Digestão de carboidratos no trato gastrintestinal
Os principais carboidratos da dieta são amido, sacarose e lactose. O amido é um polímero de glicose cujos resíduos estão unidos por ligações glicosídicas α-1,4 e α-1,6. A digestão começa na cavidade oral sob a ação da α-amilase salivar, que hidrolisa o amido até dextrinas. No estômago, a degradação de carboidratos praticamente não ocorre devido à ausência de enzimas correspondentes e ao meio ácido.
No duodeno atua a α-amilase pancreática, que degrada o amido até dissacarídeos — maltose (α-1,4) e isomaltose (α-1,6). A hidrólise final dos dissacarídeos é realizada por enzimas associadas à membrana do intestino delgado:
- complexo sacarase-isomaltase — hidrolisa sacarose, maltose, isomaltose;
- complexo β-glicosidásico — degrada uma série de β-glicosídeos;
- lactase — degrada a lactose em galactose e glicose.
A atividade da lactase é máxima em crianças e diminui com a idade, o que está na base da deficiência de lactase.
Absorção de monossacarídeos e seu transporte para os tecidos
Os monossacarídeos entram nos enterócitos por duas vias. A difusão facilitada é característica da frutose (via GLUT5), bem como parcialmente da glicose e da galactose. O transporte ativo secundário, envolvendo o transportador dependente de Na⁺ SGLT1, transporta glicose e galactose contra o gradiente de concentração; a energia é fornecida pela atividade da Na⁺/K⁺-ATPase.
Dos enterócitos para o sangue, os monossacarídeos saem por difusão facilitada. Nos tecidos, a glicose é captada por proteínas da família GLUT. De particular importância é o GLUT4, um transportador dependente de insulina do tecido muscular e adiposo.
Fosforilação da glicose e destino da glicose-6-fosfato
Na célula, a glicose é imediatamente fosforilada. A reação é catalisada por:
- hexocinase — baixo Km (~0,1 mmol/L), inibida pelo produto — glicose-6-fosfato;
- glicocinase — alto Km (~10 mmol/L), atua no fígado, induzida pela insulina.
A glicose-6-fosfato é utilizada para a síntese de glicogênio, na via das pentoses-fosfato, para a síntese de outros monossacarídeos e aminoácidos, além de sofrer catabolismo até CO₂ e H₂O ou até lactato com a formação de ATP.
Glicogênese: síntese de glicogênio
A síntese de glicogênio ocorre no período absortivo (1–2 h após a refeição). Etapas:
- Glicose → glicose-6-fosfato (hexoquinase/glicoquinase).
- Glicose-6-fosfato → glicose-1-fosfato sob a ação da fosfoglicomutase.
- Ativação da glicose: glicose-1-fosfato + UTP → UDP-glicose + pirofosfato (enzima UDP-glicose pirofosforilase).
- A glicogênio sintase transfere o resíduo de glicose da UDP-glicose para um primer (≥4 resíduos), formando uma ligação glicosídica α-1,4.
- Após o alongamento da cadeia até 11–12 resíduos, a enzima ramificante (amilo-1,4→1,6-glicosiltransferase) transfere um fragmento de 5–6 resíduos, formando uma ligação α-1,6 — o ponto de ramificação.
Glicogenólise: mobilização do glicogênio
A degradação do glicogênio é ativada no período pós-absortivo e durante o exercício físico. A enzima-chave é a glicogênio fosforilase, que degrada fosforoliticamente as ligações α-1,4 com a formação de glicose-1-fosfato. A enzima para a 4 resíduos de distância do ponto de ramificação. Em seguida, atua a enzima desramificadora:
- oligosacarídeo transferase transfere o fragmento de triglicose para a cadeia adjacente;
- α-1,6-glicosidase hidrolisa a ligação α-1,6, liberando glicose livre.
A glicose-1-fosfato é convertida em glicose-6-fosfato. Nos músculos, ela participa da glicólise. No fígado, está presente a glicose-6-fosfatase, que desfosforila a glicose-6-fosfato a glicose livre, a qual passa para o sangue e mantém a glicemia.
Regulação do metabolismo do glicogênio
A síntese e a degradação simultâneas são impossíveis graças à regulação recíproca da glicogênio sintase e da glicogênio fosforilase. Formas ativas:
- glicogênio sintase — desfosforilada;
- glicogênio fosforilase — fosforilada.
A proporção é determinada pelo índice insulina-glucagon (IIG).
A insulina (IIG alto) ativa a proteinafosfatase dos grânulos de glicogênio, que desfosforila ambas as enzimas: a glicogênio sintase é ativada, e a glicogênio fosforilase é inativada. Adicionalmente, a insulina ativa o GLUT4, induz a glicocinase e ativa a fosfodiesterase, que reduz o nível de AMPc.
O glucagon (no fígado) e a adrenalina (via receptores β2) acionam o sistema da adenilato ciclase: proteína G → adenilato ciclase → AMPc → proteína quinase A. A PKA fosforila a glicogênio sintase (inativação) e a quinase da fosforilase, que ativa a glicogênio fosforilase.
A adrenalina, através dos receptores adrenérgicos α1, ativa o sistema de inositol fosfato: fosfolipase C → IP3 → liberação de Ca²⁺ → o complexo Ca²⁺–calmodulina–quinase da fosforilase ativa a glicogênio fosforilase. A proteína quinase C adicionalmente fosforila e inativa a glicogênio sintase.
Nos músculos, sob exercício moderado, a glicogênio fosforilase é ativada alostericamente pelo AMP. Sob exercício intenso, entram em ação o impulso nervoso (via Ca²⁺-calmodulina) e a adrenalina (via dependente de AMPc).
Doenças do glicogênio (glicogenoses)
As glicogenoses são doenças hereditárias causadas por defeitos em enzimas da síntese ou degradação do glicogênio. São acompanhadas pelo acúmulo de quantidades anômalas ou de glicogênio estruturalmente alterado no fígado, músculos e rins. Manifestam-se clinicamente por hipoglicemia em jejum, hepatomegalia, fraqueza muscular e intolerância ao exercício físico. Os defeitos da glicose-6-fosfatase (doença de von Gierke), da enzima desramificadora, da fosforilase muscular (doença de McArdle) e da enzima ramificante são as formas mais estudadas.
Pontos-chave
- O amido é degradado pelas α-amilases salivar e pancreática; a hidrólise final dos dissacaridases ocorre na borda em escova (sacarase-isomaltase, lactase).
- A glicose é transportada para os enterócitos via SGLT1 (transporte ativo secundário com Na⁺) e entra nos tecidos através de proteínas GLUT; o GLUT4 é dependente de insulina.
- Na célula, a glicose é fosforilada pela hexocinase ou glicocinase; a glicose-6-fosfato é o metabólito central.
- A síntese de glicogênio requer a ativação da glicose a UDP-glicose; as enzimas-chave são a glicogênio sintase e a enzima ramificante.
- A degradação ocorre de forma fosforolítica: glicogênio fosforilase + enzima desramificadora (transferase + α-1,6-glicosidase).
- Apenas o fígado é capaz de liberar glicose livre no sangue graças à glicose-6-fosfatase.
- A insulina estimula a síntese (desfosforilação de enzimas); o glucagon e a adrenalina estimulam a degradação do glicogênio via AMPc/PKA e vias dependentes de Ca²⁺.
- Defeitos hereditários das enzimas do metabolismo do glicogênio levam a glicogenoses com hipoglicemia e acometimento hepático e muscular.