Tutorial 1 - Análises Laboratoriais

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OBJETIVOS
1. Revisar o metabolismo dos carboidratos
a) Esquematizar os mecanismos de controle do metabolismo de carboidratos
Os carboidratos são a principal fonte de energia das células, estão presentes em
diversos alimentos e além da função energética possuem função estrutural, compondo o RNA
e DNA na forma de ribose e desoxirribose. São classificados como monossacarídeos -
açúcares simples, consistem em uma única unidade cetônica; dissacarídeos - são formados
através de uma ligação glicosídica de dois monossacarídeos, os principais dissacarídeos
incluem a sacarose, a lactose e a maltose; e polissacarídeos - são os açúcares mais complexos,
macromoléculas formadas pela união de milhares de unidades de monossacarídeos através de
ligações glicosídicas, unidas em longas cadeias simples ou ramificadas. São os principais
polissacarídeos o amido, o glicogênio e a celulose.
A glicose é transportada através do corpo pelo sangue. Quando as reservas de energia
celular estão baixas, a glicose é degradada pela via glicolítica. As moléculas de glicose não
necessárias para a imediata produção de energia, são armazenadas como glicogênio no fígado
e músculo. Dependendo das necessidades metabólicas da célula, a glicose pode também ser
empregada para sintetizar outros monossacarídeos, ácidos graxos e certos aminoácidos. A
glicose pode ser quebrada por enzimas como:
Alfa-amilase salivar: a digestão do amido inicia durante a mastigação pela ação α-amilase
salivar (ptialina) que hidrolisa as ligações glicosídicas, com a liberação de maltose e
oligossacarídeos.
Alfa-amilase pancreática: o amido e o glicogênio são hidrolisados no duodeno em presença
da α-amilase pancreática que produz maltose e dextrinas (oligossacarídeos).
Enzimas da superfície intestinal: a hidrólise final da maltose e dextrina é realizada pela
maltase e a dextrinase, presentes na superfície das células epiteliais do intestino delgado.
Após a absorção, a glicose no sangue aumenta e as células β das ilhotas pancreáticas secretam
insulina que estimula a captação de glicose principalmente pelos tecidos adiposo e muscular.
Metabolismo da Glicose
Glicólise é uma série de reações que extrai energia da glicose quebrando-a em duas
moléculas de três carbonos chamadas de piruvatos. A glicólise ocorre no citoplasma da célula
e pode ser dividida em duas fases principais: a fase de investimento de energia e a fase de
rendimento de energia.
● Fase de investimento de energia: Nessa fase, a molécula inicial de glicose é
reorganizada e duas moléculas de fosfato são ligadas a ela. Os grupos fosfato tornam
o açúcar modificado - agora chamado de frutose-1,6 bifosfato - instável, permitindo
que seja dividido na metade para formar dois açúcares fosfatos de três carbonos. Na
medida em que os fosfatos utilizados nesses passos vêm do ATP, duas moléculas de
ATP são investidas.
● Fase de rendimento de energia: Nessa fase, cada açúcar de três carbonos é convertido
em outra molécula de três carbonos, o piruvato, através de uma série de reações.
Nessas reações, duas moléculas de ATP e uma molécula de NADH são produzidas. Já
que essa fase acontece duas vezes, uma para cada açúcar de três carbonos, são
produzidos quatro ATP e dois NADH no final. Se houver oxigênio disponível, o
piruvato pode ser quebrado (oxidado) a dióxido de carbono na respiração celular,
produzindo muitas moléculas ATP.
● Cada reação da glicólise é catalisada por sua própria enzima. A enzima mais
importante na regulação da glicólise é a fosfofrutoquinase, a qual catalisa a formação
da molécula instável de açúcar frutose-1,6-bifosfato. A fosfofrutoquinase acelera ou
reduz a velocidade da glicólise em resposta à necessidade energética da célula.
A Via das pentoses são processos de síntese das pentoses CO2 e o NADPH, trata-se
de uma via metabólica alternativa à glicólise para a oxidação da glicose que não requer e não
produz ATP. A via das pentoses-fosfato ocorre no citosol em duas etapas: etapa oxidativa e a
etapa não−oxidativa.
● Etapa oxidativa: Na etapa oxidativa a glicose−6−fosfato é convertida à
ribulose−5−fosfato acompanhada pela formação de duas moléculas de NADPH.
