteróides sintese de bases esfingoides sintese de vitaminas Reações de modificação de aminoácidos (transferência de grupos CO2, NH2 e HSO) forma intermediários (Base de Schiff), entre aldeídos e o grupo amino do aminoácido, que permitem modificar os radicais do carbono do aminoácidos descarboxilação, transaminação, adição de tioaldeído, ou actividade da treonina aldolase coenzima da glicogénio fosforilase Alimentos ricos: carne, cereais, legumes, fígado, bananas, ovos Absorção de 75% por processo passivo saturável -> o piridoxal é fosforilado pela piridoxal cinase, presente em quase todos os tecidos Carência Pode ser analisada com base no doseamento sérico, eritrocitário e urinário Grupo de risco: alcoólicos e doentes medicados com isoniazida (tuberculostático) -> álcool e fármaco impedem utilização da vitamina Consequências: anemia microcítica sideroblástica (pela diminuição da síntese do Heme) dermatite seborreica glossite estomatite queilose fraqueza neuropatia periférica EEG anormal alterações da personalidade hiperhomocisteinémia (->DCV) 19 Bioquimica Fisiológica Nutrição Biotina É um derivado de imidazol que está incluído em complexos enzimáticos, com subunidades de ligação a biotina, biotina carboxilase e transcarboxilase Funções: reacções de carboxilação transporte de grupos CO2 síntese de AG catabolismo de aminoácidos ciclo de Krebs Gliconeogénese Forma-se um intermediário de carboxi-biotina, sendo necessário HCO3 –, ATP, Mg2+ e acetilo-CoA para que esta reacção de síntese ocorra o grupo carboxilo activado é depois transferido para uma molécula aceitadora Alimentos ricos: carne, cereais e legumes, fígado, soja, feijões, gema de ovo, chocolate A ingestão de claras de ovo cruas impede a absorção de biotina (a proteína avidina liga-se à vitamina) As necessidades de biotina podem ser satisfeitas por síntese em bactérias intestinais, sendo as suas carências normalmente associadas a defeitos de utilização e não de carência alimentar Carência Pode ser pesquisado pela excreção urinária Pode ser causada por decréscimo da ingestão ou por ausência genética de holocarboxilase sintase (une a biotina ao resíduo de lisina do ACP) Consequências: Dermatite Miosite Depressão Alucinações imunodeficiência em crianças 20 Bioquimica Fisiológica Nutrição Vitamina B12 – cobalamina Com cobalto hexavalente Forma activa: desoxicobalamina (MetilMalonilo-CoA Succinilo-CoA, na gliconeogénese) e metilcobalamina (homocisteína metionina e metiltetrahidrofolato tetrahidrofolato) Funções: Sintese de mielina É essencial para activação do ácido fólico para sintese de nucleótidos Alimentos ricos: carne, (origem exclusiva em microorganismos), em especial no fígado (sob a forma de metilcobalamina, adenosilcobalamina e hidroxocobalamina - é ausente em plantas A preparação comercial é de cianocobalamina Absorção necessita da produção do factor intrínseco de Castle, na mucosa gástrica Depois de absorvida, liga-se à transcobalamina II (proteína plasmática) nos vasos do intestino, para ser transportada para os tecidos; no fígado liga-se à transcobalamina I para ser armazenada RDA – 1,4 g/dia Depois de transportada no sangue, é libertada no citosol da célula sob a forma de hidroxocobalamina, que é convertida: No citosol a metilcobalamina Na mitocôndria a 5-desoxiadenosilcobalamina Carência Pode ser analisada com base no doseamento sérico Grupos de risco: vegetarianos, patologia gástrica e alcoolismo Consequências: neuropatia periférica (pois é essencial para a síntese de mielina) anemia megaloblástica (pois é essencial para activar o ácido fólico, na síntese de nucleótidos diminuição da divisão celular diminuição do número