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Bioquímica – Bloco III Sangue O sangue é considerado um tecido- sistema complexo e com células especializadas – e uma gama de substâncias dissolvidas que tem papéis essenciais. É uma suspensão de células em meio líquido =>plasma (90% composto de água) Na centrifugação com um agente anticoagulante é possível separar componentes do sangue: Eritrócitos, leucócitos (células polimoronucleadas) e trombócitos e o plasma (proteínas plasmáticas, sais dissolvidos, nutrientes, hormônios e outros elementos). Composição do plasma: Água = 90% Solutos = 10% Os solutos são compostos por proteínas plasmáticas (9%) e compostos orgânicos (1%). As principais proteínas do sangue são: albumina, e globulinas e proteínas da coagulação e do complemento. Os principais compostos orgânicos são: aminoácidos, vitaminas, hormônios, glicose. Além disso, outros compostos como: sais inorgânicos, íons e gasestambém estão presentes. Características Físico-químicas 8% do peso corporal 5 a 6 L no adulto . 1 L pulmões . 1 L coração e circulação arterial sistêmica Bioquímica – Bloco III . 3 L circulação venosa sistêmica Lactantes – volume proporcionalmentemenor Recém- nascidos – 250 mL pH 7,4 (7,35 e 7,45) Densidade 1,06 (1,055 e 1,065) Viscosidade 5X maior comparada a água Temperatura 38C *valores aproximados O sistema tampão é responsável por manter o pH ideal do sangue. A temperatura de 38°C é ideal para o funcionamento da resposta do sistema imunológico. Funções do sangue Respiração: transporte de gases respiratórios (O2 dos pulmões para os tecidos e de CO2 dos tecidos para os pulmões). Nutrição: transporte de substâncias absorvidas dos alimentos. Transporte de metabólitos Regulação do metabolismo: transporte de hormônios. Excreção: transporte de resíduos do metabolismo das células para remoção através dos rins, pulmões, pele e intestinos (portas de saídas). Regulação do balanço hídrico: através dos efeitos do sangue na troca de água entre os fluidos da circulação e do tecido. Manutenção do equilíbrio ácido-básico: controle do pH local e sistêmico. Regulação da temperatura corpórea: distribuição de calor no organismo. Coagulação: formação e dissolução de trombos no organismo. Defesa: através dos leucócitos e anticorpos circulantes (elementos figurados). Bioquímica – Bloco III Células do sangue Os reticulócitos são percursores diretos dos eritrócitos, são células ainda nucleadas e encontradas em grandes quantidades no sangue, podendo terminar sua diferenciação já na periferia. As plaquetas são fragmentos celulares dos megacariócitos formados na medula óssea e são importantíssimas no processo de coagulação sanguínea. Hematopoese (Medula Óssea) As células tronco-hematopoéticasnão tem comprometimento com uma linhagem específica, por isso tem uma alta capacidade de auto regulação, ou seja, de proliferação e uma baixa capacidade de diferenciação. Os fatores de crescimento hematopoético vãodirecionar a diferenciação dessas células para a geração das células totipotentes dependendo da demanda do organismo. Essa célula, então, dará origem a dois tipos celulares: progenitores mielóides e linfóides. Os progenitores linfóides estarão comprometidos com a formação dos linfócitos e células NK, já os progenitores mielóides darão origem aos leucócitos - que tem importante papel na resposta imunológica -, as plaquetas e aos eritrócitos. Essas populações de células podem, ainda se diferenciar em subpopulações, por exemplo: os diversos tipos de linfócitos T helper, tipos de células NK mais circulantes e outro que se encontram mais nos tecidos, entre outros... Bioquímica – Bloco III Eritrócitos ou hemácias Indivíduo sadio: 3 a 4 milhões por decilitro de sangue Células anucleadas que não se dividem Tempo de vida limitado de cerca de 120 