TRABALHO PORFIRINAS ---- BIOQUIMICA

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PORFIRINAS
Porfirinas são compostos cíclicos formados por 4 anéis pirrólicos. Eles têm grande afinidade por ferro, cálcio e sulfato (íons) e por isso são consideradas proteínas ligantes destes. As porfirinas podem variar nas suas cadeias laterais, o que gera os diferentes tipos. Onde são encontradas? Uma das mais frequentes é o HEME, constituinte de Hemolgobina (Hb), Mioglobina (Mb) e Citocromos. Por causa das insaturações do anel cíclico, elas podem absorver e emitir luz (fluorescentes) - Nem todos tem a mesma capacidade de absorver e emitir luz. Dependendo dos radicais, algumas são mais ou menos fluorescentes.
O Heme é a porfirina mais abundante no organismo. Ela está na Hemoglobina, Mioglobina e Citocromos. Essas proteínas são importantes por terem o grupo heme porque o grupo heme é o local onde ocorre a ligação com o oxigênio. Sem oxigênio, não há reação metabólica aeróbica. Citocromos estão na cadeia respiratória. O ferro e o grupo heme deles transportam elétrons naquela. O Citocromo P450 também participa da destoxificação de drogas metabolismo de drogas no organismo.
Na Hb há 4 grupos hemes, um para cada subunidade, e é por isso que ela liga-se a 4 moléculas de oxigênio. Na Mb há somente 1 grupo heme.
Cada um dos anéis está ligado com o outro por pontes metenil. O Ferro 2+ é o que está no grupo heme quando o oxigênio pode se ligar na molécula. Quando o Fe está com 3+ de numero de oxidação ele não é mais ligante de oxigênio.
Como são sintetizadas?
A biossíntese começa com a união de 1 Glicina (Gly – aminoácido) com 1 Succinil-CoA, formando o ácido-5-aminolevulinico (ALA), cuja síntese é feita pela ALA Sintase (primeira enzima que participa da biossíntese das porfirinas). Ela liga os dois compostos e sai uma molécula de CO2 (mesma reação que ocorre na transaminação, por isso que o cofator também é o Piridoxal fosfato). Daí, ocorre uma série de reações por enzimas diferentes: ocorre desidratação, desaminação.... desde o ALA até a formação do HEME, todos os compostos intermediários são porfirinogênios (podem ser considerados da família das porfirinas). A diferença entre os intermediários é a capacidade de fluorescência  Heme e protoporfirina IX são as que tem maior fluorescência.
Ferro Quelatase e ALA Sintase  enzimas reguladas.
Ferro + Protoporfirina IX = grupo heme (reação da Ferro Quelatase).
A síntese de porfirinas ocorre, principalmente, no fígado e na medula óssea (MO). Na MO, os eritroblastos são os responsáveis por essa via metabólica, realizada nos seus citoplasmas e nas mitocôndrias. Células renal e esplênica podem formar porfirinas também, mas o essencial é no fígado e na medula óssea.
Glicina e Succinil-CoA se juntam, remove-se um grupo carboxílico da Gly (sob forma de CO2) e forma-se o ALA. Para formar 1 anel pirrólico, são necessários 2 moléculas de ácido aminolevulínico. Para a produção de 1 grupo Heme, que possui 4 anéis pirrólicos, precisam-se, portanto, de 8 moléculas de Succinil-CoA e 8 de Glicina
A primeira reação, a catalisada pela ALA sintase, é feita dentro da mitocôndria. As quatro seguintes ocorrem no citoplasma. As 3 últimas voltam a ocorrer na matriz mitocondrial. As enzimas da reação estão, parte no citosol e parte na matriz e é por isso que são nesses 2 compartimentos intracelulares que a reação ocorre.
As substituições nas cadeias laterais das porfirinas e dos porfirinogênios é o que determina fluorescências diferentes.
Regulação da via  1 única maneira, feita a partir do heme!O heme sintetizado em grande quantidade inibe alostericamente (negativamente) a ALA sintase.
O heme é sintetizado quando precisa-se produzir Hemoglobina, Mioglobina e Citocromos. Se o Heme se ligar a: - 4 cadeias de globinas, forma-se a Hemoglobina; - 1 cadeia, forma-se a Mioglobina; - proteínas que formam citocromos  citocromos. .