de células sanguíneas aumento dos glóbulos vermelhos, com mais Hb) acidúria metilmalonílica e homocistinúria Ácido fólico Folacina é o nome genérico dado ao ácido fólico e seus derivados O folato tem uma base de pteridina ligada a uma molécula de ácido paminobenzóico (PABA) e glutamato Função: Dadora de grupos metil em diferentes graus de oxidação: metil, metileno, metenil, formil (H-C=O) Síntese de homocisteína a partir de metionina e de glicina a partir de serina (doando os grupos metil e metileno, respectivamente, a H4-F – tetrahidrofolato) Síntese de bases purínicas e pirimidínicas 21 Bioquimica Fisiológica Nutrição Tem de ser activado a tetrahidrofolato na mucosa intestinal, pela folato redutase dependente de NADPH A lisina é o principal dador de grupos metil, que depois são convertidos noutros grupos funcionais Alimentos ricos: carne, leveduras, fígado, cereais e legumes Poliglutamatos -> mono-glutamil-folato ->tetrahidrofolato RDA – 300-400 g/dia (+ nas grávidas e lactantes) Carência Pode ser analisada com base no doseamento sérico Grupos de risco: alcoólicos e grávidas (metotrexato) Consequências: anemia megaloblástica (ou macrocítica) (pois é essencial para a síntese de nucleótidos diminuição da divisão celular -> diminuição do número de células sanguíneas aumento dos glóbulos vermelhos, com mais Hb – esta anemia também se dá na presença de inibidores da folato redutase) defeitos no tubo neural hiperhomocisteinémia Vitamina C – ácido ascórbico Derivado da glicose, mas a gulonolactona oxidase, que converte glicose em Vit C, é ausente nos humanos Função: Agente redutor e antioxidante redução ferro, prolina e lisina Sintese de colagénio (redução da hidroxiprolina e hidroxilisina) Síntese das catecolaminas e glicocorticóides Manutenção da redução dos iões Fe 2+ e Cu + Degradação de tirosina Formação de ácidos biliares (na hidrolase inicial) Esteroidogénese Absorção de ferro Alimentos ricos: frutas cítricas e vegetais frescos, tomate e batatas Absorção por sistema de transporte saturável Reserva de 1,5 g Consumo excessivo aumenta excreção fecal e urinária da vitamina RDA – 100 g /dia (+ nas grávidas) Carência Pode ser analisada com base no doseamento sérico (HPLC) Grupos de risco: alcoólicos e dietas carenciadas, fumadores, contraceptivos orais e corticosteróide Consequências: escorbuto (alterações dentárias, gengivorragias, hiperqueratose - calos) 22 Bioquimica Fisiológica Nutrição Vitamina A - Retinol Formas activas: retinol (aparelho reprodutor), retinal (visão) e ácido retinóico retinol e ác retinóico actuam como hormonas esteróides Vegetais (-caroteno – dois retinal unidos nos grupos aldeído) e vísceras animais (retinol) resíduos de quilomicrons (Apo E) armazenamento hepático transporte em circulação pela RBP/CRBP Funções: β-caroteno: antioxidante Retinil-fosfato: síntese de glicoproteínas e mucopolissac. Retinol e Ác. Retinoico: cresc. e diferenciação celular Retinal: ciclo visual Alimentos ricos: óleos e gorduras animais, fígado e peixe, carotenóides Absorção de 80%, por TA ou difusão simples, dependente da formação de micelas RDA – 600-9 Depois de absorvidos os caronetóides, estes são clivados pela -caroteno dioxigenase, formando 2 moléculas de retinal Na mucosa intestinal, o retinal pode ser reduzido a retinol pela retinaldeído redutase dependente de NADPH Uma pequena fracção de retinal pode ser oxidado a ác. Retinóico O retinol é esterificado com AG saturados e incorporado nos quilomicrons É armazenado no fígado, esterificado Para transporte para tecidos, a ligação éster é hidrolisada e o retinol é ligado a uma apoproteína (RBP) Nas células alvo, liga-se a à CRBP Carência