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Perguntas:
1. O que é jejum? Quais suas consequências?
2. Explique os papeis da insulina e do glucagon (no jejum)
3. Como ocorre a regulação metabólica no jejum (gliconeogênese, ciclo alanina-glicose,
proteolítica, cetogenese, corpo cetonico – adaptação cerebral- hemacias)
4. Qual a sequência das fontes de energia durante o jejum?
5. O que é e quais as funções dos suplementos alimentícios no jejum? (nutridrink)
6. Descreva os quadros de saúde durante o jejum:
Período absortivo:
- Prevalecem os efeitos da insulina.
- Esse período se segue após a tomada das refeições, caracteriza-se, naturalmente, pela ocorrência de processos biossintéticos que incluem a recomposição das reservas energéticas, diminuidas pelo jejum precedente.
- Após uma refeição, os nutrientes vão diretamente para o fígado, que retem uma parte da glicose e o seu glicogênio é elevado. O excedente de glicose é mantido no sangue, provocando o aumento da glicemia.
Período pós-absortivo:
Concentração plasmática de glicose, e hormônios após a ingestão de uma refeição (tempo zero)
- Intensa remoção da glicose circulante pelos tecidos, permitida pela alta razão insulina/glucagon prevalente no período absortivo, reduz gradativamente a glicemia, ate ser atingido o valor basal.
- (^) Predomínio de glucagon.
- A glicemia é mantida pela degradação do glicogênio, com contribuição crescente da gliconeogênese.
- Predomínio de formas fosforiladas dos substratos
- Inibição da PP1 e ativação da PKA
- Expressão gênica: Enzimas reprimidas no período absortivo são induzidas Metabolismo predominantemente degradativo
Jejum:
- Indivíduo saudável pode sobreviver a longos períodos de jejum. O cérebro pode obter energia dos corpos cetônicos. Ativam-se as vias de degradação. Glucagon atua com o cortisol (sem o antagonismo da insulina). 24hrs Glicogênio hepático exgotado gliconeogênese é a fonte de glicose.
- Gliconeogênese fonte principal de obtenção de glicose.
- Síntese de glicose à partir de aminoácidos. Degradação de aminoácidos estimulada pelo cortisol.
- Diminuição da síntese de proteínas resulta em aminoácidos livres nas fibras musculares.
- Maioria dos aminiácidos se convertem a alanina e glutamina
- Formação de Piruvato e a-cetoglutarato
- Degradação de ácidos graxos não acompanhada da degradação de carboidratos acumula Acetil Co-A no fígado.
- Oxaloacetato convertido a glicose restringe o ciclo de Krebs (gliconeogênese).
- Acetil-Co-A convertido a corpos cetônicos.
- Fígado obtém energia da oxidação de ácidos graxos a acetil-CoA
3. e
• Vias metabólicas:
O fígado no jejum
A primeira fonte de energia a ser usada são os carboidratos e, para tanto, reservas de glicogênio no fígado são degradadas fornecendo glicose, um processo chamado glicogenólise. A glicose resultante é liberada no sangue e abastece principalmente o cérebro, além dos demais tecidos que requerem esse substrato. Após 10 a 18 horas de jejum o glicogênio do fígado encontra-se quase esgotado. No entanto, 4 a 6 horas depois da última refeição começa um processo de formação de glicogênio a partir de substratos que não são glicose, como aminoácidos e glicerol (utilizado na síntese de triacilgliceróis do tecido adiposo). Tal processo é denominado gliconeogênese e ajuda a manter os níveis de glicose no jejum prolongado.
O fígado é responsável pela glicólise e gliconeogênese, e também é capaz de converter gorduras em corpos cetônicos , os quais servem de combustível para a maioria dos tecidos, sendo usados inclusive pelo cérebro quando estão em grandes concentrações no sangue circulante.
O tecido adiposo no jejum
O armazenamento de ácidos graxos no tecido adiposo durante o jejum encontra-se paralisado , porém a degradação dos triacilgliceróis , que constituem o tecido adiposo, está aumentada. Os produtos da quebra de triacilglicerol são ácidos graxos e glicerol. Enquanto os primeiros são liberados no sangue e transportados para diversos tecidos servindo como fonte de energia, o último é usado pelo fígado para produzir glicogênio através da gliconeogênese anteriormente mencionada.