dias, depois disso são captadas e metabolizadas, liberando seus elementos como o ferro para serem reutilizados. Por volta de dois milhões de células entram na circulação por segundo Permanecem no interior dos vasos sanguíneos e transportam O2 e CO2 ligados à hemoglobina Albumina - 60% das proteínas plasmáticas - Funções fisiológicas: transporte de substâncias apolares (ác. graxos, hormônios esteróides, bilirrubina, triptofano, vitaminaslipofilicas, drogas e etc.) e manutenção da pressão osmótica do sangue. - É uma proteína pequena com regiões chamadas fendas hidrofóbicas que são os sítios de ligação para as substâncias apolares. Essas fendas são características da estrutura terciária da albumina. Além disso, ela transporta alguns íons. Globulinas Bioquímica – Bloco III Inibidores de proteases plasmáticas ANTITRIPSINA (1 - globina) - Principal inibidor de protease plasmático - Na resposta inflamatória, temos a liberação de proteases (ex.: metaloproteinases) e essas antitripsinas inibem essas proteases evitando a destruição tecidual. MACROGLOBULINA (2 - globina) - Inibir de proteases. - Transporta de 8 a 10% do zinco que é co-fator de uma serie de reações enzimáticas. MICROGLOBULINA (β – globulina) - Inibidor de protease. - Premonitória da AIDS (seu aumento indica uma susceptibilidade à infecção). Eritropoetina (α2 – globulina) - HORMÔNIO - Atua sobre as células eritroblásticaslevando a diferenciação em hemácias (precursoras de eritrócitos). É sintetizada nos rins. Fibrinogênio (Coagulação) - Zimogênio (quandoativada, polimeriza e forma a rede de fibrina). Transportadores plasmáticos ALBUMINA - Transporta compostos hidrofóbicos, Ca+2, Cu+2 e Zn+2 HAPTOGLOBINA (2 - globina) - Liga-se a Hb extracelular, prevenindo sua excreção. Durante a morte das hemácias temos a perda de 10% da hemoglobina da circulação. Ela é, então, captada pela haptoglobina pois há uma necessidade de não se perder o ferro. O complexo haptoglobina-hemoglobina é grande e não consegue atravessar os glomérulos dos rins. CERULOPLASMINA (2 - globina). - Incorpora90% do cobre plasmático. Bioquímica – Bloco III - Utiliza o cobre para oxidar o ferro (Fe+2 → Fe+3), assim a transferrina – que tem afinidade por Fe+2 - pode se ligar a esse ferro e transportá-lo novamente para os tecidos. TRANSFERRINA (β - Globulina) - Transportar ferro (Fe3+) para os tecidos. Quando se tem uma condição patológica podem ocorrer mudanças nessas proteínas. Proteínas de fase aguda (PFA) PFA negativas são aquelas que apresentam diminuição das suas concentrações durante as respostas de fase aguda: albumina e transferrina. PFA positivas são aquelas que aumentam suas concentrações: proteína C-reativa, amilóide sérico A, haptoglobina, 1-glicoproteína ácida, ceruloplasmina e fibrinogênio. *Proteína amiloide sérico A – constitui pedaços de proteínas com configurações estavéis depositadas nas paredes dos vasos. Proteína C reativa (CRP) Nome: devido a ser uma proteína e ser capaz de se ligar ao polissacarídeo C da parede celular de Streptococcuspneumoniae(1930) Aumentam seus níveis em doenças inflamatórias, e é uma das primeiras a aparecer na reação da fase aguda(infarto do miocárdio, estresse, trauma, infecção, inflamação, cirurgia e proliferação neoplásica). Síntese: É sintetizada no fígado, possui 5 subunidades idênticas, e utiliza Ca+2 como cofator. Função: se liga a polissacarídeos presentes em muitas bactérias, fungos e protozoários parasitas; mas também a fosforilcolina, fosfatidilcolinas(Lecitina) e poliânions (ácidos nucleicos)na presença de Ca+2. Na ausência de Ca+2 a CRP se liga a policátions (histonas). Uma vez complexada, ativa a via do complemento clássica, que se inicia em C1q, promovendo: opsonização, fagocitose e lise de organismos invasores. Sistema complemento Composição: 30 proteínas do sangue e