Pode ser analisada com base no doseamento sérica Grupos de risco: alcoólicos, esteatorreia (patologia hepato-biliar) e idosos Consequências: cegueira nocturna xeroftalmia cataratas queratinização dos tecidos epiteliais (pele, respiratório, gastrointestinal, vias urinárias) neoplasias epiteliais perda da gametogénese diminuição da imunidade Hipervitaminose A: por exposição das células a retinol livre 23 Bioquimica Fisiológica Nutrição Vitamina D - Colecalciferol Forma activa: calcitriol É uma pro-hormona esteróide Da foto-oxidação do 7-desidrocolesterol na pele variantes: ergosterol (plantas), 7-desidrocolesterol (animais), ergocalciferol (D2, comercial) e colecalciferol (D3, formado por activação dos precedentes na pele) Funções: factor de transcrição de várias proteínas calcificação da matriz óssea reabsorção de Ca no rim Transporte na circulação pelo VDBP (vitamin D binding protein) acumulação no fígado Activação hepática (hidroxilação C25 – Vit D3 hidroxilase, no retículo endoplasmático) activação renal (hidroxilação C1 – 25-hidroxivitamina D3-1-hidroxilase, mitocondrial) dependente de PTH 1,25hidroxicolecalciferol ou calcitriol No epitélio intestinal, actua em receptores nucleares, sendo (em especial a calbindina), promovendo a absorção intestinal de Ca Na diminuição de PTH, forma-se 24,25-hidroxicolecalciferol, inactivo Alimentos ricos: peixe de água salgada, fígado, ovo e produção endógena RDA – 10-15 g/dia Carência Pode ser analisada com base no doseamento sérico (HPLC e RIA) Grupos de risco: alcoólicos, doentes hepáticos e doentes renais (não é activada) Consequências: Raquitismo osteomalácia (raquitismo na idade adulta) diminuição da rigidez óssea Possível hipervitaminose D -> hipercalcémia metastásica e hipercalciúria -> cálculo renal -> calcificação 24 Bioquimica Fisiológica Nutrição Vitamina E - Tocoferol Forma activa: D--tocoferol (óleos vegetais) Quilomocrons fígado VLDL reserva no tecido adiposo Funções: Síntese do heme impede a oxidação das LDL (anti-aterogénico) Papel na respiração celular Antioxidante que defende a célula da peroxidação de AG polinsaturados dos fosfolípidos , destruindo os radicais livres esta vitamina é regenerada pela vit C e Selénio essencial para a síntese da osteocalcina, da matriz óssea Alimentos ricos: plantas verdes e óleos vegetais Absorção necessita de micelas, 15-40% -> quilomicrons -> fígado ->VLDL -> armazenamento nos músculos e adipócito RDA – 15 mg/dia (+ nas grávidas) Carência A sua carência pode ser analisada com base no doseamento sérico (HPLC) Grupos de risco: esteatorreia, má absorção grave Consequências: anemia hemolítica DCV doenças neoplásicas osteoporose 25 Bioquimica Fisiológica Nutrição Vitamina K – menadiona (K3) Vit K são naptoquinonas poli-isoprenadas substituídas Forma activa: filoquinona (animal e vegetal – K1)e menaquinona (animais – K2) e menadiona (quimicamente sintetizada- K3) Funções: Activa factores de coagulação II (protombina), VII, IX e X É cofactor de carboxilação de resíduos de glutamato na estrutura primária, fixando o Ca essencial para a coagulação activa proteínas da matriz óssea osteocalcina (fixação Ca) participa em reacções de carboxilação a reacção da carboxilase dependente de Vit K ocorre no RE e necessita de O2 e CO2 e hidroquinona (forma reduzida), podendo a hidroquinona ser regenerada pelo ciclo da Vit K no RE (inibido por certos anticoagulantes) Alimentos ricos: plantas verdes e óleos vegetais (azeite e molho de soja) é pouco absorvida, dependendo do funcionamento pancreático e biliar (TA e difusão facilitada) armazenada no fígado, pulmão, medula óssea, rins, glândulas supra-renais a absorção depende