Controle hormonal do metabolismo energético
A descoberta da insulina em 1921 foi um dos eventos mais importantes da medicina moderna. Ela salvou a vida de inúmeros pacientes afetados pela diabetes mellitus, uma desordem do metabolismo dos carboidratos caracterizada pela incapacidade do organismo de produzir ou responder à insulina. A descoberta da insulina também contribuiu para a compreensão actual da função do pâncreas endócrino. A importância do pâncreas endócrino reside no facto de a insulina desempenhar um papel central na regulação do metabolismo energético. Uma deficiência relativa ou absoluta de insulina leva à diabetes mellitus, que é a principal causa de doença e morte em todo o mundo.
O hormônio glucagon pancreático, em conjunto com a insulina, também desempenha um papel fundamental na manutenção da homeostase da glicose e na regulação do armazenamento de nutrientes. Um suprimento adequado de glicose é necessário para o crescimento e desenvolvimento ideal do corpo e para o funcionamento do sistema nervoso central, para o qual a glicose é a principal fonte de energia. Portanto, mecanismos elaborados evoluíram para garantir que as concentrações de glicose no sangue sejam mantidas dentro de limites estreitos durante a festa e a fome. Os nutrientes em excesso que são consumidos podem ser armazenados no corpo e disponibilizados mais tarde – por exemplo, quando os nutrientes estão em falta, como durante o jejum, ou quando o corpo está a utilizar energia, como durante a actividade física. O tecido adiposo é o principal local de armazenamento de nutrientes, quase todos sob a forma de gordura. Uma única grama de gordura contém o dobro de calorias que uma única grama de carboidratos ou proteínas. Além disso, o conteúdo de água é muito baixo (10 por cento) no tecido adiposo. Assim, um quilograma de tecido adiposo tem 10 vezes o valor calórico do mesmo peso de tecido muscular.
Após a ingestão de alimentos, as moléculas de carboidratos são digeridas e absorvidas como glicose. O aumento das concentrações de glicose no sangue é seguido por um aumento de 5 a 10 vezes nas concentrações séricas de insulina, o que estimula a absorção de glicose pelo fígado, adipose e tecidos musculares e inibe a liberação de glicose do tecido hepático. Os ácidos gordos e aminoácidos derivados da digestão da gordura e proteínas também são absorvidos e armazenados no fígado e nos tecidos periféricos, especialmente no tecido adiposo. A insulina também inibe a lipólise (a decomposição da gordura), impedindo a mobilização da gordura. Assim, durante o estado “alimentado”, ou anabólico, os nutrientes ingeridos que não são imediatamente utilizados são armazenados, um processo em grande parte dependente do aumento da secreção de insulina associada aos alimentos.
Poucas horas após uma refeição, quando a absorção intestinal dos nutrientes está completa e as concentrações de glicose no sangue diminuíram em direção aos valores pré refeições, a secreção de insulina diminui, e a produção de glicose pelo fígado é retomada a fim de sustentar as necessidades do cérebro. Da mesma forma, a lipólise aumenta, fornecendo ácidos gordos que podem ser usados como combustível pelo tecido muscular e glicerol que pode ser convertido em glicose no fígado. À medida que o período de jejum se prolonga (por exemplo, 12 a 14 horas), as concentrações de glicose no sangue e a secreção de insulina continuam a diminuir, e a secreção de glucagon aumenta. O aumento da secreção de glucagon e a concomitante diminuição da secreção de insulina estimulam a decomposição do glicogênio para formar glicose (glicogenólise) e a produção de glicose a partir de aminoácidos e glicerol (gluconeogênese) no fígado. Após o esgotamento do glicogénio no fígado, as concentrações de glicose no sangue são mantidas pela gluconeogénese. Assim, o estado de jejum, ou catabólico, é caracterizado pela diminuição da secreção de insulina, aumento da secreção de glucagon e mobilização de nutrientes a partir de reservas no fígado, músculo e tecido adiposo.
Com mais jejum, a taxa de lipólise continua a aumentar por vários dias e depois plaquetas. Uma grande proporção dos ácidos gordos libertados do tecido adiposo é convertida em ácidos keto (ácido beta-hidroxibutírico e ácido acetoacético, também conhecido como corpos cetónicos) no fígado, um processo que é estimulado pelo glucagon. Estes ácidos ceto são pequenas moléculas que contêm dois átomos de carbono. O cérebro, que geralmente utiliza a glicose para energia, começa a usar os ácidos ceto, além da glicose. Eventualmente, mais da metade das necessidades diárias de energia metabólica do cérebro são supridas pelos ácidos ceto, diminuindo substancialmente a necessidade de produção de glicose pelo fígado e a necessidade de gluconeogênese em geral. Isso reduz a necessidade de aminoácidos produzidos pela ruptura muscular, poupando assim o tecido muscular. A inanição é caracterizada por baixas concentrações séricas de insulina, altas concentrações séricas de glucagon, e altas concentrações séricas de ácido graxo livre e ácido ceto.
Em resumo, no estado alimentar, a insulina estimula o transporte da glicose para os tecidos (para ser consumida como combustível ou armazenada como glicogênio), o transporte de aminoácidos para os tecidos (para construir ou substituir as proteínas), e o transporte de ácidos graxos para os tecidos (para fornecer um depósito de gordura para as necessidades energéticas futuras). No estado de jejum, a secreção de insulina diminui e a secreção de glucagon aumenta. As reservas de glicogénio do fígado, seguidas mais tarde por reservas de proteínas e gordura, são mobilizadas para produzir glicose. Em última análise, a maioria das necessidades nutricionais são supridas por ácidos graxos mobilizados a partir de reservas de gordura.
Robert D. Utiger