Bioquimica Do Envelhecimento

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Prof. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)Bioquímica do Envelhecimento
Universidade Federal do Pará
Centro de Ciências Biológicas
Departamento de Fisiologia
Bioquímica do 
Envelhecimento
Prof. Ricardo Vieira
Prof. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)Bioquímica do Envelhecimento
Envelhecimento
• Acúmulo de danos 
celulares
• Perda de funções 
biológicas
• Diminuição da fertilidade
• Aumento da mortalidade
• Ocorre após a maturidade 
sexual
• A morte é o evento final e 
ocorre em tempo que 
depende da massa 
corpórea
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Longevidade comparativa entre animais
1. Cavalo marinho 1-2
2. Camudongo 3
3. Garoupa 5
4. Porquinho da índia7
5. Abelha rainha 7
6. Peixe dourado 7
7. Besouro 5-10
8. Minhoca 5-10
9. Andorinha 9
10. Morcego 10-15
11. Esponja 15
12. Coelho 12
13. Ovelha 15
14. Rã 12-20
15. Estornilho 19
16. Caranguejeira 20
17. Cão 20
18. Foca 20-25
19. Gato 27
20. Gado 30
21. Cobras & Lagartos 25-30
22. Ostra 27
23. Pombo 35
24. Leão 30-35
25. Newt 35
26. Sapo 36
27. Zebra 38
28. Chipanzé 39
29. Avestruz 30-40
30. Cavalo 40
31. Hipopótamo 54
32. Carpa 50
33. Lagosta 50
34. Pelicano 40
35. Mexilhão 50-100
36. Ganso 47
37. Crocodilo 50-60
38. Anêmona do mar 60-70
39. Elefante indiano 77
40. Cacatua 70-85
41. Águia dourada 80
42. Esturjão 80-100
43. Homem 112
44. Abutre 117
45. Tartaruga gigante 100-150
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Aspectos evolutivos do envelhecimento
• Seleção natural: não permite que um grande número 
de animais cheguem a idade avançadas, impedindo o 
aparecimento dos genes responsáveis pelos efeitos 
deletérios típicos da velhice.
• Antagonismo pleiotrópico: (efeitos múltiplos em um 
simples gene): genes que trazem efeitos benéficos na 
fase inicial da vida mas deletérios na fase final são 
selecionados.
• Recursos descartáveis: um organismo se beneficiará 
mais se “investir” mecanismos de reprodução ou 
sobrevivência do que em processos da “reparo”.
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Sintomas do envelhecimento
1 Artérias
• Aumento plasmático de colesterol
• espessamento, calcificação e endurecimento
• Hipertensão
• Aumento do risco para DAC
2 Bexiga
• Enfraquecimento do tecido de revestimento
• Baixa capacidade de armazenar urina 
• Reduzida capacidade de esvaziamento
3 Sangue
• Queda na produção de hemácias e leucócitos
4 Peso corpóreo
• Queda de peso após 55 anos devido a perda de massa muscular, 
água tecidual e composição óssea
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Sintomas do envelhecimento
5 Audição
• Perda gradual na habilidade de ouvir altas freqüencias após 30 
anos
• Crescimento de pelos no canal auditivo
6 Olfato
• Queda no olfato depois de 65 anos.