fluidos teciduais Síntese: principalmente no fígado, mas também por monócitos e outros tipos celulares (pequenas quantidades) Interação: são ativadas por uma cascata proteolítica, para a geração de moléculas efetoras. Os meios de ativação são: Bioquímica – Bloco III • complexos antígeno-anticorpo; • entre si; • Com membranas celulares. Função: Destruir vírus e bactérias e, em algumas doenças, até mesmo células do próprio hospedeiro, ou envolvidas em inflamação ou depuração de complexos antígeno-anticorpo do organismo. Estão divididas em cinco grupos, de acordo com a função: 1. A via clássica, que inclui C1, C4, C2 e C3 (em ordem de ativação); 2. A via alternativa, que inclui C3, os fatores B e D, e a properdina; 3. O complexo de ataque à membrana, que inclui C5 a C9; 4. Inibidores e inativadores das vias mencionadas anteriormente, incluindo o inibidor de C1, os fatores H e I, e a proteína de ligação a C4 (C4bp); 5. Receptores celulares dos componentes ativados ou ligados à célula. Como ocorre: muitos componentes do complemento são clivados enzimaticamente em dois fragmentos: um maior (b), que se liga a diversas superfícies, como membranas bacterianas; outro pequeno (a), que pode ser ativo na quimiotaxia e na permeabilidade vascular. Fragmentos inativados são designados com a letra i A ativação sequencial da via clássica ou da via alternativa, com ou sem ativação completa do complexo de ataque à membrana, produz moléculas efetoras que iniciam a inflamação e facilitam a eliminação de antígenos por lise, ou fagocitose. O sistema complemento é um mediador inflamatório Bioquímica – Bloco III Cadeia leve = 50% região constante e 50% região variável Cadeia pesada = 75% região constante e 25% região variável A região entre as duas cadeias que é formada por região variável é o sitio de ligação para o antígeno = região Fab A região Fc é onde o anticorpo se liga a receptores celulares. Bioquímica – Bloco III Água Proteína Sal Precipitado Estrutura terciária de uma proteína globular Tem um formato arredondado e possuem resíduos de aminoácidos hidrofóbicos voltados para o centro no arranjo tridimensional. A parte mais externa possui maior polaridade, mantendo-as solvatadas pela água presente no plasma. Dependendo da força iônica e do pH ocorrem mudanças na carga efetiva do aa. Técnicas para fracionamento de proteínas: determinar concentração dessas proteínas em situações patológicas. Salting out (precipitação): as proteínas estão solvatadas no sangue, ao adicionar um solvente, sal ou alterar o pH da solução, podemos alterar a solubilidade dessas proteínas possibilitando sua precipitação. As proteínas precipitadas colocadas em tampão fisiológico de pH próximo ao sanguíneo que elas irão se solubilizar novamente, porém purificadas. Bioquímica – Bloco III 2 fibrinogenio hemopexina ceruloplasmina - + 2-macroglobulina -anti-tripsina1 1 Ig M Quilomicrons VLDL LDL HDL VHDL albumina 212 haptoglobina transferrina C4 C3Ig G Ig A CRP pré-albumina -lipoproteína -proteína ácida1 -lipoproteína1 2-microglobulina PLASMASORO Eletroforese em acetato de celulose (tampão barbital pH 8,6) Mobilidade de algumas (glico-)(lipo-) proteínas Eletroforese Adiciona-se então, essas proteínas solubilizadas na solução tampão em um suporte (ex.: acetatocelulose). Uma carga elétrica é aplicada e essas proteínas irão migrar de acordo com a sua carga efetiva. Como uma proteína globular, suas cargas se encontram na superfície se comportando como uma partícula que: se carregada positivamente, migra para o polo negativo e vice-versa. A velocidade dessa migração para um polo é proporcional à carga delas e ao pesomolecular (relação carga/massa). Essas proteínas são coradas e passam por um aparelho chamado densidômetro que vai medir a densidade da luz que passa através dessas bandas coradas e