O que é o ciclo de Krebs e qual a sua função?
O ciclo de Krebs é uma das vias metabólicas mais importantes para a obtenção de energia. Está incluído no metabolismo aeróbio e é um mecanismo muito eficiente que acaba sendo um elemento chave na respiração celular. É também conhecido como ciclo do ácido cítrico ou ciclo do ácido tricarboxílico.
Vamos explicar em que exatamente consiste o ciclo de Krebs, como ele se desenvolve e qual a sua importância dentro do corpo. Lembre-se que é um processo essencial para a vida e cuja ativação acima do normal pode determinar o estado da composição corporal.
Como o ciclo de Krebs se desenvolve?
O principal substrato do ciclo de Krebs é a acetil-CoA, molécula que resulta do processo de glicólise aeróbia. É um mecanismo que ocorre na matriz da mitocôndria e tem caráter oxidativo. Além da molécula de acetil-CoA, obtém-se uma unidade de NADH e dióxido de carbono, elementos-chave no processo de obtenção de energia.
O ciclo de Krebs é composto por um conjunto de 8 reações moduladas por diferentes enzimas. No total, são realizadas quatro oxidações. O acetil-CoA sofre uma série de transformações que são catalisadas ao longo do tempo. Algumas delas são reversíveis, mas outras não.
No início, a molécula de acetil-CoA se combina com o oxaloacetato para formar citrato. Isso libera algumas moléculas de dióxido de carbono. A partir daqui, é gerado um composto conhecido como GTP que visa a redução de determinados compostos, que termina com a restauração do oxaloacetato inicial. O ciclo pode ser repetido novamente.
Quando há uma volta completa de todo o sistema, duas moléculas de CO2 são liberadas, três NADH, uma FADH2 e uma ATP ou GTP são produzidas. Esses dois últimos elementos são aqueles usados para a produção de energia. Eles podem ser obtidos a partir do próprio ciclo de Krebs, embora existam outras reações metabólicas que os geram através de diferentes substratos.
Deve-se levar em consideração que o ciclo de Krebs ocorre 2 vezes para cada molécula de glicose que contribui para o processo de respiração celular. A partir daí, são obtidos dois piruvatos, que mais tarde se tornam dois acetil-CoA.
Fosforilação oxidativa
Quando o ciclo de Krebs é concluído, vias metabólicas são acionadas que acabam gerando um grande número de moléculas de ATP. Dentre elas, destaca-se a cadeia de transporte de elétrons, na qual são introduzidos o NADH e o FADH2 geradas no final do ciclo anterior. Durante esse processo, os elétrons são transportados da mitocôndria para o espaço intermembrana, por meio da ação de proteínas.
Cada vez que ocorre uma transferência de elétrons, é liberada energia que pode ser usada. Porém, a maior parte dela é produzida na última etapa dessa cadeia, na qual boa parte dos elétrons volta para a matriz mitocondrial por meio de uma enzima chamada ATP sintase.
Deve-se levar em consideração que 80% do ATP gerado pela degradação da molécula de glicose é produzido neste ponto, graças à cadeia de transporte de elétrons. É um mecanismo dependente do oxigênio, pois no final da própria cadeia ocorre a formação de água. Na ausência da molécula, o processo é paralisado.
Para que serve o ciclo de Krebs?
A principal função do ciclo de Krebs é a gênese da energia no nível mitocondrial. Graças a esta rota metabólica, as moléculas de ATP podem ser obtidas. Elas não são obtidos apenas pelo metabolismo da glicose, mas sua gênese a partir de aminoácidos ou ácidos graxos também é possível.
Quando os níveis de glicose no corpo estão baixos ou os estoques de glicogênio se esgotam, uma via chamada beta-oxidação de ácidos graxos é ativada. A partir daqui, há uma mobilização dos lipídios acumulados no corpo, assim como das gorduras circulantes, para a produção de energia.
No entanto, esses elementos não entram no ciclo de Krebs ou na respiração celular como tal, mas passam por uma série de processos de conversão no complexo acil-CoA. Este substrato entra no interior da mitocôndria onde passa por uma série de processos de conversão até que uma unidade de acetil-CoA seja obtida. Esta pode entrar no ciclo de Krebs de forma normal para a produção de ATP.
