Lipólise e Oxidação de Ácidos Graxos Resumo PDF

Armando Luiz Mota Bellomo – Turma 53 Lipólise e Oxidação de Ácidos Graxos  Na lipólise há a degradação de triacilglicerol em glicerol e ácidos graxos  Os ácidos graxos são encaminhados para a via oxidativa para produção de energia Triacilgliceróis (TAGs)  Também chamados...

Armando Luiz Mota Bellomo – Turma 53 Lipólise e Oxidação de Ácidos Graxos  Na lipólise há a degradação de triacilglicerol em glicerol e ácidos graxos  Os ácidos graxos são encaminhados para a via oxidativa para produção de energia Triacilgliceróis (TAGs)  Também chamados de triglicérides  São reservas altamente concentradas de energia metabólicas  Apresentam três ácidos graxos esterificados ao glicerol  TAGs são apolares e, portanto, armazenados em uma forma anidra (não hidratada), enquanto os carboidratos, muito mais polares, são hidratados. Por esse motivo, os TAGs apresentam cadeias mais reduzidas, armazenando mais energia.  O rendimento energético de ácidos graxos é 9kcal/g, enquanto o rendimento de carboidratos e proteínas é 4kcal/g  TAGs, e não glicogênio, foram selecionados na evolução natural como principal reservatório de energia -Estrutura dos TAGs: Fontes de TAGs  Os lipídios representam 38% das calorias da dieta, sendo que 95% estão armazenados como TAGs  Além da obtenção na dieta, nós também sintetizamos TAGs no fígado  O armazenamento de TAGs no tecido adiposo é a principal fonte de ácidos graxos do corpo  Os TAGs chegam ao tecido adiposo por meio de lipoproteínas, como os quilomícrons que são formados no intestino, as quais transportam os TAGs obtidos da dieta (TAGs exógenos)  As lipoproteínas de densidade muito baixa (VLDL) são formadas no fígado e transportam os lipídios endógenos, produzidos no fígado, para o tecido adiposo  As lipoproteínas são partículas complexas compostas por proteínas, fosfolipídios, triacilgliceróis, colesterol livre, colesterol esterificado  TAGs representam 90% da gordura corporal  É dos TAGs armazenados no tecido adiposo que são liberados os ácidos graxos que serão oxidados como substrato energético  AGs variam de acordo com o alimento  AGs mais comuns na alimentação: AGs de cadeia longa (palmítico – 16:0, esteárico – 18:0, linoleico – 18:2 e oleico – 18:1)  A gordura animal contem, principalmente, AGs de cadeia longa, saturados e monoinsaturados  Nos óleos vegetais, se destacam os AGs de cadeia mais longa e poli-insaturados e menor quantidade de AGs de cadeia ramificada e de cadeia ímpar  O ácido linoleico é muito comum nos óleos vegetais  AGs de cadeia média (6 a 12 átomos de C) são encontrados principalmente em leite/laticínios, leite materno e óleos vegetais, como o óleo de coco Armando Luiz Mota Bellomo – Turma 53  AGs de cadeia média também são conhecidos como TG de cadeia média, TCM ou MCT  AGs de cadeia média fornecem energia rápida, possuem um rápido metabolismo, e por isso são usadas por praticantes de atividades físicas que necessitam de altas doses energéticas  AGs de cadeia média são benéficos para recém nascidos (estão no leite materno) devido a esse rápido metabolismo  Exemplos de TCM: ácido láurico – 12C, ácido cáprico – 10C, ácido caprílico – 8C  AGs são obtidos endogenamente pela lipogênese no fígado a partir do excesso de calorias ingeridas como glicose – o produto final dessa via é o palmitato -16C, o qual pode ser alongado para formar o ácido esteárico -18C, que pode ser insaturado e formar o ácido oleico – 18C e 1 insaturação  AGs são transportados ao tecido adiposo na forma de TAGs pelas lipoproteínas  AGs não são miscíveis em meio aquoso, e por isso não podem ser transportados normalmente pela circulação, portanto devem estar associados à albumina ou a lipoproteínas Quando ocorre a lipólise e oxidação de ácidos graxos  Ocorre em situações de demanda de energia, como jejum alimentar, inanição, entre as refeições, repouso, diabetes não controlado e exercício físico prolongado  A oxidação dos ácidos graxos ocorre no músculo esquelético, no coração e em tecidos periféricos, onde