Integração hormonal do metabolismo: jejum, estado alimentado e diabetes
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Insulina, glucagon, adrenalina e cortisol decidem se o corpo guarda ou gasta combustível: a unidade segue o ciclo alimentado, jejum curto e jejum prolongado, com a divisão de trabalho entre fígado, músculo, tecido adiposo, cérebro e hemácias e a cetogênese hepática.
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Insulina, glucagon, adrenalina e cortisol decidem se o corpo guarda ou gasta combustível: a unidade segue o ciclo alimentado, jejum curto e jejum prolongado, com a divisão de trabalho entre fígado, músculo, tecido adiposo, cérebro e hemácias e a cetogênese hepática. Fecha com o diabetes em nível de bioquímica básica, DM1, em que a insulina falta, e DM2, resistência à insulina com deficiência parcial de secreção. Ficam de fora, de propósito, o detalhe de cada via (têm unidade própria), outros hormônios, exercício, gestação, cetoacidose como quadro agudo, complicações crônicas, diagnóstico laboratorial, outros tipos de diabetes (MODY, LADA), ciclo de Cori e ciclo glicose-alanina, adaptação do jejum além de dias, sinalização do receptor de insulina além de Akt/FOXO1 e todo manejo ou dose.
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Essential
- No estado alimentado, a glicose elevada dispara a liberação de insulina pelo pâncreas.
- Com a insulina alta, aumentam a captação, a oxidação e o armazenamento de glicose nos tecidos periféricos, e as vias anabólicas.
- Músculo esquelético e tecido adiposo precisam de insulina para captar glicose: sem ela, o GLUT4 fica predominantemente em vesículas intracelulares.
- No fígado, a glicose-6-fosfato vira glicogênio e os produtos da glicólise sustentam a lipogênese de novo; a insulina reduz a expressão de genes da gliconeogênese.
- No tecido adiposo, a insulina suprime a lipólise e aumenta o transporte de glicose e a lipogênese.
- Cerca de duas horas depois da refeição a insulina cai: a razão insulina/glucagon fica abaixo de 1, com aumento adicional de cortisol e adrenalina.
- No fígado, glucagon e catecolaminas elevam o AMPc, a PKA fosforila e ativa a glicogênio fosforilase, e o fígado libera glicose por glicogenólise.
- No tecido adiposo, a lipólise passa a ser o processo mais importante e libera ácidos graxos livres.
- O fígado usa os ácidos graxos livres circulantes como principal combustível, e a β-oxidação fornece o ATP de que a gliconeogênese depende.
- Lactato, alanina e glicerol chegam ao fígado e são usados na gliconeogênese; o cortisol sustenta o catabolismo proteico que fornece aminoácidos.
- O músculo esquelético passa a captar ácidos graxos; cérebro e hemácias seguem oxidando glicose.
- Quando o jejum se prolonga, a gliconeogênese hepática passa a ser a fonte principal de glicose endógena.
- A lipólise do tecido adiposo libera ácidos graxos livres, que o fígado oxida nas mitocôndrias por β-oxidação.
- O acetil-CoA da β-oxidação é usado na cetogênese e forma β-hidroxibutirato e acetoacetato.
- Os corpos cetônicos são exportados para a circulação e servem de combustível aos tecidos extra-hepáticos; o fígado não os oxida.
- O músculo esquelético capta cetonas; o cérebro só passa a usá-las como combustível predominante depois de dias de jejum.
- No DM1, a destruição das células β, geralmente autoimune, leva a uma deficiência grave da secreção de insulina.
- A insulina é o hormônio que, em condições normais, suprime a lipólise no tecido adiposo e a gliconeogênese no fígado.
- Inferência (não é frase literal da fonte): sem esse freio, espera-se um quadro semelhante ao do jejum, com lipólise, β-oxidação hepática e cetogênese.
- O DM1 clássico tem apresentação abrupta, com maior propensão à cetose e à cetoacidose.
- A cetoacidose ao diagnóstico também pode estar presente em pacientes com DM2; o diagnóstico diferencial com o DM1 usa história clínica, evolução e autoanticorpos.
Insulina: via Akt, que fosforila e inativa a FOXO1 no fígado. Glucagon e catecolaminas: receptores acoplados à proteína G → AMPc → PKA, que ativa a glicogênio fosforilase; os glicocorticoides estimulam a gliconeogênese hepática.
Fígado, com músculo esquelético e tecido adiposo como tecidos-alvo.
In the clinic
No jejum o fígado produz corpos cetônicos a partir do acetil-CoA da β-oxidação, mas não os oxida: quem os consome são os tecidos periféricos.
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Hiperglicemia crônica do diabetes — o mesmo achado, com dois defeitos de base diferentes na via da insulina
DM1 → destruição das células β, geralmente autoimune, com deficiência grave da secreção de insulina; apresentação clássica abrupta, com maior propensão à cetose e à cetoacidose; DM2 → resistência à insulina e deficiência parcial de secreção pelas células β, além de alterações na secreção de incretinas; início insidioso, frequentemente com obesidade e envelhecimento
Na resistência à insulina, a uma insulina plasmática normal os tecidos-alvo não conseguem suprimir a produção endógena de glicose nem a lipólise, nem captar a glicose disponível e armazená-la como glicogênio. No DM2 as taxas de gliconeogênese hepática estão aumentadas e são a causa próxima da hiperglicemia de jejum que define a doença.
A resistência exige maior secreção de insulina, e a insulina plasmática de jejum aumenta; a hiperglicemia de jejum e o DM2 só se desenvolvem quando há defeito tanto nos tecidos-alvo quanto nas células β.
Test yourself before moving on
Logo depois de uma refeição, a glicemia sobe e o pâncreas libera insulina. De modo geral, o que a insulina faz com a glicose do sangue e com o combustível que chegou na refeição?
The answer stays in Assessment, with no spoiler here.
Answer in AssessmentSources (4)
- LeClair RJ. Cell Biology, Genetics, and Biochemistry for Pre-Clinical Students. Virginia Tech (Pressbooks); 2021. Cap. 3, 3.1 Fed and Fasted States.
In the fed state, or postprandial, elevated glucose levels trigger the release of insulin from the pancreas.
- Rui L. Energy metabolism in the liver. Compr Physiol. 2014;4(1):177-197.
In the fed state, glycolytic products are used to synthesize fatty acids through de novo lipogenesis.
- Petersen MC, Shulman GI. Mechanisms of Insulin Action and Insulin Resistance. Physiol Rev. 2018;98(4):2133-2223.
in skeletal muscle, insulin promotes glucose utilization and storage by increasing glucose transport and net glycogen synthesis. In liver, insulin activates glycogen synthesis, increases lipogenic gene expression, and decreases gluconeogenic gene expression. In white adipocyte tissue (WAT), insulin …
- Sociedade Brasileira de Diabetes. Diretriz da Sociedade Brasileira de Diabetes — Classificação do diabetes. diretriz.diabetes.org.br.
O DM1 é causado por destruição das células ß, geralmente autoimune, o que leva a uma deficiência grave da secreção de insulina.
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