da absorção dos restantes lípidos, excepto na menadiona que é hidrossolúvel, sendo absorvida para o sistema porta RDA – 120 g/dia (+ nas grávidas) Carência A sua carência pode ser analisada com base no doseamento sérico (HPLC) Grupos de risco: alcoólicos, esteatorreia e recém-nascido Consequências: discrasia hemorrágica osteoporose Colina Função: Percursor da acetil-colina e fosfolípidos Essencial para integridade da membrana plasmática metabolismo de neurotransmissores colinérgicos, lípidos, colesterol sinalização transmembranar NMD – 400-550 mg Deficiência: aumento das transaminases e esteatose hepática A sua carência pode ser analisada com base no doseamento sérico Como é sintetizado no fígado, é condicionalmente essencial 26 Bioquimica Fisiológica Nutrição Deficiência Sindrome Korsakoff Beribéri de Wernick B3 Polineuropatia periférica B5 Coenzima da ACP (-oxidação de AG) Constituinte do Acetil-CoA (síntese de AG, colesterol, hormonas esteróides, ciclo de Krebs) reacções de acetilação Sintese, catabolismo e interconversão de aminoácidos Síntese de porfirinas e Heme Sintese de neurotransmissores (norepinefrina e serotonina) Sintese de glicogénio Sintese de lípidos, esfingolípidos e esteróides Sintese de vitaminas Coenzima da glicogénio fosforilase Anemia microcítica Dermatite seborreica Glossite Estomatite Fraqueza Queilose Neuropatia periférica EEG anormal Hiperhomocisteinémia B12 Sintese de mielina Activação do ácido fólico Anemia megaloblástica Polineuropatia perifética Ác. fólico Dador de grupos metil em diferentes graus de oxidação Síntese de homocisteína a partir de metionina e de glicina a partir de serina Síntese de bases purínicas e pirimidínicas Anemia megaloblástica Defeitos no tubo neural hiperhomocisteinémia Reacções de carboxilação (biotina carboxibiotina) Síntese de AG Catabolismo de aminoácidos Ciclo de Krebs Agente redutor e antioxidante redução Fe, prol e lisina Síntese de colagénio (redução de aa) Síntese das catecolaminas e glicocorticóides Manutenção da redução dos iões Fe 2+ e Cu + Degradação de tirosina Formação de ácidos biliares (na hidrolase inicial) Esteroidogénese Absorção de ferro Dermatite Miosite Depressão e Alucinações Imunodef. em crianças Escorbuto B6 Reações de oxirredução Metabolismo de lipidos, HC e proteínas Reparação DNA Mobilização da Ca Biotina Seborreia Glossite Queilose Fotofobia Estomatite Pelagra (3D) C B2 B1 Função Reações de descarboxilação oxidativa de cetoácidos (coenzima da piruvato DH e -cetoglutarato DH) Transcetolase (via das fosfopentoses) Transmissão nervosa (síntese de acetilcolina) Translocação iónica Reações de oxirredução Metabolismo dos lípidos, HC e proteínas Metabolismo da niacina 27 Bioquimica Fisiológica Nutrição A Factor de transcrição de várias proteínas Calcificação da matriz óssea Reabsorção de Ca no rim Colina K E D Função β-caroteno: antioxidante Retinil-fosfato: síntese de glicoproteínas e mucopolissac. Retinol e Ác. Retinoico: cresc. e diferenciação celular Retinal: ciclo visual Síntese do heme Impede a oxidação das LDL (anti-aterogénico) Respiração celular Antioxidante Síntese da osteocalcina (fixação de Ca) Activa factores de coagulação II (protombina), VII, IX e X Cofactor de carboxilação de resíduos de glutamato, fixando o Ca essencial para a coagulação Activa osteocalcina Reacções de carboxilação Percursor da acetil-colina e fosfolípidos Metabolismo de neurotransmissores colinérgicos sinalização transmembranar Deficiência Cegueia nocturna Xeroftalmia Cataratas Queratinização de epit. Neoplasias epiteliais Raquitismo Osteomalácia Anemia hemolítica DCV Osteoporose Neoplasias Discrasia hemorrágica Osteoporose 28