Olá, meu Doutor e minha Doutora! Hoje entraremos em um tema de alta relevância na bioquímica, a gliconeogênese, que pode ser compreendida como a “criação de glicose” a partir de fontes não glicídicas, uma habilidade bioquímica essencial para a homeostase glicêmica e a adaptação do organismo a diferentes condições metabólicas.
Vem com o Estratégia MED conhecer as vias metabólicas da gliconeogênese e os hormônios que influenciam esse processo. Ao final, separei uma questão de prova sobre o tema para respondermos juntos!
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O que é a Gliconeogênese
A gliconeogênese refere-se ao processo pelo qual a glicose é sintetizada a partir de precursores não glicídicos, como aminoácidos, lactato e glicerol. Essa via metabólica adquire primordial importância em situações de demanda energética prolongada, como jejum prolongado, exercícios físicos intensos ou em cenários de baixa disponibilidade de carboidratos. É um fenômeno de homeostase que visa garantir um suprimento contínuo de glicose para tecidos essenciais, notadamente o cérebro, cujo funcionamento é altamente dependente desse substrato.
Formação e Mecanismos Bioquímicos da Gliconeogênese
A gliconeogênese se desenvolve primariamente no fígado, mas também em menor escala nos rins e em alguns tecidos específicos. Os substratos principais incluem lactato, piruvato, glicerol e aminoácidos provenientes da proteólise. A via metabólica compreende uma série de etapas bioquímicas que revertem parcialmente as reações da glicólise:
- A gliconeogênese começa com a utilização de precursores não glicídicos, como lactato, aminoácidos e glicerol, que são provenientes da degradação de proteínas, do metabolismo muscular e da lipólise, respectivamente.
- A primeira etapa chave é a conversão de piruvato a fosfoenolpiruvato (PEP). Essa reação é catalisada pela enzima fosfoenolpiruvato carboxiquinase (PEPCK), presente principalmente no citosol dos hepatócitos e, em menor quantidade, nos rins.
Reação: Piruvato + GTP + HCO3- → Fosfoenolpiruvato + GDP + CO2
- O PEP gerado é então convertido em glicose-6-fosfato por meio da glicose-6-fosfatase. Esta enzima está localizada no retículo endoplasmático do fígado, permitindo a liberação de glicose no sangue a partir do fígado.
Reação: Fosfoenolpiruvato + H2O → Glicose-6-Fosfato + Pi
- A glicose-6-fosfato precisa perder seu grupo fosfato para ser liberada na corrente sanguínea. Esta etapa é catalisada pela glicose-6-fosfatase.
Reação: Glicose-6-Fosfato + H2O → Glicose + Pi
Regulação Hormonal da Gliconeogênese
A regulação hormonal da gliconeogênese envolve a interação coordenada de diferentes hormônios para manter os níveis de glicose no sangue em uma faixa homeostática. Os principais hormônios envolvidos nesse processo são o glucagon, a insulina e o cortisol.
Glucagon
Estímulo: o glucagon é secretado pelas células alfa das ilhotas de Langerhans no pâncreas em resposta a baixos níveis de glicose no sangue, geralmente durante períodos de jejum ou exercício.
Ação na gliconeogênese: o principal papel do glucagon é estimular a gliconeogênese no fígado. Ele faz isso ativando a adenilato ciclase e aumentando os níveis de AMP cíclico (cAMP) nas células hepáticas. O aumento do cAMP ativa a proteína quinase A (PKA), que, por sua vez, ativa enzimas envolvidas na gliconeogênese, como a fosfoenolpiruvato carboxiquinase (PEPCK).
Insulina
Estímulo: a insulina é secretada pelas células beta das ilhotas de Langerhans em resposta a elevados níveis de glicose no sangue, tipicamente após a ingestão de alimentos.
Ação na gliconeogênese: a insulina exerce uma ação inibitória sobre a gliconeogênese. Ela atua diminuindo os níveis de glicose no sangue, promovendo a captação de glicose pelos tecidos periféricos e inibindo a liberação de glicose pelo fígado. Além disso, a insulina inibe a enzima glicose-6-fosfatase, reduzindo assim a capacidade do fígado de liberar glicose.
Cortisol
Estímulo: o cortisol, conhecido como o hormônio do estresse, é liberado pela glândula adrenal em resposta a diversos estímulos, como o estresse físico ou psicológico.
Ação na gliconeogênese: o cortisol atua aumentando a disponibilidade de substratos para a gliconeogênese. Ele promove a degradação de proteínas musculares, liberando aminoácidos que podem ser utilizados como precursores na síntese de glicose. Além disso, o cortisol estimula a lipólise, liberando ácidos graxos convertíveis em glicerol, outro precursor para a gliconeogênese.
Além dos principais hormônios mencionados, outros hormônios podem influenciar a gliconeogênese:
Epinefrina e norepinefrina, liberadas durante situações de estresse, podem ter efeitos similares ao glucagon, estimulando a gliconeogênese.