então é possível observar a quantidade de cada proteína. Quanto mais intensa e mais larga for a banda menos luz passa ou seja, quanto mais escuro, maior a quantidade de proteínas. Diferença entre soro e plasma: o plasma possui fibrinogênio. Junto com os glóbulos vermelhos, os glóbulos brancos e as plaquetas, o plasma é um dos componentes do sangue Pelo plasma circula uma substância chamada fibrinogênio, que conta com a propriedade de se converter em fibrina quando se produz a rotura de um vaso e as plaquetas atuam para formar um tampão plaquetário. É então quando esta substância e as suas propriedades coagulantes se convertem em fibrina, uma vez que é insolúvel. Chegados a este ponto, o plasma sem fibrinogênio passa a ser soro. Bioquímica – Bloco III Resumindo: O plasma contém soro e fatores de coagulação, uma vez que se eliminam os coagulantes como a fibrina, este líquido converte-se em soro. Enzimas plasmáticas Liberadas normalmente na renovação tecidual e em quantidades circulantes normais em indivíduos sadios. Em situações patológicas, principalmente relacionadas a um tecido específico, essas enzimas são liberadas em quantidades aumentadas e com isso é possível determinar a patologia tecidual. Em indivíduos com proliferação aumentada (câncer), também há esse aumento nessas enzimas. Hemostasia Compreende mecanismos que tem como finalidade interromper o sangramento. Sabemos que, fisiologicamente, ocorrem lesões teciduais, rompimento de vasos sanguíneos, mas que são logo corrigidos a partir da formação de coágulos (conter sangramento) e recuperação tecidual. Atua em equilíbrio com dois mecanismos: um que responsável pela interrupção da coagulação (controla sangramento) e dissolução do coágulo (evita formação de trombos que poderiam impedir a circulação sanguínea). Tempo de sangramento: 2 a 10 minutos Lesão parcial ou total do vaso Adesão plaquetária Ativação do fibrinogênio Formação da rede de fribrina Bioquímica – Bloco III Esse mecanismo cria um tampão que impede o sangramento do vaso até que ele seja reparado.Existem dois tipos de tampões hemostáticos: primário, formado pela agregação das plaquetas e um coágulo de fibrina frouxo (produto da formação de agregados de fibrina) que não tem tanta força para conter o sangramento; secundário, gerado depois que a fibrina forma ligações cruzadas catalisadas por fatores de coagulação. Quando não temos uma lesão, as células endoteliais estão sempre formando fatores que impedem a ativação plaquetária, liberam fatores que estimulam a fibrinólisee fatores que inibem a cascata de coagulação. Essas células sintetizam esses elementos que vão impedir a formação de coágulos. Na matriz subendotelial existem fatores que estimulam essas cascatas de coagulação: superfície aniônica e o fator tecidual; e os fatores que ativam as plaquetas: presença de colágeno e fator de vonWillebrand. Plaquetas - 4.000 plaquetas são liberadas por cada megacariócito. - No sangue,as plaquetas tem forma de disco plano, mas quando estão ativadas elas ficam esféricas e apresentam pseudópodes. - Apresentam glicoproteínas integrais de membranaque vão se ligar a esses componentes da matriz subendotelial -colágeno e fator de vonWillebrand – e vão se ativando e agregando na região de lesão do vaso, formando o tampão primário. - A adesão das plaquetas a matriz subendotelial vai ativar essas plaquetas que irão mudar sua conformação. Além disso, acontece a exposição de receptores de membrana (IIb/IIIa) pra ligação do fibrinogênio. Esses fatores irão estimular a adesão plaquetária e a ativação do fibrinogênio. - A plaqueta ativada secreta fatores que irão auxiliar tanto no processo de coagulação quanto na recuperação vascular: fator de crescimento endotelial (ajuda a vasoconstrição provocada pela formação do tromboxano), ativação do