Como a glicose entra na célula?

A biologia celular é um campo fascinante da ciência. Mas as moléculas que atuam dentro dessas células tornam tudo ainda mais interessante. 

Uma dessas moléculas em nossas células é a glicose. É a principal fonte de energia do nosso corpo e abastece as células como a gasolina abastece um carro. No entanto, nossos corpos não produzem glicose por conta própria. Vem principalmente dos alimentos que comemos e depois o sangue o transporta para as células do nosso corpo. [1]

A entrada de glicose nas células é outro processo fascinante. Saber disso pode nos ajudar a compreender melhor como as células a convertem em energia. Mas e se pudéssemos tornar o aprendizado um pouco mais divertido? Vamos explorar como a glicose entra nas células e ver se podemos adicionar um pouco de energia à biologia celular!

Por que a glicose é importante?

A glicose é um açúcar simples (monossacarídeo) composto por seis átomos de carbono, doze de hidrogênio e seis átomos de oxigênio (C6H12O6). Armazena a energia química dos alimentos de forma estável. Essa energia é liberada em nosso sistema assim que as células decompõem a glicose.

A glicose é essencial para a vida celular de quase todos os organismos. A maioria das células do nosso corpo usa esse açúcar simples como principal fonte de combustível, junto com gorduras e proteínas. Eles extraem energia dele por meio da respiração celular, que converte açúcares em ATP (trifosfato de adenosina). [1-3]

Em nosso corpo, um órgão que mais precisa de glicose é o cérebro. Na verdade, é a única fonte de energia do nosso cérebro para realizar diversas atividades. Os neurônios e seus mensageiros químicos (neurotransmissores) precisam dele para processar sinais. 

Nossos cérebros não podem funcionar adequadamente sem glicose. A falta dele impede que os neurônios produzam neurotransmissores. No final, os neurônios lutam para enviar sinais às células-alvo. [4]

Como principal fonte de combustível do corpo, a glicose ajuda a metabolizar os alimentos que comemos. Auxilia em quase todas as etapas do metabolismo celular, desde a criação de energia até a produção de hormônios e enzimas. Depois que a glicose se decompõe, as células produzem a molécula transportadora de energia ATP. Esta molécula é um armazenamento de energia e quase alimenta todos os processos metabólicos de uma célula. [2, 3]

Nota: o metabolismo é o processo químico que permite às nossas células converter alimentos em energia. 

Como a glicose entra nas células

À medida que comemos, a comida desce para o estômago através do esôfago. O estômago então começa a quebrá-lo em pedaços menores com a ajuda de ácidos e enzimas. 

Durante esse processo, nosso corpo transforma partículas de alimentos em glicose. Em seguida, ele viaja para os intestinos. A partir daí, entra na nossa corrente sanguínea. Depois, a insulina assume o controle e move a glicose do sangue para as células. Quando a glicose viaja pelo sangue, costumamos chamá-la de açúcar no sangue. [5, 6]

No entanto, a entrada da glicose nas células não é tão fácil quanto parece. A bicamada lipídica das células bloqueia sua entrada devido à sua natureza polar. Assim, utiliza proteínas de transporte específicas chamadas transportadores de glicose para entrar nas células. 

Figura 1. Metabolismo da glicose em uma célula normal
Fonte: Martel e colega [16], CC-BY-4.0.

As proteínas transportadoras geralmente transportam várias moléculas dependendo do tipo de célula envolvida. Eles possuem receptores especializados projetados para identificar moléculas específicas como a glicose. Essas proteínas ajudam a glicose a chegar às nossas células para uso ou armazenamento como energia. Em geral, a maioria das células pode expressar vários tipos de transportadores de glicose. [7, 8]

A captação de glicose dentro de nossas células geralmente envolve dois tipos de proteínas de transporte:

• Transportadores dependentes de sódio. Este tipo de transportador move o sódio através da membrana celular por meio de transporte ativo. O sódio então se difunde para carregar uma molécula de glicose dentro da célula. Este processo, no entanto, necessita de energia celular para transportar a glicose através da membrana plasmática. [7]
• Transportadores independentes de sódio. Este tipo de transportador não depende de sódio para transportar glicose para dentro e para fora das células. Ele permite que a glicose entre na célula por meio de um processo chamado difusão facilitada. Durante esse processo, proteínas específicas atuam como porta de entrada para que as moléculas atravessem a barreira lipídica. Este processo não necessita de energia da célula e move a glicose para dentro dela com pouco esforço. É como se não ENTRADA em ou SAÍDA da cela aconteceu. [9]

Em resumo, ao transportarem a glicose, estas proteínas de transporte fornecem às nossas células o combustível de que necessitam. Eles também garantem que apenas as quantidades certas de glicose entrem na célula. Caso contrário, os influxos de glicose teriam dificultado os processos metabólicos nas nossas células. No final, isso pode resultar em efeitos colaterais indevidos, como inflamação ou inchaço. [7-9]

Simplificando, as proteínas de transporte regulam a glicose para manter a estabilidade interna do nosso corpo.

