O stress ou estresse metabólico é um processo fisiológico que ocorre durante o exercício em resposta à baixa energia que leva ao acúmulo de metabólitos [lactato, fosfato inorgânico (Pi) e íons de hidrogênio (H+)] nas células musculares.[GOTO et al, 2005][COLLAO et al, 2020]
O conceito, de acumulação de metabólitos resultantes de atividades, se estende a outros fisiologismos, como a operação da retina, os mecanismos neurológicos e neurovasculares, tumores, etc. [DE FREITAS et al, 2017]
O estresse metabólico pode regular o transporte e os transportadores de glicose in vivo e in vitro. Sabe-se há muito tempo que os inibidores da fosforilação oxidativa mitocondrial aumentam o transporte de glicose in vitro, embora as vias e mecanismos metabólicos precisos sejam complexos e apenas parcialmente elucidados. Kalckar e colegas descreveram primeiro esse fenômeno em fibroblastos cultivados.[McCALL, 2019]
O estresse metabólico devido à depleção ou excesso de nutrientes desencadeia uma série de respostas adaptativas para restaurar a homeostase dinâmica e manter a função celular. Isso se baseia em vias moleculares, que detectam e subsequentemente ajustam alterações na energia ou no metabolismo intermediário (ATP, NAD+, oxigênio).[BALAKRISHNAN et al, 2019]
O estresse metabólico geralmente ocorre em tumores sólidos e no microambiente tumoral - multiplicando rapidamente células tumorais e tumores que ainda não iniciaram programas angiogênicos e geralmente não conseguem manter o suprimento de nutrientes e rapidamente se tornam hipóxicos.[GOLDSMITH et al, 2014]
O sensor de estresse metabólico, AMPK, é regulado pelo supressor de tumor LKB1. As atividades supressoras de tumor de LKB1, pelo menos em parte, são interferidas por AMPK. As atividades supressoras de tumor do AMPK são demonstrados em muitos tipos de tumores. Foi relatado que a ablação genética da única subunidade catalítica de AMPK expressa em células B, AMPK-α1, leva a acelerar o desenvolvimento de linfomas, um grupo de cânceres do sistema linfático, em camundongos transgênicos que superexpressam c-Myc nas células B.[Nota Myc] Especificamente, AMPK inibe a glicólise aeróbica (o efeito Warburg [Nota Efeito Warburg]) nas células cancerígenas e suprime o crescimento do tumor in vivo, e, portanto, impede o desenvolvimento de tumores.[DËRMAKU-SOPJANI & SOPJANI, 2019]
Os estresses metabólicos da retina são muito altos e acredita-se que a glicose seja o substrato energético preferido na retina; no entanto, os corpos de lactato, piruvato e cetona também desempenham papéis vitais. Também desempenham um papel fundamental no metabolismo celular e na comunicação metabólica entre os tecidos.[PATEL et al, 2013]
Lesões e estresse metabólico podem perturbar o funcionamento integrador da unidade neurovascular, interrompendo o acoplamento neurovascular e, potencialmente, a integridade da barreira hematoencefálica. Alterações nas redes neurônio-vasculares podem gerar despolarizações em expansão. A despolarização espalhada (spreading depolarization, SD) compreende um continuum de entidades.[ZOPPO et al, 2016]
Um marcador de stress metabólico causado por 2-deoxi-D-glucose, com aplicações em psiquiatria e neurociência é o nível de ácido homovanílico (HVA), servindo como um sustentáculo a um um diagnóstico de neuroblastoma e feocromocitoma maligno.
[MARCELIS et al, 2006]
Myc é uma família de genes reguladores e proto-oncogenes que codificam fatores de transcrição. A família Myc consiste em três genes humanos relacionados: c-myc (MYC), l-myc (MYCL) e n-myc (MYCN). O c-myc (também conhecido como MYC) foi o primeiro gene a ser descoberto nessa família, devido à homologia com o gene viral v-myc. -
Efeito Warburg
Na oncologia, o efeito Warburg é uma forma de metabolismo celular modificado com base na fermentação aeróbica encontrada nas células cancerígenas, que tendem a favorecer a glicólise anabólica em vez da via da fosforilação oxidativa, que é a preferência da maioria das outras células do corpo. Nas células tumorais, o último produto da glicólise, o piruvato, é convertido em lactato. Essa observação foi feita primeiramente pelo ganhador do Nobel Otto Heinrich Warburg, que recebeu o Prêmio Nobel de Fisiologia por sua "descoberta da natureza e modo de ação da enzima respiratória". - en.wikipedia.org - Warburg effect (oncology)
Referências
BALAKRISHNAN, Preetha et al, in The Science of Hormesis in Health and Longevity - Metabolic Stress — Signaling and Metabolic Adaptation. Academic Press, 2019.
DE FREITAS, M. C., Gerosa-Neto, J., Zanchi, N. E., Lira, F. S., & Rossi, F. E. (2017). Role of metabolic stress for enhancing muscle adaptations: Practical applications. World journal of methodology, 7(2), 46–54. - www.ncbi.nlm.nih.gov
COLLAO, Nicolas; FARUP, Jean; and DE LISIO, Michael. Role of Metabolic Stress and Exercise in Regulating Fibro/Adipogenic Progenitors. Front. Cell Dev. Biol., 28 January 2020. - www.frontiersin.org
DËRMAKU-SOPJANI, Miribane; SOPJANI, Mentor. in Advances in Protein Chemistry and Structural Biology - Intracellular Signalling Proteins. Elsevier Inc., 2019.
GOLDSMITH, Juliet et al, in Methods in Enzymology - Conceptual Background and Bioenergetic/Mitochondrial Aspects of Oncometabolism. Elsevier Inc., 2014.
GOTO, Kazushige; Ishii, Naokata; Kizuka, Tomohiro; Takamatsu, Kaoru. (2005). The impact of metabolic stress on hormonal responses and muscular adaptations. Medicine and science in sports and exercise. 37. 955-63. 10.1249/01.mss.0000170470.98084.39. -www.researchgate.net
MARCELIS M, Suckling J, Hofman P, Woodruff P, Bullmore E, van Os J (setembro de 2006). «Evidence that brain tissue volumes are associated with HVA reactivity to metabolic stress in schizophrenia». Schizophr. Res. 86 (1–3): 45–53. PMID 16806836. doi: 10.1016/j.schres.2006.05.001
McCALL, Anthony L. in Stress: Physiology, Biochemistry, and Pathology, 2019. Chapter 22 - Glucose Transport. - www.sciencedirect.com
PATEL, Ashaben et al. Transporters and receptors in the posterior segment of the eye. In “Ocular Transporters and Receptors - Their Role in Drug Delivery” - A volume in Woodhead Publishing Series in Biomedicine, Edited by Ashim K. Mitra, Woodhead Publishing, 2013. Pages 169-205 - www.sciencedirect.com
ZOPPO, Gregory J.; MOSKOWITZ, Michael; NEDERGAARD, Maiken. The Neurovascular Unit and Responses to Ischemia, in Stroke (Sixth Edition) - Pathophysiology, Diagnosis, and Management , 2016. Pages 90-101. - www.sciencedirect.com
Ferramenta de revisão: www.sciencedirect.com [ metabolic stress ]