7 Paladar
• Perda gradual de todos os sabores com a idade
8 Visão
• Presbiopia
• Dificuldades de foco sob luz intensa
• Percepção de cores alterada
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Sintomas do envelhecimento
9 Ossos
• Perda acelerada de células ósseas a partir de 35 anos devido a
desmineralização
• Osteoporose é mais comum em mulheres 
10 Cérebro
• Perda gradual de tecido nervoso (5-10% até os 90 anos)
• Baixo reflexo muscular
• Perda de memória
• Insônia
11 Face
• Rugas
• Pêlos faciais
• Bolsas sobre os olhos
• Queixo duplo
• Afinamento de bochechas
• Orelhas e nariz mais longos
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Sintomas do envelhecimento
12 Gordura
• Aumento no armazenamento
13 Cabelos
• Afinamento, embranquecimento e queda acentuada
14 Coração
• Espessamento do miocárdio
• Perda gradual da eficácia no bombeamento sanguíneo
15 Hormônios
• Queda na concentração plasmática de vários hormônios
16 Imunidade
• Declínio na resposta imune
• Aumento a respostas auto-imunes
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Sintomas do envelhecimento
17 Articulação
• Cartilagem torna-se quebradiça
• Líquido sinovial torna-se menos denso
• Tendões e ligamentos perdem a elasticidade
18 Rins
• Diminuição na massa e volume renal
• Diminuição na depuração renal
• Aumento de impurezas sangüíneas
19 Fígado
• Não há sintomas associados ao envelhecimento
20 Pulmões
• Perda na elasticidade
• Diminuição na capacidade de ventilação pulmonar a partir de 20 
anos (cerca de 40% aos 70 anos)
• Retenção de CO2 e menor oxigenação tecidual.
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Sintomas do envelhecimento
21 Metabolismo
• Queda no metabolismo da glicose
• Redução de alimentos ricos em carboidratos prolonga a vida
22 Músculos
• Perda de massa muscular relacionada ao desuso, queda no fluxo 
sanguíneo e suprimento energético.
23 Próstata
• Redução na produção de esperma depois de 60 anos.
• Aumento no volume prostático leva a dificuldade na micção.
24 Sistema reprodutivo
• Menopausa após 45 anos devido a queda de estrógenos
• Possível disfunção erétil após 80 anos
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Sintomas do envelhecimento
25 Pele
• Rugas
• Ressecamento
• Manchas senis negras (mãos, colo e rosto)
26 Termoregulação
• Diminuição de adaptação a variações bruscas de temperatura
27 Tumores
• Comum a incidência aumentada em órgãos reprodutivos
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Radicais livres
K 1s2O que é um radical livre?
L 2s2 2p4Átomo de oxigênio
Número atômico: 8
+
+ +
+
+
++
+
L K
Átomo ou molécula com número ímpar de elétrons na última camada
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Radicais livres
O que é um radical livre?
Átomo de oxigênio
Número atômico: 8
+
+ +
+
+
++
+
L K
+
+ +
+
+
++
+
L K
Átomo ou molécula com número ímpar de elétrons na última camada
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Radicais livres
K 1s2
L 2s2 2p4
O que é um radical livre?
Molécula de oxigênio (O2)
União de dois átomos de Oxigênio
L 2s2 2p4
K 1s2
+
+ +
+
+
++
+
L K
+
+ +
+
+
++
+
L K
Última camada: 12 e-
Átomo ou molécula com número ímpar de elétrons na última camada
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Radicais livres
Glicose 
Proteínas
Fontes endógenas ou exógenas
Triglicerídeos
Acetil-CoA
Aminoácidos
Ácidos graxos
Metabolismo energético
ATP
Nas reações biológicas, 
o Oxigênio é REDUZIDO 
a água nas mitocôndrias
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Radicais livres
MEMBRANA EXTERNA
ESPAÇO INTERMEMBRANA
MEMBRANA INTERNA
Adaptado de Alberts et al., 1997
PIRUVATO
PIRUVATO
ÁCIDOS GRAXOS
ÁCIDOS GRAXOS
O2 H2Oe-
H+ H+ H+
H+
ATPADP
GLICOSE
AMINOÁCIDOS
H+
ACETIL-COA
Ciclo 
de 
Kreb
s
NADH e- FADH
CO2
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Radicais livres
H2O2
Peróxido de 
hidrogênio
Radical 
HIDROXILA
OH-O2
Radical 
SUPERÓXIDO
-.
HO2
.