Em todo caso, deve-se levar em consideração que os ácidos graxos são capazes de gerar um rendimento energético muito superior ao dos açúcares ou proteínas. Enquanto esses dois últimos nutrientes fornecem aproximadamente 4 calorias por grama, os lipídios são capazes de oferecer até 9 calorias por grama.
Quando o ciclo de Krebs é ativado?
O ciclo de Krebs é constantemente ativado, caso contrário a vida não poderia existir. É um dos principais mecanismos de obtenção de energia. Juntamente com os processos de respiração aeróbia, faz parte de um complexo de reações bastante eficientes em termos de desempenho energético, muito mais do que todas as do tipo anaeróbio que são promovidas diante de esforços intensos.
Em qualquer caso, o ciclo de Krebs ganha ainda mais destaque ao realizar um exercício resistido de longa duração de média ou moderada intensidade. Nesse caso, o metabolismo aeróbio é o principal processo de obtenção de energia. O objetivo, neste caso, é economizar o glicogênio muscular, pois, do contrário, a fadiga surgiria prematuramente.
Deve-se ter em mente que a eficiência do ciclo em si é uma capacidade treinável, principalmente no que diz respeito ao processo de beta-oxidação dos ácidos graxos. Quando são realizados exercícios resistidos, o organismo tenta evitar o consumo excessivo de glicose, aumentando assim a taxa de conversão de ácidos graxos e aminoácidos em acetil-CoA.
Para maximizar a eficiência desse processo e melhorar a economia de glicogênio, certos auxiliares ergogênicos externos podem ser usados, como a cafeína. Isso tem se mostrado capaz de aumentar o desempenho esportivo e retardar o início da fadiga, de acordo com um estudo publicado na revista Sports Medicine. No entanto, as dosagens ideais devem ser usadas.
Embora a produção de energia através do ciclo de Krebs predomine durante os esforços de resistência, as outras vias metabólicas não são “desligadas”. Os de natureza anaeróbia continuam a funcionar, embora percam parte do peso e da proeminência. Da mesma forma, em situação de esforço máximo, o ciclo de Krebs continua a funcionar, embora sua contribuição energética para o total seja menor.
Como emagrecer estimulando a função do ciclo de Krebs?
A maioria das dietas para emagrecer visa aumentar a função do ciclo de Krebs, estimulando a beta-oxidação prévia dos ácidos graxos para gerar uma mobilização do tecido adiposo. Para isso, várias estratégias diferentes podem ser adotadas. Um dos mais clássicos tem a ver com a restrição calórica. Quando houver falta de glicose circulante, serão utilizadas as reservas armazenadas.
Existem também certos mecanismos que estimulam um processo chamado autofagia. Isso poderia ter a característica de reduzir o risco de desenvolver câncer, segundo pesquisa publicada na revista Clinics. Da autofagia, proteínas e células ineficientes são eliminadas, sendo substituídas por outras que desempenham bem suas funções.
É um mecanismo que anda de mãos dadas com o aumento da eficiência da oxidação lipídica. Com isso, consegue-se um aumento da sensibilidade à insulina e uma maior capacidade do corpo em mobilizar gorduras para produzir energia, economizando glicogênio e estimulando a perda de peso do tecido adiposo.
A melhor forma de ativar todo esse processo é iniciando o protocolo de jejum intermitente, por meio do qual a ingestão calórica é restringida por um período não inferior a 16 horas. Enquanto perdurar a restrição, o ciclo de Krebs e as demais rotas do metabolismo aeróbio serão os protagonistas na obtenção de energia.
De qualquer forma, qualquer hábito que consiga aumentar a flexibilidade metabólica será positivo para a ativação do ciclo de Krebs e da oxidação das gorduras, melhorando assim o estado de composição corporal. Para isso, a prática de exercícios físicos pode ser decisiva, principalmente o trabalho de força. Ele gera um processo de hipertrofia muscular que tem demonstrado promover eficiência metabólica e perda de peso.
A dieta cetogênica e a ativação do ciclo de Krebs
Uma das dietas que tem como objetivo ativar o ciclo de Krebs e aumentar a eficiência na oxidação de ácidos graxos é a dieta cetogênica. Baseia-se na restrição da ingestão de carboidratos, o que consegue gerar um aumento da sensação de saciedade e uma progressiva perda de peso. Isso é afirmado por pesquisa publicada na revista Nutrition & Diabetes.
