Metabolômica: ciclo de Krebs (ciclo do ácido cítrico)

No post anterior falei do estudo metabolômico da glicólise. Esta via é apenas a primeira etapa para a oxidação completa da glicose. Ocorre no citoplasma na ausência de oxigênio. Contudo, para maior produção de oxigênio precisamos respirar. Captamos o O2 que é consumido nas reações bioquímicas. O O2 recebe elétrons e CO2 e H2O são produzidos.

  1. Ácido Cítrico (Citrato) – Primeiro metabólito do ciclo de Krebs, essencial para a produção de ATP. Alto: pode indicar maior necessidade de ferro.

  2. Ácido Cis-Aconítico – Intermediário na conversão de citrato em isocitrato. Alto: pode indicar maior necessidade de glutationa.

  3. Ácido Isocítrico – Importante para a produção de NADH, usado na respiração celular. Alto: pode indicar maior necessidade de B3, magnésio e manganês.

  4. Ácido α-Cetoglutárico – Chave para o metabolismo de aminoácidos e produção de energia. Alto: pode indicar maior necessidade de magnésio, B1, B2 e B3.

  5. Ácido Succínico – Importante na produção de ATP e metabolismo mitocondrial. Alto: pode indicar maior necessidade de ferro e B2.

  6. Ácido Fumárico – Intermediário do ciclo de Krebs, ligado à produção de energia.

  7. Ácido Málico – Participa na regeneração do oxaloacetato para manter o ciclo ativo. Alto: pode indicar maior necessidade de B3.

Resultado do teste de paciente A

Interpretação:

  • ↑ Altos: Indicam bloqueios em enzimas do ciclo de Krebs, estresse oxidativo. Ver acima alteração de ácido isocítrico, ácido succínico e ácido málico, indicando maior necessidad dos cofatores B2, B3, ferro e magnésio.

  • ↓ Baixos: Indicam deficiências de vitaminas B1, B2, B3, B5, baixa produção de energia.

Dra. Andreia Torres é Nutricionista, especialista em nutrição clínica, esportiva e funcional, com mestrado em nutrição humana, doutorado em psicologia clínica e cultura/ensino na saúde, pós-doutorado em saúde coletiva. Também possui formações no Brasil e nos Estados Unidos em práticas integrativas em saúde. Para contratar envie uma mensagem: http://andreiatorres.com/consultoria/

Metabolômica: glicólise

O metabolismo é uma atividade celular altamente coordenada, em que muitos sistemas enzimáticos cooperam para obter energia, transformar as moléculas dos nutrientes em outras moléculas necessárias ao corpo. A glicose ocupa posição central no metabolismo.

Os quatro destinos principais da glicose são: (1) usada na síntese de pollissacarídeos complexos, (2) armazenada nas células, (3) oxidada a compostos de três carbonos (piruvato) por meio da glicólise, para fornecer ATP e outros intermediários, (4) oxidada pela via das pentoses-fosfato produzindo ribose 5-fosfato para a síntese de ácidos nucleicos e NADH para processos biossintéticos redutores.

Na glicólise uma molécula de glicose é degradada em uma série de reações, gerando duas moléculas de piruvato. Parte da energia livre é conservada na forma de ATP e NADH. As 5 primeiras fases da glicólise são preparatórias, como o consumo de duas moléculas de ATP.

Fonte: Lehninger, 6a ed.

Na fase de pagamento há a síntese de quatro moléculas de ATP, com um lucro final de 2 moléculas + 2NADH.

Fonte: Lehninger, 6a ed.

A metabolômica da glicólise estuda os metabólitos envolvidos nessa via metabólica essencial para o metabolismo energético, especialmente em células com alta demanda de energia, como neurônios e células musculares. Alterações na glicólise estão associadas a câncer, resistência insulínica e neurodegeneração.

🔬 Metabólitos Principais estudados

Resultado do teste de paciente A

1. Glucose (fornece energia para a célula)

  • ↑ Alta: Resistência à insulina, diabetes, estresse metabólico.

  • ↓ Baixa: Hipoglicemia, má absorção, desnutrição.

2. Piruvato (produto final da glicólise)

  • Origem: Conversão de PEP pela piruvato quinase

  • Destino: Pode seguir para o ciclo de Krebs (condições aeróbicas) ou ser convertido em lactato (anaerobiose) ou alanina.

