Biossíntese e Degradação do Grupo Heme (Harper)

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Entender as causas bioquímicas das porfirias.
As coproporfirinas e as uroporfirinas possuem interesse clínico, uma vez que são excretadas em quantidades aumentadas nas porfirias. Quando presentes na urina ou nas fezes, podem ser separados por extração com misturas de solventes apropriados, depois identificados e quantificados usando métodos espectrofotométricos
Falta de enzimas ALA-desidratase e Ferroquelatase são as principais, que causam porfiria. A primeira provoca dor abdominal e sintomas neuro-psiquiátricos, com níveis aumentados de ALA e coproporfirina III na urina. A segunda causa fotossensibilidade, com níveis fecais e eritrocitários altos de protoporfirina IX.
Conceituar porfirinas;
Compostos cíclicos formados pela ligação de quatro anéis pirrólicos por meio de pontes de metino (=HC-). Compostos nos quais várias e diversas cadeias laterais substituem os 8 átomos de H no núcleo da porfirina.
Propriedade característica: formam complexos com íons metálicos ligados ao átomo de nitrogênio dos anéis pirrólicos.
Ferroporfirinas: hemoproteínas (como o heme da hemoglobina)
Porfirina com Mg: clorofila
Porfirina tipo I: arranjo totalmente simétrico dos substituintes
Porfirina tipo III: arranjo assimétrico, quando acetato (A) e propionato (P) são substituintes. O heme e seu precursor imediato (protoporfirina IX) são desse tipo. São as mais abundantes na natureza.
Esboçar a biossíntese de grupo heme a partir da glicina e succinil‐coa, indicando os intermediários e seu local de síntese;
Piridoxal-fosfato: importante para “ativar” a glicina
1. succinil-CoA + glicina ácido alfa-amino-beta-cetoadípico (condensação)
2. gama-aminolevulinato ou ALA (descarboxilação)
Catalisadas pela ALA-sintase, que controla a velocidade da biossíntese de porfirina no fígado nos mamíferos.
3. 2 ALA 2 H20 + porfobilinogênio ou PBG (condensação)
Catalisada pela ALA-desidratase, que contem zinco e é sensível à inibição por chumbo, o que ocorre quando se é intoxicado por ele
4. 4 PBG tetrapirrol cíclico ou porfirina (condensação)
Essas quatro moléculas condensam-se em uma disposição de cabeça-cauda para formar um tetrapirrol linear, o hidroximetilbilano (HMB).
Catalisada por uroporfirinogênio I-sintase ou PBG-desaminase ou HMB-sintase
5. HMB uroporfirinogênio I ou III (ciclização espontânea)
Catalisada pela uroporfirinogênio III-sintase
6. uroporfirinogênio III coproporfirinogênio III (descarboxilação)
Todos os grupos de acetato (A) se transformam em substituintes metila (M). catalisada pela uroporfirinogênio-descarboxilase. 
7. coproporfirinogênio III protoporfirinogênio III (descarboxilação e oxidação)
Acontece nas mitocôndrias, quando o coproporfirinogênio III entra nelas. A enzima mitocondrial coproporfirinogênio-oxidase 
8. protoporfirinogênio III protoporfirina III (oxidação)
Catalisada pela enzima mitocondrial protoporfirinogênio-oxidase
O oxigênio molecular é necessário para que as etapas 7 e 8 ocorram
9. protoporfirina III heme
Catalisada pela ferroquetalase ou heme-sintase, acontece a incorporação de Fe2+ à protoporfirina
Citosol: etapas 1 a 6. Outras enzimas. 
Mitocôndrias: etapas 7, 8 e 9. Enzimas dessas etapas e ALA-sintase. 
PORFIRINOGÊNIOS: verdadeiros intermediários entre protoporfirina e heme. São porfirinas reduzidas. Eles são incolores, mas quando viram porfirinas, assumem cor.
Entender a regulação da síntese do heme;
ALA-sintase ocorre em forma hepática (ALAS1) e eritroide (ALAS2)
ALAS1 é importante na catalisação do heme, limitando a velocidade de síntese do mesmo no fígado. O heme, quando age por meio de molécula apo-repressora, atua como regulador negativo da síntese dessa enzima.