possuem a função de gerar energia  No fígado, a oxidação de AGs forma precursores para a formação de corpos cetônicos, o quais são substratos energéticos para tecidos extra-hepáticos Liberação de ácidos graxos do tecido adiposo  Em uma condição de alta demanda de energia, com pouca reserva de glicogênio, os ácidos graxos presentes nas gotículas lipídicas dos adipócitos podem ser mobilizados  Em baixos níveis de glicose e insulina, há a liberação do glucagon  Glucagon sinaliza a necessidade de energia metabólica (adrenalina possui efeito parecido)  A ligação do glucagon a seu receptor no adipócito ativa a adenilato-ciclase (ou adenilil ciclase)  Adenliase-cilase ativada produz AMPc a partir de ATP  AMPc ativa a proteína quinase A (PKA)  PKA fosforila e ativa duas proteínas essenciais para o acesso à gotícula de lipídio: a lipase hormônio sensível (HSL) e a perilipina  A perilipina é uma proteína associada às gotículas de lipídios  Quando a perilipina é fosforilada, há a dissociação da proteína CGI (que estava associada à perilipina)  A CGI, então se associa a triacilglicerol lipase (ATGL), ativando-a  A ATGL converte o triacilglicerol em diacilglierol  A perilipina fosforilada associa-se a HSL (que também foi fosforilada pela PKA). Essa união permite que a HSL tenha acesso a superfície da gota lipídica e hidrolise a diacilglierol em monoacilglicerol  A monoacilglicerol é hidrolisada pela MGL (monoacilglicerol lipase)  Na hidrólise do triacilglicerol, diacilglicerol e monoacilglicerol há a liberação de AG da gota lipídica  Os AG saem da gota lipídica e se ligam à albumina. A albumina pode carregar várias moléculas de ácidos graxos  A albumina pode levar os ácidos graxos até o miócito, no caso de atividade física  A albumina que transporta o ácido graxo é chamada de proteica sérica devido ao seu caráter hidrofóbico  O AG entra no miócito por meio de um transportador de ácidos graxos  Nos miócitos haverá a oxidação do ácido graxo por meio da beta oxidação  Após a beta oxidação, o término da oxidação dos ácidos graxos se dá no ciclo de Krebs e na cadeia respiratória, produzindo ATP (tanto para contração muscular, quanto para outras vias que necessitam de energia)  Energia disponível em TG: 95% AG e 5% glicerol Armando Luiz Mota Bellomo – Turma 53 Destino do glicerol  O glicerol liberado pela hidrólise do TAG não pode ser metabolizado no adipócito, pois não há a enzima glicerol quinase  O glicerol é transportado pela circulação até o fígado, onde ele poderá ser fosforilado  O glicerol é fosforilado pela glicerol-quinase formando o glicerol-3-fosfato, o qual pode ser usado na síntese de TAG ou fosfolipídios, ou ainda pode ser convertido em di-hidroxiacetona-fosfato, em uma reação catalisada pela glicerol-3- fosfato-desidrogenase, na presença de NAD+  A di-hidroxiacetona-fosfato pode entrar na via glicolítica ou gliconeogênica  Se a di-hidroxiacetona-fosfato for para a via glicolítica, há a ação da triose-fosfato-isomerase que a converte em gliceraldeído-3P, que segue para a glicólise Armando Luiz Mota Bellomo – Turma 53 Destino do ácido graxo  Os ácidos graxos liberados dos TAGs são levados aos tecidos para que haja a oxidação e produção de energia  Os principais ácidos graxos oxidados para a energia são os ácidos graxos de cadeia longa liberados do TAG  Os ácidos graxos de cadeia média, ingeridos na dieta, são mais hidrossolúveis e não são armazenados no tecido adiposo. Portanto, chegam ao fígado pela circulação, onde são oxidados  Há 3 tipos de oxidação de ácidos graxos  A principal é a via da beta-oxidação, na qual fragmentos de dois carbonos são removidos sucessivamente a partir da carboxila terminal, envolvendo, portanto, o carbono beta (motivo da denominação de beta-oxidação)  A alfa oxidação inicia-se pelo carbono alfa (próximo ao grupo carboxila) e ocorre no caso de ácidos graxos de cadeia ramificada devido a ramificação presente no carbono beta  A ômega oxidação envolve o carbono ômega (mais distante do grupo carboxila) do grupo metil terminal Armando Luiz Mota