Bioquímica Nutricional Universidade Federal de Minas Gerais Instituto de Ciências Biológicas Curso de Nutrição Base bioquímica da digestão e absorção de macronutrientes Luciano Alex

Bioquímica Nutricional Alimentos in natura ou processado - fonte dos nutrientes necessários ao organismo - Ingestão entrada de alimento em um organismo - Digestão quebra das moléculas dos alimentos - Absorção passagem das moléculas à circulação - Distribuição oferta de substâncias às células

Histologia Gastrintestinal Mucosa Plexo submucoso Plexo mioentérico Muscular da mucosa Tecido. conjuntivo Peritônio Músculo circular Músculo longitudinal Submucosa

Carboidrato Macromolécula formada por C, H e O Amido Glicogênio Fibras Insolúvel fibrosa, possui baixa viscosidade - celulose, hemicelulose e ligninas (cereais – casca do trigo) Solúveis formam gel em contato com a água - pectinas, gomas e mucilagens (frutas, vegetais – folículo da casca) D-glicose -1,4 glicosídicas CHO não digeríveis -1,4 glicosídicas

Carboidrato Amilopectina Composição do amido Amilose Cadeia reta, não ramificada, de 250 a 300 resíduos de D-glicopiranose, ligadas por pontes glicosídicas α-1,4. Menos hidrossolúvel que a amilose, constituída de aproximadamente 1400 resíduos de α-glicose ligadas por pontes glicosídicas α-1,4, e ligações α-1,6.

Digestão dos Carboidratos Boca Glândula salivar -amilase amilose glicose maltose maltotriose dextrina amilopectina dextrina limite 

Digestão dos Carboidratos Estômago -amilase continua a digestão por até meia hora no interior do bolo alimentar -amilase inativada pelo baixo pH gástrico

Digestão dos Carboidratos Intestino Alimento Pâncreas -amilase amilase pancreática -amilase X -amilase pancreática - Seqüência de aa diferentes - Propriedades catalíticas idênticas - Atuam em pH neutro ou alcalino continua a digestão do amido e do glicogênio

Digestão dos Carboidratos Enzimas da borda em escova Isomaltase intestinal Dissacaridases Maltose  maltase  glicose + glicose Sacarose  sacarase  glicose + frutose Lactose  lactase  glicose + galactose -1,6 glicosidase Glicoamilase isomaltase

Absorção Transportadores de hexoses - co-transportadores Na+/glicose transporte ativo SGLT1 (intestino delgado) e SGLT2 - transportadores facilitadores Na+-independentes Glut 1, Glut 2, Glut 3, Glut 4 e Glut 5 Especificidade dos transportadores de hexoses nos enterócitos Transportador Glicose Galactose Frutose SGLT1 + + - GLUT1 + + - GLUT2 + + + GLUT5 - - +

Absorção Regulação fisiológica da absorção de hexoses Glicose Difusão facilitada por GUT1 Glicose Galactose Galactose Frutose 2Na+ Metabolismo Na+ K+ Na+ / K+ ATPase Difusão facilitada por GUT5 Difusão facilitada SGLT1 Difusão facilitada por GLUT2

Proteína Macromolécula formada por até 20 aa diferentes unidos por ligação peptídica. Proteína degradada em peptídeos e aa - Enzimas proteolíticas Endopeptidases Pepsina, tripsina, quimotripsina e elastase Exopeptidases Carboxipeptidase A e B C-terminal Aminopeptidases N-terminal cliva ligações no meio da cadeia peptídica cliva ligações nas extremidades da cadeia peptídica

Digestão Localização das células secretoras gástricas Fossetas gástrica Células parietais Células mucosas Células principais Células endócrinas

Digestão Mecanismo de estímulo de secreção de ácido Gastrina R CCK-B R M R PLG RM Célula ECS Histamina Mecanorreceptore ACh peptídios, aminoácidos Distensão Célula G Vago Sangue PLG R H2 H+ Célula parietal Célula Oxíntica OX (Visão, cheiro e alimento na boca) RM: receptor muscarínico, PLG: peptídio liberador de gastrina, Ach: acetilcolina, RCCK-B: receptor de colecistocinina B, RH2: receptor H2 de hitamina, ECS: enterocromafim-símiles

