Cafeína e oxidação lipídica

              

Vimos anteriormente todo o processo de oxidação lipídica, ficando mais fácil agora citar o nome de enzimas ou vias! Assim, passamos de assuntos mais básicos para outros mais polêmicos..

          Para esse texto, eu contei com a ajuda da mestranda Charlene Blois (Zuka), que é fisioterapeuta e triatleta, ela realiza pesquisa com atletas, cafeína e cortisol. Vamos ao texto:

         A cafeína  é a substância, com propriedades estimulantes, mais conhecida e utilizada no mundo. A administração de cafeína pode ser efetiva no estado de alerta e no desempenho de um exercício físico. A cafeína atua no comportamento fisiológico e neurocognitivo. Dessa forma, possui capacidade de retardar a fadiga, minimizar a dor e influenciar a percepção subjetiva de esforço (PSE). Diversas teorias têm sido propostas para estes efeitos da cafeína. 

             Os primeiros estudos que utilizaram a suplementação com cafeína mostraram elevadas taxas de oxidação lipídica.  A partir disso, a primeira teoria relacionada aos efeitos da cafeína foi de que elevadas taxas de oxidação lipídica geram um efeito poupador do glicogênio intramuscular e consequentemente diminuem a PSE. A segunda teoria está relacionada aos efeitos da cafeína e o aumento da reabsorção de Cálcio pelo retículo endoplasmático. A entrada de cálcio através de receptores rianodina possuirá atuação no aumento da força contrátil em contrações submáximas . No entanto, essa teoria não está comprovada e acredita-se que estes efeitos só aconteceriam com administração de altas doses da substância.

            Novas abordagens mostram um mecanismo de atuação primário da cafeína no Sistema Nervoso Central (SNC) através da via antagonista do receptor de adenosina. Dessa forma, a adenosina deixaria de inibir a reabsorção de neurotransmissores excitatórios, incluindo dopamina e noradrenalina. Consequentemente, a resposta relacionada à cafeína seria aumento da excitação e da atividade espontânea.

          O efeito principal da cafeína na oxidação da gordura é através do estímulo da efedrina. Outros efeitos também são vistos. Nesse artigo http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17906192,  tem uma ótima figura para entendermos a aç]ao da cafeína e de outros estimulantes. 

 

Este termogênico, EGCG, encontrado no chá verde, inibe a COMT, que é uma enzima que degrada a norepinefrina (noradrenalina). Já a efedrina e a anfetamina estimulam a ligação da norepinefrina no seu receptor, enquanto que a sibutramina inibe a saída da norepinefrina da fenda sináptica. Uma vez ligada ao seu receptor, a ação da norepinefrina dentro da célula é por ação de um segundo mensageiro, ou seja, ela estimula a ação da adenil ciclase que quebra ATP em AMPcíclico. E este AMPc é capaz de ativar uma série de ações dentro da célula. A ação da cafeína aqui é inibir a enzima (PDE) fosfodiesterase, que iria degradar o AMPc. O AMPc ativa a PKA (proteína quinase), que estimula o hormônio lipase sensível. No adipócito, este hormônio degrada triacilglicerol em ácido graxo livre e glicerol!

            Entretanto, para tais efeitos é necessário ingerir em torno de 800 mg de cafeína (7 xícaras de café!?!?!). Além disso, essa revisão muito boa http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22136984, conclui que não está muito bem estabelecido, e que teria mais efeito a cafeína e o chá verde juntos!

** Deixem comentários e sugestões sobre o tema! Tb no email helenasmoraes@gmail.com

Metabolismo de carboidrato e gordura: mecanismos de regulação

     Já vimos nos posts anteriores todo o processo de metabolismo de carboidratos, gordura e proteína. Contudo, quais são os mecanismos fisiológicos que permitem que hajam a ativação destas vias durante o exercício?