● Etapa não oxidativa: A etapa não−oxidativa envolve a isomerização e condensação de
várias moléculas diferentes de açúcar. Três intermediários do processo são utilizados
em outras vias: a ribose−5−fosfato, a frutose−6−fosfato e o gliceraldeído−3−fosfato.
Alternativamente, a via das pentoses−fosfato pode ser concebida como um “desvio”
para a produção de frutose−6−fosfato a partir da glicose−6−fosfato. Tanto a
glicose−6−fosfato como o gliceraldeído−3−fosfato produzidos pela via das pentoses−fosfato
podem ser metabolizados a piruvato e, finalmente, oxidado no sistema enzimático
mitocondrial.
Glicogênese é a síntese do glicogênio a partir da condensação de muitos monômeros
de glicose. O glicogênio é armazenado em grânulos intracelulares que também contêm as
enzimas que catalisam as reações para a sua síntese e degradação. A glicose armazenada sob
a forma de glicogênio no fígado e músculos e destinam-se a diferentes funções, como
reservatório de glicose à corrente sanguínea e combustível para gerar ATP durante atividade
muscular. Tal processo ocorre logo após a ingestão do alimento, quando os teores de glicose
estão elevados na corrente sanguínea.
O Lactato é formado nos eritrócitos por glicose e é captado pelo fígado e convertido
em Glicose-6-fosfato. Após, a glicose−6−fosfato é convertida reversivelmente em
glicose−1−fosfato pela fosfoglicomutase e, em presença da UDP−glicose−pirofosforilase, a
glicose−1−fosfato reage com a trifosfato de uridina (UTP), para produzir UDP−glicose uma
forma “ativada” de glicose. A unidade glicosil de UDP−glicose é transferida para uma
extremidade não−redutora do glicogênio já existente, resultando na anexação de uma nova
unidade de glicose. A UDP é reconvertida a UTP à custa de ATP por meio de uma reação de
transferência do grupo fosforil catalisada pela nucleosídeo−difosfato– cinase.
A síntese de glicogênio necessita a existência de uma cadeia de glicogênio já
constituída, à qual são adicionados novos resíduos de glicose. Na primeira etapa da síntese,
uma glicosiltransferase liga o primeiro resíduo de glicose a um grupo OH de uma proteína
chamada glicogenina que atua como molde inicial. Essa, por autocatálise, incorpora novos
resíduos de glicose, até formar uma pequena cadeia de até sete resíduos doados pela
UDP-glicose, produzindo uma molécula nascente de glicogênio. Nesse ponto, a
glicogênio−sintase inicia a síntese do glicogênio, enquanto a glicogenina desliga-se do
polímero.
Glicogenólise é o processo de conversão do glicogênio em glicose, através da
degradação do glicogênio em uma clivagem sequencial de resíduos de glicose a partir das
extremidades não-redutoras das ramificações do glicogênio. A partir do rompimento das
ligações pela enzima glicogênio-fosforólise, há a formação do α−D−glicose−1−fosfato. A
glicogênio-fosforilase remove unidades sucessivas de glicose ao longo da cadeia até restarem
quatro resíduos de um ponto de ramificação.
A continuação da degradação ocorre depois da transferência de uma unidade de três
resíduos de glicose da ramificação sob a ação da enzima de desramificação do glicogênio,
para a extremidade não-redutora de outra ramificação, ou seja, acontece o rompimento de
uma ligação com a formação de uma nova ligação. Em sua nova posição, os resíduos de
glicose são liberados pela ação da glicogênio-fosforilase. Esse processo ocorre quando há
necessidade de repor glicose na corrente sanguínea.
Gliconeogênese é o processo de formação de novas moléculas de glicose a partir de
moléculas menores, como precursores não-glicídicos (lactato, piruvato, glicerol, cadeias
carbonadas). Entre as refeições, os teores adequados de glicose sanguínea são mantidos pela
hidrólise do glicogênio hepático. Quando o fígado esgota seu suprimento de glicogênio
(exemplo, jejum prolongado ou exercício vigoroso), a gliconeogênese fornece a quantidade
apropriada de glicose para o organismo.Considerando o piruvato como ponto inicial da gliconeogênese, as reações podem ser
comparadas com as da via glicolítica, porém, no sentido inverso. Muitas das enzimas e
intermediários são idênticos. Sete reações são reversíveis, no entanto, três são irreversíveis e
devem ser contornadas por meio de outras reações catalisadas por enzimas diferentes.