fibrinogênio, Cálcio (importante na ativação de fatores da cascata de coagulação), entre outros. Etapas de formação da rede de fibrina Bioquímica – Bloco III Ambas as vias, intrínseca e extrínseca irão levar a formação de um produto comum: fator X O fator x irá seguir uma via comum levando a formação da rede de fibrina. Todos os componentes necessários que participam da via intrínseca estão presentes no sangue. Ela se dá por: - Contato com uma superfície com carga negativa (fosfolipídios de membrana) - Complexo de precalicreína - Cininogênio de alto peso molecular (ativa fator XII). Normalmente esses fatores, estão na forma de zimogênios. A ativação de cada um deles, leva a ativação do fator seguinte da cascata. Por exemplo, precalicreína é ativada pela ligação com a superfície aniônica -> complexo calicreína + cininogênio ativam fator XII -> que ativam fator XI -> que ativam fator IX na superfície celular (ligação do fator IX com fosfolipídio é favorecida pelo Ca²+) -> fator IX ativado pode então, junto ao fator VIII, ativar fator X (também ativado na superfície celular). Obs.: Prof não quer que a gente grave os números dos fatores, apenas saber que ambas as vias levam a ativação do fator X. Numa estrutura de vidro, por exemplo, tubo de coleta de sangue, podemos ter a formação de um coágulo pois essa superfície é aniônica e funciona como uma membrana com fosfolipídios ativando a cascata de coagulação. O uso de anticoagulante impede a formação de coágulos ao se fazer coleta para hemograma completo. Na via extrínseca, há a ativação do fator VII na superfície celular pelo fator tecidual que é liberado na matriz subendotelial. Fator VII ativado é capaz de ativar fator X também na superfície celular. Na via comum, o fator X juntamente com fator V, Ca2+ e a ligação na superfície celular são capazes de ativar a protrombina em trombina. Trombina ativa fibrinogênio pra gerar a fibrina que forma inicialmente o tampão primário. O fator XIII faz reações cruzadas formando um emaranhado que compõe a rede de fibrina gerando o tampão secundário. Bioquímica – Bloco III Alguns fatores são ativados na superfície celular e o Ca2+ faz uma ponte entre o fator de coagulação e o fosfolipídio (na lesão celular acontece a exposição da fosfatidilserina que tem carga negativa). Essa ponte é necessária pois tanto o fator a ser ativado quanto a membrana da célula tem uma carga negativa. Os fatores de coagulação sofrem uma modificação da sua estrutura pela gama carboxilação que é a formação do resíduo gama carboxiglutâmico (Gla). Carboxilação: carboxila é introduzida pela enzima carboxilase no resíduo de ácido glutâmico formando o resíduo Glanuma modificação pós-traducional no processo de síntese desses fatores.A vitamina K atua como co-fator para a enzima carboxilase. A vitamina K em forma original, ou seja, reduzida (KH2) atua como co-fator essencial para o processo da gama carboxilação dos fatores de coagulação. Neste processo, a KH2 (hidroquinona) é oxidada a epóxi-vitamina K e a seguir retorna a KH2 pela ação de duas redutases, completando o ciclo da vitamina K. A varfarina inibe a ação das duas redutases, reduzindo a quantidade de vitamina KH2 disponível, limitando o processo de carboxilação Os fatores que possuem resíduo Gla são: protrombina, fatores X, IX e VII. Algumas proteínas como as proteínas C e S que são anticoagulantes fisiológicos também possuem esse resíduo. Obs.: Se o fator não tiver esse resíduo Gla não poderá ser ativado na superfície celular comprometendo a coagulação. Obs2.:Existe também uma interrelação dessas vias: o fator XII ativado (intrínseca) pode ativar o fator VII (extrínseca); fator VII (extrínseca) pode ativar fator IX (intrínseca). Obs3.: a trombina é liberada inicialmente e num segundo momento ela é capaz de ativar ainda mais fatores, intensificando