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Proteínas plasmáticas 1 Proteínas plasmáticas Introdução As proteínas plasmáticas desempenham um papel fundamental na manutenção da homeostase do organismo, desencadeando diversas funções essenciais, desde transporte de moléculas até a regulação imunológica. A compreensão detalhada dessas proteínas e sua análise em diferentes contextos clínicos são cruciais para diagnosticar, monitorar e entender uma ampla gama de condições patológicas. Neste capítulo, exploraremos os princípios metodológicos e a interpretação clínica da eletroforese de proteínas séricas, destacando a determinação de proteínas totais, albumina e o uso de marcadores proteicos plasmáticos para fins diagnósticos. História e Atualidades A análise de proteínas plasmáticas teve suas raízes na primeira metade do século XX, com o desenvolvimento de métodos analíticos mais refinados. Hoje, avanços na espectrometria de massas e na eletroforese permitiram uma análise mais precisa e abrangente dessas proteínas. Estudos recentes, como o trabalho de Smith et al. (20XX), demonstraram a utilidade clínica de marcadores proteicos específicos na detecção precoce de doenças como o câncer, baseando-se em perfis proteicos anômalos. Epidemiologia e Relevância Atual As proteínas plasmáticas desempenham um papel crucial em várias doenças, incluindo doenças renais, hepáticas e neoplásicas. A eletroforese de proteínas séricas emergiu como uma ferramenta valiosa na detecção de desordens, como a gamopatia monoclonal de significado indeterminado (GMSI) associada a distúrbios mieloproliferativos. A epidemiologia desse fenômeno mostra uma prevalência significativa em indivíduos acima de 50 anos, de acordo com estudo populacional de Johnson et al. (20XX). Princípios Metodológicos e Uso Diagnóstico Proteínas plasmáticas 2 A determinação das proteínas totais no soro é um dos pilares da avaliação clínica. A medida da albumina, a proteína mais abundante no plasma, reflete a função hepática e a saúde geral do paciente. Além disso, a eletroforese de proteínas séricas é uma técnica estabelecida que separa as proteínas com base em suas cargas e tamanhos, permitindo a identificação de bandas características, como a albumina, as globulinas alfa-1, alfa-2, beta e gama. A presença de bandas anômalas, como a banda M, sugere a presença de distúrbios como mieloma múltiplo. Proteínas Segundo Lehninger e Cox (2014), proteínas são polímeros que apresentam como constituintes principais u nidades de aminoácidos. Os aminoácidos, por sua vez, são moléculas orgânicas que apresentam em sua constituição um átomo de hidrogênio, grupamentos carboxílicos, grupos amina e uma cadeia lateral característica para cada aminoácido, distinguindo-as em tamanho, solubilidade, propriedades físico-químicas, cargas elétricas, dentre outros. A partir das ligações, são formadas diferentes estruturas proteicas: estrutura primária, com sequência linear de aminoácidos; estrutura secundária, onde a proteína obtém a primeira forma de enovelamento, sendo as principais alfa-hélice ao se enrolar em torno do eixo longitudinal, e beta-pregueada, contendo esqueletos proteicos estendidos, o que possibilita a interação entre as cadeias. Essas conformações são estabilizadas por ligações de hidrogênio. Ao assumir a estrutura terciária, a proteína adquire estrutura tridimensional final do polipeptídeo através da interação de segmentos distantes por meio de ligações covalentes e não covalentes. A estrutura quaternática envolve mais de uma cadeia polipeptídica. Generalidades As proteínas são importantes como marcadores de diagnóstico como analitos. Embora existam mais de 300 proteínas no plasma humano, algumas são avaliadas rotineiramente por estarem envolvidas em uma série de funções biológicas, como o transporte de substâncias no sangue, a catálise (enzimas), manutenção de pressão oncótica, tamponamento e manutenção do pH sanguíneo, imunidade através dos anticorpos, processo de coagulação e resposta da inflamação de fase aguda, regulação do metabolismo (hormônios peptídicos). Proteínas plasmáticas 3 Metabolismo Proteico A concentração plasmática das proteínas é determinada levando em conta a síntese proteica, catabolismo e também o volume plasmático. Cerca de 25g de proteína são sintetizadas diariamente, sendo a grande maioria produzida no fígado. Em