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25/09/2013 1 PROTEÍNAS Departamento de Ciências da Saúde Bioquímica Clínica Prof. Msc. Eduardo O. Chielle 1. Noções gerais Polímeros de aminoácidos Unidos por ligações peptídicas Condensação seqüencial de NH com um COOH de outro aminoácido Todos os aminoácidos tem um COOH terminal e um NH2 adjacente no carbono alfa Sequência linear é denominada estrutura primária Determina a identidade da proteína ◦ Sua estrutura molecular ◦ Funções ◦ Ligações com outras proteínas ◦ Reconhecimentos de moléculas e células Processos analíticos como: cromatografia, eletroforese, ligação com corantes, absorbância de luz A Estrutura Secundária referem – se a estruturas tridimensionais onde porções da cadeia polipeptídica se dobram. Interação entre vários grupos R e cargas nas cadeias polipeptídicas. Estrutura Terciária refere–se a um enovelamento intramolecular da cadeia peptídica. Estrutura tridimensional compacta. Ligações eletrovalentes, pontes de hidrogênio, ligações de dissulfeto, forças de Van der Waals e interações hidrofóbicas. 25/09/2013 2 Proteínas individuais ou subunidades monoméricas podem formar complexos mais estáveis, como os dímeros, trímeros, tetrâmeros, os quais são denominados de Estrutura Quaternária. Esquema representativo dos diferentes níveis de estrutura de hemoglobina. 2. Proteínas plasmáticas ◦ Presentes em todos os fluídos biológicos ◦ Concentração normal no soro é de 6 – 8,2 g/dL 2.1 Propriedades ◦ São macromoléculas ◦ Alto peso molecular ◦ Anfóteras 2.2 Funções ◦ Influenciam a distribuição dos fluídos extracelulares entre os vasos sanguíneos e o fluído intersticial; ◦ Transportam vários cátions e alguns compostos que são reativamente insolúveis na água; ◦ Bilirrubina, hormônios, lipídios ◦ Funcionam como anticorpo; ◦ Algumas protegem contra dano no sistema vascular fazendo parte do complexo sistema de coagulação sanguínea; ◦ Fornecem material como fonte de nutrientes; ◦ Receptores; no sistema endócrino e no metabolismo de CH, como exemplo temos a insulina ◦ Algumas funcionam como enzimas; catalisando transformações bioquímicas essenciais ao metabolismo; 2.3 Classificação Classificam – se conforme a: ◦ Função: Imunoglobulinas Fatores de coagulação Enzimas ◦ Composição: Glicoproteínas Mucoproteínas Lipoproteínas ◦ Migração em campo elétrico: 25/09/2013 3 ◦ Proteínas simples Globulares: formas quase esféricas ou oblongas, resultantes de um enrolamento tipo novelo Geralmente solúveis em solventes aquosos PM entre 10.000 albumina, globulina, histona. Fibrosas: estruturas em zig – zag ou em hélice, Insolúveis em solventes aquosos PM elevado Colágeno, elastina, queratina. ◦ Proteínas conjugadas Metaloproteínas, hemeproteínas, glicoproteínas, lipoproteínas Liberam Aa e um grupo não peptídico Grupo prostético Na hidrólise liberam Aa 2.4 Metabolismo Concentração plasmática constante Presença de proteínas lábeis para metabolização Manutenção energética Na normalidade a velocidade de síntese equivale a de degradação Proteínas provém dos alimentos Hidrólise no estômago e intestino Resultado em aminoácidos ◦ Estômago: Ácido clorídrico Pepsina ◦ Intestino: Tripsina (pancreática) Quimiotripsina (pancreática) Carboxipeptidase (pancreática) Elastase (pancreática) Aminopeptidase (intestino) Enteropeptidase (intestino) Dipeptidase (intestino) 95% das proteínas da dieta são degradas Destinos dos aminoácidos ◦ Formação de proteínas ◦ Síntese de peptídeos menores (20 a 80 Aa) ◦ Síntese de substâncias nitrogenadas. ácido úrico, uréia, amônia ◦ Síntese de aminoácidos ◦ Catabolismo Passam para corrente circulatória para desenvolver suas funções metabólicas Influência de hormônios como: do crescimento, corticosteróides, andrógenos, tireoidianos, insulina Proteínas plasmáticas em final de vida Degradada em seus Aa constituintes Utilização pelo organismo Hormônios Enzimas Proteínas FÍGADO Os produtos de degradação das proteínas como ureia, dióxido de carbono e água são excretados pela urina e pulmões. Proteínas circulantes formadas no fígado: ◦ Albumina ◦ Alfa e beta globulinas ◦ Protrombina ◦ Fibrinogênio Gamaglobulinas síntese em todo tecido reticuloendotelial 25/09/2013 4 3. Eletroforese Migração de partículas ou solutos com cargas em meio líquido sob a influência de um campo elétrico Objetiva a separação das frações protéicas Permite o diagnóstico de várias doenças Avaliação aproximada das concentrações Alterações estruturais ou de regulação de sua síntese, ou de consumo, podem refletir