O citocromo P450 é uma hemoproteína especifica do sistema hepático, que trabalha no metabolismo de ALAS1
ALAS2 tem regulação diferente, não sendo induzida pelos fármacos que afetam a forma hepática e não sofre feedback pelo heme. Ela é regulada pela disponibilidade de Ferro, com síntese aumentada quando há mais do íon. Se o Ferro diminui, aumentam as proteínas (transferina) que o captam.
Entender o que são porfirias e as bases bioquímicas dos principais sinais e sintomas deste grupo de doenças.
Podem ser distúrbios genéticos ou adquiridos. As porfirias descritas são herdadas como caráter autossômico dominante, com exceção da porfiria eritropoiética congênita, que é herdada de modo recessivo
Podem ser classificadas com base nos órgãos ou células mais afetados. Em geral, são aqueles em que a síntese de heme é particularmente ativa. A medula óssea sintetiza quantidades consideráveis de hemoglobina, enquanto o fígado é ativo na síntese de outra hemoproteína, o citocromo P450, então tendo formas: eritropoiéticas ou hepáticas. Ou podem classificar como agudas e crônicas. 
ALAS1 regula a biossíntese de heme no fígado. Fármacos conseguem isso induzindo o citocromo P450, que usa o heme. 
Deve-se ingerir muito carboidrato ou usar hematina para reprimir a ALAS1,
Os sinais e sintomas da porfiria resultam de uma deficiência de produtos metabólicos situados após o bloqueio enzimático, ou do acúmulo dos metabólitos localizados antes do bloqueio
Etapa inicial: antes de formar porfirinogênios (antes da etapa 3 finalizar)
Acumulo de ALA e PBG nos tecidos e líquidos corporais
Dor abdominal e sintomas neuro-psiquiátricos
Causa: elevados níveis dessas substancias ou deficiência do heme
Etapa avançada: formados porfirinogênios (conclusão da etapa 3 em diante)
Há acumulo de porfirinogênios, que quando oxidados, seus derivados causam:
Fotossensibilidade: causada pelos produtos da oxidação dele. Porfirinas se tornam excitadas sobre luz com certo comprimento de onda, daí se tornam excitadas e reagem com O, formando radicais de O, o que causa lesão em lisossomos e outras organelas. Eles liberam suas enzimas, causando lesão cutânea.
Compreender como o catabolismo do grupo heme produz bilirrubina e descrever o metabolismo da mesma, identificando as causas de hiperbilirrubinemia.
Eritrócitos em degeneração no baço liberam grupo heme da hemoglobina é degradado produz Fe2+ livre bilirrubina 
Essa via tem duas etapas:
Heme biliverdina + Fe2+ + CO (hemeoxigenase)
Fe2+ é ligado à ferretina. CO se liga à hemoglobina.
Biliverdina bilirrubina não conjulgada (biliverdina-redutase)
Quando você sofre um machucado que resulta em hematoma, a cor negra e/ou púrpura resulta da hemoglobina liberada pelos eritrócitos danificados. Com o tempo, a cor muda para o verde da biliverdina e, após, para o amarelo da bilirrubina.
Bilirrubina é muito insolúvel, transportada no sangue com a albumina sérica. No fígado, ela é transformada no pigmento da bile, bilirrubina-diglicuronato, que é suficientemente hidrossolúvel pra ser secretado com outros componentes da bile pro intestino delgado, onde enzimas microbianas o convertem pra outros produtos (urobilinogênio)
Urobilinogênio é absorvido chega no sangue, transportado até os rins, onde vira urobilina, que dá a cor amarela pra urina.
Urobilinogênio que fica no intestino é convertido em estercobilina, que dá a cor marrom-avermelhada pras fezes. 
Descrever os passos da degradação do grupo heme em bilirrubina nos macrófagos;
Entender como a bilirrubina é transportada na corrente sanguínea e como é conjugada no fígado;
Ligada à albumina, a bilirrubina é transportada pelo plasma até o fígado.
As células desse órgão pegam ela e começa o processo de conjulgação, pra tornar ela mais solúvel e assim poder elimina-la.
Ela entra nos hepatócitos por transporte facilitado, sem gasto de energia, que depende do gradiente de concentração. Duas moléculas de ácido glicurônico são adicionadas a ela pela UDP-glicuronosil-transferase, tornando ela mais solúvel.