b) Explicar o papel dos hormônios no metabolismo da glicose
A regulação da glicemia no organismo depende basicamente de dois hormônios, o
glucagon e a insulina. A ação do glucagon é estimular a produção de glicose pelo fígado, e a
da insulina é bloquear essa produção, além de aumentar a captação da glicose pelos tecidos
periféricos insulino-sensíveis. Com isso, eles promovem o ajuste, minuto a minuto, da
homeostasia da glicose. Os níveis normais de glicose no sangue são de até 99mg/dl
pré-prandial (período que antecede a alimentação), e até 140 mg/dl pós-prandial (1 ou 2 horas
após a alimentação) . Níveis alterados desses valores podem sugerir crises hiperglicêmicas ou
hipoglicêmicas.
Assim, a hiperglicemia caracteriza-se pelo excesso de glicose no sangue, podendo
ocorrer em duas fases: hiperglicemia de jejum, que é o nível de glicose acima das taxas
consideradas normais após jejum de 8 horas; e hiperglicemia pós-prandial, que é o nível de
glicose acima dos considerados normais nesse período de 1 ou 2 horas após a alimentação. A
hipoglicemia, por sua vez, ocorre quando há uma queda excessiva nos níveis de glicose,
frequentemente abaixo de 70 mg/dl, com aparecimento rápido de sintomas, sendo alguns
deles fome, fadiga, tontura, palidez, pele fria e úmida, visão turva e confusão mental. Se não
for tratada, pode levar ao coma.
Quanto ao estado normal de jejum, pequenos aumentos na taxa de glicemia levam à
supressão da produção de glucagon e ao aumento da produção de insulina, enquanto as
hipoglicemias levam a um aumento na produção de glucagon e à redução da produção de
insulina. Já no estado pré-prandial, as porcentagens de consumo de glicose são representadas
da seguinte maneira: pelo sistema nervoso central (50 %), pelo músculo (25 %) e pelos
tecidos esplâncnicos (25 %).
A Insulina é liberada em uma situação de jejum, com concentrações de glicose
sanguínea entre 80 e 90 mg/dl, a liberação de insulina pelo pâncreas ocorre numa taxa basal
de cerca de 25 ng/min/kg de peso corporal. Se aumentarem os níveis de glicose no sangue em
duas ou três vezes do normal, a liberação de insulina pelo pâncreas terá um aumento
acentuado, podendo chegar a taxas de aproximadamente 250 ng/min/kg de peso corporal. A
concentração plasmática de insulina aumenta por quase 10 vezes dentro de 3 a 5 minutos
após elevação aguda do nível de glicose. Esse aumento resulta da liberação imediata de
insulina estocada no pâncreas. O "desligamento" da secreção de insulina ocorre de maneira
rápida, levando de 3 a 5 minutos após a redução do nível da glicemia para os valores de
jejum.
O mecanismo de feedback criado em resposta à secreção da insulina tem papel
importante para a regulação do nível da glicemia. Assim, uma elevação nesse nível aumenta a
secreção de insulina, que, por sua vez, aumenta o transporte de glicose para o fígado, para o
músculo e para as outras células, reduzindo, dessa forma, o nível da glicemia ao seu valor
normal, acarretando em uma redução da liberação de insulina pelo pâncreas. A insulina,
através de sua ação estimulatória sobre a captação de glicose pelas células, promove a
utilização dos carboidratos para obtenção de energia, enquanto deprime a utilização de
gorduras (ácidos graxos).
O Glucagon é liberado quando há baixas concentrações de glicose no sangue, o qual
acelera a liberação da glicose a partir do glicogênio no fígado (glicogenólise) e altera o
metabolismo dos combustíveis tanto no fígado, quanto nos músculos. Neste sentido, esta
alteração no metabolismo estimula a oxidação dos ácidos graxos, economizando, assim, a
glicose, para que possa ser usada pelo cérebro. Durante o jejum prolongado, os triacilgliceróis
tornam-se o combustível principal; o fígado converte os ácidos graxos em corpos cetônicos
para exportá-los para outros tecidos, inclusive para o cérebro.
2. Conhecer os tipos e a etiologia do Diabetes, seus sinais e sintomas
a) Diabetes tipo I, tipo II e gestacional
O diabetes mellitus tipo 1 ocorre uma auto-agressão imunitária determinando a
destruição das células β pancreáticas, produtoras e secretoras de insulina. Contribuem na
etiopatogenia, fatores genéticos e ambientais. As infecções virais (coxsackie β, caxumba,
sarampo etc), constituem o fator ambiental mais reconhecido, havendo uma predisposição
genética, relacionada a um sistema de histocompatibilidade. O diabetes tipo 1 surge em geral
até os 30 anos, atingindo preferencialmente crianças e adolescentes, podendo, entretanto
afetar pessoas de qualquer idade.