Deficiência de algumas das enzimas: porfirias (ou porfiriases)
Porfiria são resultantes de erros em alguma enzima da via de síntese das porfirinas. Erro em uma causa acúmulo de compostos anteriores, não se formando o composto Heme. Uma caracteristica geral das porfirias: deficiência na produção de Heme e acúmulo de porfirinogênios intermediários.
Tem jeito de aumentar muito o Heme no organismo? Sim! Muita hemólise  Eritrócito lesado e destruído libera globina e grupo heme, que têm que ser degradados. Essa degradação em massa causa aumento do Heme.
O que ocorre no organismo: 1. Anemia pela síntese diminuída de Hemoglobina, que é constituinte de eritrócitos e isso faz sua quantidade diminuir. 2. Diminuição da cadeia respiratória (falta de citocromos), com consequente diminuição do metabolismo e de produção de ATP, acarretando em fadiga, cansaço e fraqueza.
Então, cada uma das enzimas que estão deficientes gerarão um tipo de porfiria específica. Cada uma delas tem características diferentes: uma dá mais anemia, outra, mais lesão de pele, etc. As características são acentuadas de formas diferentes.
A única enzima que não tem alteração é a ALA Sintase. Há 7 tipos diferentes de porfiriases. São 8 enzimas no total, sendo que 1 não tem alteração, a ALA sintase. As outras 7 podem ter alterações e alteração em cada uma causa uma porfiriase diferente. As porfiriases podem se classificar em 2 tipos: agudas ou crônicas. Crônicas = sintomas mais leves, mas durante a vida toda. Aguda = picos da deficiência da enzima.
Intoxicação por Chumbo dá características semelhantes às porfiriases:O Chumbo inibe de maneira não competitiva, mas covalentemente, a ferro quelatase, a ultima enzima da via biossintetica. Isso causa aumento de todos as porfirinas intermediárias, sem produção do heme. Se não há o Heme, a ALA sintase não é inibida (ela só é inibida pela presença do Heme) e a via continua a ocorrer, trazendo mais formação de porfirinogenios e causando similarmente/agravando os sintomas das porfirias. Por isso que o Chumbo dá características semelhantes às das porfirias.
Alguns sintomas das porfiriases podem se agravar com utilização de alguns medicamentos, como barbitúricos, drogas anticonvulsivantes e algumas sulfonamidas; Álcool e infecção viral; quantidade de hormônios, principalmente estrogênio, também causam agravações de sintomas.
Álcool e medicamentos: quanto em alta quantidade, têm que ser metabolizados pelo organismo. Citocromo P450 metaboliza. Quando em alta quantidade destes compostos, e necessário aumentar a quantidade de citocromos P450, para que a destoxificação seja eficaz. Contudo, esse não consegue ser sintetizado, pois há deficiência na produção do heme, fundamental para a sua estrutura e função. Isso agrava as características das porfiriases.
Infecção viral: infecções geram muitos radicais livres. As protoporfirinas quando metabolizadas também geram radicais livres. Ou seja, se ocorre muito metabolismo de porfirinas, produz-se muitos radicais livres. Dai, se uma hepatite, p. ex., te ataca, isso gerará mais radicais livres ainda. Estes tem que ser degradados por sistemas que destroem radicais livres, como é o caso da Glutationa, que inativa os radicais livres. Ela, para ser regenerada (voltar a ter função protetora) precisa de NADPH. A via que o produz mais significativamente é a via das pentoses. Há sobra de glicose pra essa via quando via glicotlitica está bem e tem ATP sendo gerado. Na condição da porfiria não estão sobrando carboidratos para gerar glicose, então não haverá disponibilidade de glicose pra via das pentoses e não se formará NADPH. O nível de NADPH estará baixo e, consequentemente, a glutationa utilizável não estará em quantidade adequada e isso não inativará os radicais livres, que farão lise de membranas celulares, mutações de DNAs, lesões de membranas de eritrócitos. Nesta última consequência, há aumento da quantidade de heme não dentro de eritrócitos e piora a anemia.
Esteróides, álcool e drogas  prejudicam sintomas  são metabolizados por Citocromo P-450. Deficiência do heme = menor síntese destes = aumenta quantidade de compostos = piora sintomas.
Medicamentos consomem citocromos, que possuem heme. Heme, nas porfirias,não é sintetizado e, desta forma, não acontece a inibição da ALA Sintase, dando prosseguimento à via de produção de porfirinas. Esta não inibição e continuação do processo só pioram os sintomas das porfiriases.