O músculo no jejum
Até as duas primeiras semanas de jejum, o músculo utiliza como fonte de energia os ácidos graxos e os corpos cetônicos, uma vez que as quantidades de glicose e insulina para transportá-la não são suficientes. No entanto, após esse período, os músculos passam a usar mais ácidos graxos, de forma que sobram muitos corpos cetônicos no sangue, pois esses deixam de ser empregados pelos músculos.
Devido à necessidade do fígado de formar glicogênio a partir de aminoácidos na gliconeogênese, acontece durante os primeiros dias de jejum uma rápida quebra das proteínas dos músculos. Assim, a massa muscular do indivíduo em jejum sofre uma forte redução. Depois de muitas semanas de jejum, a degradação de proteínas dos músculos diminui, já que o cérebro passa a usar mais corpos cetônicos, não necessitando de glicose.
O cérebro no jejum
Nos primeiros dias o cérebro continua empregando glicose como combustível, sendo que a mesma é fornecida pela quebra de glicogênio, o qual, por sua vez, é produzido principalmente através de aminoácidos dos músculos. Após 2 a 3 semanas de jejum os corpos cetônicos , que estão em quantidades elevadas na circulação já que os músculos passam a usar somente ácidos graxos, substituem a glicose e se tornam a fonte de energia do cérebro. Assim, nesse momento do jejum, ocorre uma queda da velocidade de degradação de proteínas musculares. O principal nutriente cerebral é a glicose presente no sangue. A glicose que nutri o cérebro provém dos alimentos ingeridos ou do fígado que a armazena na forma de glicogênio e a libera no sangue em períodos de necessidade. Quando a concentração de glicose plasmática (glicemia) diminui, seja por consequência de dieta ou jejum prolongado, o fígado passa a processar o glicogênio, liberando glicose no sangue que mantém a glicemia por cerca de 8h, garantindo ao cérebro nutrição para o desempenho de todas as suas atividades. Passando este período, as reservas de glicogênio do fígado acabam, desta forma, se a restrição alimentar continuar, o indivíduo ficará hipoglicêmico (com baixa concentração de glicose sanguínea), o que eventualmente pode gerar um quadro de
neuroglicopenia (pouca disponibilidade de glicose no sistema nervoso) se estas condições permanecerem.
Embora o fígado seja capaz de produzir glicose a partir de outros componentes por um processo denominado gliconeogênese, esta produção é limitada, desta forma o organismo precisa lançar mão de uma nova estratégia para garantir a disponibilidade de substratos energéticos para o cérebro. É neste momento que o fígado aumenta a produção dos chamados corpos cetônicos. Estes compostos, que normalmente são produzidos em pequenas quantidades, são liberados na corrente sanguínea e são captados pelo cérebro e outros tecidos para serem metabolizados.
Obs: De fato, os corpos cetônicos são eficientes para a nutrição cerebral em períodos de dieta ou jejum prolongado, e sua produção aumenta à medida que o quadro de hipoglicemia se intensifica. No entanto, é importante ressaltar que a produção de corpos cetônicos pode exceder a quantidade usada pelo cérebro, e nessas condições estes compostos se acumulam, causando cetose, que se caracterizada por grandes quantidades de corpos cetônicos no sangue (cetonemia) e na urina (cetonúria). Como os corpos cetônicos são ácidos, seu acúmulo pode elevar a acidez sanguínea, determinando uma diminuição do potencial de Hidrogeniônico (pH).
Chama-se acidose a diminuição de pH fisiológico, de aproximadamente 7,42 para valores menores. A acidose prolongada é perigosa e pode levar o indivíduo a coma e até mesmo a morte em casos mais graves. Desta forma, aconselha-se evitar aquelas dietas onde o indivíduo interrompe a ingesta de alimentos por longo período de tempo. Este tipo de dieta, além de suscetibilizar o indivíduo a quadros de hipoglicemia prolongados que podem induzir Cetose, é extremamente danoso, pois determinam uma diminuição nos teores de minerais e vitaminas no organismo, as quais são fundamentais para o funcionamento metabólico. Por isso é importante que as restrições alimentares sejam feitas somente com orientação de um profissional qualificado.
Alterações fisiológicas no jejum
Entre as diversas alterações sofridas pelo organismo durante o jejum estão: redução acentuada da gordura corpórea, aumento dos ácidos graxos e da glicose circulantes no sangue, perda de massa muscular, diminuição do número de células de defesa imunológica, bem como redução da quantidade de vitaminas.
FÍGADO
Glicogenólise: degradação (quebra do glicogênio armazenado).
- Ruptura do glicogênio armazenado nas células, para formar novamente glicose.
