Propriedades e metabolismo de glúcidos

Propriedades e Metabolismo
Curso: Análises Clínicas e Saúde Pública (3º ano) Docente: Sílvia Beato
2012/2013


Introdução
Glúcidos
• Os Glúcidos constituem ¾ do
mundo biológico e cerca de 80%
das calorias ingeridas pelos seres
humanos.
• O glúcido mais abundante na
natureza é a celulose, componente
principal das árvores e outras
plantas.


Introdução
Classes de Glúcidos
• Monossacáridos – Oses
• Oligossacáridos – Oligósidos
• Polissacáridos – Poliósidos
Cn(H2O)n  Hidratos de Carbono!!!

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• Os monossacáridos podem ser:
– Aldoses
• Se o grupo carbonilo se encontra num terminal da cadeia
– Cetoses
• Se o grupo carbonilo se encontra no meio da cadeia
Introdução


• Açúcar simples de 6 carbonos;
• Na dieta a glucose está normalmente presente como um
dissacárido;
Sacarose: Glicose + frutose;
Lactose: Glicose + galactose;
Maltose: Duas moléculas de glicose.


Metabolismo
A molécula de D-glucose é um composto rico em energia utilizado pela
maioria dos organismos, ocupando um papel central no metabolismo.
A oxidação completa de uma mole de glucose permite uma variação de
energia de Gibbs de 2840 kJ.
Vias principais de utilização da glucose nas células de plantas e animais.

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Glicólise
1º Passo – Fosforilação da Glucose
• Este passo diminui a concentração intracelular de glucose, potenciando a sua
entrada na célula
• Enzima dependente de Mg2+ (grupo prostético) - Hexocinase

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2º Passo – Isomerização da Glucose
Glicólise
• Glucose-6-fosfato sofre catalise reversível da enzima fosfo-hexose
isomerase

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3º Passo – Fosforilação da Frutose
Glicólise
• Enzima fosfofrutocinase-1 catalisa a transferência de um grupo fosfato
do ATP para a frutose-6-fosfato
reação irreversível a nível celular

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Balanço energético da glicólise
Glicólise

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Regulação da via glicolítica - Hexocinase
• Existem 3 isoformas do enzima com
diferentes actividades (regulação por
expressão genética)
• Inibição por produto
• A fosforilação estabiliza a forma dimérica
(forma activa) da proteína
Glicólise (mecanismos de regulação não hormonal)


Regulação da via glicolítica - Fosfofrutocinase
• Proteína tetramérica com vários
centros alostéreos
• A diminuição de pH do meio
citoplasmático diminui a actividade
do enzima como resposta a um
excesso de lactato produzido
Glicólise


Regulação da via glicolítica – Piruvato cinase
• Proteína tetramérica com vários centros alostéricos
• O 1,6-bisfosfato de frutose promove a formação de
tetrâmero (forma ativa) a partir da forma dimérica
Glicólise

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Destinos possíveis para o piruvato
Glicólise

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Ciclo de Cori
Ciclo de Cori

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Via dos Fosfatos de
Pentose
Funções
•Síntese de NADPH e consequente
importância para as defesas
celulares ao stress oxidativo
•Formação de D-ribose essencial
para a síntese de nucleótidos
Localização cito-
plasmática da
via dos fosfatos
de pentose

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Via dos Fosfatos de Pentose
Vias que necessitam de
NADPH
GSSG 2GSH
Xenobioquímica


1ª Etapa – Fase Oxidativa
Transformação química dos intermediários
•5-Fosfato de Ribulose
•NADPH
•CO2
Produtos finais da fase oxidativa


Adaptabilidade da via dos
fosfatos de pentose


Relação com a via glicolítica
1º Modo: Necessidade de 5-P-Ribose


2º Modo: Necessidade de 5-P-Ribose e NADPH


3º Modo: Necessidade de NADPH


4º Modo: Necessidade de NADPH e ATP


Porque é que Pitágoras não comia favas?
Via dos Fosfatos de
Pentose


Suspeita-se que Pitágoras apresentava uma deficiência na enzima 6-fosfato de
glucose desidrogenase, a qual está directamente relacionada com a anemia
hemolítica.
Presença de divicina no pólen das favas origina uma diminuição da actividade da
G6PD dos indivíduos portadores da mutação, tendo como consequência uma
diminuição da síntese de NADPH e consequentemente uma diminuição da
capacidade de regenerar GSH o que predispõe a membrana dos eritrócitos a um
ataque por parte dos radicais livres
Deficiência da G6PD - Favismo


A Glutationa (GSH) como defesa antioxidante
reduzindo espécies reactivas de oxigénio