Por transporte ativo, a bilirrubina conjugada sai dos hepatócitos e vai para os sinusoides que eliminam a bile, na vesícula biliar. Dos vasos, vão para um ducto e chegam no duodeno, do intestino delgado. 
Enzimas bacterianas no ílio terminal e no intestino grosso retiram o ácido e formam o urobiligonênio III. Partedele vai para os rins (urobilina) e outra forma a estercobilina. 
Explicar como ocorre a secreção da bilirrubina na bile;
Ocorre por um mecanismo de transporte ativo, que provavelmente constitui a etapa limitadora de velocidade de todo o processo de metabolismo hepático da bilirrubina.
A proteína envolvida é a MRP-2, ou transportador multiespecífico de ânions orgânicos (MOAT). Localizada na membrana plasmática dos canalículos biliares e efetua o processamento de alguns ânions orgânicos.
O transporte hepático da bilirrubina conjugada na bile é induzível pelos mesmos fármacos capazes de induzir a conjugação da bilirrubina. Então, os sistemas de conjugação e excreção são como uma unidade funcional coordenada
Identificar onde e como ocorre a formação de urobilinogênio
Definir icterícia e diferenciar icterícia pré‐hepática, hepática e pós‐hepática, destacando o tipo de hiperbilirrubinemia (conjugada/não conjugada) que se desenvolve em cada caso; 
A hiperbilirrubinemia pode ser causada pela produção de bilirrubina em quantidades maiores do que as que podem ser excretadas pelo fígado normal, ou pode resultar da incapacidade do fígado lesionado de excretar a bilirrubina produzida em quantidades normais.
Na ausência de lesão hepática, a obstrução dos ductos excretores do fígado – ao impedir a excreção de bilirrubina – também causa hiperbilirrubinemia. Em todas essas situações, a bilirrubina acumula-se no sangue e, quando alcança determinada concentração, sofre difusão para os tecidos, que tornam-se então amarelados. Essa condição é denominada ICTERÍCIA.
Determinar a [bilirrubina] no sangue pode ser útil pra determinar se tem doença hepática subjacente. 
Bilirrubina que reage sem a adição de metanol é a conjulgada, ou direta. O metanol era usado na avaliação quantitativa de [bilirrubina] na urina, para formar uma solução em que ácido sulfanílico diazotado (diazo) e bilirrubina fossem solúveis, produzindo um composto azo roxo avermelhado. 
Explicar os mecanismos envolvidos no desenvolvimento da icterícia fisiológica neonatal e justificar o uso da fototerapia e do fenobarbital no tratamento deste distúrbio.
Bebes recém-nascidos podem desenvolver icterícia por ainda não produzirem quantidades suficientes da enzima que processa a bilirrubina (glicuronil-bilirrubina-transferase). Um tratamento pode ser expor eles a uma lâmpada fluorescente, que leva à conversão fotoquímica da bilirrubina em compostos mais solúveis, que são mais facilmente excretáveis.
A bilirrubina é o antioxidante mais abundante nos tecidos dos mamíferos, sendo responsável pela maior parte da atividade antioxidante no soro. Seus efeitos protetores parecem ser especialmente importantes para o cérebro em desenvolvimento dos bebês recém-nascidos. A toxicidade celular associada à icterícia pode ser devida ao fato de os níveis de bilirrubina excederem os níveis de albumina sérica necessários para solubilizar esse composto.
Fenobarbital: recomendado pela OMS para tratar alguns tipos de epilepsia em países em desenvolvimento. Atua aumentando a atividade do neurotransmissor inibitório GABA. Ás vezes usado em pequenos doses para ajudar na formação de bilirrubina em pessoas com Síndrome de Criegler-Najjar (CNS) ou Síndrome de Gilbert (GS).
Seu uso faz aumentar a atividade da ALA-sintase hepática, que aumenta síntese de citocromo, levando ao maior consumo de heme. 
Síndrome de Criegler-Najjar (CNS): desordem que afeta o metabolismo de bilirrubina. Resulta em icterícia e pode causar danos no cérebro de recém-nascidos. 
Síndrome de Gilbert: uma desordem no fígado, que não processa adequadamente a bilirrubina. Ocorre por conta de uma mutação em um gene.