Caracteriza-se por deficiência absoluta de produção de insulina no pâncreas; causando
assim dificuldades ao fígado de compor e manter os depósitos de glicogênio que é vital para o
organismo, com isso acumulando no sangue açúcar, levando a hiperglicemia quer dizer, alto
nível de glicose no sangue. Assim a eficiência das células fica reduzida para absorver
aminoácidos e outros nutrientes necessários, necessitando do uso exógeno do hormônio de
forma definitiva.
A cetoacidose diabética ocorre quase exclusivamente no diabete tipo 1 e é o resultado
de deficiência acentuada de insulina associada a aumento absolutos ou relativos do glucagon.
A deficiência de insulina causa degradação excessiva das reservas adiposas, resultando em
aumento dos níveis de ácidos graxos livres.
O diabetes mellitus tipo 2 é causado pela resistência à insulina e obesidade. Ocorre
em pessoas com mais de 40 anos. O pâncreas secreta insulina normalmente, mas sobram
insulina e glicose no sangue e células com pouca glicose. O pâncreas libera muita insulina
levando as células β a se deteriorarem. Células β destruídas não têm produção de insulina e o
indivíduo passa a ter a necessidade de tomar insulina e medicamentos para aumentar a
sensibilidade à insulina. O diabetes tipo 2 é causado pela redução da sensibilidade dos
tecidos-alvo ao efeito da insulina. Essa sensibilidade diminuída à insulina é frequentemente
descrita como resistência à insulina.
Para superar a resistência à insulina e evitar o acúmulo de glicose no sangue, deve
haver um aumento na quantidade de insulina secretada. Embora não se saiba o que causa o
diabetes tipo 2, sabe-se que neste caso o fator hereditário tem uma importância bem maior do
que no diabetes tipo 1. Também existe uma conexão entre a obesidade e o diabetes tipo 2,
embora a obesidade não leve necessariamente ao diabetes.
Diabetes mellitus gestacional (DMG) é definido como qualquer grau de intolerância à
glicose, com início ou primeiro reconhecimento durante a gestação. Esta definição se aplica
independentemente do uso de insulina ou se a condição persiste após o parto e não exclui a
possibilidade de a intolerância à glicose ter antecedido a gravidez. As alterações no
metabolismo materno são importantes para suprir as demandas do feto. A principal
complicação fetal em mulheres com DMG é a macrossomia, que se associa à obesidade
infantil e ao risco aumentado de síndrome metabólica (SM) na vida adulta.
O desenvolvimento de resistência à insulina (RI) durante a segunda metade da
gestação é resultado de adaptação fisiológica, mediada pelos hormônios placentários
anti-insulínicos, para garantir o aporte adequado de glicose ao feto. Entretanto, algumas
mulheres que engravidam com algum grau de RI, como nos casos de sobrepeso/obesidade,
obesidade central e síndrome dos ovários policísticos, este estado fisiológico de RI será
potencializado nos tecidos periféricos. Paralelamente, impõem-se a necessidade fisiológica de
maior produção de insulina, e a incapacidade do pâncreas em responder à RI fisiológica ou à
sobreposta, favorece o quadro de hiperglicemia de intensidade variada, caracterizando o
DMG.
b) Descrever o papel do estilode vida no desenvolvimento da síndrome diabética
Determinados grupos raciais e culturais apresentam um maior risco: os da raça negra
e os hispânicos apresentam um risco duas a três vezes maior de apresentar o diabetes tipo 2.
Eles também tendem a ocorrer em família. Outras causas menos comuns de diabetes são a
concentração anormalmente alta de corticosteróides, a gravidez (diabetes gestacional),
medicamentos e venenos que interferem na produção ou nos efeitos da insulina, acarretando
uma concentração sérica alta da glicose.
Os fatores de risco estabelecidos para o desenvolvimento do diabetes tipo 2 em geral,
aumentam com a idade, obesidade e a falta de atividade física. Outros fatores importantes de
risco incluem hipertensão, dislipidemias e doenças vasculares.