    • ↑ Alta: Falta de cofatores (vitaminas B1, B2, B3, B5), metabolismo anaeróbico aumentado.

    • ↓ Baixa: Baixa conversão de glicose em energia.

3. Lactato (produto de conversão anaeróbica do piruvato)

  • ↑ Alta: Falta de cofatores (vitaminas B1, B2, B3, B5), metabolismo anaeróbico aumentado.

  • ↓ Baixa: Baixa conversão de glicose em energia.

4. Alanina

  • Origem: Conversão de piruvato em alanina pela alanina aminotransferase (ALT)

  • Destino: Este processo acontece principalmente no músculo, onde o piruvato recebe um grupo amino do glutamato, formando alanina.

    • ↑ Alta: Catabolismo muscular elevado, metabolismo desregulado da glicose.

    • ↓ Baixa: Baixa síntese proteica, deficiência de B6.

Os exames metabolômicos detectam alterações precoces no metabolismo glicolítico, mesmo antes de alterações plasmáticas nos exames convencionais.

🏥 Aplicações Clínicas da Metabolômica da Glicólise

A análise dos metabólitos glicolíticos tem grande valor diagnóstico e terapêutico em diversas condições:

1️⃣ Câncer: "Efeito Warburg"

  • Células cancerígenas podem aumentar a glicólise mesmo na presença de oxigênio (efeito Warburg)

  • Alta captação de glicose → Detectada por PET scan com FDG (Fluorodeoxiglicose)

  • Inibição da PKM2 (piruvato quinase M2) pode bloquear o crescimento tumoral

Fonte: Lehninger, 6a ed.

2️⃣ Diabetes e Resistência à Insulina

  • Acúmulo de glicose-6-fosfato e frutose-6-fosfato indicam resistência à insulina

  • Aumento da conversão de glicose em sorbitol pode levar a complicações diabéticas

3️⃣ Doenças Neurodegenerativas (Alzheimer, Parkinson)

  • Baixa atividade glicolítica no cérebro está associada a declínio cognitivo e Alzheimer

  • Déficits na piruvato desidrogenase podem comprometer o metabolismo energético

4️⃣ Hipóxia e Distúrbios Metabólicos

  • Em condições de baixa oxigenação (ex.: sepse, AVC), a glicólise anaeróbica aumenta a produção de lactato

  • Acúmulo excessivo de lactato leva a acidose lática

A depender do caso, além da suplementação vitamínica, a dieta cetogênica pode ser recomendada. Aprenda mais na plataforma t21.video.

Dra. Andreia Torres é Nutricionista, especialista em nutrição clínica, esportiva e funcional, com mestrado em nutrição humana, doutorado em psicologia clínica e cultura/ensino na saúde, pós-doutorado em saúde coletiva. Também possui formações no Brasil e nos Estados Unidos em práticas integrativas em saúde. Para contratar envie uma mensagem: http://andreiatorres.com/consultoria/

Envelhecimento aumenta danos metabólicos e o risco de transtornos mentais

O envelhecimento afeta o metabolismo de diversas formas, levando a um declínio na eficiência energética, aumento do estresse oxidativo, resistência à insulina e inflamação crônica. Esses fatores contribuem para o surgimento de doenças como diabetes tipo 2, obesidade, doenças cardiovasculares e neurodegenerativas.

Principais mecanismos pelos quais o envelhecimento impacta o metabolismo

1. Disfunção Mitocondrial e Redução da Produção Energética

As mitocôndrias são as "usinas de energia" da célula, e seu funcionamento se deteriora com o tempo:

  • Redução da biogênese mitocondrial → Ocorre uma menor produção de novas mitocôndrias devido à diminuição da atividade do PGC-1α (regulador da biogênese mitocondrial).

  • Danos ao DNA mitocondrial (mtDNA) → A exposição ao estresse oxidativo pode causar mutações no mtDNA, reduzindo a eficiência da produção de ATP.

  • Menor eficiência na cadeia respiratória → A produção de ATP torna-se menos eficiente, aumentando a geração de radicais livres.

🔹 Consequência: Redução da capacidade de gerar energia, fadiga, menor desempenho físico e aumento do risco de doenças metabólicas.