nas suas mobilidades eletroforéticas ou nas suas concentrações Permite identificar de sete a oito zonas de componentes protéicos no soro que são: Pré – albumina Albumina Interzona albumina alfa 1 Alfa 1e II globulina Beta globulina Gama globulina 3.1 PRÉ – ALBUMINA ◦ Fração que migra numa posição mais rápida ◦ Possui uma estrutura tetramérica ◦ PM 62000 daltons ◦ Umas das menores proteínas séricas ◦ Liga – se a tiroxina (T4) - transporte ◦ Caracteriza – se por uma banda fraca e espalhada ◦ 20 – 45 mg/dL ◦ Sua diminuição observa – se nos processos inflamatórios ◦ Associada a insuficiência funcional das células hepáticas ◦ Sendo marcador de função hepática ◦ Indicador hepatocelular melhor que a albumina ◦ Papel significativo no metabolismo da vitamina A ◦ Complexo com a proteína de ligação do retinol ◦ Rica em triptofano ◦ Meia vida de 2 dias na circulação ◦ Síntese sensível a: Ingestão de nutrientes Alterações na função hepática Concentrações séricas flutuam mais rapidamente em resposta as alterações da taxa de síntese do que as das outras proteínas como a albumina. Por essa razão, sua determinação sérica tem como mais importante utilidade clínica a de marcador nutricional. 3.2 ALBUMINA ◦ Mais abundante no soro ◦ 2/3 das proteínas plasmáticas ◦ Diminuição acarreta um sério desequilíbrio da pressão oncótica intravascular ◦ Edema periférico ◦ Maior banda na eletroforese em acetato de celulose ◦ 60% da produção ocorre no fígado ◦ Vida média de 17 dias 25/09/2013 5 ◦ Liga – se a diversos compostos orgânicos e inorgânicos transportando – os como: Tiroxina, Bilirrubina, fármacos, cortisol, estrogênios, ácidos graxos livres, cálcio, magnésio. ◦ Elevação ocorre nos quadros de desidratação e em longo período de torniquete Reversão pós reidratação ◦ Diminuição ocorre por: Comprometimento da síntese ( má nutrição, má absorção, disfunção hepática) Perdas (ascite ou nefropatia depletora de proteínas ou enteropatias) ◦ Diminuição frequente em indivíduos doentes: Administrações de líquidos intravenosos A posição deitado em pacientes internados espalha os líquidos corporais diluindo os componentes, albumina em torno de 10% Perda na urina, líquido ascítico Perda gastrointestinal (enteropatias ou diminuição da síntese hepática) Queimaduras Processos inflamatórios 3.3 INTERZONA ALBUMINA ALFA 1 ◦ Espaço não corado entre a albumina e a alfa 1 globulina ◦ Migram duas proteínas de importância clínica, não visíveis em condições normais: Alfa – fetoproteína: concentração baixa Fisiológica no RN fígado fetal Nível máximo trigésima semana de gestação e no câncer hepático Dosagens no líquido aminiótico e soro materno – detecção de defeitos no tubo neural Marcador tumoral de carcinoma hepatocelular e células germinativas Alfa – lipoproteína: baixa afinidade com o corante 3.4 Globulinas ◦ Alfa 1: segunda banda mais rápida, adjacente a albumina, misturas de muitas proteínas: Alfa 1 antitripsina Alfa 1 glicoproteína ácida Alfa 1 antiquimiotripsina Alfa 1 – antitripsina Principal constituinte da banda Inibidor e neutralizadora de proteases (elastase) Produzida em resposta a irritantes ou inflamação Prevenindo resposta bioquímica severa no processo inflamatório Deficiência homozigota: enfisema (adolescentes e adultos jovens) ou cirrose na infância Deficiência heterozigota: prevenção de cirrose e enfisema ◦ Alfa 1 – glicoproteína ácida Mucoproteína ou orosomucóide Alto conteúdo glicídico Meia vida de 5 dias na circulação Não é um inibidor de protease Elevada na gravidez Aumento: resposta inflamatória aguda, destruição de tecidos (abcessos, tumores, lesões, cirurgias); Processos inflamatórios agudos ou crônicos localizados ou sistêmicos (neoplasia, doença do colágeno, tuberculose) Diminuição: Má nutrição; Enfermidade hepática severa; Síndrome nefrótica; Anticoncepcionais orais; Gastrointerites 25/09/2013 6 ◦ Alfa 1 antiquimiotripsina Inibidor de proteases Baixas concentrações Aumento rápido e visível na fase inflamatória aguda ◦ Alfa 2: é a terceira banda visível em acetato de celulose: Haptoglobina Macroglobulina Ceruloplasmina ◦ Haptoglobina Na forma livre apresenta meia vida de 4 dias Forma complexos com a hemoglobina Aumento: stress inflamação aguda necrose tecidual Diminuição: Episódio hemolítico, pois os complexos são removidos queimaduras anemia hemolítica aguda auto imune A depleção de haptoglobina geralmente é o indicador mais sensível de hemólise ◦ Alfa 2 macroglobulina Uma das maiores proteínas = 725000 D Síntese hepática Aumenta dez vezes ou mais