A progesterona aumenta efeitos do GABA. Este é um neurotransmissor inibitório do SNC. Por isso, os indivíduos com porfiriases podem, no caso de progesterona elevada, ter problemas no SNC.
Excesso de porfirinas para o organismo: as porfirinas são fotossensíveis. Na pele, o acumulo de protoporfirinas causa lesões. Indivíduos porfiricos têm: - fotosensibilidade (não podem se expôr à luz); - alterações psiquiátricas (depressão, alterações no humor, de cognição e outras)Quando há aumento de estrogênio acima do normal, acontece inibição de uma enzima relacionada ao seu metabolismo. Se ela esta deficiente ou inibida por causa do aumento das porfirias, vai por consequente aumentar o nível dos intermediários de estrogênio. Aí, estes atuam afetando o sistema de cognição, causando depressão, por ex.
Vampiros são Porfíricos
Características (algumas de vampiros, outras de lobisomens), que lembram sintomas das porfirias:
- Anemias (pele branca pela deficiência na produção de hemoglobina e, consequentemente, de glóbulos vermelhos;- Fotosensibilidade (sempre fogem da luz)- Toma sangue (deficiência de glóbulo vermelho e de heme)- Para compensar lesões cutâneas, o pêlo protege da luz (lobisomem peludo)- Lesão na pele pode acontecer em qualquer lugar, mas é mais frequente na região dos lábios (dentes do lobisomem ficam pra fora, porque o lábio sofre deformações). O dente é fluorescente porque acumula porfirinas (aumentadas em todo o organismo)- Quadros mais graves: suicídio e comportamentos loucos (anda em 4 patas porque está louco)- O alho tem substancia que é metabolizada pelo Citocromo P-450, por isso que vampiro não gosta de alho.
Porfíricos têm, ainda:- pele com manchas avermelhadas, até mesmo no olho- lesões cutâneas intensas- formação de pelos mais frequentemente- dentes mais expostos pela deformação da boca
Tratamento das porfirias:
Administração endovenosa de Heme para inibir a ALA sintase. Assim, cessa-se a via da produção das porfirinas, melhorando os sintomas;
Evitar álcool;
Eliminar fatores que desencadeiam/agravem sintomas de porfiriases, como certos medicamentos, progesterona, estrogênios.
Tomar medicamentos que aliviem dores, sendo muito atento na farmacologia daquele para que não afete negativamente nenhum dos sintomas
Dieta rica em carboidratos a fim de oferece glicose. A oferta abundante de glicose ativa a via das pentoses por fazer glicólise e a síntese de ATP tornar-se mais ativa. Daí, a via das pentoses fica ativa e produz NADPH, substância boa pra regenerar glutationa, que previne ação dos radicais livres que lesarão células
Ingestão de um composto, a HEMINA, que é igual ao grupamento Heme, tirando o seu Ferro3+ no centro dos anéis pirrólicos. O seu íon ferro pode voltar a ser 2+, assemelhando-se ao do heme.
Fotoproteção
Administração de Cloroquina  acelera excreção de porfirinas do organismo e inibe as suas sínteses. Como inibe? Não se tem dados exatos! Sabe-se que a sua administração causa diminuição do numero de porfirinas no organismo.
Beta-Caroteno (cenoura) bloqueia a formação de radicais livres
Degradação do HEME:
O Heme está presente em Mioglobinas, Citocromos e Hemoglobinas. 85% de todo o Heme degradado no organismo é proveniente da Hemoglobina, nos eritrócitos; Os outros 15% vêm da degradação de Mioglobina e Citocromos. Hemácias tem Hb, e uma vida média de 120 dias. Os glóbulos vermelhos perdem a maioria das organelas durante a maturação (são anucleares) e possuem inúmeras proteínas do citoesqueleto que fazem com que sua estrutura tenha uma concavidade. Eles precisam desta característica para poderem passar por capilares muito pequenos no organismo. Células esplênicas reconhecem os eritrócitos normais e anormais. Qualquer alteração na estrutura do eritrócito facilita a sua destruição. Ex: Anemia Falciforme  degradação mais intensa dos eritrócitos, reconhecidos por certas células que os degradam. Para a célula sobreviver ela deve ter estrutura perfeita. O grupo Heme tem 2 destinos: a. O ferro vai pro seu metabolismo sofrer absorção e; b. O grupo dos anéis pirrólicos entra numa via de produção de bilirrubina (Portanto, degradação de Porfirinas gera bilirrubina).
