O documento discute o metabolismo do miocárdio, que requer grandes quantidades de ATP diariamente através de processos como a ATPase de miosina, ATPase de cálcio e ATPase Na+/K+. O coração possui um alto consumo de oxigênio e utiliza principalmente ácidos graxos como combustível, embora também utilize glicose e corpos cetônicos. O sistema fosfocreatina/creatina é importante para o fornecimento rápido de energia.

1. Metabolismo do Miocárdio
Prof. Mário – IBqM - UFRJ

2. O Metabolismo Cardíaco Requer
Grandes Quantidades de ATP !!!
Na+/K + ATPase
Miosina ATPase
Cálcio ATPase
Produz e Consome 3.5 a 5 Kg ATP
Diariamente !!!

3. Heart Math:
• The average heart beats about 75 times per minute, which is
about five liters of blood per minute. Although this isn't much,
it enables the heart to complete a tremendous amount of
work in a person's lifetime. The human heart beats about 40
million times a year, which adds up to more than 2.5 billion
times in a 70-year lifetime. This results in approximately 2 to
3 billion joules of work in a lifetime, which is a huge amount.

4. Metabolismo do Cardiomiócito
Anaeróbica
Utilização
Produção
ATP
Pool
Aeróbica

5. Reservas Energéticas em um Ser Humano
Típico de 70 Kg. (Fonte: L. Stryer)
Energia Disponível em Kcal
Órgão
Glicose
ou
Glicogênio
Triacilgliceróis
Proteínas
Mobilizáveis
Sangue
Fígado
Cérebro
Músculo
Tecido Adiposo
60
400
8
1200
80
45
450
0
450
135000
0
400
0
24000
40

6. Consumo de Oxigênio
• O coração é um orgão altamente OXIDATIVO !!!
• ALTA demanda de O2.
Estado do Coração
Consumo de O2 no Miocárdio
(ml O2/min per g)
Repouso
0,08
Exercício Pesado
0,80

7. Consumo de Oxigênio
Estado do Coração
Consumo de O2 no Miocárdio
(ml O2/min per g)
Repouso
0,08
Exercício Pesado
0,80
Orgão
Consumo de O2
(ml O2/min per g)
Cérebro
0,030
Rim
0,050
Pele
0,002
Músculo em Repouso
0,010
Músculo em Contração
0,500

8. PLASTICIDADE METABÓLICA

9. Substratos Usados como Combustível
pelo Coração
5%
35%
60%

10. 1

11. Creatina Kinase (CK)
•Enzima presente em praticamente todos os tecidos.
•Mais expressa em tecidos de alta demanda energética.
gene
protein
CKB
creatine kinase, brain, BB-CK
CKBE
creatine kinase, ectopic expression
CKM
creatine kinase, muscle, MM-CK
CKMT1A, CKMT1B
creatine kinase mitochondrial 1;
ubiquitous mtCK; or umtCK
CKMT2
creatine kinase mitochondrial 2;
sarcomeric mtCK; or smtCK

12. Sistema Fosfocreatina/Creatina
CK
CK
ATP
Fosfocreatina
ADP
Creatina

13. Creatina Kinase como Marcador de Infarto do Miocárdio.
American Family Physician, v.: 72 (1), 2005.

14. 2

15. Metabolismo de Carboidratos
• Mediado por insulina ou sob
demanda energetica, favorecido na
isquemica.
• Leva ao aumento da captacao de
glicose.
• Glicolise: G6F e NAD+ vao a piruvato
e 2 ATP por molecula de glicose
consumida.
• Piruvato e NADH podem ser
injetados na matriz mitocondrial
gerando CO2 and NAD+.
• A oxidacao completa da glicose ira
gerar 36 ATPs por molecula de
glicose respirada.
http://www.nature.com/nrc/journal/v4/n11/fig_tab/nrc1478_F1.html

16. Via Glicolítica: Fase Preparatória.

17. Via Glicolítica: Fase Pagamento.

18. PFK 1, PFK 2....

20. Citrato...

21. GLICOSE ----------- CITRATO ------- ÁCIDOS GRAXOS

22. Destinos do Piruvato

23. 3

24. Lactato Desidrogenase: LDH

25. Isoformas de LDH
• O LDH é uma proteína tetramérica, onde suas subunidades são codificadas
por 2 genes, H e M.
• No total existem 5 isoformas:
•
•
•
•
•
LDH1 – H4 – Coração.
LDH2 – H3M – Sistema Reticulo Endotelial.
LDH3 – H2M2 – Pulmão.
LDH4 – HM3– Rim, Placenta, Pâncreas.
LDH5 – M4 - Músculo Esquelético e Fígado.
• Em um paciente normal os níveis da LDH2 estarão maiores que as demais.