Nesse contexto, a importância do metabolismo anaeróbio é reduzida. A maior parte da energia produzida é gerada durante a respiração celular. Além disso, os processos de oxidação lipídica são estimulados. É necessário repor os estoques de glicogênio por meio de sua transformação. E assegurar também de que haja substratos para iniciar o ciclo de Krebs.
Independentemente disso, a dieta cetogênica cria um estado metabólico muito característico conhecido como cetose. Neste contexto, os corpos cetônicos são os substratos preferidos do cérebro. O aumento da flexibilidade metabólica é experimentado pelo aumento da sensibilidade à insulina.
No entanto, a dieta cetogênica causa certos efeitos colaterais transitórios de curto prazo, intransponíveis para alguns. Essas desvantagens podem condicionar a adesão ao tratamento, levando muitos de seus praticantes a abandonar o esquema nos primeiros dias.
Dieta cetogênica, ciclo de Krebs e esporte
Este método de alimentação é proposto em determinados contextos esportivos visando um aumento na eficiência do uso de lipídios para a gênese de energia. É uma estratégia comum no âmbito dos esportes de resistência. No médio prazo, pode se traduzir em um aumento no desempenho e um atraso no início da fadiga na competição.
Quando a dieta cetogênica é aplicada durante exercícios físicos de alta intensidade, ocorre um processo conhecido como cetoadaptação. A partir dele, os corpos cetônicos gerados durante o metabolismo são capazes de atender 75% das necessidades de energia do cérebro.
Há um aumento nas enzimas responsáveis pela oxidação dos ácidos graxos. Além disso, esses princípios imediatos começam a ser usados por outras células do corpo, como as células nervosas. Assim, as necessidades de energia da mesma são satisfeitas. Até o músculo cardíaco poderia fazer uso desses elementos para suas funções.
Independentemente disso, a supervisão profissional é recomendada. Se não for bem regulada, podem ocorrer problemas intestinais e deficiências de nutrientes essenciais que afetam o bem-estar. A suplementação de fibras é geralmente necessária nesses casos para evitar alterações na microbiota. Prebióticos e probióticos também são benéficos nesses contextos.
Doenças relacionadas ao ciclo de Krebs
Existem algumas patologias desenvolvidas ou adquiridas que podem condicionar o bom funcionamento do ciclo de Krebs. Muitos pontos-chave em torno desse problema ainda são desconhecidos, mas certas ineficiências foram identificadas em termos de desenvolvimento de ciclos que podem levar a sérios problemas de saúde.
Alguns dos problemas podem advir da privação excessiva de nutrientes. Por exemplo, em uma situação de deficiência de tiamina, ocorrem problemas na oxidação do piruvato, o que poderia limitar a produção de acetil-CoA para iniciar o ciclo de Krebs. A deficiência dessa vitamina é especialmente perigosa para o cérebro.
Na verdade, existem certas patologias que podem se desenvolver a partir de uma situação desse tipo, sendo o beribéri a mais conhecida. É uma doença comum em pessoas com restrições alimentares excessivas ou em usuários dependentes de álcool. Em ambas as situações, serão detectadas concentrações excessivas de piruvato no sangue.
Outras condições podem gerar situações semelhantes. Por exemplo, quando ocorre um envenenamento por mercúrio ou arsênico, ocorrem sintomas muito semelhantes. É normal que, nesses casos, haja problemas ao nível do sistema nervoso central gerados por um defeito no metabolismo do piruvato.
Em ambos os casos, o cérebro fica privado de uma fonte sustentada de energia, uma vez que o ciclo de Krebs é uma das principais vias que permitem a manutenção de suas funções. No momento em que o órgão principal do sistema nervoso central não é suprido de maneira ideal, começam a ocorrer ineficiências importantes em suas funções.
Outras doenças mitocondriais
Além das patologias citadas, podem ocorrer outras doenças mitocondriais que dificultam os processos metabólicos realizados nessas organelas celulares. As mais frequentes dizem respeito a alterações no material genético desses elementos. Isso pode condicionar a síntese de proteínas determinantes endógenas para que as mitocôndrias cumpram suas funções.
Na maioria dos casos, é necessário recorrer a medidas farmacológicas para solucionar esses problemas. A aplicação de um forte antioxidante que intervém na cadeia de transporte de elétrons dentro da mitocôndria, como a coenzima Q10, geralmente funciona bem. Doses altas são utilizadas para tentar corrigir os defeitos da organela e restaurar a condição de homeostase.
