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GLUTAMINA
Autor: Rui Curi
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Currículos dos Autores
Nome: Rui Curi
Professor Titular do Departamento de Fisiologia e Biofísica, ICB - USP/SP
Formado em Farmácia - Bioquímica pela UEM
Mestre e Doutor em Fisiologia Humana pelo ICB - USP/SP
Pós-Doutor em Bioquímica pela Universidade de Oxford - Inglaterra.
Nome: Celine Pompéia
Formada em Farmácia - Bioquímica pela USP/SP
Mestre em Bioquímica pelo IQ - USP/SP
Doutoranda em Fisiologia Humana pelo ICB - USP/SP
Nome: Valdemir Vieira Colleone
Formado em Farmácia - Bioquímica pela UNIMEP - Piracicaba
Mestrando em Fisiologia Humana pelo ICB - USP/SP
Nome: Carla Cristine Kanunfre
Professora Assistente de Fisiologia e Biofísica, UEPG – Ponta Grossa/PR
Formada em Farmácia - Bioquímica pela UEPG
Mestre em Bioquímica pela UFPr
Doutorando em Fisiologia Humana pelo ICB - USP/SP
Nome: Anna Karenina Azevedo Martins
Formada em Nutrição pela UECe
Mestre em Fisiologia Humana pelo ICB - USP/SP
Doutoranda em Fisiologia Humana pelo ICB - USP/SP e pela Universidade de Hannover, Alemanha.
Nome: Sandra Coccuzzo Sampaio
Formada em Biomedicina pela UNISA
Mestranda em Farmacologia pelo ICB – USP/SP
Nome: Adrianne Christine Palanch
Professora de Histologia e Embriologia, UNIMEP - Piracicaba
Formada em Biologia pela PUCAMP
Mestre em Histologia pelo ICB - USP/SP
Doutoranda em Biologia Celular e Tecidual pelo ICB - USP/SP
Nome: Roberto Barbosa Bazotte
Professor Titular do Departamento de Farmácia e Farmacologia - UEM
Formado em Farmácia - Bioquímica pela UEM
Mestre e Doutor em Fisiologia Humana pelo ICB - USP/SP
Pós-Doutor em Metabolismo Hepático pela Universidade do Texas - EUA.
Nome: Vilma Aparecida Ferreira de Godoi Gazola
Formada em Ciências Biológicas pela UEM
Mestre em Biologia Celular pela UEM
Nome: Gláucia Regina Borba Murad
Professora do Departamento de Ciências Fisiológicas, UEL
Formada em Biomedicina pela UEL
Mestre em Biologia Celular pela UEM
Nome: Helenir Medri de Souza
Professora do Departamento de Ciências Fisiológicas, UEL
Formada em Biomedicina pela UEL
Mestre em Biologia Celular pela UEM
Doutora em Fisiologia Humana pelo ICB - USP/SP
Nome: Elisabeti de Matos Massambani
Professora de Bioquímica da Universidade Paranaense - Umuarama/PR.
Formada em Farmácia-Bioquímica pela UEL
Especialização em Farmacologia pela UEM
Nome: Sophia Renata Fazano Pedrinho
Academica do Curso de Farmácia - Bioquímica da UEM
Nome: Paulo Ivo Homem de Bittencourt Júnior
Professor Adjunto do Departamento de Fisiologia, UFRGS.
Formado em Farmácia-Bioquímica pela USP/SP
Mestre em Fisiologia Humana pelo ICB - USP/SP
Doutor em Fisiologia Humana pelo ICB - USP/SP e Universidade de Roma, Itália.
Nome: Jofre Jacob da Silva Freitas
Professor do Departamento de Morfologia, UEPa
Formado em Biomedicina pela UFPa
Mestre em Biologia Celular e Tecidual pelo ICB - USP/SP
Doutorando em Biologia Celular e Tecidual pelo ICB - USP/SP
Nome: Angelo Rafael Carpinelli
Professor Titular do Departamento de Fisiologia e Biofísica, ICB - USP/SP
Formado em Medicina pela Universidade de Taubaté/SP.
Doutor em Fisiologia Humana pelo ICB - USP/SP
Pós-Doutor em Bioquímica Clínica pela Universidade Livre de Bruxelas - Bélgica e pela Universidade de Oxford - Inglaterra.
Nome: Helena Maria de Albuquerque Ximenes
Formada em Nutrição pela UECe
Mestre em Fisiologia Humana pelo ICB - USP/SP
Doutoranda em Fisiologia Humana pelo ICB - USP/SP e pela Universidade Livre de Bruxelas - Bélgica.