Bellomo – Turma 53 Local da oxidação de ácidos graxos  O local depende do tamanho e do tipo da cadeia do AG  A matriz mitocondrial é o principal local da oxidação de AG de cadeia curta (2-4C), média (6-12C e longa (14-20C) e é o destino catabólico mais importante para os AG  A beta oxidação pode ocorrer também nos peroxissomos. Nesse caso, há o envolvimento de AGs de cadeia muito longa (mais de 20c). Após o encurtamento da cadeia, a oxidação é concluída na mitocôndria  Nos peroxissomos também há a alfa oxidação, envolvendo AG de cadeia ramificada  A ômega oxidação pode ocorrer no retículo endoplasmático, envolvendo AG, principalmente, de 10 a 12C, ou seja, de cadeia média. Essa via é minoritária para a degradação de AG e é utilizada principalmente quando a beta oxidação é inviável devido a alterações genéticas e outras deficiências Ativação de ácidos graxos  O AG só segue para as reações de oxidação se estiver ativado pela coenzima A  As enzimas da beta oxidação dos AG estão localizadas na matriz mitocondrial  AG de cadeia curta e média cruzam a membrana mitocondrial por difusão e são ativados por CoA no interior da mitocôndria  AG de cadeia longa não passam pela membrana mitocondrial e são ativados pela CoA no citoplasma  A acil-CoA sintetase de cadeia longa está presente na membrana mitocondrial externa e catalisa a ativação dos AGs de cadeia longa em 2 passos  Inicialmente, o AG reage com o ATP, formando um intermediário acil-adenilato rico em energia e ligado à enzima  É grupo carboxila do AG que se liga ao grupo fosforila da adenosina monofosfato, ou AMP  Os outros dois grupos fosforila (proveniente do ATP) são liberados na forma de pirofosfato e imediatamente hidrolisados pela pirofosfatase inorgânica, formando duas moléculas de fosfato inorgânico com a liberação de energia que auxilia a reação  Na etapa 2, o grupo sulfidrila (tiol) ataca o acil-adenilato, deslocando o AMP e formando a acil-CoA, com a participação da mesma enzima, a acil-CoA-graxo sintetase  A enzima acil-CoA-graxo sintetase também é conhecida como ácido-graxo-tio quinase por utilizar ATP na formação da acil-CoA  O ATP perde 2 grupos fosfatos, então contabiliza-se gasto de 2 ATP  Essa reação é irreversível, o que torna a ativação do AG à acil-CoA também irreversível Armando Luiz Mota Bellomo – Turma 53  A acil-COA é então transportada para a mitocôndria e oxidada a acetil-CoA para produzir energia Transporte do AG de cadeia longa para a matriz mitocondrial  No citosol, o AG ligou-se à CoA, em uma reação catalisada pela acil-CoA sintetase  O AG ligado à CoA atravessa a membrana mitocondrial externa e chega ao espaço intermembrana  A acetil-CoA é uma molécula grande e polar, por isso não pode atravessar a membrana mitocondrial interna  O AG, então, é transferido para a carnitina (que está no espaço intermembrana) em uma reação catalisada pela carnitina palmitoiltransferase I (CPT I) que está localizada na membrana mitocondrial externa, formando a acilcarnitina  A carnitina se liga, pelo seu grupo hidroxila, à acil-CoA, liberando a CoA Armando Luiz Mota Bellomo – Turma 53  A carnitina é uma amina presente no organismo e é sintetizada a partir de AGs (acho que ela quis dizer aminoácidos kk) essências, como a lisina e a metionina  A carnitina é sintetizada no fígado e no cérebro e pode ser armazenada no tecido muscular  A carnitina também pode ser obtida na alimentação, principalmente na carne e vegetais (em quantidade bem menor)  A acilcarnitina vai ser transferida do espaço intermembranas para a matriz mitocondrial com o auxílio de uma translocase: a carnitina:acilcarnitina transferase  Após isso, na reação 3, o grupo acil da acilcarnitina, na matriz mitocondrial, é transferido para a CoA, com o auxílio da enzima carnitina:palmitoil transferase II (CPT II), presente na membrana mitocondrial interna  Forma-se acil-CoA e a carnitina retorna ao espaço transmembrana por ação da carnitina:acilcarnitina transferase  A acil-CoA dentro da matriz, agora é substrato para a beta-oxidação Armando Luiz