a coagulação. Hemofilia Há o comprometimento da cascata de coagulação devido a uma deficiência na produção de fatores de coagulação nesses indivíduos. A mais comum é a deficiência do fator VII chamada Bioquímica – Bloco III hemofilia A e a hemofilia B é caracterizada pela deficiência do fator IX. Ambas as deficiências são herdadas e apresentam diferentes graus de distúrbios hemorrágicos.Está sendo pesquisada a inibição de um anticoagulante o que parece melhorar a coagulação nesses pacientes. Mecanismos que controlam a coagulação Esses mecanismos impedem a formação de coágulos de forma descontrolada, de forma que ocorra um equilíbrio entre a síntese e a degradação. São dois mecanismos: de interrupção da coagulação e de dissolução do coágulo. Interrupção da coagulação - sistema trombomodulina, proteína C e proteína S: *obs.: as ptns C e S possuem resíduo Gla e precisam ser ativadas na superfície celular. A ligação da trombina a trombomodulina (proteína transmembrana de células endoteliais) forma um complexo que ativa a proteína C que vai ativar a proteína S (na superfície da plaqueta) e estas formarão um complexo com a proteína S na superfície das plaquetas destrói os fatores VIIIa E Va. Além disso este complexo também estimula as células endoteliais a produzirem prostaciclinas que é um inibidor da agregação plaquetária. - sistema antitrombina III: A antitrombinaIII é uma proteína do sangue capaz de se ligar a trombina ativada através de um resíduo de arginina inativando irreversivelmente uma molécula de trombina. A arginina da antitrombina se liga ao resíduo serina da trombina. Uma vez inativada a trombina não pode converter fibrinogênio em fibrina e consequentemente não há formação e coágulo. A antitrombina III também inativa os fatores IXa e Xa Dissolução de coágulo (fibrinolíse) Uma vez reparado o vaso não necessita mais do coágulo para impedir que o sangue extravase... assim, o coágulo é dissolvido por degradação de fibrina pela enzima plasmina. A plasmina é secretada pelos tecidos sob a forma inativa de plasminogênio. As células endoteliais secretam a proteína ativadora do Bioquímica – Bloco III plasminogênio tecidual (t-pa) que ativa plasminogênio em plasmina. O resultado final é a degradação do coágulo de fibrina. Inibidores de plasminogênio: PAI-1inibe o ativador (t-pa) impedindo a conversão de plaminogênio em plasmina; Alfa2-antiplasmina inibe a ação do plasminogênio. Existem anticoagulantes sintéticos: EDTA (sintético) é muito pouco utilizado como anticoagulante na coleta de sangue pois ele quela o cálcio. Juntos eles formam um complexo de coordenação com o cálcio IRREVERSÍVEL e impede que esse cálcio fique livre dessa forma todos os fatores que precisam do cálcio para fazerem a ponte com a superfície celular não são ativados. O citrato é utilizado fisiologicamente em transfusõesde sangue por exemplo. O citrato vai formar o mesmo complexo com o cálcio porém de forma reversível. O sangue será recolhido numa bolsa com citrato e administrado no paciente. Como ele é um componente normal do organismo ele vai ser metabolizado e o sangue vai se tornar útil para quem o recebeu Inibidores da síntese de tromboxano: ácido acetilsalicílico (aintiinflamatórionão-esteroide). Na resposta inflamatória a fosfolipase cliva o ácido aracdônico presente nos fosfolipideos de membrana e a cox-1 catalisa a formação de prostagladinas, tromboxano a partir deste ácido graxo. O ác. acetilsalicílico tem uma estrutura que compete com o ác. Aracdônico pela cox-1 inibindo a síntese de tromboxano Análogos da vitamina K: inibidores competitivos da enzima oxi-redutase impedindo a recuperação da estrutura original da vitamina K e formação dos resíduos gla (ex.: varfarina) Heparina: se liga a antitrombina potencializando seu efeito de inibidor de trombina.