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2 metabolismo do musculo cardiaco

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2 metabolismo do musculo cardiaco

  1. 1. Metabolismo do Miocárdio Prof. Mário – IBqM - UFRJ
  2. 2. O Metabolismo Cardíaco Requer Grandes Quantidades de ATP !!! Na+/K + ATPase Miosina ATPase Cálcio ATPase Produz e Consome 3.5 a 5 Kg ATP Diariamente !!!
  3. 3. Heart Math: • The average heart beats about 75 times per minute, which is about five liters of blood per minute. Although this isn't much, it enables the heart to complete a tremendous amount of work in a person's lifetime. The human heart beats about 40 million times a year, which adds up to more than 2.5 billion times in a 70-year lifetime. This results in approximately 2 to 3 billion joules of work in a lifetime, which is a huge amount.
  4. 4. Metabolismo do Cardiomiócito Anaeróbica Utilização Produção ATP Pool Aeróbica
  5. 5. Reservas Energéticas em um Ser Humano Típico de 70 Kg. (Fonte: L. Stryer) Energia Disponível em Kcal Órgão Glicose ou Glicogênio Triacilgliceróis Proteínas Mobilizáveis Sangue Fígado Cérebro Músculo Tecido Adiposo 60 400 8 1200 80 45 450 0 450 135000 0 400 0 24000 40
  6. 6. Consumo de Oxigênio • O coração é um orgão altamente OXIDATIVO !!! • ALTA demanda de O2. Estado do Coração Consumo de O2 no Miocárdio (ml O2/min per g) Repouso 0,08 Exercício Pesado 0,80
  7. 7. Consumo de Oxigênio Estado do Coração Consumo de O2 no Miocárdio (ml O2/min per g) Repouso 0,08 Exercício Pesado 0,80 Orgão Consumo de O2 (ml O2/min per g) Cérebro 0,030 Rim 0,050 Pele 0,002 Músculo em Repouso 0,010 Músculo em Contração 0,500
  8. 8. PLASTICIDADE METABÓLICA
  9. 9. Substratos Usados como Combustível pelo Coração 5% 35% 60%
  10. 10. 1
  11. 11. Creatina Kinase (CK) •Enzima presente em praticamente todos os tecidos. •Mais expressa em tecidos de alta demanda energética. gene protein CKB creatine kinase, brain, BB-CK CKBE creatine kinase, ectopic expression CKM creatine kinase, muscle, MM-CK CKMT1A, CKMT1B creatine kinase mitochondrial 1; ubiquitous mtCK; or umtCK CKMT2 creatine kinase mitochondrial 2; sarcomeric mtCK; or smtCK
  12. 12. Sistema Fosfocreatina/Creatina CK CK ATP Fosfocreatina ADP Creatina
  13. 13. Creatina Kinase como Marcador de Infarto do Miocárdio. American Family Physician, v.: 72 (1), 2005.
  14. 14. 2
  15. 15. Metabolismo de Carboidratos • Mediado por insulina ou sob demanda energetica, favorecido na isquemica. • Leva ao aumento da captacao de glicose. • Glicolise: G6F e NAD+ vao a piruvato e 2 ATP por molecula de glicose consumida. • Piruvato e NADH podem ser injetados na matriz mitocondrial gerando CO2 and NAD+. • A oxidacao completa da glicose ira gerar 36 ATPs por molecula de glicose respirada. http://www.nature.com/nrc/journal/v4/n11/fig_tab/nrc1478_F1.html
  16. 16. Via Glicolítica: Fase Preparatória.
  17. 17. Via Glicolítica: Fase Pagamento.
  18. 18. PFK 1, PFK 2....
  19. 19. Citrato...
  20. 20. GLICOSE ----------- CITRATO ------- ÁCIDOS GRAXOS
  21. 21. Destinos do Piruvato
  22. 22. 3
  23. 23. Lactato Desidrogenase: LDH
  24. 24. Isoformas de LDH • O LDH é uma proteína tetramérica, onde suas subunidades são codificadas por 2 genes, H e M. • No total existem 5 isoformas: • • • • • LDH1 – H4 – Coração. LDH2 – H3M – Sistema Reticulo Endotelial. LDH3 – H2M2 – Pulmão. LDH4 – HM3– Rim, Placenta, Pâncreas. LDH5 – M4 - Músculo Esquelético e Fígado. • Em um paciente normal os níveis da LDH2 estarão maiores que as demais.
