Síntese e Degradação do Glicogênio

Os principais sítios de armazenamento de glicogênio são o músculo e o fígado. Nestes tecidos o glicogênio é armazenado na forma de grânulos, aonde estão presentes também as enzimas responsáveis pela sua metabolização. A fisiologia do músculo esquelético é diferente daquela do fígado, pois somente estoca glicogênio para satisfazer suas necessidades próprias, enquanto que o glicogênio armazenado pelo fígado é utilizado principalmente para manutenção dos níveis de glicose sanguíneos. A síntese e a degradação do glicogênio estão diretamente relacionadas à ação de duas enzimas, a glicogênio sintetase (síntese) e a glicogênio fosforilase (degradação), as quais estão sob a regulação dos hormônios insulina e glucagon.

Síntese

Após uma refeição rica em carboidratos e com a elevação da concentração da glicose sanguínea ocorre a liberação de insulina pelo pâncreas. No fígado e músculo, a insulina tem um efeito imediato, que é caracterizado pela ativação da enzima glicogênio sintetase, a qual converte o excesso de glicose livre em uma cadeia de glicose denominada glicogênio.

A glicose circulante entra nas células hepáticas e musculares através do transportador de alta capacidade do tipo GLUT, sendo que a concentração elevada de glicose intracelular provoca a dissociação da hexoquinase da sua proteína nuclear reguladora. Uma vez ativa, a hexoquinase fosforila a glicose, formando glicose 6-fosfato, o que estimula a glicólise (nas células musculares) e fornece o material para a síntese do glicogênio. Essa síntese pode chegar até 10% do peso total do fígado. O glicogênio hepático serve como reservatório de glicose para os tecidos, quando a glicose da alimentação não está disponível (particularmente para o sistema nervoso central).

Degradação

Quando os níveis de glicose sanguínea diminuem, ocorre um aumento na secreção do hormônio glucagon, que tem a função principal de sinalizar a liberação de glicose para a circulação, proveniente da degradação do glicogênio hepático. O glucagon liga-se ao seu receptor de membrana nos hepatócitos e acarreta na ativação de uma enzima denominada PKA (Proteína Quinase A). Video Glucagon

Essa enzima, por sua vez, inativará por fosforilação a enzima glicogênio sintetase, bloqueando a síntese de glicogênio. A PKA também inativa a PFK-1 (fosfofruto quinase) reduzindo desta forma a glicólise. Nessa condição, o fígado produz glicose 6-fosfato pela quebra do glicogênio e por gliconeogênese, e cessa o emprego da glicose tanto para alimentar a via glicolítica como para a síntese do glicogênio, maximizando desta forma a quantidade de glicose que ele pode lançar na corrente sanguínea.

A quebra do glicogênio requer uma reação de desramificação para fosforolisar as ligações glicosídicas dos resíduos de glicose, nos pontos ramificados da estrutura de glicogênio. A primeira reação é catalisada pela enzima glicogênio-fosforilase, a qual cliva as ligações (alfa 1-4) do glicogênio. Neste instante, moléculas de glicose 1-fosfato são liberadas. A enzima fosfoglicomutase pode converter a glicose 1-fosfato em glicose 6-fosfato (reação reversível). Assim, a glicose 6-fosfato pode ser disposta para a glicólise no músculo (Video glicólise), ou para elevar a glicemia pelo fígado.

REFERÊNCIAS

CAMPBELL, Mary K. Bioquímica, 3 ed. Porto Alegre: Artmed, 2000.

 NELSON, David L;Cox, Michael M.; Lehninger-Princípios de Bioquímica, 4 ed. São Paulo: Savier, 2006.

ROBERGS, Roberto A; ROBERTS, Scott O. Princípios Fundamentais de Fisiologia do Exercício para Aptidão, Desempenho e Saúde. 1 ed. São Paulo: Phorte, 2002.

Regulação da glicemia

A regulação da glicemia no organismo depende basicamente de dois hormônios, o glucagon e a insulina. A ação do glucagon é estimular a produção de glicose pelo fígado, e a da insulina é bloquear essa produção, além de aumentar a captação da glicose pelos tecidos periféricos insulino-sensíveis. Com isso, eles promovem o ajuste, minuto a minuto, da homeostasia da glicose.