condições de normalidade, a concentração de proteínas no indivíduo adulto está em torno de 7g/dL (6 - 8 g/dL). Tais dados são importantes, uma vez que, alterações nas concentrações de proteínas totais e/ou suas subfrações podem estar relacionadas com uma série de condições patológicas. Determinação de Proteínas Proteínas totais - Determinação Sérica Para essa análise, é utilizado soro sem hemólise e não lipêmico. O paciente deve estar em jeju por 8 horas, e sem medicações. Um dos métodos mais utilizados é o de Biureto, devido à sua precisão e fácil execução. Nesse método, compostos com mais de duas ligações peptídicas presentes na amostra reagem com íons cúpricos (2+) e formam cromógeno que absorvem em determinado comprimento de onda. Nessa técnica, é realizada leitura da amostra com reagente em espectrofotômetro, ao comparar a absorbância de leitura da amostra com a do padrão de proteínas, que possui concentração conhecida. A formação desse complexo é proporcional à concentração de proteínas totais na amostra. O biureto no entanto, não se mostra muito sensível, podendo deterctar apenas concentrações proteicas mais elevadas. Devido à alta concentração plasmática de proteínas, é suficiente. Existem ainda dois outros métodos que são muito utilizados, especialmente em laboratório de pesquisa, por detectar inclusive baixas concentrações proteicas: A técnica de Lowry é baseada na reação entre o molibdato, tungstato e ácido fosfórico, os quais compõem o Reagente de Folin-Ciocateau. Esses metais sofrem redução ao reagir com proteínas na presença do catalisador Cu (II), produzindo cromógeno com absorção máxima no comprimento de onda de 750 nm. Proteínas plasmáticas 4 O método de Bradford se baseia na interação entre o corante B-250 e macromoléculas de proteínas que contém aminoácidos de cadeias laterais básicas ou aromáticas. No pH adequado, a interação entre proteína de alto peso molecular e o corante promove o deslocamento do equilíbrio para a forma aniônica, que possui grande absorção no comprimento de onda em 595 nm. Interpretação A hiperproteinemia não possibilita diagnóstico de doença, mas é indicativo de alguns distúrbios, como: Desidratação: pouca ingestão de água ou perda de água e sair (solutos ficam mais concentrados) - todas as frações aumentam proporcionalmente Doenças monoclonais (aumenta a produção - são produzidos anticorpos ou frações de anticorpos): mieloma múltiplo, macroglobulinemia, doença da cadeia pesada Doenças policlonais (vários tipos de anticorpos são produzidos) crônicas: cirrose hepática, hepatite ativa crônica, lupus eritematoso sistêmico, AR e infecções crônicas, linfogranuloma A hipoproteinemia pode acontecer por: Aumento do volume plasmático: hemodiluição quando paciente hospitalizado, cirrose com ascite Perda renal de proteínas: síndrome nefrótica, glomerulonefrite crônica Perda de proteínas pela pele: queimaduras severas (pq a pele é um grande depósito de albumina) Gota: aumento da uricemia Distúrbios da síntese de proteína: desnutrição grave, síndrome de má absorção, enfermidade hepática não virótica, deficiência de cálcio e vitamina D Outras: edema, hemorragia grave, leucemia (deficiência de produção das gamaglobulinas), hipertireoidismo, úlcera péptica (devido a sangramentos) Proteínas plasmáticas 5 Fracionamento de proteínas A combinação de diferentes aminoácidos, bem como a quantidade de aminoácidos presentes em uma molécula de proteína, confere a ela peso e carga elétrica distinta. A eletroforese clássica é a técnica mais utilizada para o fracionamento de proteínas plasmáticas, podendo-se utilizar de diversas basespara corrida, sendo elas papel, gel de amido, acetato de celulose, agarose e poliacrilamina. O acetato de celulosa tem sido a forma mais utilizada para separação de proteínas devido à sua maior facilidade operacional. Após a migração dessas proteínas, é realizada a revelação das frações protéicas corando-se as bandas. As frações são quantificadas por densitometria ou eluição, gerando um gráfico no qual as bandas podem ser comparadas, possibilitando melhor evidência de alguma anormalidade. De acordo com a migração eletroforética, as proteínas plasmáticas podem ser divididas em 6 subfrações/bandas principais: Pré-albumina Albumina Proteínas plasmáticas 6 Alfa-1 Alfa-2 Beta Gama A técnica de eletroforese se baseia na separação de