3. Conhecer os exames para o diagnóstico e controle do diabetes e seus significados clínicos*
a) Glicemia de jejum e pós-prandial, curva glicêmica
O exame de glicemia em jejum serve para medir o nível da glicose na circulação
sanguínea do paciente. É necessário estar de 8 a 12 horas de jejum, sem consumir nenhum
tipo de alimento ou bebidas, apenas água é permitido. O exame é utilizado para investigar
possíveis casos de diabetes e para controle da doença. Em novas recomendações médicas, no
lugar da glicemia de jejum, usa-se a hemoglobina glicada (HbA1c), que não é necessário o
jejum. Além disso, a HbA1c, pode dar ao médico uma visão mais profunda sobre como a
glicemia se comporta.
Este exame é realizado através de uma única coleta de sangue venoso com 8 a 12
horas de jejum. É um exame de rotina que deve ser realizado de acordo com a prescrição de
cada médico. A periodicidade pode variar de acordo com cada caso. O valor normal da
glicemia em jejum é inferior ou igual a 99 mg/dL, é considerado diabetes valor igual ou
superior a 126 mg/dL, porém, é necessário realizar novamente o exame para que seja possível
confirmar o diagnóstico. O médico também poderá solicitar outros exames para investigação.
No exame pós-prandial é possível determinar como anda a secreção de insulina do
paciente, depois de uma descarga de glicose em seu organismo, o paciente deve se alimentar
bem ou com um café da manhã reforçado ou com um almoço com uma determinada quantia
de carboidrato. Ele deverá anotar o horário de início da refeição e, duas horas depois, deverá
se encaminhar ao laboratório para a coleta de sangue que servirá para a análise da glicose pós
prandial.
Também é possível fazer o exame diretamente no laboratório, ingerindo uma líquido
com uma determinada quantia de glicose preparado diretamente no local. Em seguida, o
paciente deverá aguardar a janela de duas horas para que a coleta de sangue seja realizada no
exame de glicose pós prandial. O valor normal da glicemia pós prandial de 2h para quem não
é diabético é menor que 140 mg/dl, já para quem é diabético, o valor desejável para adultos é
entre 140- 160 mg/dl.
O exame de curva glicêmica também é chamado de teste oral de tolerância à glicose,
ou TOTG, é feito a partir da análise da concentração de glicose no sangue em jejum e depois
da ingestão de um líquido açucarado fornecido pelo laboratório. Assim, o médico pode
avaliar como o organismo funciona frente a elevadas concentrações de glicose. O TOTG é
um exame importante durante a gestação, sendo incluído na lista de exames pré-natais, pois a
diabetes gestacional pode representar risco tanto para a mãe quanto para o bebê.
Esse exame costuma ser solicitado quando a glicemia em jejum está alterada e o
médico precisa avaliar o risco da pessoa ter diabetes. Já para as gestantes, se a glicemia em
jejum estiver entre 85 e 91 mg/dl, se recomenda fazer o TOTG por volta de 24 a 28 semanas
de gestação e investigar o risco de diabetes durante a gravidez. A interpretação da curva
glicêmica após 2 horas é da seguinte forma:
Normal: inferior a 140 mg/dl;
Tolerância diminuída à glicose: entre 140 e 199 mg/dl;
Diabetes: igual ou superior a 200 mg/dl.
b) Hemoglobina glicosilada e frutosamina
O exame de hemoglobina glicada, também conhecido como HbA1C ou A1C, é o
principal exame indicado na hora de investigar a diabetes, por não necessitar de jejum. A
hemoglobina é uma proteína localizada nos glóbulos vermelhos do sangue, responsável por
transportar oxigênio aos tecidos. Já a hemoglobina glicada é uma parte da hemoglobina
ligada à glicose. Quanto maior for a ligação da glicose com a corrente sanguínea, maior o
nível de hemoglobina glicada.
Pacientes saudáveis:
Nível normal = 4,5 a 5,6%
Pré-diabetes = 5,7 a 6,4%
Diabetes = superior a 6,5%
Pacientes diabéticos:
Nível controlado = 6,5 a 7,0%
A frutosamina é o exame que mede a glicação de uma proteína do sangue chamada
albumina e indica o controle glicêmico das últimas 2 semanas. Há uma boa correlação entre
os valores de frutosamina e hemoglobina glicada. Geralmente, é utilizada nos pacientes em
que a medição da hemoglobina glicada não é confiável. Os valores de referência da
frutosamina em uma pessoa saudável podem variar entre 205 a 285 micromoléculas por litro
de sangue.