Mota Bellomo – Turma 53 Beta-oxidação de AG saturados  São 4 passos repetidos (chamados de espiral de reações) até a oxidação completa da molécula de AG  Há a produção de várias moléculas de actil-CoA. A quantidade total de acetil-CoA depende do tamanho da cadeia de AG  Os ácidos graxos são quebrados em pedaços de dois carbonos, ou seja, retira-se um grupo acetil na forma de acetil-CoA  O processo inicia-se na extremidade carboxila terminal que está ligada a CoA  Antes da primeira quebra, o carbono beta, na posição 3, precisa ser “preparado”  Na etapa 1, há uma reação catalisada pela acil-CoA-desidrogenase, a qual possui FAD como grupo prostético, portanto, há a produção de FADH2 nessa etapa. Nessa reação, o palmitoil-CoA é convertido em enoil-CoA. Forma-se uma dupla ligação entre o carbono alfa e o carbono beta.  A acil-CoA desidrogenase não é uma única enzima, mas é uma família de enzimas com especificidade para determinados comprimentos de cadeia dos AG. Essa família de enzimas é organizada em 4 faixas distintas que atuam em AG de cadeia curta, AG de cadeia média, AG de cadeia longa e AG de cadeia muito longa  A flavoproteína transferidora de elétrons ubiquinona (na cadeia respiratória) recebe elétrons do FADH2 produzido nessa primeira etapa  A reação 2 é catalisada pela enoil-CoA-hidratase, onde há a adição de uma hidroxila (derivada da molécula de água) no carbono beta. A cadeia que era insaturada, torna-se saturada. Nessa reação a enoil-CoA é convertida a beta-hidroxiacil- CoA  Na reação 3, o grupo hidroxila do carbono beta é oxidado a uma cetona pela beta-hidroxiacil-CoA-desidrogenase, na presença de NAD, formando NADH (também vai para a cadeia respiratória)+ H+. Nessa reação a beta-hidroxiacil-CoA é convertida em beta-cetoacil-CoA Armando Luiz Mota Bellomo – Turma 53  Na reação 4, a ligação entre os carbonos beta e alfa é quebrada por uma reação onde há a entrada de CoA, que se liga ao carbono beta. A acetil-CoA que é o fragmento de 2 carbonos é liberada. A liberação dos 2 carbonos promove a liberação de uma molécula de acetil-CoA e de uma molécula de acil-CoA, que representa o AG (no caso é o miristoil, com 14 átomos de C)  Agora o miritoil-CoA será submetido a essas 4 etapas, de forma análoga como ocorreu com o palmitoil-CoA e perderá mais dois átomos de C na forma de acetil-CoA Armando Luiz Mota Bellomo – Turma 53  Cada repetição dos 4 passos é chamada de espiral da beta-oxidação  Para um AG de 16 C (palmitato) há 7 repetições das 4 reações, liberando 8 moléculas de acetil-CoA  A última repetição de reações ocorre com uma molécula de 4 C (butiril), o qual produz, a partir de sua quebra, 2 acetil- CoA. Por isso, para um molécula de 16 C são 7 repetições e não 8  Equação total da beta oxidação do palmitoil-CoA:  A oxidação completa vai ocorrer no ciclo de Krebs e na cadeia respiratória, para onde as 8 moléculas de acetil-CoA produzidas serão transferidas para as reações de oxirredução  A oxidação completa do palmitoil-CoA gera um ganho total de 108 ATP  A ativação do AG no citosol gasta 2 ATP, portanto o ganho líquido é de 106 ATP (no caso de um AG de 16 C) Destinos da acetil-CoA  Pode entrar no ciclo de Krebs para gerar energia  O excesso de acetil-CoA pode produzir corpos cetônicos no fígado. Os corpos cetônicos podem ser transportados pelo sangue para tecidos extra hepáticos, onde são transformados novamente em acetil-CoA  Acetil-CoA também pode ser usado na síntese de colesterol no citosol  Acetil-CoA citosólica é necessária para a síntese de acetilcolina nas células neuronais  A via metabólica a ser seguida depende do tecido e do momento metabólico da célula Beta-oxidação de AG insaturados  Metade dos AGs da nossa dieta são insaturados e costumam possui ligações dupla do tipo cis Armando Luiz Mota Bellomo – Turma 53  Principais exemplos: ácido oleico ( 18 C e uma dupla ligação entre os carbonos 9 e 10) e linoleico (18C e 2 insaturações, também conhecido como ômega 6)  Os passos a seguir terão o ácido oleico como exemplo  No primeiro passo o ácido