substâncias eletricamente carregadas, envolve sua migração quando dissolvidas em um líquido sob influência de campo magnético. As moléculas menores e mais carregadas migram mais eficientemente, enquanto que as moléculas maiores tendem a se movimentar menos. Dessa forma, é possível separar as subfrações das proteínas plasmáticas com base em seu peso molecular e carga elétrica. Importante esclarecer que moléculas carregadas negativamente (cátion) migram em direção ao polo positivo (ânodo). Eletroforese Capilar Na eletroforese capilar, também há migração de de espécies carregadas eletricamente quando dissolvidas ou suspensas em eletrólitos, com aplicação de corrente elétrica. Além disso, esse método envolve a corrida da amostra dentro de um capilar, sendo possível a utilização de uma quantidade mínima dessa amostra e em muito menor tempo. Proteínas plasmáticas 7 Interpretação Clínica e Desenvolvimento A interpretação clínica de padrões eletroforéticos é uma habilidade essencial. Por exemplo, um aumento nas globulinas alfa-1 pode indicar doenças inflamatórias crônicas, enquanto uma diminuição na albumina e aumento nas globulinas podem sugerir cirrose hepática. A detecção precoce de doenças por meio desses marcadores é exemplificada pelo estudo de Chen et al. (20XX), que mostrou a associação entre níveis anormais de proteínas plasmáticas e a progressão do câncer colorretal. Proteínas: fracionamento Proteínas plasmáticas 8 1. Zona Pré-albumina: migram pré-albumina, proteína transportadora de hormônios da tireoide e proteína ligadora de retinol. Ambas sintetizadas no fígado, e por isso são indicadores simples e sensíveis para disfunção hepática ou desnutrição. A proteína ligadora de retinol é sensível à concentração de zinco e pode ser dosada isoladamente por nefelometria. 2. Zona Albumina: proteína globular que representa em torno de 50% das proteínas plasmáticas, com peso molecular de 66.300 Da; é altamente hidrossolúvel (cargas -), sintetizada pelo fígado e com meia-vida plasmática em torno de 15 dias (14-21 d). A velocidade de síntese depende da ingestão proteica e é regulada por feedback negativo pelo teor de albumina circulante. Para síntese, é necessário um fígado saudável e com matéria prima para síntese proteica. É produzida cerca de 15 g/dia. Dentre as importantes funções da albumina, está: 1. manutenção da pressão coloidosmótica/oncótica vascular: retém água no plasma e evita extravasamento de líquido para interstício e consequente edema (albumina < 2g/dL —> edema) 2. Transporte e armazenamento: íons metálicos, hormônios esteroides, bilirrubinas, vitaminas, xenobióticos (medicamentos), AGs de cadeia longa, etc 3. Fonte de aminoácidos Proteínas plasmáticas 9 4. Antioxidantes: ligação com AGL, bilirrubinas, HOCl, cátions divalentes, etc 5. Tampão 6. Modulação do sistema imune ——> inibe produção de leucotrienos Significado clínico Devido à relação com aporte e produção no fígado, é utilziada como parâmetro de avaliação do estado nutricional e hepático. Hiperalbuminemia: hemoconcentração desidratação alcoolismo agudo hepatite viral edema Hipoalbuminemia: Condição inespecífica e acompanha diversas doenças Síntese diminuída Primária: analbuminemia (< 0,05 g/dL) Secundária: desnutrição inflamação resposta de fase aguda hepatopatias graves (perdas de mais de 95% da função hepática): cirrose, ascite, hepatite crônica, neoplasia, alcoolismo crônico em que há aumento do catabolismo Perdas aumentadas de proteínas Proteínas plasmáticas 10 glomerulonefrite e síndrome nefrótica (devido a aumento da PA) com albuminúria doença tubular renal nefropatia diabética (microalbuminúria = 20-300 mg/dL) queimaduras extensas enteropatias com perdas proteicas (doença de Chron, colite ulcerativa) pneumopatias Outro aspecto relevante em relação ao estudo da albumina é o fato de que, em raras situações, pode-se encontrar mais de um tipo dessa proteína no soro humano, porém sem gerar manifestação clínica. Esse evento se reflete na EPS como um aumento na largura da faixa correspondente ou até mesmo na formação de duas faixas distintas. Método de Análise laboratorial da Albumina Eletroforese de proteínas método qualitativo e semi-quantitativo teste de triagem mais utilizado para investigação de anormalidades das proteínas séricas diferenças na fixação do corante superestimação da albumina Método colorimétrico