Metabolismo da glicose
• A oxidação completa da glicose fornece CO2, H2O e energia, que é
acumulada sob a forma de ATP.
RESUMINDO


Caso a glicose não seja imediatamente metabolizada para produzir
energia, esta pode:
• Ser armazenada no fígado ou no músculo sob a forma de
glicogénio;
• Ser convertida (também no fígado), através de outras vias
metabólicas, em ácidos gordos que serão armazenados como
triglicéridos, ou em aminoácidos que serão utilizados na síntese
protéica.
Polímero que contém inúmeros resíduos de glicose
http://cabio.files.wordpress.c
om/2006/12/liver.jpg


Nos casos de depleção de glicogénio e de reservas
insuficientes de glicose para as necessidades energéticas, o
fígado pode sintetizar glicose a partir de ácidos gordos, aa e
compostos orgânicos como o piruvato e oxalato.
Gluconeogénese
http://www2.ufp.pt/~pedros/bq/ciclo_lactato.gif


Controlo da Glucose
Actividade Pancreática
• Pâncreas Exócrino:
 Produção de enzimas que degradam os hidratos de
carbono complexos (ex. amilase);
 Conduz à produção de monossacarídeos que podem ser
absorvidos.
• Pâncreas Endócrino:
 Células α: glucagina;
 Células β: insulina;
 Células δ: somatostatina;
 Células PP ou F: Polipeptídeo pancreático.


Controlo da Glucose
Insulina
• Hormona peptídica de 5800 Daltons de massa;
• Constituída por uma cadeia A (21 aa) e uma cadeia B (30 aa)
ligadas por duas ligações persulfureto;
• É sintetizada inicialmente como pré-proinsulina
Processada nos grânulos
secretores das células β em pró-
insulina, e depois em insulina.


Controlo da Glucose
• Em tecidos sensíveis à insulina (ex. músculo esquelético, tecido
adiposo e fígado)
esta hormona promove a captação de glicose por
parte das células, havendo formação de
glicogénio.
Glucagina promove a síntese de glicose logo:
A razão entre a insulina e a
glucagina é importante na regulação
do metabolismo da glicose.
Importante na manutenção das
[]s ideais de glicose no sangue!!


Doseamento da Glucose
• Sangue total;
• Soro;
• Plasma;
• Urina;
• Líquido cerebroespinal;
• Líquido pleural
Se refrigerada, a glicose mantém-se estável no soro ou plasma por
~ 48 horas.
Amostras colhidas
com o paciente
sempre em jejum


•A maioria dos métodos de doseamento da glicose utiliza
ensaios enzimáticos altamente específicos.
Utilização da enzima glicose oxidase ou
hexocinase
Atuam sobre a glicose mas não em outros açucares


•Fora do contexto do laboratório clínico, existem actualmente vários
recursos para o controlo pessoal da glicose, que os pacientes diabéticos
podem utilizar para monitorizar os níveis de glicose numa gota de
sangue (obtida por picada no dedo);
•Estas medições são extremamente úteis para fornecer informações
rápidas ao paciente. No entanto…
…os resultados podem sair falseados caso
haja hemólise (insulina aparece diminuída
devido a degradação por enzima presente nos
eritrócitos).


Valores de Ref para a
Glucose no Sangue
• Jejum: 70 – 110 mg/dL
Após uma refeição com elevadas taxas
de glicose, normalmente não ultrapassa
os 170 mg/dL no sangue.
Devido aos mecanismos homeostáticos
que a regulam.
Uma anomalia nos mecanismos reguladores
conduz a alterações na [] da glicose.


Hiperglicémia persistente:
 Diabetes mellitus;
 Síndrome de Cushing;
 Hipertiroidismo;
 Acromegalia;
 Obesidade
Hiperglicémia transitória:
 Feocromocitoma;
 Hepatopatia grave;
 Reacção aguda ao stress;
 Choque;
 Convulsões
Causas de alterações nos níveis de glucose
Hipoglicémia persistente:
 Insulinoma;
 Doença de Addison;
 Hipopituitarismo;
 Galactosémia;
 Produção ectópica de insulina por
tumores.
Hipoglicémia transitória:
 Ingestão aguda de álcool;
 Drogas (salicilatos, agentes anti-
tuberculose);
 Hepatopatia grave;
 Distúrbios de acumulação do
glicogénio;
 Intolerância hereditária à frutose;
 Jejum prolongado.