na síndrome nefrótica Retida pelo glomérulo Outras proteínas são perdidas Diminuição em hepatopatias crônicas ◦ Ceruloplasmina ou oxidase cúprica Ligação com o cobre Síntese hepática Elevação gravidez, uso de anticoncepcionais orais, estados inflamatórios, neoplasias malignas Doença de Wilson Diminuição da ceruloplasmina com consequente redução da incorporação do cobre na apoproteína e redução drástica da excreção biliar do cobre. Deposição tóxica com degeneração celular (rins, fígado e cérebro) Diminuída: anemias, síndrome nefrótica, enfermidade hepática severa e cirrose biliar primária. ◦ Beta – globulina: Transferina Fibrinogênio Complemento Hemopexina 25/09/2013 7 ◦ Transferrina (siderofilina) Produção: fígado, SER, testículos, ovários Meia vida de 7 dias Transportar íons férricos da degradação do heme, da dieta e dos depósitos (ferritina) para a medula Administração de ferro aumentam a saturação seguida pelo retorno da transferrina Significado clínico: Diagnóstico diferencial e monitoramento de anemias Falha na incorporação de ferro, transferrina é normal ou baixa Diminuição em processos inflamatórios ou malignidade, doença hepática crônica, má nutrição, síndrome nefrótica ou enteropatias ◦ Hemopexina Transporte do heme HEME-HEMOPEXINA FÍGADO HEME BILIRRUBINA Diminuição: perda urinária, diminuição da síntese na insuficiência hepática Diminuição mais severa ocorre após a hemólise intravascular ◦ Complemento 20 componentes imunologicamente distintos Sangue e líquidos tissulares Interagem com o complexos Ag-Ac Para destruir agentes infecciosos Medido em numerosas reações imunitárias Significado clínico: Diminuído em deficiências hereditárias, doenças do complemento, reumatológicas (lúpus, artrite) Aumento: infecções de fase aguda ◦ Gama – globulinas: banda mais lenta. Imunoglobulinas ou anticorpos Imunoglobulinas secretadas por plasmócitos ◦ IgG Abundante no líquido extracelular (LEC) Soro 70 a 75% Respostas a maioria dos vírus e bactérias Atravessa a placenta Resposta policlonal e ampla ◦ IgM Primeira resposta imune ao estímulo antigênico Única produzida pelo feto Não atravessa a placenta 5 a 10% das Ig totais RN a elevação na primeira semana sugere infecção por rubéola, citomegalovírus e toxoplasmose Gamopatia Monoclonal: paraproteína secretada por uma proliferação monoclonal de células plasmocíticas. MIELOMA MÚLTIPLO: Desregula a produção de IgG e IgA Gamopatia policlonal: Largo e difuso aumento da fração -globulina ↑ doenças crônicas do fígado, infecções crônicas 25/09/2013 8 4. Proteínas Reagentes de Fase Aguda Marcadores de necrose tecidual e inflamação ◦ Proteínas C Reativa (PCR): 6 a12 horas Marcador mais responsivo e específico da resposta inflamatória Controla a quimiotaxia e a citoxicidade Mediadora da resposta inflamatória Infarto do miocárdio, trauma, infecção ◦ Glicoproteína alfa I ácida (AAG): após 12 horas ◦ Alfa 1 antitripsina (AAT), haptoglobina (HAP), C4, fibrinogênio, C3, ceruloplasmina,: 2 a 5 dias Níveis mais elevados de PCR ultra-sensível , na ausência de outras doenças inflamatórias que possam aumentar seus níveis , correlacionam-se com maior extensão da aterosclerose nas artérias. Indivíduos aparentemente saudáveis com níveis mais altos , apresentam também maior risco de desenvolvimento de doença arterial periférica ( placas de gordura ou ateromas nas artérias periféricas , como as dos membros inferiores ). A PCR ultra-sensível é considerada elevada , quando está acima de 3 mg/L, na ausência de outras doenças inflamatórias . 5. Padrões de anormalidades protéicas 5.1 Hipoproteinemia ◦ Diminuição de proteínas Perda Má nutrição Albumina (redução acentuada) 5.2 Enteropatia ◦ Síntese diminuída e perda aumentada ◦ Fração alfa 2 pode estar aumentada ◦ Resposta de fase aguda 5.3 Síndrome nefrótica ◦ Perda pela urina ◦ Peso molecular ◦ Menores perdidas mais rapidamente ◦ Albumina antitripsina transferrina Ig 5.4 Resposta Imediata ◦ Aumento de haptoglobina e frações alfa e beta ◦ Diminuição de albumina ◦ Gamaglobulina normal ◦ PCR: Fase aguda 6 a 12 horas: decurso inflamatório, infarto, infecções bacterianas, artrite reumatóide, leucemias, febre reumática, traumas, cirurgias, necrose 5.5 Cirrose hepática ◦ Fusão das regiões beta e gama 5.6 Hipogamaglobulinemia ◦ Ausência da fração gama ◦ Imunodeficiência congênita ◦ Neonatos prematuros 5.7 Hepatopatias ◦ Hepatites: aumenta fração alfa 1 e beta – gama ◦ Hepatites crônicas: albumina diminui e gama aumenta
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