Integração Metabólica: Introdução Bioquímica para Enfermagem – Bloco III Prof. Olavo Amaral Outubro de 2011

O que é integração metabólica?

O que é metabolismo?

Por que precisamos de reações químicas para manter a vida?

Por que precisamos de reações químicas? Energia Crescimento Manutenção Reprodução

Por que precisamos de reações químicas? Energia Crescimento Manutenção de estrutura Reprodução (...) Todos estes processos requerem reações metabólicas! Lavoisier

Por que precisamos de reações químicas? Energia Crescimento Manutenção de estrutura Reprodução (...) Todos estes processos requerem reações metabólicas! Mas... - Será que estes requerimentos são sempre iguais? Lavoisier

Como o ambiente varia?

Como o ambiente varia?

Como o ambiente varia?

Como o ambiente varia?

Como o ambiente varia?

tem de responder ao ambiente? Por que o metabolismo tem de responder ao ambiente?

Homeostase (do grego: ὅμοιος, homoios, "similar"; and ἵστημι, histēmi, "permanecer“) - Conceito proposto em 1932 por Walter Cannon, definido como a propriedade de um sistema de regular o seu meio interno de forma a manter uma condição constante, independente das variações do meio externo. Ou seja, diversas condições internas tem de ser mantidas constantes, mesmo que o meio apresente variações.

Homeostase - Muitas coisas tem que ser mantidas constantes!

- Muitas coisas tem que ser mantidas constantes! Homeostase - Muitas coisas tem que ser mantidas constantes! Variação de temperatura corporal é mínima

Homeostase - Muitas coisas tem que ser mantidas constantes!

- Muitas coisas tem que ser mantidas constantes! Homeostase - Muitas coisas tem que ser mantidas constantes! Níveis normais de glicose

Regulação metabólica - Para responder ao ambiente, metabolismo tem de ser regulado de acordo com ele. - Regulação constante do metabolismo é fundamental para a vida!

Como regular? Como manter níveis constantes de glicose no sangue?

Regulação da ingestão Receptores no hipotálamo regulam a sensação de fome, a partir de substâncias secretadas pelo corpo. Leptina

Regulação da ingestão Receptores no hipotálamo regulam a sensação de fome, a partir de substâncias secretadas pelo corpo. Camundongo normal Gene da leptina mutado Leptina

Regulação da ingestão - No entanto, nem sempre temos o que precisamos à disposição, nem podemos comer tudo o que precisamos.

Regulação metabólica - Diversas substâncias tem de ser produzidas dentro do corpo, a partir de compostos ingeridos na dieta. Lavoisier

Metabolismo - Em última análise, nada mais é do que uma maneira de transformar as substâncias obtidas do meio nas substâncias que o organismo necessita para a sobrevivência, conforme as necessidades do mesmo.

Metabolismo - Em última análise, nada mais é do que uma maneira de transformar as substâncias obtidas do meio nas substâncias que o organismo necessita para a sobrevivência, conforme as necessidades do mesmo. No entanto, transformar uma coisa em outra nem sempre é simples!

O que é uma via metabólica?

O que é uma via metabólica? Uma sequência de reações químicas que transforma um substrato em um produto final. A B C D E

O que é uma via metabólica? Uma sequência de reações químicas que transforma um substrato em um produto final. A B C D E Glicose Piruvato Glicólise

O que é uma via metabólica? Parece simples... Mas... Glicólise

O que é uma via metabólica? Parece simples... O metabolismo não é uma linha reta! Glicólise

Como regular o metabolismo?

Como regular o metabolismo?

Regulação metabólica A B C D E A B C D E Ocorre através da modulação do fluxo de substâncias através das diferentes vias metabólicas. A B C D E A B C D E

Regulação metabólica A B C D E A B C D E F Ocorre através da modulação do fluxo de substâncias através das diferentes vias metabólicas. A B C D E A B C D E F

Regulação metabólica A B C D E Como regular o fluxo de substâncias por uma via metabólica? A B C D E

Regulação metabólica A B C D E A B C D E Como regular o fluxo de substâncias por uma via metabólica? Concentração de substratos e produtos Velocidade de reação A B C D E A B C D E

Regulação metabólica O que regula o fluxo de substâncias por vias metabólicas? Concentração de substratos e produtos Velocidade de reação Aporte Transporte Excreção Temperatura pH Enzimas

Regulação metabólica O que regula o fluxo de substâncias por vias metabólicas? Concentração de substratos e produtos Velocidade de reação Aporte Transporte Excreção Temperatura pH Enzimas !!!

Como regular uma enzima?

Regulação alostérica

Modificação covalente Fosforilação Acetilação Glicosilação Ubiquitinação Fucosilação Sumoilação etc.

Regulação da concentração Diferentes níveis: - Transcrição - Processamento mRNA - Degradação mRNA - Tradução - Processamento proteína - Degradação proteína

O problema... - Metabolismo deve ser regulado de forma harmônica nos diferentes tecidos, ou seja, deve funcionar de maneira integrada.

O problema... Metabolismo deve ser regulado de forma harmônica nos diferentes tecidos, ou seja, deve funcionar de maneira integrada. Caso contrário...