26. Diferenças entre as Isoformas da LDH.
• Isoformas Cardíaca e Muscular = Diferentes Km e Vmax para
Piruvato e Lactato.
• LDH1 e LDH2 = Maior Afinidade por Lactato = ↑ Piruvato
• LDH4 e LDH5 = Maior afinidade por Piruvato = ↑ Lactato

27. Produção de Lactato
durante o Exercício Físico.

28. 4

29. Produção Aeróbica de ATP.

30. Metabolismo de Ác. Graxos.: Entrando na Célula.
Ac. Graxos entram no Cardiomiócito via :
•
Difusão Passiva.
•
Transporte através do Sarcolema mediado por proteinas como a Fatty acid Translocase (FAT) ou plasma
membrane fatty acid binding protein (FABPpm).
•
Fatty acyl-CoA synthase (FACS) OU Acil-CoA graxo Sintase ativa Acidos Graxos nao esterificados convertendo-os
em Acil-CoA graxos.
W.C. Stanley et all. Physiol. Rev. 85, 2005

31. Metabolismo de Ác. Graxos.: Entrando na Mitocôndria.
Ac. Graxos de Cadeia Longa podem ser:
•
Esterificados a TGs (Glicerolfosfato aciltransferase )  População Intracelular de TGs (10-30 % ).
•
Ou convertidos a AcilCarnitina pela Carnitina Palmitoil Transferase I .
W.C. Stanley et all. Physiol. Rev. 85, 2005

32. Metabolismo de Ác. Graxos.: Entrando na Matriz
Mitocondrial.
Carnitine aciltranslocase (CAT) transporta Acilcarnitina ligado atraves da membrana interna e o troca por carnitina livre.
Carnitine palmitoilltransferase II (CPT-II) converte o AcilCoA a Acido Graxo livre ligado a CoA.
W.C. Stanley et all. Physiol. Rev. 85, 2005

33. Metabolismo de Ác. Graxos.: Controle Negativo por
Malonil-CoA.
•
CPT-I é inibida por Malonil CoA.
•
Duas isoformas da CPT-I:
•
Fígado e a CPT-Ia e no coração CPT-Ib.
•
A CPT-Ib e 30 vezes mais sensível a inibição por malonil-CoA.
W.C. Stanley et all. Physiol. Rev. 85, 2005

34. Metabolismo de Ác. Graxos: Controle Negativo por
AMPK.
• Malonil-CoA - modulator fisiológico chave da Oxidação de Ác. Graxos.
• Reação da Acetil CoA Carboxilase (ACC).
• ACC e o controle via fosforilação mediada pela AMPK .
W.C. Stanley et all. Physiol. Rev. 85, 2005

36. AMPK: Principal Sensor Energético.
α – Subunidade catalítica
β – Subunidade regulatória
γ – Subunidade regulatória

37. Alvos Regulatórios do Metabolismo da AMPK.

38. AMPK regula vias Catabólicas em detrimento
das Anabólicas.

39. Ajuste Não-Hormonal do Metabolismo de
Carboidratos e de Lipídios.

40. 5

41. Corpos Cetônicos

42. Metabolismo de Corpos
Cetônicos.
• Durante o Jejum ou Diabetes mal controlada dos
extratos do coração e corpos cetônicos
oxidadas (b-hidroxibutirato e acetoacetato).
• Ação da insulina bloqueada ou diabetes. Os
corpos cetônicos se tornam um substrato
importante para o miocárdio.
• Os corpos cetônicos inibem a Piruvato
Desidrogenase (inibição da oxidação de
glucose) e oxidação de ácidos graxos.

43. Taxa e Limite de Uso para Cada um dos Sistemas de
Produção de ATP.
Características dos Mecanismos de Produção de ATP no Coração
Taxa de Produção
de ATP
(Moles/Sec)
AERÓBICO
Creatine Fosfato
4
8-10 sec.
Glicólise e
Oxidação de Ácido
Lático
ANAERÓBICO
Endurance
(Tempo)
2.5
1-3 min.
Oxidação Krebs
1
Ilimitado

44. Consumo de Combustíveis Durante a Contração
Muscular Intensa.

45. Fornecimento de energia
pelo substrato (%)
Fornecimento de Energia
pelos diferentes substratos

46. Fornecimento de energia
pelo substrato (%)
Fornecimento de Energia
pelos diferentes substratos