Bioquímica ii 11 lipolise (arlindo netto)

Arlindo Ugulino Netto – BIOQUÍMICA II – MEDICINA P2 – 2008.1

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FAMENE NETTO, Arlindo Ugulino. BIOQUÍMICA

LIPÓLISE – DEGRADAÇÃO DOS ÁCIDOS GRAXOS (Profª. Maria Auxiliadora)

A lipólise consiste no processo de obtenção de energia a partir dos triglicerídeos, por meio da oxidação dos ácidos graxos. Com a síntese dos ácidos graxos e seu armazenamento, eles agora podem servir como fonte de energia caso haja uma necessidade energética, sendo eles metabolizados pelo sistema da β-oxidação. Os lipídios constituem a maior fonte de energia para o nosso organismo, com destaque para os ácidos graxos. Porém, a glicólise é imprescindível para os eritrócitos e células do SNC.

O processo de lipogênese, ou seja, a armazenagem de carbono na forma de triglicerídeo (TGL), é mediado pela insulina. Quando a glicemia e a oferta de carboidratos exógena diminuem, estimula-se a liberação do glucagon, que tem função glicogenolítica, em nível de tecido hepático. Como a reserva de glicogênio é baixa, para manter a glicemia, o fígado começa a realizar a gliconeogênese. E para que ocorram essas vias, é necessário o fornecimento de energia, função esta garantida pelo metabolismo dos ácidos graxos. No adipócito, rico em TGL estocado, o glucagon liga-se ao seu receptor, formando o AMPc como segundo mensageiro. Este então, ativa a PKA, fazendo fosforilar uma lipase no interior do adipócito. Essa lipase começa a degradar os TGL armazenados, liberando então, ácidos graxos livres para o sangue. ENZIMAS TRIACILGLICEROL LIPASES

• Lipase pancreática: (suco pancreático) digestão dos triacilgliceróis da dieta, com especificidade para ésteres primários.

• Lipase endotelial: ativada pela apo CII e degrada os TGL das lipoproteínas. • Lipase sensível ao hormônio: (adipócitos) mobilização das gorduras, sendo estimulado pela fosforilação do

glucagon. Os ácidos graxos livres são distribuídos para os tecidos servindo como fonte de energia. Os hormônios glucagon e epinefrina, secretado em respostas a níveis baixos de glicose no sangue, ativam a adenilato ciclase presente na membrana plasmática do adipócito, aumentado a concentração intracelular de AMPc. O AMPc fosforila uma proteína quinase dependente de AMPc. Deste modo, a enzima lipase de triacilglicerol sensível a hormônio é ativada hidrolisando os triacilglicerol em ácido graxo e glicerol.

• Lipase ácida: (lisossomos) catabolismo intracelular das lipoproteínas presentes nos lisossomos. • Lipoproteína lipase: (capilares) hidrólise dos triacilglicerois das lipoproteínas. • Lipase hepatica: (fígado) catabolismo de lipoproteínas.

HIDRÓLISE DO TRIACIGLICEROL O passo inicial da lipólise consiste na hidrólise dos triglicerídios, formando glicerol e três moléculas de ácidos graxos. A degradação dos ácidos graxos representa uma energia 2,5 vezes maior que a energia liberada pela glicose, ou seja, é de 9cal/g de lipídios. ÁCIDO GRAXO

Ácidos graxos são ácidos monocarboxílicos de cadeia normal que apresentam o grupo carboxila (COOH) ligado a uma longa cadeia alquílica, saturada ou insaturada. Como nas células vivas dos animais e vegetais os ácidos graxos são produzidos a partir da combinação de acetilcoenzima A, a estrutura destas moléculas contém números pares de átomos de carbono. Mas existem também ácidos graxos ímpares, apesar de mais raros.


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A numeração dos ácidos graxos é feita a partir do carbono do grupo carboxila, com numeração crescente até o grupo metil. Seus carbonos podem ser designados também por letras gregas, em que α é o segundo carbono (ligada ao COOH) e o último carbono é chamado de carbono ω (ômega). FUNÇÕES DOS ÁCIDOS GRAXOS

� Utilizados como fonte de energia. � Componentes dos fosfolipídeos. � São armazenados na forma de triglicerídeos.

DESTINO DOS ÁCIDOS GRAXOS

Os ácidos graxos livres (AGL), aqueles que foram hidrolisados do glicerol do TGL, são liberados na corrente sanguínea, onde se ligam à albumina (por serem hidrofóbicos) para ser transportados para os músculos esqueléticos, coração e córtex renal.