Nome: Rolando Bacis Ceddia
Professor de Educação Física, UFF
Formado em Educação Física pela UFRJ
Especialista em Fisiologia do Exercício pela OSU/EUA
Mestre em Biociências da Atividade Física pela UFRJ
Doutor em Fisiologia Humana pelo ICB - USP/SP e pela Universidade de Genebra/Suíça.
Nome: Jair Rodrigues Garcia Júnior
Formado em Educação Física pela UNESP - Bauru/SP.
Mestre em Ciências Nutricionais pela FCF – UNESP - Araraquara/SP
Doutorando em Fisiologia Humana pelo ICB - USP/SP
Nome: Edgair Fernandes Martins
Formado em Farmácia - Bioquímica pela UNIMEP - Piracicaba
Mestrando em Fisiologia Humana pelo ICB - USP/SP
Nome: Luciano Paulino da Silva
Acadêmico do Curso de Biologia da UNB
Nome: Ricardo Bentes de Azevedo
Professor do Departamento de Morfologia, UNB.
Formado em Biomedicina pela UFPa
Mestre em Histologia pelo ICB - USP/SP
Doutor em Biologia Celular e Tecidual pelo ICB - USP/SP e pela Universidade do Colorado, EUA.
Nome: Célio Kenji Miyasaka
Pesquisador Especializado, ICB – USP/SP
Formado em Biologia pela FFCL – USP/RP
Especialista em Nutrição pela FM – USP/RP
Mestre e Doutor em Nutrição pela FCF - USP/SP
Nome: Carmem Maldonado Peres
Formada em Farmácia - Bioquímica – USP/SP
Mestre em Fisiologia Humana pelo ICB - USP/SP
Doutoranda do Departamento de Fisiologia e Biofísica pelo ICB - USP/SP e Universidade Católica de Nijmegen/Holanda
Nome: Rosemari Otton
Formada em Biologia pela UFPr
Mestre em Fisiologia Humana pelo ICB - USP/SP
Dotoranda em Fisiologia Humana pelo ICB - USP/SP
Nome: Anita Nishiyama
Formada em Farmácia - Bioquímica pela UEM
Mestre em Biologia Celular pela UEM
Doutoranda em Fisiologia Humana pelo ICB - USP/SP e Universidade de Southampton - Inglaterra
Nome: Tânia Cristina Pithon Curi
Professora de Fisiologia, UNICASTELO
Formada em Educação Física pela UNIABC
Especialista em Ciências do Esporte pela UNIABC
Mestre em Nutrição pela UNIFESP
Doutora em Fisiologia Humana pelo ICB - USP/SP
Nome: Luiz Cláudio Fernandes
Professor Adjunto do Departamento de Fisiologia, UFPr.
Formado em Biologia pela UFPr
Mestre e Doutor em Fisiologia Humana pelo ICB - USP/SP
Pós-Doutor em Sinalização Intracelular pela Universidade do Novo México – EUA.
Nome: Alcione Lescano Souza Júnior
Professor de Fisiologia, UNIC - Cuiabá
Formado em Farmácia - Bioquímica pela UNIC
Mestre em Fisiologia Humana pelo ICB - USP/SP
Doutorando em Fisiologia Humana pelo ICB - USP/SP
Nome: Bianca Maria Alves dos Santos
Professora de Histologia, UNIBAN
Formada em Farmácia - Bioquímica pela UEPG – Ponta Grossa/PR
Mestre e Doutora em Análises Clínicas pela FCF - USP/SP
Nome: Renato Padovese
Professor Adjunto do Centro de Ciências Biológicas e da Saúde, UNICSUL
Formado em Farmácia - Bioquímica pela USP/SP
Mestre em Ciência de Alimentos – Bromatologia pela FCF - USP/SP
Doutorando em Ciência de Alimentos – Nutrição Experimental pela FCF - USP/SP
Nome: Manuela Ramos Lima
Formada em Nutrição pela UECe
Mestranda em Fisiologia Humana pelo ICB - USP/SP
Nome: Jussara Gazzola
Professora Adjunta do Departamento de Ciências da Saúde, UNIJUI – Ijui/RS
Formada em Nutrição pela UFPel – Pelotas/RS
Mestre em Ciência dos Alimentos UFLa - Lavras/MG
Doutorando em Ciência de Alimentos – Bromatologia pela FCF - USP/SP
Sumário
1. CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES
Rui Curi 15
2. GLUTAMINASE (E.C. 3.5.1.2.) OU L-GLUTAMINA AMIDO-HIDROLASE
Celine Pompéia 17
3. GLUTAMINA SINTETASE (E.C. 6.3.1.2.) OU
