Metabolismo de lipídios e corpos cetônicos

Até o momento, vimos que a glicose é um importante combustível energético para nosso organismo. Através dela, nossas células realizam a glicólise, o ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativa, produzindo ATP. Entretanto, além da glicose, é possível produzir ATP, a partir dos ácidos graxos. Os ácidos graxos são os lipídios mais abundantes em nosso organismo.

Eles são estocados na forma de triacilglicerol em nossos adipócitos. Os ácidos graxos são formados por longas cadeias carbônicas e por meio da união de três ácidos graxos à uma molécula de glicerol, forma-se o triacilglicerol. Em alguns órgãos como coração, os ácidos graxos fornecem até 80% da energia necessária para as células (NELSON, 2014).

A partir dos ácidos graxos, podemos obter Acetil-CoA, e ele será oxidado no Ciclo de Krebs. O processo pelo qual os ácidos graxos são convertidos em Acetil-CoA chama-se β-oxidação. Além disso, o Acetil-CoA obtido pode ser convertido em outros compostos, como os corpos cetônicos.

Em condições de baixas concentrações de glicose no sangue, e síntese de corpos cetônicos pode suprir parte da necessidade cerebral por glicose. A β-oxidação e o metabolismo de corpos cetônicos serão nossos próximos objetos de estudo.

Agora, assista a videoaula abaixo e amplie seus conhecimentos sobre o tema.

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Antes de iniciarmos o conteúdo de metabolismo dos ácidos graxos, vamos explorar como eles são digeridos, absorvidos e transportados em nosso organismo.

3.3.1. Digestão, absorção e transporte de lipídios

Basicamente, há três formas de obtenção de lipídios pelas células: obtêm gorduras na dieta, mobilizam gorduras armazenadas em tecidos especializados (tecido adiposo, consistindo em células chamadas adipócitos) e, no fígado, convertem o excesso dos carboidratos da dieta em gordura para a exportação aos outros tecidos (NELSON, 2014). A absorção de lipídios provenientes da dieta se inicia no intestino, com ação dos sais biliares e enzimas lipases que convertem as gorduras da dieta (na forma de triacilgliceróis) em glicerol e ácidos graxos livres para serem absorvidos. Eles são absorvidos e convertidos novamente em triacilgliceróis, incorporados em quilomícrons e transportadas para diversos órgãos pela corrente sanguínea e sistema linfático. Ao chegar aos tecidos periféricos, enzimas lipase presentes nos capilares sanguíneos, converte os triacilgliceróis em ácidos graxos livres e glicerol, para que os mesmos sejam absorvidos pelas células. Nas células, eles podem ser consumidos na produção de energia (como nos músculos) ou serem estocados na forma de triacilgliceróis novamente (como nos adipócitos). A imagem abaixo ilustra esse processo.

Figura 13 - Digestão, absorção e transporte de lipídios provenientes da dieta. Fonte: Nelson (2014, p. 668).

Em situações de jejum, ou quando a glicemia começa a baixar, há liberação do hormônio pancreático glucagon. Nesse cenário, há ativação de enzimas lipases no tecido adiposo (hormônio sensíveis) que fazem a quebra de triacilgliceróis em ácidos graxos livres e glicerol. Os ácidos graxos são liberados do adipócito para a corrente sanguínea, onde se liga a proteína plasmática albumina. Ligados a essa proteína solúvel os ácidos graxos são transportados aos órgãos como coração e músculo. Já o glicerol, liberado pela ação das lipases é utilizado como precursor da gliconeogênese no fígado. Aproximadamente 95% da energia disponível nos triacilgliceróis se concentra nos ácidos graxos e apenas 5% no glicerol (NELSON, 2014).

Uma vez transportados pela membrana plasmática, os ácidos graxos livres (provenientes da dieta ou dos estoques do tecido adiposo) chegam ao citoplasma das células. Entretanto, as enzimas necessárias para a degradação de ácidos graxos nas células encontram-se nas mitocôndrias. Os ácidos graxos mais comuns em nosso organismo possuem 16 átomos de carbono ou mais (ex. ácido palmítico, 16 carbonos, e ácido esteárico, 18 carbonos), e não conseguem passar pela membrana mitocondrial livremente. Portanto, se faz necessária uma série de reações através do Ciclo da Carnitina. O ácido graxo é inicialmente convertido em Acil-CoA graxo. Nesse processo, o ácido graxo é ligado a uma coenzima A pela ação da enzima acil-coa sintetase com consumo de 1 ATP.

Figura 14 - Conversão de um Ácido Graxo em um Acil-CoA graxo. Fonte: Construída pelo autor, adaptada de Baggot [s.d].

