Metabolismo do glicogênio: glicogênese, glicogenólise e regulação

Oi!
O glicogênio é uma importante reserva de glicose que encontramos em alguns tipos celulares em humanos. No fígado, nos músculos, no coração e nos astrócitos, pode-se observar glicogênio armazenado para diferentes fins.
O glicogênio hepático atende à manutenção da glicemia nas horas iniciais do jejum e em algumas outras circunstâncias que caracterizam momentos de catabolismo, como durante atividades físicas, por exemplo. Antes de o glicogênio hepático terminar, inicia-se a gliconeogênese para seguir com a manutenção da glicemia em casos como aqueles citados acima.
O glicogênio muscular não é usado na manutenção da glicemia, como aquele hepático. A glicogenólise muscular gera moléculas de glicose-6-fosfato que serão consumidas na glicólise muscular durante atividade física. Fibras musculares não expressam a enzima glicose-6-fosfatase. Assim, não são capazes de remover o grupo fosfato da glicose-6-fosfato, que é consumida, então, localmente. Ainda, músculos não reagem ao glucagon porque não apresentam receptores para este hormônio. Assim, o conteúdo de glicogênio quase não é alterado no jejum.
Por outro lado, como poderá perceber no vídeo, íons cálcio e AMP estimulam a quebra de glicogênio nos músculos quando estes executam contração. Algo similar ocorre no coração, o que é importante durante momentos de taquicardia (e, consequentemente, de menor oxigenação celular). É importante notar que estes reguladores são produzidos localmente, não dependendo de regulação hormonal para serem gerados. Assim, íons cálcio e AMP sinalizam de forma mais rápida que o glicogênio deve ser quebrado.
Diferentemente, hormônios como o glucagon precisam ser liberados na circulação para, a partir daí, alcançarem o tecido-alvo, onde induzirão seus efeitos. Isto leva mais tempo que aquilo observado nos músculos.
Adrenalina pode potencializar os efeitos do glucagon, e isto é importante m casos de hipoglicemia e quando, durante o jejum, passamos por momento de estresse ou euforia (afinal, adrenalina não está associada apenas a momentos ruins).
O glicogênio também pode ser encontrado no encéfalo, principalmente, nas células chamadas de astrócitos. Este glicogênio é quebrado e rende glicose-6-fosfato, que segue para a glicólise nestas células. Nesta via, gera-se piruvato, que é convertido em lactato e transferido aos neurônios. O lactato é transformado em piruvato, captado pelas mitocôndrias e utilizado na síntese de acetil-coenzima A ou de oxaloacetato nos neurônios. Este é um exemplo de cooperação celular favorecendo anaplerose no ciclo de Krebs (ou seja, reposição de intermediários do ciclo). É um modo de acelerar a produção de ATP a partir da reserva.
Espero que o vídeo ajude em seus estudos!
Deixe dúvidas nos comentários.
Até mais!
Prof. Marcos Roberto de Oliveira
#glicogênio #metabolismo #figado #músculos #glicemia
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Referências
1) Marks' Basic Medical Biochemistry: A Clinical Approach (English Edition) 5th Edition, por Michael Lieberman e Alisa Peet, 2017 (há versão mais atual)
2) Princípios de Bioquímica de Lehninger, 8ª Edição, por David L. Nelson e Michael M. Cox
3) Seu Metabolismo É Incrível: E É Fácil Compreender como Funciona, de Prof. Dr. Marcos Roberto de Oliveira, 2023: www.almedina.c...

[@metabolismoDrdeOliveira]

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[@giovannasantana2851]

Essa aula tirou um nó da minha cabeça !!!!! Obrigadaaaaaa

[@metabolismoDrdeOliveira]

@@giovannasantana2851 é uma satisfação poder ajudar!

[@eduardodequeiroz8964]

Consegue explicar essa história do emagrecimrnto em que o corpo tem que usar primeiro o glicogênio hepático para só após passar a usar gordura, se isso é verdade. Seria possível o emagrecimento, uso da gordura para gerar energua, mesmo com os estoques de glicogenio do fígado cheios?

[@metabolismoDrdeOliveira]

Eduardo, obrigado pela oportunidade de discutir tal assunto. Isto não é verdade. As funções do glicogênio hepático são diferentes daquelas dos triglicerídeos armazenados no tecido adiposo. Ambos são reservas, é claro, mas que atendem, após sua clivagem, células diferentes. A quebra do glicogênio hepático se inicia já no primeiro momento do jejum, mesmo quando o indivíduo está em repouso. apresenta velocidades diferentes em pessoas diferentes. Ao ser clivado, gera glicose livre como produto final. Esta glicose tem a missão de iniciar a manutenção da glicemia já no início do jejum. O principal estímulo, em termos hormonais, para a clivagem do glicogênio hepático é o glucagon. Este mesmo glucagon estimula, simultaneamente (ou seja, o organismo não "espera" que o glicogênio hepático termine para só então iniciar esta outra via que descreverei aqui), a lipólise no tecido adiposo. Na lipólise, triglicerídeos armazenados são clivados em glicerol e ácidos graxos. Parte dos ácidos graxos são liberados na circulação via ligação com albumina. Então, em resumo, o glucagon estimula, ao mesmo tempo, a glicogenólise hepática (clivagem do glicogênio) e a lipólise adipocítica. Inclusive, a lipólise renderá ácidos graxos que são importantes combustíveis/substratos energéticos para o fígado e para outros órgãos/tecidos, como músculos, coração e rins (córtex renal) durante o jejum. É importante lembrar que a glicólise é fortemente inibida, no fígado, pelo glucagon e por controle alostérico. Assim, o fígado não consome glicose durante aquele momento metabólico. Dependerá de ácidos graxos e de aminoácidos como fonte de energia.