Os eventos “a” e “b” ocorrem também quando citocromos e Mioglobina são degradados.
Se a lise da hemácia ocorrer dentro do vaso sanguíneo, a Hemoglobina pode ser filtrada no rim e dar hemoglobinúria (diagnóstico de lise de hemácias intravascular).
A via de degradação da protoporfirina (Heme sem ferro) forma bilirrubina. Para a bilirrubina pra ser circulante, ela precisa estar ligada à albumina formando um composto insolúvel. No fígado, ela é conjugada com açúcar (ácido glucurônico) e se separa da albumina. Vira, assim, a bilirrubina conjugada (“diglicuronídeo de bilirrubina”). Ácido glucurônico é um açúcar, na verdade, é uma alteração da glicose: no C6 há um grupamento carboxílico. A bilirrubina, quando ligada à albumina, é não conjugada. No fígado, ela se conjuga com 2 ácidos glucurônicos. A conjugada é solúvel.
O ferro, primeiramente, é captado por células do reticulo endotelial e quando ele se junta com uma certa proteína do tecido hepático, ele adquire a capacidade de ser liberado das células de maneira controlada. A proteína é a Ferritina. Se o organismo precisar de ferro, a Ferritina liberará o ferro. A Ferritina é uma proteína globular, que se liga ao ferro dentro dos tecidos e controla a sua saída. O ferro, quando liberado, precisará ser transportado no plasma pela glicoproteína Transferrina. Excesso de ferro: a Transferrina libera ferro em suor, fezes, urina e na descamação da pele. Quando há muito ferro ligado à Ferritina dentro do tecido hepático formar-se-ão compostos que possuirão pigmentação castanhada, a Hemossiderina (pigmento de ferro acumulado dentro da célula). O ferro da Ferritina pode ir pra vesícula biliar e de lá seguir para os canalículos biliares e ser secretado no intestino, que o reabsorverá.
A protoporfirina é metabolizada pelo fígado, baço e medula óssea. Nesses tecidos ela é transformada em bilirrubina; no fígado, a bilirrubina é conjugada com 2 moléculas de ácido glucurônico. Quando isso ocorre, a bilirrubina torna-se a “bilirrubina conjugada”. Esta, do fígado, segue para a vesícula biliar, é secreta na bile indo para o intestino. Lá, bactérias a transformarão em urobilirrubinogenio. Este dará origem a outros 2 compostos: a urobilina (urina) e estercobilina (fezes). Esses 2 pigmentos dão cor na urina e nas fezes, respectivamente. Muita degradação de protoporfirina = muda coloração da urina e fezes.
Mais detalhada (excreção do HEME): Protoporfirina, do heme, se transforma primeiro em biliverdina, que logo será convertida em bilirrubina. Importante notar: há consumo de NADPH, proveniente da via das pentoses. Essa reação está ocorrendo nas células do reticulo endotelial. Bilirrubina, então é secretada no plasma e se une com albumina (“Bilirrubina indireta”). Ela vai por fígado, se liga a seu receptor específico e, agora no interior das células hepáticas, se desliga da albumina, voltando para o plasma. A bilirrubina, por sua vez, se ligará aos 2 ácidos glucuronicos, formando a “Bilirrubina Direta”. Esta será secretada na vesícula biliar, seguindi para os canalículos biliares e, em seguida, para o intestino. Bactérias de lá transformarão a bilirrubina direta em urobilinogenio e estercobilina(fezes). A outra pode sofrer reabsorção e voltar ao fígado ou ir para o rim e, lá, ser transformado em urobilina, logo excretada na urina. A estercobilina acaba sendo unida às fezes, dando-as sua coloração mais escura.
Dosagem de bilirrubina: BT = BD + BIBT é a bilirrubina total;BD é a bilirrubina conjugada com ac glucuronico (formada no fígado);BI é a bilirrubina circulante ligada à albumina;
Acúmulo de bilirrubina: acúmulo em tecidos  causa Icterícia (comum em recém-nascidos,ou RN). RN pode ter pele e olhos mais amarelados por acúmulo de bilirrubina. Se ela se acumular no SNC, em gânglios do RN, poderá promover a morte neuronal e dar sintomas extremamente graves para este. Por isso, faz-se a fototerapia com raios UV. O UV transforma BI em uma forma mais solúvel - em água -, sendo mais facilmente excretada, sem precisar da etapa intrahepática de associação com ácido glucurônico, etc.