Os níveis normais de glicose no sangue são de até 99mg/dl pré-prandial (período que antecede a alimentação), e até 140 mg/dl pós-prandial (1 ou 2 horas após a alimentação) . Níveis alterados desses valores podem sugerir crises hiperglicêmicas ou hipoglicêmicas.

Assim, a hiperglicemia caracteriza-se pelo excesso de glicose no sangue, podendo ocorrer em duas fases: hiperglicemia de jejum, que é o nível de glicose acima das taxas consideradas normais após jejum de 8 horas; e hiperglicemia pós-prandial, que é o nível de glicose acima dos considerados normais nesse período de 1 ou 2 horas após a alimentação.

A hipoglicemia, por sua vez, ocorre quando há uma queda excessiva nos níveis de glicose, frequentemente abaixo de 70 mg/dl, com aparecimento rápido de sintomas, sendo alguns deles fome, fadiga, tontura, palidez, pele fria e úmida, visão turva e confusão mental. Se não for tratada, pode levar ao coma.

 Quanto ao estado normal de jejum, pequenos aumentos na taxa de glicemia levam à supressão da produção de glucagon e ao aumento da produção de insulina, enquanto as hipoglicemias levam a um aumento na produção de glucagon e à redução da produção de insulina. Já no estado pré-prandial, as percentagens de consumo de glicose são representadas da seguinte maneira: pelo sistema nervoso central (50 %), pelo músculo (25 %) e pelos tecidos esplâncnicos (25 %).

Percentagens de consumo de glicose pelos tecidos. Clique aqui para ampliar.

Em uma situação de jejum, com concentrações de glicose sanguínea entre 80 e 90 mg/dl, a liberação de insulina pelo pâncreas ocorre numa taxa basal de cerca de 25 ng/min/kg de peso corporal. Se aumentarem os níveis de glicose no sangue em duas ou três vezes do normal, a liberação de insulina pelo pâncreas terá um aumento acentuado, podendo chegar a taxas de aproximadamente 250 ng/min/kg de peso corporal. A concentração plasmática de insulina aumenta por quase 10 vezes dentro de 3 a 5 minutos após elevação aguda do nível de glicose. Esse aumento resulta da liberação imediata de insulina estocada no pâncreas. O "desligamento" da secreção de insulina ocorre de maneira rápida, levando de 3 a 5 minutos após a redução do nível da glicemia para os valores de jejum.

O mecanismo de feedback criado em resposta à secreção da insulina tem papel importante para a regulação do nível da glicemia. Assim, uma elevação nesse nível aumenta a secreção de insulina, que, por sua vez, aumenta o transporte de glicose para o fígado, para o músculo e para as outras células, reduzindo, dessa forma, o nível da glicemia ao seu valor normal, acarretando em uma redução da liberação de insulina pelo pâncreas. (video insulina)

 A  insulina, através de sua ação estimulatória sobre a captação de glicose pelas células, promove a utilização dos carboidratos para obtenção de energia, enquanto deprime a utilização de gorduras (ácidos graxos).

Baixas concentrações de glicose no sangue provocam a liberação do hormônio glucagon, o qual acelera a liberação da glicose a partir do glicogênio no fígado (glicogenólise) e altera o metabolismo dos combustíveis tanto no fígado, quanto nos músculos. Neste sentido, esta alteração no metabolismo estimula a oxidação dos ácidos graxos, economizando, assim, a glicose, para que possa ser usada pelo cérebro. Durante o jejum prolongado, os triacilgliceróis tornam-se o combustível principal; o fígado converte os ácidos graxos em corpos cetônicos para exportá-los para outros tecidos, inclusive para o cérebro.

REFERÊNCIAS

GELONEZE, Bruno; LAMOUNIER, Rodrigo N.; COELHO, Otavio R. Hiperglicemia pós-prandial: tratamento do seu potencial aterogênico. Arquivo Brasileiro de Cardiologia. Vol.87, n.5, São Paulo, nov. 2006.

GUYTON, Arthur C. M. D.; HALL, John E. P. D. Tratado de Fisiologia Médica.10 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan S.A, 2002.

NELSON, David L; COX, Michael M.; Lehninger - Princípios de Bioquímica. 4 ed. São Paulo: Savier, 2006.