o ciclo glicose-alanina, ou ciclo Cahill, proposto pela primeira vez por Mallette, Exton e Park, e Felig et al. entre 1969 e 1970, consiste de uma série de etapas através das quais os tecidos extra-hepáticos, por exemplo, o músculo esquelético, exportar piruvato e grupos amino como alanina para o fígado, e receber glicose do fígado através da corrente sanguínea.Os principais passos do ciclo glucose-alanina são resumidos a seguir.
- quando em tecidos extra-hepáticos aminoácidos são utilizados para a energia, piruvato, derivado da glicólise, é usado como aceitador de grupos aminoácidos, formando alanina, um aminoácido não-essencial.
- a alanina difunde-se na corrente sanguínea e atinge o fígado.
- no fígado, o grupo amino da alanina é transferido para α-cetoglutarato para formar piruvato e glutamato, respectivamente.
- o grupo amino do glutamato entra principalmente no ciclo da ureia, e em parte atua como um doador de nitrogênio em muitas vias biossintéticas.
piruvato entra na gluconeogénese e é utilizado para a síntese da glucose. - a glucose recém-formada difunde-se na corrente sanguínea e atinge os tecidos periféricos onde, devido à glicólise, é convertida em piruvato que pode aceitar grupos aminoácidos dos aminoácidos livres, fechando assim o ciclo.
portanto, o ciclo glucose-alanina fornece uma ligação entre o metabolismo dos hidratos de carbono e dos aminoácidos, como descrito esquematicamente abaixo.
Glicose → Piruvato → Alanina → Piruvato → Glicose
![As etapas de glicose-alanina ciclo no fígado e no músculo](https://www.tuscany-diet.net/wp-content/uploads/2017/01/glucose-alanine-cycle.gif)
A glicose-alanina ciclo ocorre não só entre o músculo esquelético, o primeiro tecido em que foi observado e o fígado, mas envolve outras células e extra-hepática tecidos, incluindo células do sistema imunológico, tais como órgãos linfóides.
CONTEÚDO
- As etapas da glicose-alanina ciclo
- O Cahill ciclo no músculo esquelético
- O Cahill ciclo no fígado
- Transaminases
- Funções da glicose-alanina ciclo
- custo de Energia da glicose-alanina ciclo
- Semelhanças e diferenças entre Cahill ciclo e ciclo de Cori
As etapas da glicose-alanina ciclo
A análise dos passos da glicose-alanina ciclo é feita considerando o ciclo entre o músculo esquelético e fígado.As proteínas intracelulares e extracelulares são continuamente hidrolisadas aos aminoácidos constituintes e ressintetizadas, e a velocidade a que estes processos ocorrem é equilibrada com precisão, evitando assim a perda de massa sem gordura.
no entanto, em condições catabólicas, tais como exercício intenso e prolongado ou jejum, a taxa de degradação das proteínas musculares excede a síntese. Isto leva à libertação de aminoácidos, alguns dos quais são usados para a energia e outros para a gluconeogênese. E a oxidação dos esqueletos de carbono dos aminoácidos, em particular dos aminoácidos de cadeia ramificada ou BCAA (leucina, isoleucina e valina), pode ser uma fonte significativa de energia para o músculo. Por exemplo, após cerca de 90 minutos de exercício extenuante, a oxidação de aminoácidos no músculo fornece 10-15% da energia necessária para a contração.
a utilização dos esqueletos de carbono dos aminoácidos para a energia envolve a remoção do grupo amino e, em seguida, a excreção de amino nitrogênio em uma forma não-tóxica.
A remoção do α-amino grupo ocorre por transamination, que podem ser resumidas como segue:
α-Ceto ácido + Aminoácidos ⇄ Novo aminoácido + Nova α-ceto ácido
Tais reações catalisadas por enzimas chamadas aminotransferases ou transaminases (CE 2.6.1) são livremente reversível.
aminoácidos de cadeia ramificada, por exemplo, transferem o grupo amino Para α-cetoglutarato ou ácido 2-oxoglutárico, para formar glutamato e o ácido α-ceto derivado do aminoácido original, numa reacção catalisada pela cadeia ramificada aminotransferase ou BCAT (EC 2.6 .1.42).