De acordo com um estudo publicado no International Journal of Molecular Science, a coenzima Q10 é decisiva para alcançar um bom funcionamento a nível mitocondrial. Se houver deficiência, serão geradas alterações que podem condicionar a eficiência do metabolismo, causando patologias crônicas e complexas em médio prazo.
Existem também vitaminas que são decisivas para garantir a saúde mitocondrial. A riboflavina seria uma delas. Também a vitamina K e a vitamina C desempenham papéis importantes, uma vez que têm um caráter antioxidante acentuado. Mesmo substâncias como a L-carnitina são decisivas para permitir a entrada de substratos na célula.
Na verdade, sempre se acreditou que a suplementação de L-carnitina poderia estimular a perda de peso por oxidação de gordura. No entanto, as evidências atuais sugerem que os resultados positivos não são experimentados, exceto no caso de pessoas obesas. Por isso, não faz sentido introduzir o elemento na orientação nutricional de uma pessoa que deseja melhorar sua composição corporal.
O ciclo de Krebs, uma parte essencial do metabolismo aeróbio
O ciclo de Krebs é a base do metabolismo aeróbio. Por um lado, usa os resultados da decomposição do piruvato para a gênese da energia. Por outro, cria os substratos necessários para ativar a cadeia de transporte de elétrons, um dos processos mais eficientes em termos de síntese de ATP.
Uma das principais características deste mecanismo metabólico, para além do seu carácter cíclico, tem a ver com a possibilidade de utilização de diferentes substratos energéticos. O processo é capaz de começar com uma molécula de glicose. Além disso, os ácidos graxos e aminoácidos podem iniciar o ciclo se passarem por uma série de transformações anteriores.
Seja como for, o ciclo de Krebs é um processo determinante na síntese de energia. Se não funcionar, a vida seria impossível. Na verdade, todas as patologias que alteram a homeostase mitocondrial são consideradas complexas e graves. Têm consequências desastrosas para a saúde a médio prazo e seu tratamento por meio da farmacologia é necessário.
- Grgic, J., Mikulic, P., Schoenfeld, B. J., Bishop, D. J., & Pedisic, Z. (2019). The Influence of Caffeine Supplementation on Resistance Exercise: A Review. Sports medicine (Auckland, N.Z.), 49(1), 17–30. https://doi.org/10.1007/s40279-018-0997-y
- Antunes, F., Erustes, A. G., Costa, A. J., Nascimento, A. C., Bincoletto, C., Ureshino, R. P., Pereira, G., & Smaili, S. S. (2018). Autophagy and intermittent fasting: the connection for cancer therapy?. Clinics (Sao Paulo, Brazil), 73(suppl 1), e814s. https://doi.org/10.6061/clinics/2018/e814s
- Swift, D. L., McGee, J. E., Earnest, C. P., Carlisle, E., Nygard, M., & Johannsen, N. M. (2018). The Effects of Exercise and Physical Activity on Weight Loss and Maintenance. Progress in cardiovascular diseases, 61(2), 206–213. https://doi.org/10.1016/j.pcad.2018.07.014
- Hargreaves, I., Heaton, R. A., & Mantle, D. (2020). Disorders of Human Coenzyme Q10 Metabolism: An Overview. International journal of molecular sciences, 21(18), 6695. https://doi.org/10.3390/ijms21186695
- Talenezhad, N., Mohammadi, M., Ramezani-Jolfaie, N., Mozaffari-Khosravi, H., & Salehi-Abargouei, A. (2020). Effects of l-carnitine supplementation on weight loss and body composition: A systematic review and meta-analysis of 37 randomized controlled clinical trials with dose-response analysis. Clinical nutrition ESPEN, 37, 9–23. https://doi.org/10.1016/j.clnesp.2020.03.008
- Goday, A., Bellido, D., Sajoux, I., Crujeiras, A. B., Burguera, B., García-Luna, P. P., Oleaga, A., Moreno, B., & Casanueva, F. F. (2016). Short-term safety, tolerability and efficacy of a very low-calorie-ketogenic diet interventional weight loss program versus hypocaloric diet in patients with type 2 diabetes mellitus. Nutrition & diabetes, 6(9), e230. https://doi.org/10.1038/nutd.2016.36