Metabolismo de carboidrato

     A via mais eficiente para a execução do exercício de intensidade moderada-alta é a glicose. Para que isto ocorra, alguns fatores fisiológicos precisam influenciar na ativação da proteína que estimula a quebra da glicose (fosforilase).   Durante o exercício ocorre um aumento do cálcio no sarcoplasma, também são aumentados os níveis de adrenalina e de AMPc. Todos estes fatores ativam a enzima fosforilase. A fosforilase existem em duas formas: a e b. Quando ela é ativada passa da forma b (menos ativa) para a (mais ativa). Além disso, outros fatores como AMP, IMP, e substrato inorgânico de fosfato (Pi) também influenciam na atividade da fosforilase.

    Os próprios músculos aumentam a capacidade de captação de glicose. Os fatores locais dentro do músculo também exercem um papel importante na captação da glicose. Um receptor da glicose chamado GLUT-4 sai do meio intracelular para a membrana plasmática. Essa translocação pode ocorrer na ausência de insulina, daí a importância da prática de exercícios para os indivíduos diabéticos. 

Metabolismo de gordura

        A gordura endógena representa  70 a 80% do estoque total de energia do corpo, sendo esta (quase toda) estocada como triglicerídeo no tecido adiposo, enquanto 2 a 3 % são estocadas dentro das fibras musculares esqueléticas como triglicerídeo intramuscular. Vários processos regulam a lipólise. O inibidor mais potente é a insulina, enquanto que os ativadores mais potentes são as catecolaminas. Os glicocorticóides e o hormônio do crescimento também estimulam a lipólise. 

      A oxidação de gordura durante o exercício é influenciada pela intensidade, duração, e disponibilidade de ácido graxo livre e pela disponibilidade de carboidrato. Além disso, o consumo de cafeína também pode aumentar a oxidação de gordura.. (tema do próximo post)

     

Metabolismo de proteína

                 A proteína também pode ser usada como combustível energético, porém de uma maneira muito ineficiente. Para que isso ocorra é necessário primeiro convertê-la em glicose e em casos de inanição, ou depleção energética severa, as proteínas são usadas para gerar ácidos graxos livres. Esses dois processos são chamados de gliconeogênese e lipogênese, respectivamente. 

        As proteínas são formadas por aminoácidos, os quais são quebrados e aí sim convertidos em glicose ou em vários intermediários do metabolismo oxidativo (como já são familiares para vocês: o piruvato e a acetil-CoA). A energia produzida pelas proteínas não são facilmente determinadas porque elas contém nitrogênio, que são liberados e não podem ser oxidados pelo organismo. Assim, são convertidos em uréia e excretados, principalmente, na urina. Por conta disso, utilizamos muito pouca proteína durante o repouso e durante o exercício, segundo os livros de fisiologia é cerca de 5 a 10% da energia total desprendida.

       Vamos ver como isso ocorre: para degradar os aminoácidos é necessário primeiro remover o grupo amino, que é retirado pela aminotransferase, e transferido para a-cetoglutarato, formando um a-cetoácido e glutamato. Na segunda etapa, o glutamato pode seguir dois caminhos:  desaminação e transaminação. 

              Na desaminação, o glutamato libera seu grupo amino como NH3, que se converte em NH4+ e vai para o ciclo da uréia. Esta reação ocorre principalmente no fígado. Na transaminação, o glutamato reage com oxaloacetato, formando aspartato e a-cetoglutarato. 

Vamos ver novamente no metabolismo oxidativo que eles são componentes do ciclo de Krebs (ciclo do ácido cítrico):

Mas veja que outros aminoácidos, como o aminoácido essencial leucina, formam por outra via outro intermediário do ciclo: a acetil-CoA. Por isso, as vias pelas quais vão ocorrer o metabolismo de proteína vão depender do tipo do aminoácido

Nessa figura há uma síntese de todas as fontes energéticas para a realização de exercícios. Vamos entrar agora em assunto mais específicos?!

