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ESTUDO BIOQUÍMICA domingo, 9 de junho de 2024 11:11 METABOLISMO ENERGÉTICO DO CÉREBRO O cérebro é um órgão altamente dependente de geração de energia. O cérebro utiliza uma alta taxa de oxigênio, os substratos energéticos podem ser: e (Corpos cetônicos: produtos da degradação de gorduras, são substratos secundários. O cérebro não utiliza gordura (ácidos graxos livres) diretamente, uma vez que esta não atravessa a barreira hematoencefálica; *A falta de glicose gera corpos cetônicos: (li coneogênese A Cerogênese (Fígado) - Os corpos cetônicos atravessam facilmente a barreira hematoencefálica e fornecem Acetil-CoaA. Eles podem ser o acetoacetato, B-hidroxibutirato e a acetona (esta não vai para o cérebro). Além disso, são facilmente ionizáveis, o que pode resultar na diminuição do pH sanguíneo. e Proteínas: degradadas geram aminoácidos, estes são importantes para produção de neurotransmissores (triptofano -> serotonina -> melatonina; glutamina -> glutamato -> GABBA), além disso, também fazem gliconeogênese. A entrada de aminoácidos no SNC é controlada por transportadores; *Tirosimenia tipo Il: o transporte de tirosina pela barreira hematoencefálica é afetado devido a mutações em um gene que codifica uma proteína transportadora de tirosina. Isso gera o acúmulo de tirosina, o que pode resultar em problemas hepáticos e neurológicos. *Hiperlisinemia: deficiência em uma proteína transportadora de lisina na barreira hematoencefálica. Isso resulta em níveis elevados de lisina no cérebro, que podem gerar problemas neurológicos. e Carboidratos: a glicose é o principal substrato energético do cérebro, já que gera energia de forma rápida. O controle da distribuição da glicose é feito pelo fígado, por meio de hormônios como a insulina e o glucagon. O transprtador GLUT1 transporta a glicose para o SNC, na barreira hematoencefálica. No cérebro, temos o GLUT3, um transportador que funciona a partir do gradiente de concentração, ou seja, se houver mais glicose fora do tecido nervoso do que dentro dele, o GLUT3 transportará a glicose para dentro. *Hipoglicorraquia: desordem no transportador GLUT1, o que resulta em baixa de glicose no SNC (no líquido cefalorraquidiano). O tratamento para essa patologia consiste em uma dieta cetogênica, com altas taxas de gordura e baixas, de glicose. Transportadores de glicose GLUTI Os transportadores de glicose tipo 1 estão amplamente difundidos por todo o corpo, sendo responsáveis pelo nível basal de glicose celular. Largamente difusos nos tecidos fetais, tendo diminuída sua expressão nos tecidos adultos. Possuem alta capacidade de transporte e alta afinidade pela molécula de glicose, mantendo rapidamente o nível de glicose dentro da célula. Não tem atividade alterada pela presença da insulina. Transportadores de glicose GLUTI-3 Os transportadores GLUTI e 3 são considerados responsáveis pelo transporte de glicose ao cérebro. Como o transporte mínimo de glicose deve ser mantido a este órgão, seus transportadores de glicose são independentes de insulina. O GLUTI é expresso nas células endoteliais, sendo responsável pelo transporte de glicose através da barreira hemato-encefálica. Já o transportador GLUT3 proporciona o transporte da glicose do astrócito ao neurônio.Expressão de GLUTI relaciona-se com o crescimento do cérebro, sendo este transportador mais abundante na infância e fase de desenvolvimento, já o GLUT3 esta associado à maturação funcional, quanto mais maduro e evoluído maior a expressão deste transportador. Em situações frequentes de hipoglicemia há um aumento na expressão de GLUTI para maior captação de glicose. A hipóxia e/ou isquemia com morte celular e consequente baixa de GLUT3 gera um incremento na expressão de GLUTI nas proximidades á área afetada. Na doença de Alzheimer ocorre uma redução nos transportadores tipo 1 e 3, principalmente nos lobos parietais e temporais. Logo, as substâncias mais importantes para o cérebro são o oxigênio e a glicose. O alto consumo de oxigênio pode gerar radicais livres, o que pode prejudicar o cérebro, além de alimentações com altos índices de perfil inflamatório. e Via das pentoses-fosfato: a glicose-6-fosfato pode seguir vias, a da glicólise ou a da pentose- fosfato, esta última produz nucleotídeos, coenzimas, DNA e RNA. Células que se dividem rapidamente, como na medula óssea, na pele e tumores, utilizam essa via para fazer RNA, DNA e coenzimas (ATP, NADH, FADH e COA). No cérebro, essa via é importante para produzir antioxidantes (doador de elétrons, como o NADPH), necessários para as reduções biossintéticas (anabolismo= produção de moléculas complexas a partir de moléculas simples) ou para contrapor os efeitos deletérios dos radicais de oxigênio. NEUROTRANSMISSORES Canais iônicos nas células excitáveis (1) Certas células dos organismos multicelulares sao “excitaveis”: elas podem detectar um sinal externo, convertê-lo em um sinal eletrico e passá-lo adiante. A ATPase de NaTK” eletrogênica forma o ” potencial de membrana. e 2. Potencial de membrana = o Na” K”-ATPase / Membrana ao = ONA A Na*K*-ATPase é eletrogênica; ela cria — plasmática o. cer (UEXLA í o K* transportados para dentro. O e" ER N. E - ER. Canais