oleico é convertido em oleoil-CoA, e é nessa forma que o AG vai entrar na matriz mitocondrial (está ativado pela CoA). Para o AG entrar na matriz, ele segue o ciclo da carnitina, como já foi visto  O oleoil-CoA passa 3 vezes pelas espirais de beta oxidação (cada espiral é uma repetição dos 4 passos), formando 3 acetil-CoA  Sobra, então, um AG insaturado de 12 carbonos, ligado a CoA (dodecenoil-CoA)  Agora há uma dupla ligação sobrando entre os carbonos 3 e 4 (isso será ilustrado em um esquema abaixo) em configuração cis  A enzima enoil-CoA hidratase atua apenas em ligações duplas trans. Por isso, a enzima Δ3,Δ2-enoil-CoA isomerase, no passo 2, isomeriza a configuração cis do dedocenoil-CoA em configuração trans  Agora na configuração trans, a enoil-CoA hidratase reconhece a molécula, e ocorre os 5 ciclos de beta oxidação restante, formando 6 moléculas de acetil-CoA  Esse exemplo se refere a um AG monoinsaturado  No caso de um AG poliinsaturado, como o ácido linoleico (18C:9, 12), há a ação de outra enzima auxiliar: a dienoil-CoA redutase, a qual possui o NADHPH como agente redutor e age em ação combinada com a isomerase Armando Luiz Mota Bellomo – Turma 53  Após a ação da dienoil-CoA redutase e da isomerase, o AG com uma insaturação na configuração trans pode continuar na via da beta-oxidação Beta-oxidação de AG de cadeia ímpar  A maioria dos lipídios de procedência natural possui um número par de carbonos  Os AG de cadeia ímpar são comuns em algumas plantas e alguns organismos marinhos  Os animais ruminantes formam grande quantidade de proprionato (3 C). Isso ocorre durante a fermentação dos carboidratos no rúmen desses animais  O propionato pode ser usado como inibidor de fungos em alguns pães e cerais, entrando na nossa dieta  O início da beta-oxidação dos AG de número ímpar ocorre da mesma forma que os de número par, havendo a beta oxidação com a liberação de acetil-CoA  Tomando como exemplo um AG com de 17 C, há a formação de 7 moléculas de acetil-CoA, totalizando 14 C, e os últimos 3 C restantes formam o propionil-CoA  As acetil-CoA vão para o CK  A propionil-CoA pode ser convertida em succnil-CoA que é utilizado em uma rota anaplerótica importante no CK. Dessa forma a oxidação do propionil-CoA se dá pelo CK  O succinil-CoA, por sua vez pode ser convertido a malato, portanto, fornecendo precursores de oxaloacetato. Além disso, o malato pode participar da gliconeogênese. Dessa forma, uma pequena quantidade do AG de cadeia ímpar (o propionil-CoA) pode participar da síntese de glicose Tecidos que não utilizam a beta-oxidação  Os eritrócitos, ou glóbulos vermelhos, não possuem mitocôndria, portanto, não podem oxidar AG via beta-oxidação, assim utilizam a via glicolítica para gerar energia  O cérebro não utiliza AG para a produção de energia porque os AGs não passam pela barreira hematoencefálica. A barreira hematoencefálica é composta por células endoteliais estreitamente unidas que revestem os capilares do encéfalo Regulação da beta-oxidação dos AG  Beta-oxidação é regulada pelos níveis de ATP e NADH, os quais indicam a carga energética na célula  Quando a razão NADH/NAD+ está elevada, indicando alto nível de energia, há a inibição da hidroacil-CoA desidrogenase, que catalisa a reação de oxidação da hidroxiacil-CoA à cetoacil-CoA, na presença de NAD. Nesse cenário, também há a inibição da enzima tiolase (acetil-CoA acetiltranferase) que participa da conversão da cetoacil-CoA à acil- CoA (miristol-CoA) + acetil-CoA  A tiolase também é inibida por elevada concentração de acetil-CoA. O aumento da presença de acetil-CoA indica o aumento da glicólise. A acetil-CoA, ao se condensar com oxaloacetato, forma citrato, o qual participa do CK, ou em excesso, vai para o citosol, onde é reconvertido a acetil-CoA para a participar da via da lipogênese  A oxidação de AGs pode ser restrita pela quantidade de CoA mitocondrial, pois o AG só entra na via oxidativa se estiver ligado a CoA  Para que haja a regeneração de CoA, as moléculas de acetil-CoA devem entrar no CK, pois quando