  25. 25. Diferenças entre as Isoformas da LDH. • Isoformas Cardíaca e Muscular = Diferentes Km e Vmax para Piruvato e Lactato. • LDH1 e LDH2 = Maior Afinidade por Lactato = ↑ Piruvato • LDH4 e LDH5 = Maior afinidade por Piruvato = ↑ Lactato
  26. 26. Produção de Lactato durante o Exercício Físico.
  27. 27. 4
  28. 28. Produção Aeróbica de ATP.
  29. 29. Metabolismo de Ác. Graxos.: Entrando na Célula. Ac. Graxos entram no Cardiomiócito via : • Difusão Passiva. • Transporte através do Sarcolema mediado por proteinas como a Fatty acid Translocase (FAT) ou plasma membrane fatty acid binding protein (FABPpm). • Fatty acyl-CoA synthase (FACS) OU Acil-CoA graxo Sintase ativa Acidos Graxos nao esterificados convertendo-os em Acil-CoA graxos. W.C. Stanley et all. Physiol. Rev. 85, 2005
  30. 30. Metabolismo de Ác. Graxos.: Entrando na Mitocôndria. Ac. Graxos de Cadeia Longa podem ser: • Esterificados a TGs (Glicerolfosfato aciltransferase )  População Intracelular de TGs (10-30 % ). • Ou convertidos a AcilCarnitina pela Carnitina Palmitoil Transferase I . W.C. Stanley et all. Physiol. Rev. 85, 2005
  31. 31. Metabolismo de Ác. Graxos.: Entrando na Matriz Mitocondrial. Carnitine aciltranslocase (CAT) transporta Acilcarnitina ligado atraves da membrana interna e o troca por carnitina livre. Carnitine palmitoilltransferase II (CPT-II) converte o AcilCoA a Acido Graxo livre ligado a CoA. W.C. Stanley et all. Physiol. Rev. 85, 2005
  32. 32. Metabolismo de Ác. Graxos.: Controle Negativo por Malonil-CoA. • CPT-I é inibida por Malonil CoA. • Duas isoformas da CPT-I: • Fígado e a CPT-Ia e no coração CPT-Ib. • A CPT-Ib e 30 vezes mais sensível a inibição por malonil-CoA. W.C. Stanley et all. Physiol. Rev. 85, 2005
  33. 33. Metabolismo de Ác. Graxos: Controle Negativo por AMPK. • Malonil-CoA - modulator fisiológico chave da Oxidação de Ác. Graxos. • Reação da Acetil CoA Carboxilase (ACC). • ACC e o controle via fosforilação mediada pela AMPK . W.C. Stanley et all. Physiol. Rev. 85, 2005
  34. 34. AMPK: Principal Sensor Energético. α – Subunidade catalítica β – Subunidade regulatória γ – Subunidade regulatória
  35. 35. Alvos Regulatórios do Metabolismo da AMPK.
  36. 36. AMPK regula vias Catabólicas em detrimento das Anabólicas.
  37. 37. Ajuste Não-Hormonal do Metabolismo de Carboidratos e de Lipídios.
  38. 38. 5
  39. 39. Corpos Cetônicos
  40. 40. Metabolismo de Corpos Cetônicos. • Durante o Jejum ou Diabetes mal controlada dos extratos do coração e corpos cetônicos oxidadas (b-hidroxibutirato e acetoacetato). • Ação da insulina bloqueada ou diabetes. Os corpos cetônicos se tornam um substrato importante para o miocárdio. • Os corpos cetônicos inibem a Piruvato Desidrogenase (inibição da oxidação de glucose) e oxidação de ácidos graxos.
  41. 41. Taxa e Limite de Uso para Cada um dos Sistemas de Produção de ATP. Características dos Mecanismos de Produção de ATP no Coração Taxa de Produção de ATP (Moles/Sec) AERÓBICO Creatine Fosfato 4 8-10 sec. Glicólise e Oxidação de Ácido Lático ANAERÓBICO Endurance (Tempo) 2.5 1-3 min. Oxidação Krebs 1 Ilimitado
  42. 42. Consumo de Combustíveis Durante a Contração Muscular Intensa.
  43. 43. Fornecimento de energia pelo substrato (%) Fornecimento de Energia pelos diferentes substratos
  44. 44. Fornecimento de energia pelo substrato (%) Fornecimento de Energia pelos diferentes substratos

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