[@eduardodequeiroz8964]

​​@@metabolismoDrdeOliveira Oportunidade de também ter feito uma pergunta e saber que foi respondida por alguém que detém de conhecimento. Imagina, obrigado também. Então a gordura como fonte de energia, sendo usada como tal através do glucagon em estado de jejum, mesmo com os estoques de glicogenio hepático estando cheios só aconteceria nesse estado metabólico de mal alimentado (jejum)? Há alguma explicação para o uso da gordura como fonte de energia, mesmo com os estoques de glicogenio hepáticos cheios e no estado metabólico alimentado? Levando em consideração o defícit calórico. É porque já me disseram que no estado de bem alimentado, fígado com estoque estável e a ação da insulina, mesmo em déficit calórico não ocorreria o uso da gordura.

[@metabolismoDrdeOliveira]

​@@eduardodequeiroz8964 O jejum é um estado catabólico. Significa que hormônios como o glucagon e, dependendo da pessoa, a adrenalina, estarão circulando e induzindo efeitos catabólicos, de mobilização de reservas. Ambos induzem a quebra de glicogênio no fígado e a lipólise no tecido adiposo. Não há um quadro no qual você irá manter os estoques de glicogênio hepáticos elevados e só estimulará a lipólise, pois a indução dos dois se dá ao mesmo tempo e atende a diferentes demandas energéticas. A hipótese que coloca, de usar lipídios armazenados, via lipólise, estando em estado alimentado é verdadeira apenas quando ingerimos dieta pobre em carboidratos, as quais não estimulam a secreção de insulina. No entanto, deve considerar o seguinte, neste caso específico: a pessoa estava em jejum (momento no qual o glucagon está com níveis mais altos na circulação), e entra em estado alimentado, mas por ingerir dieta pobre em carboidratos. Neste caso, é possível que nem tenha mais glicogênio hepático, pois o mesmo foi quebrado para manter a glicemia ao longo do jejum. A lipólise estava ativada no jejum, e seguirá após a ingestão desta dieta pobre em carboidratos. É importante coordenar, no tempo, quais hormônios serão liberados de acordo com a composição da dieta. Publiquei, há um tempo atrás, um vídeo sobre os efeitos da dieta hiperproteica no organismo. Tente assistir e volte aqui, se desejar, para seguirmos conversando. Ainda, deixo a seguinte recomendação: o glicogênio hepático serve como fonte de glicose para a manutenção da glicemia em estados catabólicos. A manutenção da glicemia é fundamental para que células como hemácias e tecidos como a epiderme, as cartilagens e a medula renal, dentre outros, sigam nutridos, pois dependem muito de glicose para manter seu estado energético. Os ácidos graxos oriundos da lipólise do tecido adiposo servem como combustível para fígado, músculos, coração e córtex renal, para citar alguns. São destinos diferentes, mas o estímulo é o mesmo e simultâneo (ao mesmo tempo): glucagon e/ou adrenalina.

[@leticiakesia5998]

aula perfeita, ameeei. Bem explicado, detalhado e preciso.

[@metabolismoDrdeOliveira]

Muito obrigado, Letícia!

[@giselioliveira630]

Muito obrigada

[@metabolismoDrdeOliveira]

Obrigado pelo feedback, Giseli! Bom estudo!

[@tg4481]

Excelente aula, obrigado antes de tudo. Uma pergunta: quando o corpo está com níveis de glicogênio depletado e entra carboidratos e glicose no organismo...qual estoque é reposto primeiro? O glicogênio do fígado ou o glicogênio muscular? Abraços

[@metabolismoDrdeOliveira]