há a condensação do acetil-Coa com o oxaloacetato forma-se citrato e há a liberação de CoA  Além disso, na própria via da beta-oxidação há a liberação de CoA, pois quando a acil-CoA é transferida para a carnitina, forma-se acilcarnitina com a liberação de CoA  Há ainda outros fatores que atuam na regulação da beta-oxidação de ácidos graxos, como a família PPAR, que são fatores de transcrição e atuam em diversos processos metabólicos, estimulando a transcrição de vários genes que atuam, inclusive, na beta-oxidação, como o CPT I, CPT II, acil-CoA, desidrogenases e outros. Essa resposta é aumentada quando há uma alta demanda de energia por ácidos graxos, como em uma situação de jejum prolongado Armando Luiz Mota Bellomo – Turma 53  Portanto, o PPAR, por atuar na regulação da expressão gênica, é um mecanismo de regulação que pode demorar minutos, ou até horas, e por isso é de longo prazo, enquanto os outros mecanismos, já citados, são mais rápidos, e por isso são considerados de curto prazo Armando Luiz Mota Bellomo – Turma 53  A razão de concentração de ATP/ADP regula a velocidade da cadeia respiratória, que regula a velocidade da beta- oxidação  O alto nível de ATP inibe o transporte de elétrons na cadeia respiratória, o que aumenta a razão NADH/NAD+ e FADH2, o que resulta na inibição da beta-oxidação  Existe, ainda, um tipo adicional de regulação enzimática, no qual a CPT I é inibida pelo malonil-CoA, o qual é sintetizado no citosol a partir da carboxilação da acetil-CoA, em uma reação catalisada pela acetil-CoA carboxilase (ACC). A presença do malonil indica que a via da lipogênese está ativada. Essa carboxilação é possível porque a AMP-PK, que inibe a ACC, está inativa, permitindo a atividade da ACC, aumentando a quantidade de malonil-CoA, indicando que a via da lipogênese está produzindo AG, o que impede a entrada de AG na matriz devido a inibição da CPT I, impedindo que a sua oxidação  O tópico acima implica na integração da via da lipogênese e da lipólise, pois quando uma está ativa, a outra fica inativa  Em uma situação de exercício, o gasto de ATP aumenta o AMP, o qual ativa a proteína quinase dependente de AMP (AMP-PK), que, por sua vez, fosforila a ACC, inativando-a, reduzindo os níveis de malonil-CoA (essa situação indica necessidade de energia), o que permite a atividade da CPT-I e a lipólise (produção de ATP)  Dessa forma, a CPT-I controla a entra de acetil-CoA na mitocôndria e atua em uma reação limitante da velocidade de oxidação do AG  Devemos lembrar, ainda, que os hormônios atuam na regulação da oxidação de AG, pois os hormônios que sinalizam o jejum (glucagon, epinefrina) atuam na liberação do AG presente nos TAGs do tecido adiposo Armando Luiz Mota Bellomo – Turma 53 Rotas alternativas de oxidação de AG  A matriz mitocondrial é o principal local de oxidação de AG. Os AG que não são oxidados por essa via, vão ser oxidados, inicialmente, no peroxissomo ou no RE  Oxidação nos peroxissomos: AGs de cadeia muito longa, ou AG de cadeia ramificada.  Embora a oxidação desses AG comece no peroxissomo ou no RE, o fim de sua oxidação se dá na mitocôndria  AGs de cadeia muito longa (24 a 26C) sofrem beta-oxidação  AGs de cadeia muito longa são obtidos na dieta  AGs de cadeia muito longa são sintetizados nas células do cérebro e do sistema nervoso e compõem lipídios da bainha de mielina  AGs de cadeia longa ramificada sofrem alfa-oxidação  AGs de cadeia ramificada são obtidos por meio da degradação da clorofila  Os peroxissomos estão presentes na maioria das células e possuem diversas enzimas. São um dos principais locais da célula onde os radicais de oxigênios são gerados e eliminados  Peroxissomos possuem também a catalase, que combate os radicais de oxigênio Armando Luiz Mota Bellomo – Turma 53 Beta-oxidação de AG de cadeia muito longa  Nesse caso, a beta oxidação se inicia no peroxissomo e finaliza na mitocôndria  Em 1, há a transferência da CoA para o AG, o qual se torna um acil-CoA. Essa reação é sintetizada pela acil-CoA sintetase de cadeia muito longa (representada no esquema como VLACS). Essa enzima está presente na membrana do peroxissomo  O acil-CoA entra no peroxissomo por um transportador (não há necessidade de carnitina)  Em 2, na primeira reação dentro do peroxissomo, há a ação da enzima Acil-CoA oxidase. Essa enzima transfere os elétrons para o O2, havendo a produção de H2O2  Esse segundo passo é diferente da beta-oxidação mitocondrial, pois na mitocôndria, a primeira enzima é a acil-CoA desidrogenase e transfere elétrons para FAD+  O H2O2 é clivado à água pela catalase, que é um antioxidante  As demais reações são semelhantes à da via mitocondrial (também se forma NADH em 2, embora a prof não tenha explicado como), e o NADH formado será exportado para reoxidação na cadeia respiratória  Além disso, há a formação de acetil-CoA para cada espiral de reação, indicando que há uma reação do número da carbonos. Esse processo ocorre até a formação de AGs de cadeia média e curta  Em 4a ocorre a transferência de acil da CoA para a carnitina (SCFA e MCFA representam acil dos AG de cadeia curta e de cadeia média respectivamente no esquema). Isso ocorre pela ação da enzima carnitina-octanoil transferase  Em 5a há a transferência dos grupo acil-carnitina (de AG de cadeia média e curta) do peroxissomo para a mitocôndria  As moléculas de acetil-CoA que foram liberadas no passo 3 são transferidas para a carnitina, formando acetilcarnitina, por meio da acetil-carnitina transferase (4), a qual é transferida para a mitocôndria (5)  Tanto as acil-carnitinas quanto a acetilcarnitina saem do peroxissomo e são transportados pela membrana mitocondrial interna por meio do carreador-carnitina:acilcarnitina (CAC)  Na mitocôndria, as acilcarnitinas são transferidas para a CoA, entrando na via da beta-oxidação (7a), produzindo uma molécula de acetil-CoA por espiral de reações. O acetil-CoA segue para o CK (8a) produzindo elétrons para a cadeia respiratória Armando Luiz Mota Bellomo – Turma 53  A acetilcarnitina, por meio da carnitinaacetil transferase (CAT), tem o seu grupo acetil transferido para a CoA, formando acetil-CoA (que entra no CK), liberando carnitina (6) Alfa-oxidação de AG de cadeia ramificada  A alfa-oxidação também se inicia no peroxissomo  Usa-se como exemplo o ácido fitânico, um AG saturado com vários grupos metil (ramificado) originado da degradação do fitol, presente na clorofila  O ácido fitânico possui um grupo metil no carbono beta, o que torna a beta-oxidação impossível, por isso seu catabolismo inicia no C alfa  A oxidação do ácido fitânico, então, inicia-se pelo C alfa, havendo a redução de um átomo de C e a produção do ácido pristânico. Agora o grupo metil ocupa a posição do C alfa e não mais do C beta, o que permite a molécula ser oxidada a partir da via da beta oxidação, ainda no peroxissomo, até o encurtamento da cadeia  O ácido pristânico pode ser obtido também na dieta, a partir da gordura bovina (ruminantes) e gordura de peixes  O ácidos pristânico não é produzido em humanos Conversão do ácido fitânico em ácido pristânico  Há o encurtamento da cadeia em um carbono, liberado na forma de CO2, e o grupo metil passa do C beta para o C alfa  O ácido pristânico formado é degradado em 3 espirais de beta-oxidação peroxissomal. Como esse AG possui número ímpar de C, sua degradação libera propionil-CoA e acetil-CoA  O ác pristânico é degradado até que sobrem 9 carbonos (4,8-dimetilnonanoil-CoA), os quais serão degradados na mitocôndria, onde a oxidação será finalizada, produzindo acetil-CoA que segue para o CK  A professora não explica os passos detalhadamente, mas apresenta os seguintes esquemas: Armando Luiz Mota Bellomo – Turma 53 Ômega-oxidação de AG  As enzimas que participam dessa via estão presentes no RE  Os substratos dessa via, em geral, são os AG de 10 a 12C (cadeia média)  Via minoritária que pode se tornar importante diante de falhas na beta-oxidação mitocondrial, como na deficiência de carnitina ou de acil-CoA desidrogenase de cadeia média (MCAD)  Na reação 1, há a hidroxilação do grupo metil