Utilização de Substratos e Flexibilidade Metabólica

A utilização de substratos é a seleção de carboidratos, gorduras ou proteínas como o combustível que um tecido oxida em um determinado momento, e a flexibilidade metabólica é a capacidade de alternar entre esses combustíveis em resposta ao estado nutricional e fisiológico. Um metabolismo saudável oxida gordura durante o jejum e muda para carboidratos após uma refeição rica em carboidratos; a perda dessa responsividade, chamada inflexibilidade metabólica, está ligada à resistência à insulina.

Definition

A utilização de substratos refere-se à oxidação relativa de carboidratos, gorduras e proteínas pelos tecidos; a flexibilidade metabólica é a capacidade de ajustar a oxidação de combustível à disponibilidade de combustível — alternando para a oxidação de gordura no estado de jejum e para a oxidação de carboidratos em resposta à insulina e à ingestão de carboidratos.

Scope

Este tópico aborda como a seleção de combustível é regulada, como é medida através do quociente respiratório e o que a flexibilidade metabólica significa na transição do jejum para o estado alimentado e na doença. É um relato de referência e educacional sobre o metabolismo de combustíveis, não uma orientação clínica.

Core questions

• Que sinais determinam se um tecido oxida glicose ou ácidos graxos em um dado momento?
• Como a seleção de combustível é medida in vivo a partir da troca gasosa respiratória?
• Como o corpo alterna os combustíveis na transição do jejum para o estado alimentado?
• Como a alternância de combustível prejudicada (inflexibilidade metabólica) está relacionada à resistência à insulina?

Key concepts

• Seleção de combustível
• Quociente respiratório
• Ciclo glicose-ácido graxo (Randle)
• Transição do jejum para o estado alimentado
• Flexibilidade e inflexibilidade metabólica
• Oxidação de glicose estimulada pela insulina
• Manuseio de substratos no músculo esquelético

Key theories

Ciclo glicose-ácido graxo (Randle)

O aumento da oxidação de ácidos graxos eleva o acetil-CoA e o citrato mitocondrial, inibindo enzimas-chave da glicólise e do metabolismo do piruvato e, assim, suprimindo a oxidação de glicose; os dois combustíveis competem reciprocamente, fornecendo uma base bioquímica para a seleção de combustível e sua ligação com a sensibilidade à insulina.

Flexibilidade metabólica

O músculo esquelético saudável e o metabolismo de todo o corpo alteram a oxidação de combustível apropriadamente com o jejum e a alimentação; uma capacidade reduzida de suprimir a oxidação de gordura e aumentar a oxidação de glicose após a insulina ou carboidratos é denominada inflexibilidade metabólica e está associada à resistência à insulina e à obesidade.

Mechanisms

A seleção de combustível é governada tanto pela competição de substratos — descrita pelo ciclo glicose-ácido graxo, no qual a oxidação de ácidos graxos suprime a oxidação de glicose através do acúmulo de acetil-CoA e citrato (Randle et al., 1963) — quanto pelo controle hormonal, principalmente a insulina, que promove a oxidação e o armazenamento de glicose enquanto restringe a lipólise. In vivo, o combustível predominante é inferido a partir do quociente respiratório e das equações de partição da calorimetria indireta (Frayn, 1983). O músculo metabolicamente flexível aumenta a oxidação de gordura no jejum e muda para a oxidação de carboidratos após a ingestão de insulina ou carboidratos; uma capacidade reduzida para essa mudança, observada na obesidade e na resistência à insulina, caracteriza a inflexibilidade metabólica (Kelley et al., 1999; Galgani et al., 2008; Goodpaster & Sparks, 2017).

Clinical relevance

A utilização de substratos e a flexibilidade metabólica enquadram como os pesquisadores interpretam o manuseio de combustível na obesidade, diabetes tipo 2 e condições metabólicas relacionadas. O conteúdo é descritivo e educacional e não serve como base para diagnóstico ou tratamento individualizado.

History

Randle e colegas introduziram o ciclo glicose-ácido graxo em 1963, reformulando a seleção de combustível como um problema de competição de substratos com implicações para a sensibilidade à insulina. Estudos sobre o manuseio de combustível no músculo esquelético, notadamente por Kelley e colegas na década de 1990, mostraram que a obesidade e a resistência à insulina são acompanhadas por uma alteração na alternância entre a oxidação de gordura e carboidratos, levando ao conceito de flexibilidade metabólica que revisões posteriores (Galgani et al., 2008; Goodpaster & Sparks, 2017) refinaram.

Debates

A inflexibilidade metabólica é uma causa ou uma consequência da resistência à insulina?

Ainda se discute se a alteração na alternância de combustível impulsiona o desenvolvimento da resistência à insulina ou, em vez disso, a reflete; a relação é bidirecional e depende do tecido, da metodologia e do contexto fisiológico.

Key figures

• Philip Randle
• David Kelley
• Bret Goodpaster
• Eric Ravussin

Seminal works

• randle-1963
• kelley-1999
• galgani-2008
• goodpaster-sparks-2017

Frequently asked questions

O que o quociente respiratório nos diz sobre o uso de combustível?

O quociente respiratório — a razão entre o dióxido de carbono produzido e o oxigênio consumido — aproxima-se de 1,0 quando o carboidrato é o principal combustível e de cerca de 0,7 quando a gordura predomina, indicando assim a mistura de substratos que estão sendo oxidados.

O que é inflexibilidade metabólica?

É uma capacidade reduzida de alternar a oxidação de combustível apropriadamente com a alimentação e o jejum — por exemplo, falhar em suprimir a oxidação de gordura e aumentar a oxidação de glicose após uma carga de carboidratos — e está associada à resistência à insulina e à obesidade.