- A glicose pode então ser utilizada de modo para fornecer energia.
- Isto acontece em momentos em que o corpo carece por energia (geralmente no jejum).
- Cada molécula de glicose, sucessiva em cada ramo do polímero de glicogênio se divide por meio de fosforilação catalisada pela enzima fosforilase (ativada pela adrenalina e glucagon).
Hormônio sinalizador: Glucagon
- O seu papel mais conhecido é aumentar a glicemia contrapondo-se aos efeitos da insulina.
- O glucagon atua na conversão de ATP na glicogenólise, com imediata produção e liberação de glicose pelo fígado.
Glucagon: secretado pelas células alfa, do pâncreas, quando a glicose esta baixa. Ele estimula a formação do AMP cíclico, principalmente nas células hepáticas, que promove a conversão do glicogênio em glicose e sua liberação para o sangue.
- A insulina está elevada no estado alimentado e o glucagon se eleva durante o jejum.
- A insulina estimula o transporte de glicose para certas células (músculos e tecido adiposo) alterando também a atividade de enzimas-chave que regulam o metabolismo, estimulando o armazenamento de combustível.
- O glucagon contra-regula os efeitos da insulina, estimulando a liberação dos combustíveis armazenados e a conversão de lactato, aminoácidos e glicerol em glicose.
- Glicose é convertida em piruvato pela di-idroxiacetona
- No músculo: glicose é convertida em lactato (vem da frementacao) que é convertido em piruvato (no fígado)
- Proteínas – amnoacidos – alanina libera amônia e vira piruvato, a alanina vai para o fígado e a amônia para a urina (ciclo glicose-alanina)
TECIDO ADIPOSO
Degradação de Triacilglicerois: Os triacilgliceróis devem ser hidrolisados até ácido graxos e glicerol para serem mobilizados e lançados para a corrente circulatória ( lipólise ).
Essa hidrólise ocorre no tecido adiposo por ação da “lípase hormônio sensível” (LHS) que hidrolisa as ligações éster e separa as partes componentes dos triacilgliceróis.
A LHS é inibida pela insulina.
A LHS é ativada pelos hormônios glucagon, adrenalina, hormônio de crescimento e corticóides, estes hormônios são ditos lipolíticos.
Os ácidos graxos são lançados na corrente circulatória, associando-se à albumina plasmática (formando lipoproteínas) sendo levados aos tecidos consumidores.
O Glicerol, como também não é utilizado pela célula adiposa, por falta da enzima gliceroquinase (exclusiva do fígado do tecido hepático), também é levado pelo sangue ao fígado, onde é metabolizado.
Degradação de ácidos graxos ou b-oxidação ou ciclo de Lynen:
Nas células os ácidos graxos (acil-CoA) serão oxidados no interior das mitocôndrias (matriz mitocondrial) por uma denominada de b-oxidação ou ciclo de Lynen , até CO 2 e H 2 O, liberando a energia que contém, parte da qual será usada na síntese do ATP.
b-oxidação ou ciclo de Lynen é uma via que contém uma série de reações que ao final das quais a acil-CoA é encurtada de dois em dois carbonos, liberandos sob a forma de acetil-CoA.
Lipólise: quebra (1ª passo para obter energia e a lipólise, separa o glicerol dos ac. graxos)
Resumo: Quando o sangue está com concentração de glicose abaixo do normal, ele recebe glicose do fígado resultante da quebra do glicogênio.
O fígado, por sua vez, para manter seu nível de glicogênio estável, retira ácidos graxos do sangue, transformando-os em glicogênio.
Quando o sangue, que teve os ácidos graxos removidos pelo fígado, chega até a pele, esta, quebra a gordura armazenada em seus adipócitos e a introduz no sangue sob a forma de ácidos graxos.
Os fatores que influenciam a lipólise e a lipogênese são: ingestão calórica, gasto energético, hormonal, psicológicos, sócio-familiares e hereditário.
É o catabolismo dos lipídeos. Separa os gliceróis dos ácidos graxos para que o fígado, o tecido adiposo e os músculos possam catalizá-los e transformá-los em ATP. Presença de enzimas chamadas lipases. Hormônios como epinefrina e norepinafrina aumentam a decomposição dos triglicerídeos em ácidos graxos + glicerol, geralmente esses hormônios são liberados durante exercícios. O glicerol e os ácidos graxos obtidos através da lipólise do triglicerídeos são catabolizados por vias diferentes.