Metabolismo de gordura

             (Pessoal, se vcs seguirem o blog desde o primeiro post, no qual eu falei sobre ATP fica mais fácil a compreensão de todos os posts posteriores, então vamos continuar falando de metabolismo..). Comparado ao metabolismo de carboidrato, a utilização de gordura para energia é um processo mais lento, porém são capazes de fornecer grandes quantidades de energia durante o exercício. O catabolismo de gordura é um processo puramente aeróbico, e ocorre no coração e nas fibras musculares esqueléticas vermelhas. Já que o processo de utilização dos lipídios é complicado, sua utilização ocorre durante exercícios de intensidade baixa e moderada.

             A fonte importante de energia nos compostos químicos classificados como gordura são os triglicerídeos, que são armazenados nas células adiposas e no interior e entre as fibras musculares esqueléticas. A utilização dos lipídios começa no tecido adiposo e termina na mitocôndria do músculo esquelético, e ocorre nas seguintes fazes: mobilização, circulação, consumo, ativação, translocação, beta-oxidação e oxidação.

Mobilização e circulação

            A mobilização da gordura começa com a quebra de sua molécula no tecido adiposo pela enzima lipase e pela lipase hormônio-sensível. Além do tecido adiposo também há gordura intramuscular. Ao ser quebrada, libera  uma molécula de glicerol e três de ácido graxo. O glicerol é conduzido ao fígado e fosforilado pela glicerol-cinase. Dependendo de vários fatores ele pode ser metabolizado ou usado na síntese de outros lipídeos ou glicose. Se for metabolizado será convertido em glicerol-3P, consequentemente em diidroxiacetona- P e enfim em gliceraldeído 3-P. O metabolismo desse composto em piruvato já foi visto no processo de glicólise. 

Já as moléculas de ácido graxos por serem insolúveis no sangue precisam de uma proteína transportadora, a albumina. Ao chegar no músculo ela se liga ao seu receptor (fatty acid binding protein). 

Ativação e translocação

         Agora o metabolismo é, portanto, intracelular. A gordura entrou na célula muscular (no citoplasma). Antes de ser oxidada ocorre sua ligação com CoA formando acil-coa, que para entrar na mitocôndria, onde será oxidada, é necessário um novo carreador, chamado L-carnitina. 

beta-oxidação

       Na matriz da mitocôndria ocorre a beta-oxidação. A molécula acil-coa é degradada para acetilcoa (ciclo de Lynen) . Nesse processo há a formação de FADH2 e NADH. A acetilcoa, como vimos anteriormente entra no ciclo de Krebs e o FADH e NAH na cadeia de transporte de elétrons. 

Cada tipo de ácido graxo livre vai produzir uma pequena diferença no número de ATPs por acrescentar ou reduzir um processo enzimático. Vamos ver o exemplo do ácido palmítico, que é um ácido graxo abundante e bem comentado nos livros de fisiologia. Vamos computar quantos ATPs ele produz:

Cada volta do ciclo de Lynen há a produção de 1 FADH2 e 1 NADH, 1 acetil-coA e  1 acil-coA com dois átomos de carbono a menos que o ácido graxo original. O ácido palmítico por ter 16 átomos de carbono dá sete voltas nesse ciclo para ser totalmente oxidado. Como o número de átomos de carbono é par, na última volta inicia-se com uma acil-CoA de quatro carbonos e são produzidas 2 acetil-CoA. No total são produzidos 8 acetil-CoA. A oxidação de cada acetil-CoA no ciclo de Krebs origina 3 NADH, 1 FADH2 e 1 GTP. Pela  fosforilação oxidativa formam 3 e 2 ATPs, respectivamente.  No total são formados 131 ATPs, que descontando o gasto inicial na reação de ativação do ácido graxo com a quebra de 2 ATPs, são gerados 129 ATPs!

Assim, comprovamos que o metabolismo de gordura é um processo demorado, porém com maior produção de energia comparado ao metabolismo de glicose.

** Além dos livros de fisiologia que eu já dei as referências anteriormente, sugiro também esse site para leitura http://www.ufpel.edu.br/iqg/db/ana_chaves.htm