Adrenalina, noradrenalina Digestão Controle da secreção de pepsinogênio HCl R CCK-B R M R PIV R- RST Gastrina, CCK ACh PIV, Secretina Adrenalina, noradrenalina Somatostatina Ca+ PKC PKA AMPC FLC DAG IP3 G1 Pepsinogênio AC pepsina

Digestão Fundo e antro Controle inibitório da secreção ácida Célula D R ST-2 Célula D Célula G Somatostatina Célula ECS Sangue R CCK-B Gastrina CCK H+

Digestão Duodeno Controle da secreção gástrica e pancreática Célula S Secretina CCK Célula S Célula I Lipídio H+ Duodeno Estômago 1

Digestão Intestino Controle da secreção exócrina das células acinares e ductais Secretina secreção do componente aquoso alcalino inibe célula OX CCK secreção de componentes enzimático contração da vesícula biliar Somatostatina inibe secreção enzimática e alcalina exócrina, CCK, secretina e gastrina

Digestão Ação das enzimas pancreáticas B A Arg Lys His Trp Tyr Phe Ala Gly Ser Ala Ile Leu Val Arg Lys His R O – NH–C–C H R O R O +H3N–C–C–NH–C–C H H R – NH–C–COOH– carboxipeptidase A carboxipeptidase B Tripsina Quimiotripsina Elastase enteropeptidase Tripsinigênio Quimiotripsinogênio Pró-elastase Pró-carboxipeptidase A Pró-carboxipeptidase B

Digestão Enzimas localizadas na borda em escova - jejuno local ativo voltado para a luz intestinal atuam in situ ou na luz intestinal - leucina aminopeptidase - oligopeptidases - dipeptidil aminopeptidase Produtos da digestão aa, dipeptídios, tripeptídios e tetrapeptídios

Absorção Aminoácidos - Jejuno e porção superior do íleo Na+ aa Difusão passiva aa Na+ Metabolismo K+ Na+ / K+ ATPase Difusão facilitada transporte ativo aa hidrofóbicos triptofano 7 sistemas de transporte na membrana da borda em escova 3 sistemas de transporte na borda basolateral

Absorção Pequenos peptídios H+ Na+ aa K+ Transporte ativo secundário – gradiente eletroquímico Co-trasportador H+-dependete aa K+ Dipeptídio, tripeptídio H+ Na+ Dipeptídases Tripeptídases Na+/K+ ATPase

Absorção Absorção de proteínas Quantidades ínfimas podem ser absorvidas intactas Ac presente no colostro e leite materno Ag protéico formação de anticorpos Posterior contato pode causar sintomas alérgicos

Lipídio Compostos insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos Triacilglicerol mais abundante e importante - energia - ac. Graxos essenciais - palatabilidade Fosfolipídios componente estrutural - forma a interface entre água e outros lípides - fornece colina  acetilcolina - libera ac graxo importantes  araquidônico Colesterol formação de bile

Digestão Estímulo cefálico Ach Alimento Lipídio Secreção pancreática e biliar Emulsificação Digestão Formação de micelas Camada imiscível Absorção pelo enterócito e Formação dos quilomícrons

Slides complementares

Digestão Controle da secreção gástrica e pancreática Lipídio Estômago H+ Duodeno Célula S Célula I 1 1 Θ Θ Secretina CCK Secretina CCK Secretina Secretina CCK CCK

Secreção pancreática Secreção exócrina das células acinares e ductais Mistura de dois tipos de secreção - Secreção alcalina Na+, K+, HCO3-, Mg2+, Ca2+, Cl- - Secreção enzimática Secretina secreção do componente aquoso alcalino inibe célula OX CCK secreção de componentes enzimático contração da vesícula biliar Somatostatina inibe secreção enzimática e alcalina exócrina, CCK, secretina e gastrina

Emulsificação - Permiti que as enzimas envolvidas cheguem a seus substratos lipídicos - Processo exige ácidos biliares conjugados, revestindo as gotículas e evitando que coalesça - Lipases inativada na presença de sais biliares Pâncreas colipase complexo colipase-lipase < proporção ác.gx hidrossolúvel sangue > proporção ác.gx e monoglicerídeos insolúveis