Glicerol é convertido por muitas células do corpo em gliceraldeído-3-fosfato, um dos compostos formados durante o catabolismo da glicose. Se o conteúdo de ATP da célula for alto ele será convertido em glicose, uma forma de gliconeogênese, se o conteúdo de ATP da célula for baixo ele será convertido em ácido pirúvico.
Ácidos graxos geram mais ATP que o glicerol. O primeiro estágio é uma série de reações chamadas de BETAOXIDAÇÃO, que ocorre na matriz mitocondrial. As enzimas removem dois átomos de carbono da longa cadeia de ácido graxo de cada vez, ligando-os à COA, formando ACETIL COA, que entrará no ciclo de Krebs e em seguida na cadeia respiratória. Um ácido com 16C pode gerar até 129 ATPs. A oxidação dos ácidos graxos de cadeia longa à AcetilCOA é uma via central de geração da energia em muitos organismos e tecidos. Ela fornece até 80% das necessidades energéticas no coração e no fígado.
Duas moléculas de acetil-CoA condensadas e catalisadas formam o acetoacetil-CoA, o qual dá origem aos três aos corpos cetônicos. A condensação do acetoacetil-CoA com o acetil-CoA formam o composto beta-hidroximetilgluratil-CoA. A quebra do beta-hidroximetilgluratil-CoA produz o acetoacetato livre e o acetil-CoA. A descarboxilização do acetoacetato livre forma a acetona. A reação pode ser livre ou provocada pela atuação de uma enzima denominada acetoacetato descarboxilase. Se a catálise ocorrer pela ação de uma enzima da mitocôndria haverá a formação do beta-hidroxibutirato. O beta-hidroxibutirato funciona como um combustível, transportado pela corrente sanguínea, até os tecidos extra-hepáticos, sendo transformado em acetoacetato. A enzina produzida pelo succinil-CoA ativa o acetoacetato, garantindo que o acetoacetil-CoA seja metabolizado. Após passar pelo processo de tiolase, forma-se o acetil-CoA, que, ao sofrer oxidação por efeito do CO2, durante o ciclo de Krebs, é usado para produzir a energia.
Corpos cetônicos: Formados a partir do condesamento de acetil-CoA, em um jejum prolongado ou em baixos níveis de insulina: Duas moléculas de acetil CoA condensam-se para formar o acetoacetil CoA. Adiciona-se mais uma molécula de acetil CoA através da HMG-CoA sintase, formando o HMG-CoA (utilizado em várias vias). Para a formação de corpos cetônicos , retira-se 2 C do HMG-CoA, através da HMG-CoA liase, formando o Acetoacetato. Este é reduzido em β-hidroxibutirato, utilizando a enzima β- hidroxibutirato desidrogenase e NADH.
A formação dessas substâncias serve para a preservação dos tecidos musculas, aliviando a gliconeogênese, uma vez que, em jejuns prolongados, o nível de glicogênio é baixo. Os corpos cetônicos são liberados na corrente sanguínea a partir da sua formação no fígado, podendo ser capturados pelos tecidos necessitados, onde formam Acetil CoA para fornecimento de ATP pelo TCA. A enzima acetoacetato succinil CoA transferase transfere uma CoA para o acetoacetato para formação do Acetoacetil CoA. Ela está ausente no fígado e presente nos outros tecidos, se não, ocorreria um ciclo fútil, uma vez que os corpos cetônicos se transformaria em acetoacetil CoA, deixando de irem aos outros tecidos.
OBS:
Se o jejum prolongar algumas semanas, esses processos são naturalmente intensificados. A maior parte da reserva energética está na forma de trigliceridios, mas a grande fonte potencial de glicose são os aminoácidos. O individuo saudável pode sobreviver 1-2 meses de jejum. Uma adaptação decisiva para permititir essa longa sobrevida é o desenvolvimento, pelo cérebro, da caoacidade de oxidar corpos cetônicos, além da glicose. Isso permite uma grande economia de glicose, diminui a intensidade de
gliconeogenese e conseuqnetimente a queda da espoliação proteica, refletida na queda da
excreção de nitrogênio urinário.
Quando ficamos em jejum por muito tempo acabamos submetendo o nosso organismo a um grande e desnecessário estresse. Durante as primeiras 24 a 48 horas de privação calórica, o corpo começa a esgotar o glicogênio — principal reserva energética encontrada nas células — armazenado nos músculos e no fígado.
Quando ocorre esse processo, para poder conservar energia o metabolismo fica mais lento , e algumas reações hormonais começam a sofrer alterações. Alguns sintomas comuns incluem fortes