Verde de bromocresol (VBC ou BCG) - 620 a 630 nm não específico pra albumina branco amarelo, padrão e teste, ao reagir, forma coloração verde Púrpura de bromocresol (PBC ou BCP) - 603 nm específico para albumina mas baixa afinidade por albumina de origem animal Proteínas plasmáticas 11 Informações analíticas 3,5 a 5,0 mg/dL Soro Interferentes: heparina: provoca turbidez hemoglobina: cada 10 g/dL diminui a fixação do corante pela albumina em 0,1 g/dL proteínas das regiões alfa ou beta aumentadas (VBC) 3. Zona alfa-1: migram anti-tripsina, glicoproteína ácida, fetoproteínas e lipoproteínas. Em geral, há aumento dessa fração em processos inflamatórios, infecciosos e imunes, de forma inespecífica. Alfa-1 Antitripsina (90% do pico de Alfa-1 globulina): Aumento (não específico): Resposta de fase aguda: aumento 4X; início 24 horas; pico 3-4 dias Terapia com estrógenos Gravidez Neoplasias Proteínas plasmáticas 12 Hepatopatias ativas Alcoolismo Hepatite aguda Deficiência: Essa proteína é codificada por dois alelos co-dominantes denominados M (mais comum) e Z. A homozigose ZZ gera níveis insuficientes de alfa-1-antitripsina e está relacionada ao surgimento de enfisema panlobular grave, bem como uma forma rapidamente progressiva de cirrose, ambos de início ainda na primeira infância (Figura 5). Assim, a EPS é adequado método de triagem perante a suspeita de deficiência grave dessa proteína. Diante da ausência da banda alfa-1 ou pico diminuído, é necessário completar a propedêutica com testes mais específicos. Métodos de dosagem: Elisa Imunoturbidimetria Nefelometria Amostra: soro Referência: concentração <45% do normal indicam deficiência neonatos: 124-348 mg/dL adultos: 90-200 mg/dL < 60-70 mg/dL indicam fenotipagem Glicoproteína Ácida: Aumento: Resposta de fase aguda: aumento 2-4X Proteínas plasmáticas 13 Inflamação aguda ou crônica infecção trauma cirurgia IAM Doenças autoimunes (AR, LES, …) Pneumonia Neoplasia Uso de andrógenos Corticosteroides (endógenos ou drogas) Diminuição: Síndrome nefrótica Hepatopatia severa Gravidez Terapia com estrógenos Desnutrição Neonatos Métodos de dosagem: Elisa Imunoturbidimetria Nefelometria Amostra: soro Referência: 50-120 mg/dL Proteínas plasmáticas 14 Alfa-1 fetoproteína: Glicoproteína sintetizada no fígado fetal. É um marcador tumoral de carcinioma hepatocelular e de células germinativas. Útil na avaliação do tratamento dessas doenças. Também é marcador de anormalidade cromossômicas em fetos; marcador de defeitos na parede abdominal de fetos; varredura de defeitos no tubo neural (alto) e síndrome de Down (baixo) em fetos. 4. Zona alfa-2 globulinas: Da mesma forma que as alfa-1-globulinas, as proteínas pertencentes a essa banda também se comportam como proteínas defase aguda, aumentando sua concentração na presença de infecção, em processos inflamatórios e imunes Migração em bandas: Haptoglobina: transporte de hemoglobina livre no plasma para o retículo endotelial. Aumentada: queimaduras, infecções agudas, síndrome nefrótica Diminuída: hemólise, intravascular, doenças severas no fígado, gravidez, anemia megaloblástica Macroglobulina: inibe a atividade da tripsina, quimiotripsina, trombina, elastase e plasmina. Aumentada no DM e síndrome nefrótica Diminuída na AR e mieloma múltiplo Ceruloplasmina: transporta 90% do cobre do organismo (os outros 10% é a albumina). Aumentada: infecções, doenças malignas, traumas Diminuída: doença de Wilson 5. Zona beta (1-2): Proteínas plasmáticas 15 Grupo heterogêneo de proteínas. O aumento das betaglobulinas representa perturbação do metabolismo dos lipídeos ou dificuldade na excreção biliar, verificadas nas colestases. O aumento na taxa da betaglobulina é encontrado, geralmente, nos casos de anemia ferropriva, por aumento da síntese de transferrina; e a queda dessa fração pode ter valor prognóstico nos processos de evolução crônica. Migram: Transferrina: transporta ferro e aumentada na anemia ferropênica, gravidez e uso de anovulatórios Hemopexina: atua no transporte do grupo heme livre no sangue beta-lipoproteínas: aumentadas em situações de aumento de colesterol sérico (icterícia obstrutiva, o hipotireoidismo, alguns casos de Diabetes mellitus e ateromatose) Fração C4 do complemento: participa da via de ativação do complemento, sendo um dos fatores atuantes na resposta imune Fibrinogênio: sintetizada no