A albumina, além de uma importante função na manutenção da pressão coloidosmótica, ela transporta ácidos graxos (hidrofóbicos) livres para distribuí-los aos tecidos. Como a membrana das células é lipoprotéica, os ácidos graxos passam para o interior da célula por simples difusão. DESTINO DO GLICEROL

O glicerol liberado, é transportado através do sangue até o fígado onde é fosforilado pela glicerol cinase, formando glicerol-3-fosfato. Ele pode ser oxidado para formar triacilglicerol no fígado ou pode ser oxidado a diidroxiacetona fosfato, e convertido a gliceraldeído 3-fosfato (pela triose fosfato isomerase), entrando na via glicolítica. OBS1: O tecido nervoso, as hemácias e a medula adrenal não podem utilizar os ácidos graxos livres plasmáticos como fonte de energia – utilizam apenas a glicose. OBS²: Apenas o glicerol dos TGL são gliconeogênicos, pois os ácidos graxos formam acetil CoA, e esta, para formar piruvato, deveria passar por uma reação reversível, o que não acontece: a formação de acetil CoA a partir de piruvato por meio do complexo da piruvato desidrogenase é uma reação irreversível. β-OXIDAÇÃO A β-Oxidação é a quebra de ácidos graxos para obtenção de energia. O glucagon estimula a ação da enzima lipase sensível ao hormônio, hidrolisando triglicerídios (armazenados no tecido adiposo) em ácidos graxos, que se ligam a albumina para serem transportados pelo sangue (por serem hidrofóbicos). A degradação dos ácidos graxos é necessária tanto para fornecer ATP para que ocorra a gliconeogênese, como também para fornecer energia pela própria degradação dos AG.

Em outras palavras, o catabolismo dos ácidos graxos ocorre na mitocôndria é denominado de β-oxidação, na qual fragmentos de 2 carbonos são sucessivamente removidos da extremidade carboxílica da acilCoA, produzindo acetil-CoA. No entanto, os ácidos graxos livres provenientes da corrente sanguínea que entram no citosol das células (são permeáveis na membrana plasmática), não podem passar diretamente para o interior da mitocôndria, sendo necessária uma série de três reações.

� No citosol, os ácidos graxos são convertidos em acil-CoA graxo pela tiocinase (acil-CoA graxo sintetase). � A membrana mitocondrial interna é impermeável a moléculas grandes e polares como a CoA. Deste modo, a acil-

CoA graxo se liga a carnitina, formando acil-carnitina graxo, que é transportado para a membrana mitocondrial interna, por um transportador específico chamado carnitina-acil transferase I.

� Na matriz mitocondrial, o grupo acil-carnitina se liga a outra molécula de acetil-CoA, regenerando a acil-CoA graxo, que é oxidado por um conjunto de enzimas existente na matriz mitocondrial.

OBS3: O metabolismo dos AG é assim chamada – β-oxidação – devido à quebra sucessiva da ligação entre os carbonos α (segundo carbono, ligado ao grupo carboxila) e β (terceiro carbono) da cadeia do AG.

A β-oxidação ocorre por meio de duas etapas: (1) ativação dos ácidos graxos e (2) β-oxidação propriamente dita. ATIVAÇÃO DOS ÁCIDOS GRAXOS Por ser hidrofóbico, o AG atravessa a membrana plasmática passivamente. Ao entrar no citoplasma, ele sofre uma ativação (bem como ocorre com a glicose, que quando entra na célula, sofre uma fosforilação para ser aprisionada). A ativação do AG é o processo de incorporação de CoA-SH à sua estrutura (ainda no citosol) para a sua futura entrada na mitocôndria. Nesse processo, há um gasto de 2 ATPs independetemente do tamanho da cadeia do AG, formando um acil-CoA (o termo acil é designado para AG com número indeterminado de carbonos) por meio da enzima acil-CoA sintetase (tiocinase).