L-GLUTAMINA: AMÔNIA LIGASE
Valdemir Vieira Colleone, Carla Cristine Kanunfre, Anna Karenina
Azevedo Martins e Sandra Coccuzzo Sampaio e Rui Curi 65
4. METABOLISMO DA GLUTAMINA NO INTESTINO
Adrianne Christine Palanch 85
5. METABOLISMO HEPÁTICO DA GLUTAMINA
Roberto Barbosa Bazotte, Vilma Aparercida Ferreira de Godoi Gazola,
Gláucia Regina Borba Murad, Helenir Medri de Souza, Elizabeti de
Matos Massambani e Sophia Renata P. Fazzano 97
6. METABOLISMO RENAL DA GLUTAMINA
Paulo Ivo Homem de Bittencourt Júnior 107
7. GLUTAMINA E SISTEMA NERVOSO
Jofre Jacob da Silva Freitas 131
8. IMPORTÂNCIA DA GLUTAMINA NO PROCESSO DE SECREÇÃO
DE INSULINA
Angelo Rafael Carpinelli e Helena Maria de Albuquerque Ximenes 149
9. METABOLISMO DA GLUTAMINA NO MÚSCULO ESQUELÉTICO
Rolando Bacis Ceddia, Jair Rodrigues Garcia Júnior e Rui Curi 155
10. GLUTAMINA E PULMÃO
Edgair Fernandes Martins, Luciano Paulino da Silva, Ricardo
Bentes de Azevedo e Célio Kenji Miyasaka 163
11. GLUTAMINA E LINFÓCITOS
Carmem Maldonado Peres, Rosemari Otton e Rui Curi 177
12. METABOLISMO DE GLUTAMINA NO MACRÓFAGO
Anita Nishiyama e Rui Curi 189
13. METABOLISMO DA GLUTAMINA E SUA IMPLICAÇÃO NO
PROCESSO DE APOPTOSE EM NEUTRÓFILOS
Tania Cristina Pithon Curi e Rui Curi 199
14. GLUTAMINA E CÂNCER
Luiz Cláudio Fernandes, Alcione Lescano Souza Júnior,
Bianca Maria Alves dos Santos e Rui Curi 209
15. FLUXO INTER-ÓRGÃOS DE GLUTAMINA
Rui Curi 217
16. APLICAÇÕES CLÍNICAS DA GLUTAMINA
Renato Padovese, Manuela Ramos Lima e Jussara Gazzola 225
17. GLUTAMINA E EXERCÍCIO
Jair Rodrigues Garcia Júnior 243
18. FORMAS QUÍMICAS DE ADMINISTRAÇÃO DA GLUTAMINA
Roberto Ferreira de Melo, Isabela Rosier Olimpio Pereira,
Augusto Reinaldo Pimentel Guimarães e Rui Curi 257
Considerações Preliminares
Rui Curi
A glutamina tem peso molecular de 147,1 e pode ser sintetizada virtualmente por todos os tecidos do organismo. Na sua composição química encontram-se: carbono (41,09%), hidrogênio (6,9%), oxigênio (32,84%) e nitrogênio (19,17%).
A glutamina está presente em muitas proteínas e é o aminoácido mais abundante no plasma e nos tecidos. Em humanos, a glutamina representa cerca de 20% do total dos aminoácidos livres do plasma com concentrações que variam de 0,5 a 0,9 mM. Não é considerado um aminoácido essencial porque pode ser sintetizado pelo organismo. Contudo, em algumas condições como trauma, septicemia e câncer e, eventualmente, no esforço físico extremo, a concentração intracelular e do plasma desse aminoácido diminui de até 50%. Assim, quando a demanda é maior que a produção estabelece-se um quadro de deficiência de glutamina. Por esta razão, este aminoácido foi recentemente reclassificado como “condicionalmente essencial”1,2.
A existência da glutamina foi considerada pela primeira vez por Hlasiwetz e Habermann, em 1873, quando sugeriram que a amônia encontrada em hidrolisados protéicos era o resultado da sua liberação a partir de glutamina e asparagina3. O isolamento da glutamina a partir do hidrolisado protéico foi descrito em 1932 pelo grupo de Damadaram3,4. A presença em tecidos de enzimas que catalisam a síntese e a hidrólise de glutamina foi primeiramente descrita por sir Hans Krebs em 19355. Os conhecimentos dos aspectos relativos às vias de síntese e degradação da glutamina aumentaram significativamente nos anos seguintes, porém, encontramos ainda pouco progresso no entendimento das funções metabólicas desse aminoácido durante o período de 1940 a 1950.