GLP-1 e GIP são liberados no trato gastrointestinal em resposta à ingestão de alimentos. Eles auxiliam na regulação dos níveis de glicose, estimulando principalmente a secreção de insulina e inibindo a liberação de glucagon.
Utilidade Clínica da Gliconeogênese
Compreender a gliconeogênese é de vital importância para a prática clínica. A gliconeogênese possui relevância clínica em várias condições:
Manutenção da glicemia: durante períodos de jejum prolongado, a gliconeogênese é ativada para garantir um suprimento contínuo de glicose para órgãos essenciais, especialmente o cérebro. Isso evita a hipoglicemia, que pode ter efeitos adversos significativos no funcionamento do sistema nervoso central.
Adaptação a situações de estresse metabólico: durante o exercício físico intenso, quando há uma demanda aumentada por energia, a gliconeogênese é estimulada para fornecer glicose adicional aos músculos em atividade. Em condições crônicas, como doenças graves ou desnutrição, onde há uma redução na ingestão de carboidratos, a gliconeogênese é essencial para manter níveis adequados de glicose no sangue.
Regulação da glicose em pacientes com diabetes tipo 1: em pacientes com diabetes tipo 1, que têm uma produção inadequada de insulina, a gliconeogênese pode contribuir para a elevação dos níveis de glicose no sangue. Isso ocorre devido à falta de inibição eficaz desempenhada pela insulina sobre a gliconeogênese.
Resposta ao estresse fisiológico e cirúrgico: pacientes submetidos a cirurgias extensas ou que passam por trauma significativo frequentemente experimentam aumento na gliconeogênese como parte da resposta ao estresse. Isso é impulsionado pelos hormônios do estresse, como o cortisol, que promovem a liberação de glicose.
Controle do peso e dieta: durante períodos de restrição calórica, a gliconeogênese pode ser estimulada para compensar a redução na disponibilidade de glicose proveniente da dieta. Isso ajuda a manter níveis adequados de glicose no sangue, permitindo que o organismo atenda às suas necessidades energéticas. Em dietas com restrição de carboidratos, a gliconeogênese também desempenha um papel adaptativo, garantindo um suprimento contínuo de glicose para órgãos essenciais, mesmo quando a ingestão de carboidratos é reduzida.
Cai na Prova
Acompanhe comigo uma questão sobre gliconeogênese (disponível no banco de questões do Estratégia MED):
O glicogênio é armazenado em dois tecidos do corpo por razões diferentes: no fígado para manutenção a curto prazo da homeostasia da glicose no sangue e no músculo como fonte de energia. O metabolismo de glicogênio nesses tecidos responde rapidamente aos controles alostérico e hormonal. Contudo, entre as refeições e durante períodos de jejum mais longos, ou após exercício vigoroso, o glicogênio esgota-se. Para esses períodos, os organismos precisam de um método para sintetizar glicose a partir de precursores que não são carboidratos por uma via chamada de gliconeogênese (“nova formação de açúcar”). Em mamíferos, a gliconeogênese ocorre principalmente no fígado, e em menor extensão no córtex renal e nas células epiteliais que revestem internamente o intestino delgado. A glicose assim produzida passa para o sangue e supre outros tecidos. Como mostrado na imagem qualquer composto que possa ser convertido em piruvato ou oxalacetato pode, consequentemente, servir como material inicial para a gliconeogênese. Sendo assim, serve como precursores para a gliconeogênese os compostos descritos abaixo, exceto:
A. Piruvato
B. Lactato
C. aminoácidos glicogênicos
D. Glicerol
E. Ácidos graxos
Comentário da Equipe EMED: A gliconeogênese ocorre em todos os animais, vegetais, fungos e microrganismos. As reações são essencialmente as mesmas em todos os tecidos e em todas as espécies. Os precursores importantes da glicose em animais são compostos de três carbonos, como o lactato, o piruvato e o glicerol, assim como certos aminoácidos. Portanto, alternativa E.
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Veja também:
- Resumo sobre Glucagon: onde é produzido, função e mais!
- Resumo de Sistema Endócrino: conceito, hormônios e mais!
- Resumo de diabetes mellitus tipo 1: diagnóstico, tratamento e mais!
- Resumo de cetoacidose diabética: diagnóstico, tratamento e mais!
- Resumo de cortisol: diagnóstico, tratamento e mais!
- ResuMED de introdução à hepatologia: anatomia do fígado, funções, doenças e mais!
Referências Bibliográficas
- GUYTON, Arthur C.; HALL, John E. Tratado de fisiologia médica. 13º ed. Rio De Janeiro: Editora Elsevier Ltda, 2017.
- LEHNINGER, T. M., NELSON, D. L. & COX, M. M. Princípios de Bioquímica. 6ª Edição, 2014. Ed. Artmed.