Excelente pergunta! Depende de alguns fatores: 1) se o jejum não envolveu atividade física significativa, então o consumo de glicogênio muscular foi baixo. Assim, sua reposição será mínima; 2) no fígado, a captação de glicose se dá por GLUT2, que requer altas concentrações de glicose circulante. Após ser captada, a glicose deve ser fosforilada pela glicocinase (hexocinase IV). Esta enzima também requer glicose em altas concentrações para mediar a reação. Assim, talvez o fígado inicie a síntese de glicogênio, na realimentação, de forma menos rápida que os músculos (cuja captação de glicose se pelo GLUT 4 - insulino-dependente; fosforilação da glicose se dá pela altamente eficiente hexocinase). Há uma outra teoria, que diz respeito à glicogênese indireta: enzimas da gliconeogênese, no estado de realimentação, produziriam glicose, a qual serviria à síntese de glicogênio. Seria uma gliconeogênese "residual", útil não à manutenção da glicemia, portanto, mas sim à glicogênese. Se correta, está teoria indica que o fígado, mesmo contando com enzimas com maior Km, iniciaria a reposição de glicogênio antes dos músculos (quando esta rota for pertinente a estes, conforme mencionei no início). Outro ponto importante: a glicogênio sintase muscular é inibida por concentrações menores de glicogênio quando comparada àquela hepática. Desta forma, fígado contém mais glicogênio por grama de tecido que os músculos.

[@nathaliagabrielledallacort5271]

Aula incrível, obrigada professor

[@metabolismoDrdeOliveira]

Muito obrigado, Nathalia!

[@ThaisLana-dy7qg]

que aula boa!! ajudou muito

[@metabolismoDrdeOliveira]

Obrigado, Thais! Bom estudo!

[@rona_B50]

Excelente explicação. Vc teria essa analise para o diabetico tipo 1 ? Gostaria de entender se o fenomeno do alvorecer no DM1 se encaixa na quebra do glicogenio de madrugada, aumentando a glicose, fugindo ao controle do diabetico que faz bom controle

[@metabolismoDrdeOliveira]

Ainda não tenho vídeo específico para diabetes tipo 1, mas faz parte de meu planejamento. Respondi sua pergunta anterior, no mesmo contexto. Tanto a quebra de glicogênio (glicogenólise) como a gliconeogênese (produção de glicose a partir de moléculas que não são carboidratos) podem ser estimuladas por hormônios catabólicos, como adrenalina, cortisol e glucagon. O "poder" deles, que pode ser quantificado via análise do estímulo sobre vias específicas do metabolismo energético, aumenta muito quando a insulina está ausente (por não ser produzida ou pela administração exógena não estar sendo suficiente no manejo da glicemia). Desta forma, preponderam as vias de catabolismo: lipólise (quebra de triglicerídeos, no tecido adiposo, com liberação de ácidos graxos e glicerol - sendo este último um precursor daa glicose na via de gliconeogênese), proteólise (quebra de proteínas com liberação de aminoácidos que podem ser usados na via gliconeogênica. Detalhe: a proteólise não é estimulada por glucagon, mas por cortisol nos músculos. Além disso, a mera queda nos níveis de insulina favorece a proteólise muscular) e glicogenólise e gliconeogênese (vista, neste contexto, como parte de estado cartabólico, embora seja via de construção de glicose a partir dos precursores mencionados nesta e na outra resposta).

[@mariaeduardamauriciopiment8086]

Adorei a aula!! Me ajudou demais, obrigada!

[@metabolismoDrdeOliveira]

Obrigado, Maria Eduarda!

[@PepinoComAnsiedade]

6:56 prof, o que significa dizer que a hexocinase IV é induzível?

[@metabolismoDrdeOliveira]

Que ela tem a expressão gênica estimulada quando há maior demanda. Principal estímulo é a insulina. Aumenta a quantidade da enzima, afetando, positivamente, sua atividade.

[@rona_B50]

Professor. Sou Diabetico Tipo 1. Bom dia Por que de madrugada, mesmo com a glicemia alta, o fígado libera glicogenio, aumentando ainda mais a glicemia?!.seria devido a falta do hormonio contraregualdor, o glucagon ou a propria insulina ? Obrigado

[@metabolismoDrdeOliveira]

Boa noite! A produção de glicose, na faixa de horário mencionada, pode ser mais fruto da gliconeogênese que da glicogenólise. A gliconeogênese é a via metabólica de produção de glicose a partir de moléculas como lactato, alanina, glutamina e glicerol. O fígado é estimulado a produzir glicose, desta maneira, por hormônios como glucagon, adrenalina e cortisol. O estímulo do glucagon é bastante forte, atuando na modulação da quantidade de enzimas importantes relacionadas com a via, inclusive. O cortiol e a adrenalina estimulam a gliconeogênese de uma forma similar, mas menos poderosa que o glucagon. A produção de cortisol é aumentada durante a fase final da madrugada, pois este é um dos hormônios que já nos "prepara" para o amanhecer. O cortisol aumenta a disponibilidade de substrato energético para nosso organismo sair do estado de baixa atividade para um de atividade bem mais alta. Ao induzir seus efeitos, estimula aumento na glicemia também. Na ausência de uma resposta mediada por insulina, tem-se um aumento acima do normal na quantidade de glicose circulante. É a hiperglicemia do alvorecer. É mais comum encontrar tal fenômeno em pacientes com diabetes tipo 1, mas não é impossível observar o mesmo em pacientes com pré-diabetes (resistência à insulina) e diabetes tipo 2. Por favor, se algo não ficou claro, prossiga perguntando. Isto ajuda a esclarecer o fenômeno observado.