Formação da bile A bile é composta de 2 secreções - hepatócitos lipídeos, lecitina e bilirrubina - ductos biliares - Na+, K+, Cl-, Ca2+ - HCO3-  - adequa pH para formação das micelas e enzimas digestivas no intestino - neutraliza o ácido gástrico no quimo - protege a mucosa contra ulceração - colesterol, ácidos biliares,

Digestão Enzimas pancreáticas Lipases Colesterol esterase - Caboxil éster hidrolase H H2O – OH

Digestão Fosfolipases Ligação susceptivel é mostrado em vermelho. R é o grupo polar unido ao fosfato, como a colina na fosfatidilcolina ou inositol no fosfatidilinositol. Molecular Cell Biology. 4th ed. Lodish, Harvey; Berk, Arnold; Zipursky, S. Lawrence; Matsudaira, Paul; Baltimore, David; Darnell, James E. New York; c2000.

Formação de micelas Partículas lipídicas com cerca de 20 moléculas de lipídios Duodeno ác. biliares e 2-monoacilglicerol > AGCL, colesterol, fosfolipidios e vit. lipossolúveis - ácidos biliares Grupo polar fornece carga eletrica negativa Orientação lipídica Monoacilglicerol e fosfolípides – exterior Colesterol, AGCL e Vit. Lipossolúveis - interior

Camada imiscível - Camada de líquido em contato com a superfície epitelial, que não se mistura com o quimo - Gradiente de concentração menor na superfície epitelial - Gradiente de pH líquido em contato com a superfície epitelial discretamente mais ácido que o quimo

Digestão Absorção e formação dos quilomícrons AG, MG, LFF Col, Vit. A, D, E, K Camada imiscível  RER proteína REL Quilomícron TG, FL, EC Vit. A, D, E, K Linfáticos

Digestão Síntese de lipídeos complexos no intestino delgado Ácido graxo + CoASH + ATP AcilCoA sintase Acil-S-CoA de lipídeo + H2O + AMP + PP -glicerolfosfato 2 Acil-S-CoA de lipídeo Glicerofosfato aciltransferase 2 CoASH Ácido fosfatídico Pi Fosfatidato fosfo-hidrolase Diacilglicerol Acil-S-CoA Diacilglicerol aciltrasferase CoASH Triacilglicerol

Digestão Síntese de lipídeos complexos no intestino delgado 2-monoacilglicerol + 2 Acil-S-CoA Monoacilglicerol aciltrasferse Triacilglicerol + CoASH Lisofosfolipídeo + Acil-S-CoA Lisofosfolipídeo aciltrasferse Fosfolipídeo + CoASH Colesterol + acil-CoA Colesterol aciltrasferase Éster de Colesterol + CoASH

Lipídio Estrutura do Colesterol

Lipídio Ácidos biliares

Digestão Hormônio Local de produção Órgão-alvo Função Gastrina estômago Estimula a produção de suco gástrico. Secretina intestino delgado pâncreas Estimula a liberação de bicarbonato. Colecistocinina pâncreas e vesícula biliar Estimula a liberação da bile pela vesícula biliar e a liberação de enzimas pancreáticas. Enterogastrona Inibe o peristaltismo estomacal e a produção de gastrina.

Bioquímica Nutricional Universidade Federal de Minas Gerais Instituto de Ciências Biológicas Curso de Nutrição Base bioquímica da digestão e absorção de micronutrientes Luciano Alex Santos

Micronutrientes Vitaminas Componente orgânico distinto das gorduras, carboidratos e proteínas Componente natural dos alimentos, encontrado em quantidades mínimas Não sintetizando de forma que atenda as necessidades fisiológias Essencial para a função fisiológica normal (manutenção, crescimento, desenvolvimento e reprodução) Ausência causa síndrome de deficiência específica

Micronutrientes Minerais Macrominerais: presente no organismo em proporção superior a 0,05% e necessidades >100mg/dia Ex.: Ca, P, Mg, S, Na e K Microminerais: (oligoelemento ou elemento-traço) necessários em pequenas quantidades (mg ou mcg)

Micronutrientes OMS microminerais essenciais Ex.: Fe, Zn, Cu, Cr, Mo, I e Se provavelmente essenciais Ex.: Mn, Ni, V, Si e B potencialmente tóxicos Ex.: Cd, Hg, As, Al, Li, Sn e Pb Essencial parte de uma estrutura orgânica desempenha uma função vital deficiência causa alteração fisiológica