do AG no C ômega, na presença de uma hidroxidase na presença de citocromo P450 e oxigênio molecular  Na reação 2, há a ação da álcool-desidrogenase que oxida o grupo hidroxila a um grupo aldeído, na presença de NAD+  Na reação 3, a aldeído-desidrogenase oxida o grupo aldeído a um grupo carboxílico, na presença de NAD+, produzindo um grupo carboxila em uma extremidade e outro grupo carboxila em outra extremidade  Agora, as duas extremidades podem liga-se a CoA e entrar na mitocôndria para sofrer beta-oxidação, produzindo acetil- Coa que vai para o CK  O AG de terminação dupla pode gerar ácidos dicarboxicilícos, como o ác succínico, os quais podem entrar no CK  Os AG dicarboxilicos de cadeia média são solúveis e podem passar para o sangue ou ser excretados na urina (Ex: ác adípico – 6C e ác subérico – 8C)  A via da ômega-oxidação, por causar um aumento na síntese de ác dicarboxilicos sinaliza para alteração na via da beta- oxidação de AG Armando Luiz Mota Bellomo – Turma 53 Alterações na via de oxidação dos AG Deficiência de carnitina o Impede a beta-oxidação o Causas: recém-nascido prematuro, (biossíntese inadequada), hemodiálise, subnutrição ou dieta vegetariana, gestação (maior necessidade de carnitina), deficiência na reabsorção de carnitina (rins ou células) e doenças hepáticas (diminui a síntese no fígado) o Efeito: diminui a capacidade de utilizar AG de cadeia longa como combustível metabólico = diminui a oxidação de AG e síntese de corpos cetônicos, aumento de ácidos graxos livres no plasma (são mobilizados dos adipócitos, mas não entram na matriz mitocondrial) = acúmulo de TAG no hepatócito, diminuindo as reservas de glicerol para a gliconeogênese o Sintomas: hipoglicemia com fraqueza muscular (em momentos de jejum) o Tratamento: evitar jejum prolongado, dieta rica em carboidrato e suplementada com carnitina, e evitar AG de cadeia longa Deficiência de oxidação de AG por alterações enzimáticas o Há vários defeitos genéticos que comprometem o transporte ou oxidação de AG o A mais comum é a deficiência de MCAD (Acetil-CoA-desidrogenase de cadeia média) que participa na primeira reação da beta-oxidação. Nessa situação, os AG são oxidados até atingir uma cadeia de comprimento médio. Como reduz a beta-oxidação, diminui a quantidade de acetil-CoA para formação de corpos cetônicos. Os sintomas são a hipoglicemia (diminuição da gliconeogênese e maior uso do glicogênio hepático) hipocetótica no jejum e acúmulo de gordura no fígado. Indicação: dieta rica em carboidrato e evitar jejum prolongado o Há também a deficiência de beta-hidroacil-CoA-desidrogenase por alteração genética (participa da reação 3 na espiração de reações). Pode causar doenças cardíacas e comprometer o músculo esquelético Deficiências no peroxissomo Armando Luiz Mota Bellomo – Turma 53 o Adrenoleucodistrofia (ALD) – falha no transporte de AG de cadeia longa para o peroxissomo devido a alteração na proteína transmembrana peroxissomal de transporte (ligase-acil-CoA-gordurosa). Causa acúmulo de AGCML, principalmente no cérebro e adrenais. Há destruição na bainha de mielina e comprometimento do impulso nervoso. Doença genética rara e sua forma mais comum esta ligada ao cromossomo X, de caráter recessivo o Síndrome de Zellweger – doença genética autossômica recessiva envolvendo a biossíntese de peroxissomos, causando a redução dessa organela no fígado, rins e cérebro, havendo o comprometimento da oxidação de AG de cadeia muito longa. A expectativa de vida é de 6 a 12 meses. Sintomas: dificuldades respiratórias, insuficiência hepática e sangramento intestinal o Doença de Refsum – ausência da enzima fitanoil-CoA-hidroxilase, que metaboliza o ácido fitânico – AG de cadeia ramificada com oxidação inicial nos peroxissomos. Doença genética autossômica recessiva o acúmulo de ácido fitânico no plasma e tecidos causa lesões neurológicas graves e na retina (retinite pigmentosa), movimentos espasmódicos, alterações ósseas e cutâneas. Os sintomas costumam aparecer na adolescência e os bebês possuem aparência normal