Como já vimos na publicação de novembro de 2008, o motor molecular Miosina II usa moléculas de ATP como fonte de energia. Nesta edição, vamos discutir questões importantes relacionadas à conversão de energia pela célula. Como pano de fundo, devemos lembrar que o ambiente intra e extracelular é aquoso. Por outro lado a membrana celular que separa os dois ambientes e permite a especificação dos mesmos é formada por lipídios, portanto, é hidrofóbica. Esse comportamento faz com que moléculas lipossolúveis atravessem a membrana sem grandes problemas, já moléculas hidrofílicas precisam de alguma estratégia específica para vencer as barreiras termodinâmicas e entrar na célula. Para que possamos transformar a energia contida em uma molécula de glicose em ATP, o primeiro passo é fazer com que a mesma entre na célula. A glicose é uma molécula hidrofílica¹su e por isso é necessário um transportador de membrana² para levá-la do meio extracelular até o interior da célula.

Esses tipos de transportadores de membrana são proteínas especializadas chamadas de GLUTs (glucose transporters), que fazem o transporte intra/extra celular e podem atuar em ambos os sentidos. Há diversas isoformas³ descritas que são fundamentais para o metabolismo energético e para a manutenção dos níveis séricos e intracelulares de glicose.

As células hepáticas têm um mecanismo semelhante para transportar glicose, seu transportador é o GLUT2 e permite que as células do fígado armazenem energia sob forma de glicogênio. As células nervosas têm transporte de glicose (GLUT3) com alta afinidade e grande capacidade. Estas diferenças são importantes para designar o destino da glicose disponível no sangue.

No miócito⁴ a isoforma presente é eminente ao GLUT4, que é um transportador específico de glicose, regulado por insulina e cujo transporte somente acontece em concentrações relativamente altas de glicose (5 mM, ou seja o transporte acontece apenas se a concentração de glicose no sangue acima de 80 mg/dL, diferentemente da isoforma cerebral que transporta a glicose mesmo em concentrações cinco vezes menores). A maior parte da energia produzida a partir de carboidratos em um miócito vem da glicose, que é fosforilada⁵ a glicose-6-fosfato (G6P) no momento que entra na célula. Esta é uma estratégia interessante da célula, já que o GLUT4 não transporta G6P, prendendo a molécula no meio intracelular. Isto evita que a glicose fique entrando e saindo futilmente da célula.

Uma vez dentro da célula muscular, a glicose possui diversos destinos entre eles, ser oxidada para formação de ATP ou ser armazenada na forma de glicogênio.

Músculo e fígado captam glicose, mas a expressão⁶ da enzima glucose 6-phosphatase, que desfosforila glicose-6-fosfato a glicose, faz toda a diferença. Até algum tempo atrás se pensava que somente o fígado era capaz de exportar glicose. Mesmo na atualidade, diversos livros e texto continuam dizendo que o músculo não é capaz de exportar glicose, o que não é verdade. A enzima que reverte glicose 6-fosfato em glicose existe no músculo esquelético, colocando-o como agente no mecanismo de regulação da concentração sérica de glicose.

Já que o músculo esquelético é capaz de exportar glicose para outros tecidos, então por que a reserva muscular de glicogênio é pequena, apenas o suficiente para suprir pequenas demandas energéticas? Um ponto importante é que o glicogênio é hidrofílico e precisa estar solvatado no citoplasma, ou seja, envolvido por diversas moléculas de água. Isso explica por que armazenamos pouca energia na forma de glicogênio e por que a evolução nos levou a armazenar energia na forma de gordura, que além de ter um potencial redutor maior (maior capacidade de ser oxidada) é hidrofóbica.

Essa discussão remete a problemas importantíssimos para o atleta e para o praticante de esporte. Abordaremos as seguintes questões na próxima edição: Como a glicemia é mantida durante o exercício? Por que o cérebro, músculo e fígado evoluíram com isoformas diferentes de GLUT? Por que o exercício ajuda no controle da glicemia e ajuda diabéticos a melhorarem seu controle glicêmico e lipidêmico?

GLOSSÁRIO

¹ Moléculas que podem transientemente ligar-se a água por pontes de hidrogênio, o que é termodinamicamente favorável.

² São proteínas envolvidas no transporte de íons e pequenas moléculas através de uma membrana biológica.

³São proteínas com sequência primária, estrutura espacial e funções muito semelhantes.

⁴ Célula muscular

⁵ É a adição de um grupo fosfato a uma proteína resultando em um importante mecanismo regulatório, ativando ou desativando uma função biológica.

⁶ É o último estágio da transcrição do DNA, resultando na formação de uma seqüência de aminoácidos por um determinado gene.

SUGESTÃO DE LEITURA

Glucose Transport Proteins