Glicose
• Quantificação da glicose sanguínea
Fornece o melhor indicativo da homeostasia
geral da glicose
No entanto, varia muito facilmente, sendo
drasticamente influenciada pela alimentação
efectuada nos dias anteriores à colheita.
Hemoglobina glicada:
Permite o controlo a longo prazo dos níveis de
glicose!
Bioquímica Clínica – Hb glicada

Hemoglobina Glicada
• Importante na monitorização dos paciente diabéticos
(conjuntamente com o doseamento da glicose na urina e no
sangue);
• Existem 3 tipos de Hb glicada:
• Hemoglobina A1a (<1%);
• Hemoglobina A1b (<2%);
• Hemoglobina A1c (~3%);
É a única que é determinada
a nível laboratorial!


Mecanismo de formação da Hemoglobina A1C
Exposição da Hb a níveis elevados
de glicose
Aquisição, irreversível, de
uma molécula de glicose na
cadeia β da Hb.
• Indivíduos saudáveis: possuem
3 a 6% de HbA1c;
• Indivíduos com hiperglicémia
prolongada: possuem ~ 18-20%.
Esta glicosilação não afecta a
capacidade de transporte de
gases por parte da Hb
Reflecte apenas que houve um
controlo diabético inadequado
nos ~ 3 meses anteriores!

Amostras
• Sangue total colhido com EDTA ou Heparina;
• A HbA1C é estável 10 dias quando conservada a 2 - 8 ºC;
• A colheita pode ser realizada a qualquer hora e não é
necessário que o paciente esteja em jejum.

Valores de Referência
% HbA1C mg/dL mmol/L
Grau de
controlo
4 - 6 61 - 124 3.37 – 6.89 Não diabético
6 -7 124 - 156 6.89 – 8.65 Objectivo
7 - 8 156 - 188 8.65 – 10.4 Bom controlo
> 8 > 188 Actuação precisa
Média de glicose no sangue


Diabetes
1 – Diabetes Insipidus
• Ocorre quando a secreção ou a resposta ao ADH é
inadequada, causando poliúria;
Excesso de débito
urinário
Alteração na
osmolalidade do soro
e da urina
http://www.biology.arizona.edu/human_bio/problem_sets/Human_Reproduction/
graphics/pituitary04.gif


Tipos de diabetes insipidus:
• Diabetes insipidus central: produção de ADH reduzida ou
ausente
• Diabetes insipidus nefrogénica: a produção de ADH
encontra-se normal ou aumentada, mas os rins não têm
capacidade de responder a esta hormona.
Ocorre devido a alterações no eixo hipotálamo-
hipofisário


2 – Diabetes Mellitus
• Distúrbio do metabolismo dos hidratos de carbono,
caracterizado por:
• níveis elevados de glicose sanguínea;
• glicosúria;
• depois de alguns anos, complicações clínicas variadas.
Ex. nefropatia, retinopatia, etc.
• É causada por uma anomalia na secreção de insulina, na
acção da insulina, ou devido a ambas.


Classificação da Diabetes Mellitus
• A classificação da diabetes mellitus foi redefinida em 1997 por um
comitê de especialistas da American Diabetes Association.
2.1 Diabetes tipo I:
- resulta da destruição das células β-pancreáticas;
- Existe uma absoluta ausência de insulina;
- É conhecida por “diabetes mellitus insulina-
dependente” (IDDM);
- Inicia-se na infância ou adolescência.


2.2 Diabetes tipo II:
- possui componentes de resistência à insulina a
nível tecidual e deficiência relativa de insulina;
- É conhecida por “diabetes mellitus não insulina-
dependente” (NIDDM);
- É muito associada com a obesidade.
Devido a esta resistência as células β-pancreáticas
aumentam a produção de insulina, até haver a sua
exaustão!


2.3 Diabetes mellitus gestacional (GDM):
- Diabetes que se desenvolve durante a gravidez
(normalmente na 2ª metade da gravidez);
- A maioria das mulheres com GDM reassume o
controlo normal da glicose após o parto, mas também há a
possibilidade de passarem a ser diabéticas permanentes;
- O diagnóstico é feito através de um teste de
tolerância à glicose (PTGO).


PTGO
• Deve ser realizado entre as 24 e as 28 semanas de gravidez;
• Consiste no doseamento da glicose em jejum e 60 minutos
após a administração oral de 50 ou 75 g de glicose;
• Quando o nível de glicose após os 60 minutos for superior a
140 mg/dL deve ser realizado um teste de tolerância à glicose
confirmatório (PTGO de 3 ou 4 horas) com 100 g de glicose.
Valores de referência:
- Após 1 hora: < 190 mg/dL;
- Após 2 horas: < 165 mg/dL;
- Após 3 horas: < 145 mg/dL.

Química Clínica – Hb glicada
• idade superior a 30 anos;
• história familiar de diabetes tipo II;
• excesso de peso;
• provenientes de determinados grupos étnicos (Índia, Ásia, entre
outros).
Grupos de risco para o desenvolvimento de diabetes
gestacional:
Mulheres com:

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