Absorção Cálcio Função: formação de dentes e ossos, transmissão sináptica, permeabilidade de membranas, contração muscular, cofator enzimático (fator IV da coagulação) e secreção glandular - Absorção toda a extensão do intestino delgado - Transporte ativo [Ca2+] no quimo (<5mM) - Difusão passiva [Ca2+] Mais rápida em conseqüência da propriedade limitadora da velocidade do transporte ativo Pode ser absorvido contra um gradiente de [ ] 10x maior

Absorção Processo de absorção estimulado por: Vitamina D3 (Colecalfiferol) Vitamina D2 (Ergocalciferol) Paratormônio 25(OH)D-1-hidroxilase renal Sais biliares formação de micelas Vit.D é lipofílica evita formação de sabões de Ca2+ Fonte: Leite e derivados e vegetais folhosos verdes 1,25-(OH)2D

Absorção Processo de absorção pelo enterócito Ca2+ 1,25 (OH)2 vit D3 PTH Calbindina Ca2+ Ca2+ ATPase Ptn ligadora de cálcio p Na+

Biodisponibilidade Fatores que influenciam sua disponibilidade pH ácido aumenta sua absorção Ca:P aumento do P diminui a absorção de Ca Fitato, oxalato diminui a absorção Deficiência Crianças raquitismo Adultos osteoporose

Ferro Função: Componente da hemoglobina, mioglobina, tranferrina, lactotransferrina, ferritina e hemossiderina - transporte de oxigênio no sangue e músculos transferência de elétrons no metabolismo energético

Absorção Processo de absorção estimulado por: pH ácido Fe3+  Fe2+ Vitamina C forma quelato solúvel Gastroferritina mantém o Fe2+ em forma absorvível Mucina, polipeptídeos (cisteína) reduz a precipitação do Fe2+ no intestino Fonte: Carne, peixes e aves, batata, beterraba, brócoles, tomate, couve-flor e repolho

Absorção Intestino Transferrina -(Fe2+) Heme Ptn ligadora de ferro Secreção Fe2+ Camada de apoferritina Ferritina Hemoxidase Transferrina -(Fe2+) Ptn ligadora de ferro (Xantina oxidase) -TF Reservatório intracelular

Biodisponibilidade Fatores que influenciam sua disponibilidade Diminuem absorção do Fe - pH alcalino ou acloridria - Ptn do leite - Fitato, fosfato e oxalato - Tempo rápido de trânsito Deficiência Anemia ferropriva (microcítoca e hipocromica) fraqueza, fadiga, palidez, dispnéia, parestesia de mãos e pés

Fósforo Função: Componente dos ossos (hidroxiapatita) Membrana celular fosfolipídeos Produção e armazenamento de energia ATP Ativação enzimática Regulação ácido-básica Síntese eritrocitária de 2,3 difosfoglicerato (2,3-DPG) Fonte: Alimentos ricos em proteína e grãos de cereais

Absorção Toda extensão do intestino delgado transportadores de fostatos específicos - Via saturável - transporte ativo - carreadores facilitadores (1,25(OH)2D)

Biodisponibilidade Aumentada por - pH estomacal (pH=2,0) e parte proximal do intestino manutenção da solubilidade Inibida por - Ácido fítico Leite humano X leite de vaca Maior disponibilidade por conter menos caseína

Vitamina B12 Boca Proteína R glândulas salivares Estômago Hc-B12 maior afinidade em pH ácido Haptocorrina (Hc)  receptor R, cobalofilina, Transcobalamina (TC-I) FI células parietais Glicoproteína ligadora de cobalamina Ácido gástrico e pepsina Proteína + B12

Absorção Duodeno Hc- B12 FI + B12 FI-B12 Hc + B12 FI-B12 absorvidas Hc-B12 excretadas nas fezes Remove análogos de vit B12 (formados durante o processamento e pela microflora intestinal) pH básico e enzimas pancreáticas Hc + B12

Absorção Íleo Fígado Tecidos B12 B12 B12   FI —— FI IFCR B12 + TC-II TC-II–B12 Fígado Tecidos TC-I–B12 TC-I–B12 TC-II–B12 Sangue TC-I–B12 TC-II–B12

Slides complementares

Grupo heme

Vitamina B12 Ligante axial