Radical 
HIDROPEROXILA
O2
e- e
-
H+
H2O
Água
H+ e-
H+
Água
H2O
e-
H+
Espécies Reativas do Metabolismo do Oxigênio (ERMO)
Reagent Oxygen Species (ROS)
O:O..
.. ..
..
. .
Última camada: 12 e-
:O:O..
.. ..
..
.
Radical
SUPERÓXIDO
H:O:O..
.. ..
..
.
Radical
HIDROPEROXILA
O:H..
..
.
Radical 
HIDROXILA
H:O:O:H..
.. ..
..
Peróxido de 
hidrogênio
H:O:H..
..
Água
Prof. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)Bioquímica do EnvelhecimentoRadicais livres
H2O2
Peróxido de 
hidrogênio
Radical 
HIDROXILA
OH-O2
Radical 
SUPERÓXIDO
-.
HO2
.
Radical 
HIDROPEROXILA
O2
e- e
-
H+
H2O
Água
H+ e-
H+
Água
H2O
e-
H+
Pouco reativo
Importante na ação leucocitária
Mais reativo que o superóxido
Ação lesiva a membranasNão é um radical livre
Vida longa
Atravessa membranas
Destrói membranas
Ferro Æ10.000x
O mais reativo
Combina-se com Cobre e Ferro
Principal ROS mutante do DNA
Liga-se a –SH e -SS- de proteínas
Oxida ácidos graxos poliinsaturados
Espécies Reativas do Metabolismo do Oxigênio (ERMO)
Reagent Oxygen Species (ROS)
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Radicais livres
Estresse oxidativo
Eventos relacionados a ROS
Toxicidade decorrente da ação de medicamentos
Doenças auto-imunes
Hemocromatose trasnfusional
Artrite reumatóide
Disfunção renal pós-transplante
Síndrome demencial
Lesão pós-concussão cerebral e pós- hipertensão craniana
Lesão pós-isquêmica no cérebro, coração, pele, intestino, pâncreas, 
fígado, músculo, rins e pulmões
Lesão pulmonar e retina
Aterosclerose
Câncer
Mutações
Envelhecimento
Adaptado de Ferreira & Matsubara 1997
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Radicais livres
Mutações em enzimas do sistema antioxidante
Oxidantes fisiológicos
Metais livres (p.ex.: ferro)
Sistema imune celular
Over training
AGEs (Advanced Glycosilation End products)
Hiperglicemia
Toxinas
Radicais livres
Adaptado de Ferreira & Matsubara 1997
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Radicais livres
Vitamina A*
Vitamina C
Vitamina E
Superóxido dismutase (SOD)
Catalase
Glutationa peroxidase (GSH-Px)
Glutationa-redutase (GSHrd)
Glutationa reduzida (GSH)
Antioxidantes fisiológicos
Adaptado de Ferreira & Matsubara 1997
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Apoptose e envelhecimento
REPARO
• Excisão
• Enzimática
NÃO-REPARO
Ativação de enzimas 
que degradam o 
DNA
(p.ex.:
Caspases,perforina)
APOPTOSE
Agente 
degradante
Radiação ultravioleta
Radicais livres
Medicamentos
Toxinas
Hormônios
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Apoptose e envelhecimento
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Hipóteses sobre causas genéticas
• Estudo em ratos knockout têm identificado 
genes candidatos independente de processos
oxidativos.
• Com o tempo, há ativação/inativação de genes 
que induzem:
• Perda na fidelidade da replicação de RNAm
• Perda na fidelidade na tradução das proteínas
• Acúmulo de mutações somáticas
• Alteração nos mecanismos de regulação da 
expressão gênica
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Hipóteses sobre causas genéticas
Telomerase, envelhecimento e câncer
• Células somáticas possuem ação diminuída (ou 
nenhuma) da telomerase, o que leva ao 
encurtamento dos cromossomos e a morte 
celular.
• Células cancerígenas possuem alta atividade de 
telomerase.
• Medicamentos inibidores da telomerase 
possuem propriedade antitumoral.