O Cahill ciclo no músculo esquelético
No músculo esquelético, o recém-formado, o glutamato pode reagir com a amônia para formar glutamina, para muitos tecidos e órgãos, como o cérebro, o grande veículo para interorgan transporte de nitrogênio. A reação é catalisada pela enzima citosólica glutamina sintetase (EC 6.3.1.2), e consome uma ATP.
Glutamato + NH4+ + ATP → Glutamina + ADP + Pi
neste caso, o glutamato deixa o Cahill ciclo.
alternativamente, e em contraste com o que acontece na maioria dos outros tecidos, o glutamato recém-formado pode transferir o grupo amino para piruvato, derivado da glicólise, para formar alanina e α-cetoglutarato. Esta transaminação é catalisada pela alanina aminotransferase ou ALT (EC 2.6.1.2), uma enzima encontrada na maioria dos tecidos animais e vegetais.
Glutamato + Piruvato ⇄ Alanina + α-Cetoglutarato
alanina produzido e que deriva directamente da decomposição das proteínas, e as proteínas musculares são ricos em alanina, pode deixar a célula e ser transportado pela corrente sanguínea para o fígado; desta forma o grupo amino atinge o fígado. E a taxa a que a alanina formada pela transaminação do piruvato é transferida para a circulação é proporcional à produção intracelular de piruvato.
Nota: A alanina e a glutamina são as principais fontes de azoto e carbono no metabolismo interregano dos aminoácidos.
O Cahill ciclo no fígado
uma Vez no fígado, uma hepáticas alanina aminotransferase catalisa uma transamination em que alanina, os principais gliconeogênicas de aminoácidos, age como um grupo amino de doadores e α-cetoglutarato como uma α-ceto ácido acceptor. Os produtos da reacção são o piruvato, ou seja, o esqueleto de carbono da alanina, e o glutamato.
alanina + α-cetoglutarato Glut glutamato + piruvato
glutamato, na reacção catalisada pela glutamato desidrogenase (EC 1.4.1.2), uma enzima presente na matriz mitocondrial, forma íon amônio, que entra no ciclo da ureia, e α-cetoglutarato, que pode entrar no ciclo Krebs. Esta reacção é uma reacção anaplerótica que liga o metabolismo dos aminoácidos ao ciclo Krebs.
Glutamato + H2O + NAD+ ⇄ α-Cetoglutarato + NH4+ + NADH + H+
no Entanto, o glutamato também pode reagir com oxaloacetate a forma de aspartato e α-cetoglutarato, em uma reação catalisada pela aspartato aminotransferase (EC 2.6.1.1). O aspartato está envolvido na formação de ureia, bem como na síntese de purinas e pirimidinas.
Glutamato + Oxaloacetate ⇄ Aspartato + α-Cetoglutarato
Também o piruvato produzido pode ter diferentes destinos metabólicos: pode ser oxidados para a produção de ATP e, em seguida, deixar a glicose-alanina ciclo, ou digite o gliconeogênese caminho, e assim continuar o ciclo.
a glicose produzida é libertada do fígado para a corrente sanguínea e entregue em vários tecidos que a requerem, como o músculo esquelético, no qual é usado para síntese de piruvato. Por sua vez, o piruvato recém-formado pode reagir com glutamato, fechando assim o ciclo.
Transaminases
como mencionado anteriormente, a remoção do grupo amino dos aminoácidos ocorre através da transaminação (ver acima para a reacção geral). Estas reacções são catalisadas por enzimas chamadas aminotransferases ou transaminases.
são enzimas citosólicas, presentes em todas as células e particularmente abundantes no fígado, rim, intestino e músculo; necessitam de fosfato piridoxal ou PLP, a forma activa da vitamina B6 ou piridoxina, como coenzima, que está estreitamente ligada ao local activo.
em reações de transaminação, o grupo amino de aminoácidos livres, exceto de treonina e lisina, é canalizado para um pequeno número de ácidos α-ceto, notavelmente piruvato, oxaloacetato e α-cetoglutarato.
as células contêm diferentes tipos de aminotransferases: muitas são específicas para o α-cetoglutarato como aceitador de ácido α-ceto, mas diferem na especificidade para o aminoácido, a partir do qual são nomeados. Exemplos são mencionados a alanina-aminotransferase, também chamado de alanina transaminase e glutâmico pyruvic transferase ou GPT, e aspartato aminotransferase ou AST, também chamado glutâmico-oxalacética ou TEM.
deve sublinhar-se que não há desaminação líquida nestas reacções, não há perda de grupos aminados, uma vez que o aceitante do ácido α-ceto é aminado e o aminoácido desaminado.
funções do ciclo glicose-alanina
este ciclo tem várias funções.