2. Acúmulo de Radicais Livres e Estresse Oxidativo

Com o envelhecimento, há um desequilíbrio entre a produção de radicais livres e a capacidade do organismo de neutralizá-los:

  • A produção excessiva de espécies reativas de oxigênio (ROS) danifica lipídios, proteínas e DNA.

  • A atividade de enzimas antioxidantes como SOD (superóxido dismutase), CAT (catalase) e GPx (glutationa peroxidase) diminui, aumentando o estresse oxidativo.

🔹 Consequência: Maior degradação celular, mutações no DNA, inflamação e desenvolvimento de doenças neurodegenerativas e cardiovasculares.

3. Inflamação Crônica de Baixo Grau ("Inflammaging")

O envelhecimento leva a um estado de inflamação crônica sistêmica sem infecção aparente, conhecido como "inflammaging":

  • Maior produção de citocinas pró-inflamatórias (IL-6, TNF-α, IL-1β).

  • Ativação persistente do NF-κB, um regulador da resposta inflamatória.

  • Disfunção do sistema imunológico inato e adaptativo, aumentando a susceptibilidade a infecções e doenças autoimunes.

🔹 Consequência: Maior risco de resistência à insulina, aterosclerose, sarcopenia e doenças neurodegenerativas como Alzheimer.

4. Resistência à Insulina e Alterações no Metabolismo da Glicose

O envelhecimento compromete a capacidade do corpo de regular a glicose e responder à insulina, levando a:

  • Redução da sensibilidade dos receptores de insulina, especialmente nos músculos e fígado.

  • Aumento da produção hepática de glicose, mesmo em estado alimentado.

  • Acúmulo de gordura visceral, que libera citocinas inflamatórias que pioram a resistência à insulina.

🔹 Consequência: Aumento do risco de diabetes tipo 2, obesidade e síndrome metabólica.

5. Declínio na Autofagia e Acúmulo de Proteínas Mal Dobradas

A autofagia, mecanismo celular de reciclagem e remoção de componentes danificados, diminui com a idade:

  • Menor ativação do AMPK e do gene FOXO3, que regulam a autofagia.

  • Acúmulo de proteínas mal dobradas e organelas disfuncionais.

🔹 Consequência: Maior risco de neurodegeneração, como Alzheimer e Parkinson, além de envelhecimento celular acelerado.

6. Alterações na Regulação Epigenética e Metilação do DNA

O envelhecimento leva a mudanças na expressão gênica por meio de alterações epigenéticas:

  • Hipometilação global do DNA, levando à ativação de genes inflamatórios e ao aumento da instabilidade genômica.

  • Hipermetilação localizada pode silenciar genes protetores contra o envelhecimento.

🔹 Consequência: Disfunção celular progressiva e aumento do risco de câncer e doenças metabólicas.

7. Alterações na Composição da Microbiota Intestinal

A microbiota intestinal muda com a idade, afetando a absorção de nutrientes e a inflamação:

  • Redução da diversidade de bactérias benéficas (ex: Bifidobacterium).

  • Aumento de bactérias pró-inflamatórias, que produzem endotoxinas e ativam a inflamação sistêmica.

🔹 Consequência: Piora da digestão, aumento da inflamação e impacto na saúde metabólica e imunológica.

Alterações metabólicas e transtornos mentais

Os fatores metabólicos associados ao envelhecimento podem aumentar o risco de transtornos mentais como depressão, ansiedade, transtornos neurodegenerativos (Alzheimer, Parkinson) e até esquizofrenia. A conexão entre metabolismo e saúde mental envolve múltiplos mecanismos, incluindo disfunção mitocondrial, inflamação crônica, resistência à insulina e alterações epigenéticas.

1. Disfunção Mitocondrial e Déficit Energético no Cérebro

O cérebro é altamente dependente de energia para manter a função neuronal e a neurotransmissão. Com o envelhecimento, a capacidade das mitocôndrias de gerar ATP diminui, levando a:

  • Redução da produção de ATP → Menos energia para a manutenção da plasticidade sináptica e cognição.

  • Aumento do estresse oxidativo → Danos aos neurônios, contribuindo para depressão e doenças neurodegenerativas.

  • Alteração na neurotransmissão → A baixa produção de energia afeta a síntese de dopamina e serotonina, neurotransmissores essenciais para o humor.

🔹 Consequência: Maior risco de fadiga mental, depressão, ansiedade e neurodegeneração.