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A acil-CoA não é permeável à membrana mitocondrial interna. Para o seu transporte para a matriz dessa mitocôndria, a acil-CoA se liga ao aminoácido carnitina, formando o coposto acil-carnitina, liberando a CoA-SH. A canitina é incorporada ao acil-CoA por meio da enzima Carnitina Acil Transferase I, presente na camada externa da membrana mitocondrinal interna. A acil-carnitina entra na matriz mitocondrial por simporte, em troca da carnitina (que atravessará mais acil-Coa). Essa carnitina é resultado da reação inversa realizada pela enzima Carnitina-Acil Transferase II, presente na camada interna da membrana mitocondrial interna, em que há produção de acil-CoA e carnitina a partir da Acil-Carnitina que entrou na matriz. Estando formada a Acil-CoA na matriz mitocondrial, esta irá sofrer metabolismo por meio da β-oxidação.

OBS4: Quando há uma deficiência de carnitina, não há degradação dos lipídios, uma vez que eles não serão transportados por intermédio dela até a matriz mitocondrial. OBS5: O suprimento de carnitina emagrece por aumentar a degradação dos lipídios. β-OXIDAÇÃO Após a ativação do AG, formando acil-CoA, que é carreado para dentro da matriz mitocondrial por intermédio da carnitina, ele vai sofrer a β-oxidação propriamente dita em quatro etapas iniciais:

� 1. Inicialmente, a acil-CoA, que entrou na matriz mitocondrial carreado pela carnitina, vai sofrer uma desidrogenação entre o carbono α e β, produzindo uma insaturação entre esses dois carbonos, reduzindo uma molécula de FAD. Essa reação é catabolizada pela enzima acil-CoA-desidrogenase.

� 2. Essa nova molécula, a trans-∆²-enoil-CoA, sofre uma hidratação por meio da enzima enoil-CoA-hidratase. Um hidrogênio da água se liga ao carbono α e a hidroxila se liga ao carbono β, formando um álcool.

� 3. Em seguida, o álcool (3-L-Hidroxiacil-CoA) sofre uma oxidação em que uma molécula de NAD é reduzida, por meio da enzima 3-L-Hidroxiacil-CoA desidrogenase. Dessa oxidação, forma-se uma cetona no carbono β.

� 4. Essa cetona (β-acil-CoA) é quebrada pela enzima β-acil-CoA tiolase, formando acetil CoA e um composto acil com dois carbonos a menos. Este volta ao início para sofrer as quatro reações, produzindo novamente outra molécula de acetil CoA e outro composto acil com dois carbonos a menos (quatro a menos, quando em relação ao primeiro).


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Percebe-se então que, a cada β-

oxidação, há a formação de FADH2, NADH2 e Acetil CoA (cujo destino será o ciclo de Krebs) e uma nova molécula de AG com dois carbonos a menos que a quantidade inicial.

Caso a β-oxidação fosse do ácido palmítico (16C), por exemplo, ele sofreria 7 β-oxidações. Com isso, tem-se o seguinte rendimento (vide ao lado): OXIDAÇÃO DE ÁCIDOS GRAXOS DE CADEIA ÍMPAR

Os ácidos graxos saturados com um número ímpar de carbono são oxidados pela mesma via de oxidação dos ácidos graxos pares. Os três carbonos finais formam o propianil CoA (C3), que é metabolizado através de 3 etapas, formando o Succinil-CoA, que também é intermediário do ciclo de Krebs.

OXIDAÇÃO DE ÁCIDOS GRAXOS INSATURADOS Ácidos graxos insaturados são degradados normalmente pela β-oxidação até aparecer a primeira insaturação (dupla ligação) na forma Cis. Nesse momento, há apenas uma reação para converter essa insaturação na forma Cis para a forma Trans, continuando, a partir daí, a β-oxidação. Isso acontece porque alguma das enzimas envolvidas na β-oxidação tem capacidade apenas de quebrar ligações trans. Caso o AG seja insaturado na forma trans, haverá β-oxidação normal com a ausência da 1ª reação (desidrogenação pela desidrogenase), causando uma carência de uma molécula de FAD reduzido (FADH2 � 2 ATPs).