O que a glicose faz em nosso corpo?

Quando a glicose entra em nosso sistema, ela viaja por todo o corpo através da corrente sanguínea. Enquanto permanece no sangue, utiliza o sistema circulatório como um gasoduto de combustível. A glicose sai dessa tubulação quando o açúcar no sangue aumenta ou se nossas células precisam recarregar seus suprimentos de combustível.

Nossos corpos trabalham de forma a manter um nível constante de glicose no sangue. O pâncreas desempenha um papel fundamental na forma como nosso corpo lida com o açúcar no sangue. Suas células beta verificam o nível de glicose no sangue a cada poucos segundos. Essas células liberam insulina quando detectam um aumento nos níveis de açúcar. [8]

A glicose em nosso sangue não consegue entrar nas células por conta própria. Precisa de ajuda para sair da corrente sanguínea. A insulina faz esse trabalho agindo como uma chave. Ele diz às células para desbloquearem para que a glicose possa entrar dentro delas. A glicose então sai do sangue e se liga a uma proteína transportadora na superfície celular. Depois de cruzar as barreiras lipídicas, as células o utilizam ou armazenam como acharem adequado. [8, 10]

O que acontecerá se eu tiver diabetes?

O diabetes acontece quando nosso corpo não consegue produzir insulina suficiente. A falta de insulina significa mais glicose no sangue do que o normal. Esse nível elevado de açúcar no sangue ao longo do tempo leva a uma condição chamada hiperglicemia. Essa condição pode mudar a forma como nosso corpo processa e armazena glicose em nossas células.

Em pessoas hiperglicêmicas, a glicose entra nas células mais lentamente do que o normal devido aos baixos níveis de insulina. Portanto, fica preso na corrente sanguínea em vez de entrar nas células. Se a glicose permanecer lá por muito tempo, poderá danificar os vasos sanguíneos que transportam oxigênio para nossos órgãos. [11, 12]

Além disso, o acesso limitado à glicose pode privar as células do combustível de que necessitam para funcionar bem. As células então começam a usar a gordura corporal como combustível. Com o tempo, essa queima de gordura pode levar a uma complicação de saúde potencialmente fatal chamada cetoacidose diabética (níveis elevados de ácido no sangue). [13, 14]

Pacientes diabéticos devem tomar medicamentos e fazer mudanças no estilo de vida para manter o açúcar no sangue sob controle. As modificações no estilo de vida que eles podem fazer incluem o seguinte:

• Comer uma dieta equilibrada
• Escolher alimentos com baixo índice glicêmico (IG)
• Comer refeições regularmente
• Beber bastante água
• Evite fumar e álcool
• Perdendo peso
• Aderindo a um programa de exercícios

Perguntas Frequentes (FAQ)

Onde o excesso de glicose é armazenado?

Depois que as células reabastecem suas necessidades energéticas, elas armazenam a glicose restante em pequenos feixes, convertendo-a em glicogênio. O glicogênio é armazenado no fígado e nos músculos. Nossos corpos podem armazenar glicogênio suficiente para nos abastecer por cerca de um dia.

Ainda assim, se sobrar glicose mesmo depois de armazená-la como glicogênio, nosso corpo a converte em gordura. Essa conversão geralmente ocorre no fígado e nos tecidos adiposos. E se a nossa ingestão de hidratos de carbono exceder regularmente os limites de armazenamento de glicogénio, as gorduras começam a acumular-se. Esse acúmulo de gordura aumenta o risco de várias condições, incluindo diabetes, esteatose hepática e doenças cardíacas. [8, 10]

Como as moléculas de glicose são usadas dentro das células?

Quando a glicose se liga à superfície celular, as proteínas de transporte ajudam-na a entrar. A célula então usa ou armazena glicose conforme achar adequado. Se a célula precisar reabastecer seu suprimento de combustível, ela decompõe a glicose para criar ATP (ver Figura 1). 

Uma molécula de ATP é como uma moeda de energia celular. As células o utilizam para alimentar quase todas as atividades, incluindo reações metabólicas, processos cognitivos e expressão genética. [15]

Conselhos para controlar a velocidade de digestão da glicose

Uma maneira eficaz de manter os níveis de açúcar no sangue sob controle é regular a rapidez com que digerimos a glicose. Dessa forma, podemos manter um nível estável de açúcar no sangue, evitando um aumento repentino. Abaixo estão algumas técnicas que podem ser aplicadas para regular a velocidade da digestão:

• Tente comer alimentos com baixo IG e alto teor de fibras. Essas escolhas alimentares retardarão a taxa de digestão, pois esses alimentos contêm carboidratos menos digeríveis.
• Coma devagar. Quando comemos devagar, nos ajuda a monitorar melhor o quanto estamos consumindo. Esse hábito alimentar pode garantir que não comemos demais.
• Escolha refeições complexas. Considere carboidratos complexos em vez de açúcares simples nas refeições para retardar o processo digestivo. Nossos corpos absorvem rapidamente açúcares simples, como arroz branco ou pão branco. Essa rápida velocidade de digestão pode causar uma redução repentina nos níveis de açúcar no sangue.