2. Inflamação Crônica ("Inflammaging") e Neuroinflamação

A inflamação sistêmica de baixo grau no envelhecimento pode atravessar a barreira hematoencefálica e afetar o cérebro:

  • Aumento de citocinas pró-inflamatórias (IL-6, TNF-α, IL-1β) prejudica a função neuronal e reduz a neurogênese no hipocampo.

  • A ativação crônica da microglia (células imunológicas do cérebro) leva à neuroinflamação, contribuindo para ansiedade, depressão e doenças como Alzheimer.

  • O eixo intestino-cérebro também é afetado, pois bactérias intestinais inflamatórias podem liberar toxinas que alteram a função cerebral.

🔹 Consequência: Inflamação cerebral persistente está associada a depressão resistente ao tratamento, transtornos de ansiedade e declínio cognitivo.

3. Resistência à Insulina e Risco de Doenças Psiquiátricas

A resistência à insulina não afeta apenas o metabolismo periférico, mas também tem impacto direto no cérebro:

  • O cérebro usa glicose como principal fonte de energia, e a resistência à insulina pode causar hipofunção cerebral.

  • Estudos mostram que a resistência à insulina afeta neurotransmissores como serotonina e dopamina, aumentando o risco de transtornos do humor.

  • Pessoas com diabetes tipo 2 e resistência à insulina têm maior incidência de depressão e declínio cognitivo.

🔹 Consequência: Déficits na sinalização da insulina no cérebro estão ligados a depressão, Alzheimer e declínio cognitivo acelerado.

4. Estresse Oxidativo e Neurodegeneração

O estresse oxidativo pode causar danos progressivos ao DNA neuronal, proteínas e lipídios:

  • Aumento da peroxidação lipídica afeta a membrana neuronal, prejudicando a comunicação entre neurônios.

  • Oxidação de proteínas leva à formação de placas beta-amiloides (Alzheimer) e agregados de alfa-sinucleína (Parkinson).

  • A degradação de neurotransmissores por estresse oxidativo pode levar a sintomas de depressão, ansiedade e esquizofrenia.

🔹 Consequência: O aumento do estresse oxidativo pode acelerar o declínio cognitivo e transtornos psiquiátricos.

5. Alterações Epigenéticas e Risco de Depressão e Ansiedade

O envelhecimento leva a mudanças na expressão genética que afetam o cérebro:

  • Hipometilação global do DNA → Ativação de genes inflamatórios que podem aumentar o risco de depressão e ansiedade.

  • Hipermetilação de genes neuroprotetores → Pode reduzir a expressão de genes essenciais para a neuroplasticidade e o equilíbrio emocional.

  • Fatores como dieta, exercício e estresse podem modular essas mudanças epigenéticas, afetando a predisposição a doenças mentais.

🔹 Consequência: A epigenética pode explicar por que algumas pessoas envelhecem com boa saúde mental enquanto outras desenvolvem transtornos psiquiátricos.

6. Disbiose Intestinal e o Eixo Intestino-Cérebro

A microbiota intestinal regula neurotransmissores e a inflamação sistêmica. Com o envelhecimento:

  • A redução de bactérias benéficas (Bifidobacterium, Lactobacillus) está associada a maior risco de depressão e ansiedade.

  • O aumento de bactérias inflamatórias pode elevar a produção de endotoxinas, que ativam a inflamação e afetam a função cerebral.

  • A microbiota influencia a produção de serotonina e GABA, neurotransmissores essenciais para a regulação do humor.

🔹 Consequência: Um intestino inflamado pode contribuir para ansiedade, depressão e declínio cognitivo.

Conclusão

Os processos metabólicos que ocorrem no envelhecimento afetam diretamente o cérebro, aumentando o risco de doenças mentais como depressão, ansiedade, Alzheimer e Parkinson. Estratégias como nutrição adequada, exercício físico, suplementação de cofatores da metilação (B12, folato), antioxidantes e regulação do eixo intestino-cérebro podem ajudar a reduzir esses impactos.

Dra. Andreia Torres é Nutricionista, especialista em nutrição clínica, esportiva e funcional, com mestrado em nutrição humana, doutorado em psicologia clínica e cultura/ensino na saúde, pós-doutorado em saúde coletiva. Também possui formações no Brasil e nos Estados Unidos em práticas integrativas em saúde. Para contratar envie uma mensagem: http://andreiatorres.com/consultoria/