A primeira evidência de que a glutamina possui propriedades metabólicas importantes surgiu dos trabalhos desenvolvidos por Eagle, em 19556. Este autor demonstrou que este aminoácido é importante para o crescimento e manutenção de células em cultura. Resultados similares foram posteriormente encontrados para diferentes tipos de células e tecidos, demonstrando ser este aminoácido precursor de nucleotídios e de outras moléculas além de substrato energético para a proliferação celular.
No período de 1950 a 1960 evidenciou-se não apenas a função da glutamina na síntese protéica, mas como importante intermediário para um grande número de vias metabólicas em diferentes tipos celulares. Em todas as células, este aminoácido é o doador de átomos de nitrogênio durante a síntese de purinas, pirimidinas e amino-açúcares. Nos rins, a glutamina participa no controle do equilíbrio ácido-básico como o mais importante substrato para a amoniogênese. No fígado, pode servir como substrato gliconeogênico.
Dos estudos realizados nos últimos dez a vinte anos, observa-se que a glutamina não apenas participa das múltiplas reações bioquímicas da célula, mas desempenha função importante em tecidos específicos e na interação entre tecidos. No músculo esquelético, que contém cerca da metade dos aminoácidos livres do organismo, a glutamina representa mais de 60% do total desses. Além das funções já citadas, este substrato é também importante veículo para o transporte de nitrogênio e carbono entre os diversos tecidos do organismo.
A glutamina é avidamente consumida pelas células de divisão rápida tais como enterócitos, células tumorais, fibroblastos, mas também por outros tecidos como rins, fígado e cérebro. Nosso grupo contribuiu significativamente na compreensão do papel metabólico e funcional da glutamina para linfócitos, macrófagos, células tumorais e enterócitos. Além disso, evidenciamos, pela primeira vez, a capacidade de utilização desse aminoácido por células endoteliais, adipócitos, e mais recentemente, por neutrófilos7,8.
Neste livro, serão discutidos o metabolismo da glutamina em vários tecidos e a interação entre órgãos. Serão descritas as características bioquímicas da glutaminase-dependente de fosfato, enzima-chave para o consumo de glutamina pelas células, e da glutamina sintetase, enzima-chave da produção de glutamina. Em seguida, será apresentado, em separado, o metabolismo dos tecidos que utilizam glutamina (tais como intestino e cérebro) e dos que produzem e liberam ativamente este aminoácido (músculo esquelético e pulmão). Além disso, serão discutidas evidências do papel funcional da glutamina e a sua importância clínica e no esforço físico. Por fim, serão consideradas as formas de administração do aminoácido e o seu emprego em pacientes e atletas.
Referências
1. Lacey JM, Wilmore DW. Is glutamine a conditionally essential amino acid? Nutr Rev 48: 297-308, 1990.
2. Smith RJ, Wilmore DW. Glutamine nutrition and requirements. J Parenter Enteral Nutr 14: 94S-9S, 1990.
3. Meister A. Enzymology of glutamine. In: Glutamine metabolism in mammalian tissues, Eds Häussinger D, Sies H, Springer-Verlag, Berlim, p.p.3-15, 1984.
4. Bulus N, Cersosimo E, Ghishan F, Abumrad NN. Physiologic importance of glutamine. Metabolism 38: 1-5, 1989.
5. Krebs H. Glutamine metabolism in animal body. In: Glutamine: metabolism enzymology and regulation, Eds Mora J, Palacios R, Academic Press, New York, p.p . 319-29, 1980.
6. Eagle H. Amino acid metabolism in mammalian cell cultures. Science 130: 432-7, 1959.
7. Pithon-Curi TC, Pires-de-Melo M, De-Azevedo R, Zorn TMT, Curi, R. Glutamine utilization by rat neutrophils. Presence of phosphate-dependent glutaminase. Am. J. Physiol. 273: C1124-C1129, 1997.
8. Curi R, Newsholme P, Pithon-Curi TC, Pires-de-Melo M, Garcia C, Homem-de-Bittencourt Jr. PI, Guimarães ARP. Metabolic fate of glutamine in lymphocytes, macrophages and neutrophils. Braz. J. Med. Biol. Res. 32: 15-21, 1999.
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