Como fazer o metabolismo funcionar de maneira integrada?

Integração metabólica Funcionar de maneira integrada significa responder de maneira integrada ao ambiente!

Integração metabólica Requisitos: 1. Precisamos de um sensor de que algo mudou no ambiente.

Integração metabólica Requisitos: 1. Precisamos de um sensor de que algo mudou no ambiente.  Glicose: Célula beta pancreática

Integração metabólica Requisitos: 1. Precisamos de um sensor de que algo mudou no ambiente. Perigo: sistemas sensoriais

Integração metabólica Requisitos: 2. Precisamos de algo para sinalizar a mensagem.

Integração metabólica Requisitos: 2. Precisamos de algo para sinalizar a mensagem. Aonde queremos que ela chegue?

Sinalização intercelular Autócrina: da célula para ela mesma Justácrina: da célula para outras em contato direto Parácrina: da célula para a vizinhança Endócrina: da célula para a corrente sanguínea

Sinalização parácrina Resposta inflamatória local

Sinalização endócrina  Glicose:  Insulina circulante

Sinalização endócrina Agindo em múltiplos órgãos, a insulina permite que o metabolismo ocorra de maneira coordenada

Integração metabólica Requisitos : 3. Precisamos que outras células possam receber a mensagem.

Integração metabólica Requisitos : 3. Precisamos que outras células possam receber a mensagem. Receptor de insulina

Integração metabólica Requisitos : 3. Precisamos que outras células possam receber a mensagem. Receptor ligado a proteína G (glucagon/adrenalina)

Integração metabólica Requisitos : 4. Precisamos passar a mensagem para dentro da célula.

Integração metabólica Requisitos : 4. Precisamos passar a mensagem para dentro da célula. Transdução de sinal do glucagon/adrenalina

Transdução de sinal da insulina

Transdução de sinal Sinalização intracelular distinta em diversos tecidos permite respostas diferentes a um mesmo sinal, possibilitando a regulação!

Integração metabólica Conceito chave: nada acontece sozinho!

Integração metabólica Conceito chave: nada acontece sozinho! Se quisermos entender o que está acontecendo com o corpo, é melhor esquecer os detalhes e tentar enxergar o todo.

Estado alimentado

Estado alimentado

Estado alimentado

Estado alimentado

Estado de jejum

Estado de jejum

Estado de jejum

Anabolismo e catabolismo Corpo funciona “em bloco” no estado alimentado e no jejum!

Estado pós-alimentar Anabolismo Utilização de nutrientes provindos da dieta. Transporte de nutrientes para armazenamento. Síntese de macromoléculas para armazenamento de energia.

Estado de jejum Catabolismo - Utilização de reservas energéticas do corpo. Transporte de nutrientes para órgãos que precisam deles. Quebra de macromoléculas em compostos menores, que por sua vez são oxidados a CO2.

Uma ressalva... Nada é tão bem definido quando mostram as figurinhas... Vias metabólicas não ligam ou desligam: simplesmente ficam mais ou menos ativas!

Uma ressalva... - Vias metabólicas opostas estão sempre funcionando ao mesmo tempo, ainda que em velocidades diferentes. - Gera gasto energético, mas permite regulação rápida e precisa.

Moral da história - Regulação do metabolismo em resposta a estímulos é fundamental para a manutenção da homeostase e da vida do organismo.

Mas... O que acontece quando a regulação falha?

Disfunção metabólica Diabetes melitus Obesidade Desnutrição Câncer Cirrose Erros inatos etc.

Disfunção metabólica Diabetes melitus Obesidade Desnutrição Câncer Cirrose Erros inatos do metabolismo etc.

Diabetes melitus Deficiência na sinalização por insulina. Tipo I : de causa auto-imune, em jovens, cursa com destruição das células beta do pâncreas e perda da capacidade de produção de insulina. Tipo II : de causa multifatorial, a partir da meia-idade, cursa com resistência progressiva à ação da insulina e múltiplas alterações metabólicas.

Diabetes melitus Como o corpo vai responder à deficiência na sinalização pela insulina?

Diabetes melitus - Na falta de sinalização por insulina, o metabolismo tende a funcionar como se estivesse em jejum (mesmo não estando)!

Diabetes melitus - Alterações não só na glicose sanguínea, mas no metabolismo como um todo!

Diabetes melitus Disfunção multissistêmica Sistema endócrino. Sistema cardiovascular. Sistema nervoso. Sistema imunológico. etc.

Diabetes melitus - Entender a doença ajuda a entender a função normal. - Entender a função normal é fundamental para entender a doença.

Objetivos do bloco Compreender... ... como a regulação do metabolismo propicia que o corpo funcione de maneira integrada. ... como acontece o metabolismo dos ácidos graxos no estado alimentado e no jejum. ... como acontece o metabolismo dos aminoácidos no estado alimentado e no jejum. ... como os níveis sanguíneos e intracelulares de glicose e outras substâncias são mantidos constantes. ... como ocorrem algumas consequências da desregulação da integração metabólica.

Depois do intervalo, algumas orientações...