- transporta azoto numa forma não tóxica dos tecidos periféricos para o fígado.Transporta piruvato, um substrato gluconeogénico, para o fígado .
- remove o piruvato dos tecidos periféricos. Isto leva a uma maior produção de ATP a partir de glicose nestes tecidos. Na verdade, o NADH produzido durante a glicólise pode entrar na mitocôndria e ser oxidado através da fosforilação oxidativa.
- permite manter uma concentração relativamente elevada de alanina em hepatócitos, suficiente para inibir a degradação proteica.
- pode desempenhar um papel na defesa do hospedeiro contra doenças infecciosas.
Finalmente, é importante sublinhar que não existe síntese líquida de glucose no ciclo da glucose-alanina.
custo de energia do ciclo glicose-alanina
como o ciclo Cori, também o ciclo glicose-alanina tem um custo de energia, igual a 3-5 ATP.
a parte do ciclo que ocorre nos tecidos periféricos envolve a produção de 5-7 ATP por molécula de glucose:
- 2 os ATP são produzidos pela glicólise;
- 3-5 ATP derivam de NADH/FADH2 (ver abaixo).
em Vez no fígado, a gliconeogênese e a uréia do custo do ciclo de 10 ATP:
- 6 ATP são consumidos durante gliconeogênese por molécula de glicose sintetizada;
- 4 ATP são consumidos no ciclo da uréia por molécula de uréia é sintetizada.
o ciclo glucose-alanina, tal como o ciclo Cori, desloca parte da carga metabólica dos tecidos extra-hepáticos para o fígado. No entanto, o custo da energia pago pelo fígado é justificado pelas vantagens que o ciclo traz para o corpo inteiro, como ele permite que, em determinadas condições, um eficiente decomposição de proteínas em tecidos extra-hepática (especialmente do músculo esquelético), que por sua vez permite obter gliconeogênicas substratos, bem como o uso de aminoácidos para a energia nos tecidos extra-hepática.
semelhanças e diferenças entre o ciclo de Cahill e o ciclo de Cori
existem algumas analogias entre os dois ciclos, que são listados abaixo.
- o ciclo Cahill sobrepõe-se parcialmente ao ciclo Cori quando o piruvato é convertido em glucose e o monossacárido é transportado para tecidos extra-hepáticos, nos quais é novamente convertido em piruvato através da via glicolítica.
- a entrada na Via da gluconeogénese é semelhante nos dois ciclos: tanto a alanina como o lactato são convertidos em piruvato.
- Como o ciclo de Cori, a glicose-alanina ciclo ocorre entre diferentes tipos de células, ao contrário de vias metabólicas, tais como a glicólise, ciclo de Krebs ou gliconeogênese que ocorrem dentro de células individuais
![Semelhanças e diferenças entre a glicose-alanina ciclo e ciclo de Cori](https://www.tuscany-diet.net/wp-content/uploads/2017/01/Cori-cycle-vs-glucose-alanine-cycle.gif)
Abaixo, algumas diferenças entre os dois ciclos.
- a principal diferença diz respeito aos três carbonos intermédios que, a partir dos tecidos periféricos, atingem o fígado: lactato no ciclo Cori e alanina no ciclo glucose-alanina.
- outra diferença diz respeito ao destino da NADH produzida pela glicólise nos tecidos periféricos.
no ciclo Cori, a coenzima actua como agente redutor para reduzir o piruvato a lactato, na reacção catalisada pela lactato desidrogenase (EC 1.1.1.27).
no ciclo glicose-alanina, esta redução não ocorre e os elétrons de NADH podem ser transportados para a mitocôndria através dos vaivéns malato-aspartato e glicerol 3-fosfato, gerando NADH, o primeiro vaivém, e FADH2, o outro vaivém. E o rendimento de ATP de NADH e FADH2 é de 2,5 e 1,5, respectivamente. - finalmente, a partir do ponto anterior, é claro que, ao contrário do ciclo Cori, o ciclo Cahill requer a presença de oxigênio e mitocôndrias nos tecidos periféricos.
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