A membrana interna da mitocôndria é impermeável a Acil-CoA graxo, por isso através da ligação a uma molécula de Carnitina, ele consegue ser transportado para a matriz mitocondrial, voltando a sua forma original de Acil- CoA graxo posteriormente, liberando a Carnitina para realizar outros transportes. Sendo assim a Carnitina desempenha papel essencial no metabolismo dos ácidos graxos para produção de energia (MARZZOCO, 2015). Uma vez na matriz mitocondrial pode-se iniciar a β-oxidação, na qual a cadeia do ácido graxo (agora acil-CoA graxo) poderá ser oxidada.

A β-oxidação, ou Ciclo de Lynen, é um processo de oxidação dos ácidos graxos que ocorre na matriz mitocondrial. Muitos tecidos utilizam ácidos graxos como fonte de produção de energia na forma de ATP, como, por exemplo, os músculos e coração. O Cérebro e as hemácias não utilizam lipídios, fazendo uso exclusivamente de carboidratos para produção de energia.

Graças ao transporte, com auxílio de Carnitina, o Acil-CoA, agora no interior da matriz mitocondrial, sofrerá uma série de reações que culminarão com a formação de múltiplas moléculas de Acetil-coA, com liberação de FADH

2 e NADH. Segundo Marzzoco (2015, p. 198), “Esta via consta de uma série cíclica de quatro reações, ao final das quais a acil-CoA é encurtada de dois carbonos, que são liberados sob a forma de Acetil-CoA, com produção de FADH e NADH”.

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O objeto abaixo você poderá aprender outros aspectos relacionados ao Ciclo de Lynen ou β-oxidação. Fique atento e confira!

Sendo assim, perceba que, em cada volta do ciclo de Lynen, há produção de 1 FADH , 1 NADH, 1 acetil-CoA e 1 2

acil-CoA com dois átomos de carbono a menos que o ácido graxo original. Sempre que o número de átomos de carbono do ácido graxo for par, a última volta do ciclo de oxidação inicia-se com uma acil-CoA de quatro carbonos. Neste caso, são produzidas 2 acetil-CoA (além de FADH e NADH). O número de voltas percorridas por

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um Acil-CoA graxo dependerá do número de carbonos que ele possui. Os ácidos graxos com número ímpar de carbonos (menos comuns em nossa dieta) possuem um mecanismo extra para a última volta no clico de Lynen, quando restam 3 carbonos na cadeia. Para aprender mais sobre o tema, sugerimos que você consulte as indicações de leitura deste tópico.

Vamos tomar como exemplo o ácido palmítico, um ácido graxo de 16 carbonos. São necessárias sete voltas no ciclo, gerando um total de 8 Acetil-CoA, já que na última volta formam-se duas moléculas de Acetil-CoA. Assumindo que no Ciclo de Krebs sejam formados 3 NADH, 1 FADH e 1 ATP por Acetil-CoA oxidado, nesse caso,

2 temos o resultado final apresentado no quadro abaixo.

VOCÊ SABIA?

Você sabia que algumas pessoas utilizam suplementos a base de Carnitina para perder peso? Será que isso é eficiente?

A Carnitina é um composto produzido pelo próprio organismo, a partir dos aminoácidos lisina e metionina, sendo considerado um micronutriente não essencial. Alguns indivíduos fazem uso de suplementos a base de Carnitina (L-carnitina ou derivados), buscando acelerar a perda de peso ou melhorar desempenho esportivo. De acordo com a International Society of Sports , em uma publicação recente (KERKSICK, 2018), esse assunto ainda é um tanto Nutrition

quanto controverso no meio científico, não havendo consenso entre o real benefício da suplementação de Carnitina para perda de peso e/ou melhora no rendimento esportivo. Leia o texto que se encontra no link abaixo e saiba mais sobre esse assunto e sobre outros suplementos comumente utilizados por praticantes de esportes! Disponível em: <https://www.

>.

Quadro 1 - Quantidade de ATP formado na oxidação (β-oxidação e ciclo de Krebs) do ácido palmítico e seus intermediários.

Fonte: Elaborado pelo autor (2018).

Fica evidente que o rendimento em mols de ATP é muito maior a partir de uma molécula de ácido graxo do que a partir de uma molécula de glicose. Mesmo que esse ácido graxo tivesse apenas 6 carbonos (o mesmo número de carbonos que a glicose) ainda assim, seriam produzidos mais ATPs que os 32 produzidos pela oxidação total da glicose.

A seguir, você estudará acerca da síntese de ácidos graxos. Além disso, também conhecerá sobre o metabolismo de corpos cetônicos. Fique atento!

3.3.2 Síntese de ácidos graxos e Metabolismo de corpos cetônicos

Como visto até agora, o Acetil-CoA é um composto chave nos processos metabólicos celulares. A partir dele é possível produzir energia na forma de ATP, porém ele também pode ser utilizado para síntese “de novo” de macromoléculas. De forma geral, a célula poderá se deparar com um excesso de Acetil-CoA em duas situações quase que opostas: 1) Quando ingerimos muito carboidrato e 2) quando estamos em jejum prolongado.