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α-OXIDAÇÃO DOS ÁCIDOS FITÂNICOS DE CADEIAS RAMIFICADAS O ácido fitânico é um composto instaturado com 15 carbonos presente no fitol das verduras, vegetais em geral, estando presente também, na carde de gado e no leite. No sangue, sua concentração é desprezível de tão pequena. O ácido fitânico é constituído, ao longo de sua cadeia, por grupos metil em que o primeiro está na posição β, impedindo a β-oxidação. A degradação do ácido fitânico dá-se primeiramente por meio da α-oxidação: a enzima α-hidroxilase ocorre a formação de CO2 com participação do carbono α, o que transfere o grupo metil, automaticamente, para um novo carbono α, deixando o carbono β livre para sofrer β-oxidação. A degradação do ácido fitânico fornece, alternadamente, uma molécula de propionil CoA e de acetil CoA. OBS6: Indivíduos com deficiência na enzima α-hidroxilase, apresentará um acúmulo de ácido fitânico no sangue, o que não é o padrão normalidade. Este acúmulo causa a Doença de Refsum, quadro caracterizado por retinite pigmentosa (degeneração da retina, causando baixa acuidade visual) e ataxia (perda da coordenação motora). O tratamento é feito por meio de uma exclusão dos derivados de leite e vegetais da dieta. O excesso de ácido fitânico no sangue, que persiste mesmo com a dieta, passa a ser quebrado pela ω-oxidação (degradação da extremidade oposta à carboxila). BIOSSÍNTESE E UTILIZAÇÃO DOS CORPOS CETÔNICOS

O excesso de acetil CoA vai ocasionar a formação de corpos cetônicos. A acetil CoA formada na oxidação dos ácidos graxos só entra no ciclo do ácido cítrico se a degradação de lipídeos e carboidratos estiverem equilibradas.

A entrada da acetil CoA no ciclo do ácido cítrico, depende da disponibilidade de oxaloacetato para formar citrato. No entanto, durante o jejum prolongado, ou diabetes, o oxaloacetato é usado pela via da gliconeogênese para formar glicose. Deste modo, o acetil CoA em excesso forma corpos cetônicos (acetoacetato, β-hidroxibutirato e acetona).

A formação de corpos cetônicos se inicia com a condensação de duas moléculas de acetil CoA, formando acetoacil-CoA, por meio da enzima tiolase. Em seguida, outra molécula de acetil CoA é adicionada ao acetoacil-CoA, formando o β-hidroxi-β-metil-glutaril-CoA (HMG-CoA), que sofre ação da hidroximetilglutaril-CoA liase, formando os corpos cetônicos: acetoacetato e acetil CoA. A partir deste acetato, será formado a acetona (formada por uma descarboxilação espontânea do acetoacetato), que representa outro corpo cetônico, e o β-hidroxi-butirato (formado pela oxidação do acetoacetato por meio do NAD em uma reação reversível).

� Formação da β-hidroxibutirato: O acetoacetato pode ser reduzido a β-hidroxibutirato pela β-hidroxibutirato desidrogenase em uma reação reversível. O β-hidroxibutirato é considerado mais energético que o acetoacetato pois, quando a reação ocorre no sentido contrário, há a formação de NADH (3 ATPs).

� Formação da acetona: O acetoacetato sofre descarboxilação não-enzimática produzindo acetona e CO2. Um indivíduo com cetose, uma condição patológica na qual o acetoacetato é produzido mais rapidamente do que pode ser metabolizado (jejum prolongado, diabetes), passa a apresentar hálito com odor adocicado, característico de acetona, que é liberada pela respiração por ser volátil.

OBS7: Dentre os três tipos de corpos cetônicos, apenas a acetona não vai ser encontrada no sangue por ser volátil, sendo eliminada pela expiração, o que causa hálito característico da cetoacidose. Logo, a acetona não é utilizada na produção de energia, diferentemente do β-hidroxibutirato e do acetoacetato. OBS8: Produção excessiva de corpos cetônicos no diabetes mellitus (tipo I): Quando a velocidade de formação dos corpos cetônicos é maior que a velocidade de sua utilização, ocorre uma elevação em seus níveis sanguíneos


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(cetonemia) e na urina (cetonúria). Essa condição ocorre em casos de jejum prolongado ou diabetes mellitus não controlado. Em indivíduos diabéticos com cetose severa, a excreção urinária de corpos cetônicos é bastante elevada. Uma elevação da concentração de corpos cetônicos no sangue resulta em acidemia. À medida que os corpos cetônicos circulam no sangue, ocorre a liberação de íons prótons (H+), resultando na diminuição do pH sanguíneo denominado acidose. Além disso, a excreção de glicose e corpos cetônicos pela urina resulta em desidratação. Portanto, o aumento de H+ pode causar uma acidose severa (cetoacidose). OBS9: A cetoacidose é um quadro mais comum para pacientes acometidos de Diabetes tipo I devido a lipólise acelerada e ao acúmulo de corpos cetônicos e íons H+ no sangue desses pacientes, graças a falta de produção de insulina. A cetoacidose é rara nos pacientes de diabetes tipo II porque os adipócitos permanecem sensíveis a insulina (que inibe a lipólise). UTILIZAÇÃO DE CORPOS CETÔNICOS PELOS TECIDOS PERIFÉRICOS

� O fígado libera acetoacetato e β-hidroxibutirato, que são transportados pela corrente sanguínea aos tecidos periféricos para serem usados como combustível alternativo. De fato, o músculo cardíaco e o córtex renal dão preferência ao acetoacetato sobre a glicose, para que a glicose seja apenas utilizada pelo cérebro.