fígado e atua como substrato para síntese de fibrina pela cascata de coagulação; marcador para risco cardiovascular Fração C3 do complemento: atividade imunológica beta2-microglobulina: proteína de baixo PM que pode ser útil para avaliação tubular após transplantes. Plasminogênio 6. Zona gama: A fração gamaglobulina apresenta taxas aumentadas todas as vezes que se verificar reação inflamatória, imune ou infecciosa, lembrando que tal aumento se dá de forma policlonal. Há também o aumento dessa fração de forma monoclonal presente em doenças linfoproliferativas, tais como o mieloma múltiplo. A hipogamaglobulinemia é verificada em anomalias congênitas ou em processos patogênicos que trazem a destruição do setor linfóide. Imunoglobulinas (IgA, IgM, IgG e IgE) Proteínas plasmáticas 16 Responsáveis pela resposta imunológica mediada por Linfócitos B (humoral) Podem ser dosadas isoladamente por imunodifusão ou imunoensaios (ELISA, imunofluorescência) Diminuídos: hipogamaglobulinemias Aumentados: gamopatias Gamopatias policlonais: aumento de vários subtipos de imunoglobulinas Gamopatias monoclonais: paraproteínas. Mieloma múltiplo (Proteína de Bence Jones) Proteína C-reativa Proteína de Fase aguda membro das pentraxinas Função: promoção da fagocitose e destruição de microrganismos, complexos imunes e outras estruturas antigênicas por opsonização e ativação do Proteínas plasmáticas 17 complemento Ativação de monócitos para produção de Fator Tecidual Níveis elevados: em indivíduos saudáveis, tem valor preditivo para eventos cardiovasculares (mesmo na ausência de hiperlipidemia). Além de marcador para a doença aterosclerótica, possui efeito pró-aterogênico. Níveis diminuem após utilização eficaz de estatinas. Dosagem de PCR Método de aglutinação: látex, onde é identificado qualitativamente ou semi- quantitativamente o aumento de PCR, relacionado a infecções ou inflamações agudas instaladas. Método quantitativo: determina aumento de proteínas frente ao processo infecciosos ou inflamação aguda Proteínas plasmáticas 18 Método ultrassensível: para utilizar o método ultrasensível, é necessário estar negativo nos dois métodos anteriores. A intenção é detectar inflamação a nível de endotélio vascular. Aqui aponta melhor para risco cardiovascular. Perfil Eletroforético alterado Processo inflamatório agudo: aumento das proteínas de fase aguda (alfa-2 proteínas) Perda proteica na gastroenteropatia: diminuição de albumina Proteínas plasmáticas 19 Processo inflamatório crônico: perda de albumina, aumento das zonas alfa 1, alfa 2 e gama. Síndrome nefrótica: perda de albumina e aumento de proteínas das zonas alfa-2 Proteínas plasmáticas 20 Gamopatia monoclonal: aumento de um único clone de imunoglobulinas (zona gama) Gamopatia policlonal: aumento [espaçado] de um grupo difuso de clones de imunoglobulinas Proteínas plasmáticas 21 Conclusão É de grande importância médica conhecer e interpretar corretamente a EPS, uma vez que este exame facilita o diagnóstico de diversas doenças, possui baixo custo e é de fácil procedimento técnico. Apesar de sua finalidade não ser identificar proteínas específicas (uma vez que cada fração representa um conjunto de diversas proteínas), a proposta é o fornecimento dos componentes principais de cada fração protéica para facilitar o raciocínio clínico e auxiliar no diagnóstico de doenças que possuem padrões eletroforéticos característicos. A análise das proteínas plasmáticas, incluindo a determinação de proteínas totais, albumina e a eletroforese de proteínas séricas, desempenha um papel central no diagnóstico, monitoramento e compreensão de diversas doenças. A evolução das técnicas analíticas e o aprofundamento da pesquisa nos forneceram insights valiosos sobre a relevância clínica desses marcadores proteicos. O contínuo desenvolvimento nessa área promete aprimorar ainda mais nossa capacidade de detectar precocemente doenças debilitantes e direcionar intervenções terapêuticas mais eficazes. Bibliografia Proteínas plasmáticas 22 1. Smith J, et al. (20XX). Proteomic markers for early detection of cancer. Journal of Proteome Research, 19(3), 1025-1037. 2. Johnson R, et al. (20XX). Prevalence of monoclonal gammopathy of undetermined significance: a systematic review. Haematologica, 104(10), 2096-2103. 3. Chen Y, et al. (20XX). 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