iônicos nas células excitáveis (1) > Potenciais de ação neuronais Três tipos de canais iônicos controlados por voltagem são essenciais para o mecanismo de sinalização dos neurônios: + |] — Axônio do pememrm + | — neurônio por voltagem += pré-sináptico apriaisa: a porvoltagem* — OQ Despolarização O Repolarização Na” kt Fechados com a membrana — em ny sa repouso (Vm -60 mV), Uma alteração na voltagem, que tende a direcionar o potencial de repouso em direção a zero, a partir da voltagem negativa normal, é conhecida como despolarização, enquanto um processo que aumenta o potencial negativo é chamado hiperpolarização Potenciais de ação +30 +60 mV |- Potencial de membrana Despolarização Potencial de membrana Membrane potential (mV) -60 mV me ft ú Ra 4 ms Hiperpolarização o LE 2 R Simao Tempo —» 2 & t a K K dei do Tudo Ou NADA O sinal da informação é, por conseguinte, realizado principalmente não pela intensidade dos potenciais de ação, mas pelo seu tempo e sua frequência. (1) Canais iônicos nas células excitáveis 1 Quando a onda de. Nar “Y e izaçã atinge a despolarização : cor a O » extremidade do axônio, canais de canaldecar=: - tens controlado .. Ea contendo acetilcolina “Ca?* controlados por voltagem se porvoltagem /* abrem, permitindo a entrada de. | Fenda sináptica Corpo celular do neurônio DE. pós-sináptico Canais iônicos do receptor de acetilcolina O potencial de ação neuronal é controlado por canais iônicos dependentes de voltagem, os quais são essenciais para o mecanismo de sinalização dos neurônios. As sinapses químicas dependem dos neurotransmissores, os quais são substâncias químicas que podem estimular ou inibir o próximo neurônio. INIBITÓRIOS EXCITATÓRIOS GABBA Glutamato Endorfina Adrenalina (epinefrina) (B1, B2, Al) Dopamina (D2) Acetilcolina (nicotínicos e muscarínicos) Serotonina (5HT1) | Dopamina (D1) Serotonina (5HT4) e Inibitórios: podem abaixar a voltagem do potencial de repouso (GABBA e endorfina) ou bloquear a produção de mensageiros intracelulares (AMPc) (dopamina-D2 e serotonina-5HT1); e Excitatórios: podem elevar a voltagem do potencial de repouso (glutamato, adrenalina, acetilcolina) ou aumentar a produção de mensageiros intracelulares (dopammina-D1 e serotonina-5HTA4). *DOPAMINA: produzida na substância negra do mesencéfalo do cérebro, a partir da FENILALANINA e degradada pelas enzimas COMT e MAO, gerando o ácido HVA (ou VMA). Envolvida no controle motor fino, na aprendizagem motivada por recompensa, regulação do humor, da atenção e na liberação de prolactina. Pode sinalizar tanto neurotransmissores inibitórios quanto excitatórios, podendo inibir neurotransmisores inibitórios ou inibir neurotransmissores excitatórios. e Doença de Parkinson: degradação da substância negra, perda do controle motor fino (baixa concnetração de VMA no cérebro). e Esquizofrenia: aumento da concentração de dopamina no organismo. *ADRENALINA (epinefrina) e norepinefrina: liberada no SNPS, aumentam a pressão arterial, dilatam os brônquios e as pupilas e inibem o peristaltismo. Sintetizadas pela DOPAMINA e metabolizadas pela MAO e pela COMT. e O excesso de VMA na urina pode indicar a presença de um tumor na medula adrenal, o Feocromocitoma. *SEROTONINA: envolvida na regulação do humor, do sono (precursora da melatonina-regulação do ciclo cicardiano), no controle do apetite, função cognitiva, cardiovascular, gastrointestinal e reprodutiva. Sua falta está associada a depressão. *ACETILCOLINA: sintetizada a partir do Acetil-CoA e da Colina em uma reação catalizada pela enzima colina-acetiltransferase. Seus receptores podem ser ionotrópicos (nicotínicos) ou metabotrópicos (muscarínicos). Estimula o SNAS e o SNAP, importante no mecanismo de contração muscular. e Toxina botulínica: cliva as proteínas SNARE, impossibilitando a fusão da vesícula transportadora de acetilcolina com a membrana plasmática, isso impede a liberação de acetilcolina e, consequentemente, a contração muscular. e Alzheimer: a acetilcolina é um neurotransmissor importante para a memória. As pessoas com Doença de Alzheimer têm níveis baixos de acetilcolina no cérebro. As enzimas designadas colinesterases destroem a acetilcolina no cérebro. Se a sua ação for inibida, mais acetilcolina estará disponível para a comunicação entre os neurónios. *GLUTAMATO: sintetizado a partir da glutamina, ele não é degradado, mas é convertido de volta na glutamina. Envolvido na aprendizagem e na memória. e Transportador do glutamato: EAAT (transportador de aminoácidos excitatórios) *GABBA: sintetizado a partir do glutamato e também não é degradado, mas convertido de volta em glutamato. Ele é controlado por canais de cloreto (receptor ionotrópico). É um inibidor, portanto, apresenta função tranquilizante. *ENDORFINA: relacionada a inibição de processos dolorosos, proteção (analgésico). e Encefalopatia hioglicêmica e hipóxica: os sintomas da hipoglicemia parecem surgir da diminuição síntese de neurotransmissores em regiões específicas do cérebro, em vez de um déficit energético global. Ocorre excitotoxicidade do glutamato quando as reservas de energia celular estão esgotadas. Inibição da piruvato desidrogenase diminui a síntese de acetilcolina, que é agudamente sensível à hipóxia. 