� Em indivíduos bem nutridos, com uma dieta equilibrada, o cérebro e as hemácias utilizam a glicose como única fonte de energia. No entanto, durante o jejum prolongado e em diabetes, o cérebro utiliza o acetoacetato como fonte de energia.

� O acetoacetato é convertido em duas moléculas de acetil-CoA pela ação da CoA transferase específica, que podem entrar no ciclo do ácido cítrico.

� Os animais são incapazes de transformar ácidos graxos em glicose. Ao entrar no ciclo do ácido cítrico, a acetil-CoA é consumida liberando duas moléculas de CO2. Por isso, nos animais, a acetil-CoA ao entrar no ciclo do ácido cítrico não pode ser transformado em piruvato ou oxaloacetato.

OBS10: O SNC não utiliza ácidos graxos para produção de energia por serem muito pouco permeáveis à barreira hematoencefálica. Já os corpos cetônicos, por serem moléculas pequenas, podem ser utilizados como fonte de energia para o sistema nervoso e muscular. OBS11: O cérebro utiliza o corpo cetônico β-hidroxibutirato como fonte de energia transformando-o novamente em acetoacetato, que reage com o succinil CoA, formando succinato + acetil CoA. CONSIDERAÇÕES CLÍNICAS

Doença de Refsum Distúrbio neurológico raro causado pelo acúmulo de ácido fitânico no sangue. O ácido fitânico é formado a partir

do fitol, um constituinte da clorofila, encontrado em plantas comestíveis. O ácido fitânico possui um grupo metila no carbono 3 (beta), que bloqueia a β-oxidação. Normalmente uma α–oxidação remove o grupo metila. Indivíduos com a doença de Refsum apresenta deficiência da enzima α-hidroxilase, resultando no acúmulo de ácido fitânico no sangue. Importância clínica: retinite pigmentosa, perda da audição, catarata e arritimia.

Cetoacidose diabética A cetoacidose diabética é definida como uma disfunção metabólica grave causada pela deficiência relativa ou

absoluta de insulina, associada ou não a uma maior atividade dos hormônios contra-reguladores (cortisol, catecolaminas, glucagon, hormônio do crescimento).

A cetoacidose caracteriza-se clinicamente por desidratação, respiração acidótica e alteração do sensório; e laboratorialmente por:

� Hiperglicemia (glicemia > 250 mg/dl); � Acidose metabólica (pH < 7,3 ou bicarbonato sérico < 15 mEq/l); � Cetonemia (cetonas totais > 3 mmol/l) e cetonúria.

Alguns pacientes podem estar em cetoacidose e ter uma glicemia normal caso tenham usado insulina pouco

tempo antes de virem para a Unidade de Emergência. Outros podem ter glicemia > 250 mg/dl e não estarem em cetoacidose caso não preencham os demais requisitos para o seu diagnóstico.

A princípio o paciente apresenta um quadro clínico semelhante ao inicio do diabetes com poliúra, polidipsia, polifagia, perda ponderal, astenia e desidratação leve. Com a maior elevação e maior duração da hiperglicemia, a polifagia é substituída por anorexia, surgem náuseas e vômitos, a desidratação se acentua, a respiração torna-se rápida e profunda (respiração de Kussmaul), aparece o hálito cetônico, o paciente torna-se irritado e pode ocorrer dor abdominal simulando o abdome agudo. O estágio mais grave é caracterizado por depressão do nível de consciência (confusão, torpor, coma), sinais de desidratação grave ou choque hipovolêmico, arritmia cardíaca e redução dos movimentos respiratórios quando o pH é < 6,9.

Em recém-nascidos e lactentes jovens o quadro clínico não é tão claro, podendo ser confundido com broncoespasmo, pneumonia, infecção urinária, dor abdominal e distúrbios neurológicos.

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