Pensamentos finais

A glicose é a principal fonte de energia para quase todas as células do nosso corpo. Mas quando o nível de glicose no sangue permanece elevado por muito tempo, vários problemas de saúde podem acontecer.

Portanto, aqueles com diabetes devem compreender como a glicose entra e é utilizada em nossas células. Com esse conhecimento, eles podem regular melhor os níveis de açúcar no sangue e evitar picos indevidos de glicose.

Referências

1. Chen LQ, Cheung LS, Feng L, Tanner W, Frommer WB. Transporte de açúcares. Annu Rev Biochem. 2 de junho de 2015;84(1):865-94. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-biochem-060614-033904. 

2. Richter EA, Hargreaves M. Exercício, GLUT4 e captação de glicose no músculo esquelético. Avaliações fisiológicas. 1º de julho de 2013; 93(3):993-1017. DOI: https://doi.org/10.1152/physrev.00038.2012. 

3. Gurung P, Zubair M, Jialal I. Glicose plasmática. StatPearls. 23 de novembro de 2022. ID da estante: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/nbk541081/.

4. Hwang JJ, Jiang L, Sanchez Rangel E, Fan X, Ding Y, Lam W, Leventhal J, Dai F, Rothman DL, Mason GF, Sherwin RS. Variabilidade glicêmica e níveis de glicose cerebral no diabetes tipo 1. Diabetes. 1º de janeiro de 2019;68(1):163-71. DOI: https://doi.org/10.2337/db18-0722. 

5. Mulukutla BC, Yongky A, Le T, Mashek DG, Hu WS. Regulação do metabolismo da glicose – uma perspectiva do bioprocessamento celular. Tendências em biotecnologia. 1º de agosto de 2016;34(8):638-51. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2016.04.012. 

6. Chandel N.S. Metabolismo de carboidratos. Perspectivas de Cold Spring Harbor em Biologia. 1º de janeiro de 2021;13(1):a040568. DOI: https://doi.org/10.1101/cshperspect.a040568. 

7. Navale AM, Paranjape AN. Transportadores de glicose: papéis fisiológicos e patológicos. Revisões biofísicas. Março de 2016;8(1):5-9. DOI: https://doi.org/10.1007%2Fs12551-015-0186-2. 

8. Hantzidiamantis PJ, Lappin SL. Fisiologia, Glicose. In: StatPearls [Internet]. Ilha do Tesouro (FL): Publicação StatPearls; ID da estante de janeiro de 2022: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK545201/. 

9. Szablewski L. Capítulo introdutório: transportadores de glicose. Níveis de glicose no sangue 2019, 18 de fevereiro. IntechOpen. DOI: https://doi.org/10.5772/intechopen.82263. 

10. Nakrani MN, Wineland RH, Anjum F. Fisiologia, Metabolismo da Glicose. In: StatPearls [Internet]. Ilha do Tesouro (FL): Publicação StatPearls; ID da estante de janeiro de 2022:: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK560599/. 

11. Richter B, Hemmingsen B, Metzendorf MI, Takwoingi Y. Desenvolvimento de diabetes mellitus tipo 2 em pessoas com hiperglicemia intermediária. Banco de Dados Cochrane de Revisões Sistemáticas. 2018(10):CD012661. DOI: https://doi.org/10.1002%2F14651858.CD012661.pub2. 

12. Tabák AG, Herder C, Rathmann W, Brunner EJ, Kivimäki M. Pré-diabetes: um estado de alto risco para o desenvolvimento de diabetes. A Lanceta. 16 de junho de 2012;379(9833):2279-90. DOI: https://doi.org/10.1016/s0140-6736(12)60283-9. 

13. Berbudi A, Rahmadika N, Tjahjadi AI, Ruslami R. Diabetes tipo 2 e seu impacto no sistema imunológico. Avaliações atuais sobre diabetes. Maio de 2020;16(5):442. DOI: https://doi.org/10.2174/1573399815666191024085838.

14. Khan RM, Chua ZJ, Tan JC, Yang Y, Liao Z, Zhao Y. Do pré-diabetes ao diabetes: diagnóstico, tratamentos e pesquisa translacional. Medicina. 29 de agosto de 2019;55(9):546. DOI: https://doi.org/10.3390/medicina55090546.  

15. Bonora M, Patergnani S, Rimessi A, De Marchi E, Suski JM, Bononi A, Giorgi C, Marchi S, Missiroli S, Poletti F, Wieckowski MR. Síntese e armazenamento de ATP. Sinalização purinérgica. Setembro de 2012;8(3):343-57. DOI: https://doi.org/10.1007/s11302-012-9305-8. 

16. Keating E, Martel F. Efeitos antimetabólicos dos polifenóis nas células do câncer de mama: Foco na captação e metabolismo da glicose. Fronteiras na nutrição. 16 de abril de 2018; 5:25. DOI: https://doi.org/10.3389/fnut.2018.00025.