Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
BIOQUÍMICA APLICADA Débora Guerini de Souza Síntese e papel das lipoproteínas plasmáticas Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Identificar as características físicas e químicas das lipoproteínas plasmáticas. Descrever a síntese e a função das diferentes lipoproteínas. Reconhecer o metabolismo das lipoproteínas plasmáticas. Introdução Neste capítulo, você vai conhecer as lipoproteínas, moléculas que fazem o transporte de vários tipos de lipídeos na circulação sanguínea. As ca- racterísticas físico-químicas dessas moléculas permitem sua classificação em quatro grandes grupos, divididos de acordo com a função ou com o local de síntese da lipoproteína e de seu conteúdo. Lipídeos com função energética (triacilgliceróis) são carreados principalmente por duas lipo- proteínas: quilomícron e VLDL (lipoproteína de muito baixa densidade, do inglês very low density lipoprotein). O local de síntese de cada uma delas varia, bem como a origem dos triacilgliceróis que constituem cada uma. O colesterol está presente em todas as lipoproteínas, entretanto, a lipoproteína que tem a função específica de fazer a distribuição do colesterol para os diferentes tecidos é a LDL (lipoproteína de baixa densi- dade, do inglês low density lipoprotein). Por fim, temos a HDL (lipoproteína de alta densidade, do inglês high density lipoprotein), lipoproteína com conteúdo majoritariamente proteico e que influencia a atividade das outras lipoproteínas por poder ceder componentes a elas. A síntese de lipoproteínas é uma necessidade para assegurar que compostos insolúveis no ambiente aquoso do plasma sanguíneo che- guem aos diferentes tecidos que os necessitam, visto que a função das lipoproteínas é a entrega, aos tecidos, de compostos lipídicos gerados pela degradação das gorduras presentes na dieta e dos lipídeos sin- tetizados pelo fígado. Apesar de diferirem em vários aspectos de sua função fisiológica, o metabolismo das lipoproteínas é bastante similar especialmente no fígado, em que há a centralização dos metabolismos anabólico e catabólico. A desregulação do metabolismo das lipoproteínas é uma importante questão de saúde pública, porque contribuir para a morbimortalidade das doenças cardiovasculares, atualmente a principal causa de mortes em todo o mundo. Características físicas e químicas das lipoproteínas plasmáticas Lipídeos são constituintes de uma classe de compostos orgânicos de estrutura muito diversa, mas que têm uma característica em comum entre si: são inso- lúveis em água. Eles também são uma classe fundamental de nutrientes, pois incluem ácidos graxos, triacilgliceróis, colesterol, fosfolipídeos e vitaminas lipossolúveis, todos essenciais para o funcionamento do organismo. Isso faz com que, ao longo da evolução do nosso corpo, tenhamos criado maneiras de permitir o transporte e o metabolismo de lipídeos de maneira segura, consi- derando sua importância metabólica e sua imiscibilidade em meio aquoso. Lipoproteínas são, portanto, macromoléculas solúveis que permitem a distribui- ção de lipídeos por meio da circulação sanguínea. Distúrbios no metabolismo das lipoproteínas são de grande importância clínica, pois estão relacionados aos mais prevalentes problemas de saúde da atualidade: obesidade, diabetes melito e doenças cardiovasculares (NELSON; COX, 2014). As lipoproteínas são estruturas globulares classificadas em categorias em razão das suas propriedades físico-químicas. Apresentam interior hidrofóbico composto por triacilgliceróis e ésteres de colesterol e camada externa composta por fosfolipídeos e colesterol, portanto, solúveis no meio aquoso (Figura 1). Existem quatro principais tipos de lipoproteínas plasmáticas: quilomícron, VLDL, LDL e HDL. Sendo os lipídeos menos densos que a água, a densidade da lipoproteína diminui proporcionalmente ao aumento do conteúdo lipídico dela. Síntese e papel das lipoproteínas plasmáticas2 Figura 1. Estrutura genérica de uma lipoproteína plasmática. Observe a composição de uma lipoproteína plasmática, que tem o exterior hidrossolúvel, formado por lipídeos anfipáticos como os fosfolipídeos e por proteínas, e o interior hidrofóbico, formado por lipídeos como os ésteres de colesterol e os triacilgliceróis. Fonte: Rodwell et al. (2018, p. 255). Observe no Quadro 1 as principais características físico-químicas de cada lipoproteína plasmática. A baixa densidade, especialmente de quilomícrons e VLDL, deve-se à sua constituição, muito superior em lipídeos quando com- parada à quantidade de proteínas, de maneira que ambas lipoproteínas têm quantidade de triacilgliceróis muito superior em relação às outras lipoproteínas, bem como massa total (medida em quilodaltons [kDa], medida de unidade de massa atômica) muito superior. Esses fatos relacionam-se à função da lipoproteína, que será detalhada a seguir. Em relação ao conteúdo proteico, proporcionalmente, podemos observar que a HDL é muito superior às demais lipoproteínas e isso também está de acordo com a função desempenhada por ela. 3Síntese e papel das lipoproteínas plasmáticas Fonte: Adaptado de Voet e Voet (2013, p. 449). Quilomícrons VLDL IDL LDL HDL Densidade (g · cm–3) < 0,95 < 1,006 1,006 – 1,019 1,019 – 1,063 1,063 – 1,210 Diâmetro da partícula (Å) 750 – 12.000 300 – 800 250 – 350 180 – 250 50 – 120 Massa da partícula (kDa) 400.000 10.000 – 80.000 5.000 – 10.000 2.300 175 – 360 % de proteínas* 1,5 – 2,5 5 – 10 15 – 20 20 – 25 40 – 55 % de fosfolipídeos* 7 – 9 15 – 20 22 15 – 20 20 – 35 % de colesterol livre* 1 – 3 5 – 10 8 7 – 10 3 – 4 % de triacilgliceróis** 84 – 89 50 – 65 22 7 – 10 3 – 5 % de ésteres de olesteril 3 – 5 10 – 15 30 35 – 40 12 Principais apolipoproteínas A – I, A – II, B – 48, C – I, C – II, C – III, E B – 100, C – I, C – II, C – III, E B – 100, C – I, C – II, C – III, E B-100 A – I, A – II, CI, C – II, C – III, D, E *Componentes de superfície. **Lipídeos centrais. Quadro 1. Características das principais classes de lipoproteínas plasmáticas Estatinas são medicamentos hipocolesterolemiantes de grande importância terapêutica no manejo de concentrações elevadas de colesterol plasmático. São moléculas similares ao mevalonato, importante intermediário na síntese endógena de colesterol, e inibem a atividade da enzima HMG-CoA redutase, a enzima marca-passo na via de produção de colesterol. Outro recurso terapêutico contra a hipercolesterolemia são os inibidores do transporte de colesterol no intestino, que reduz tanto a absorção do colesterol da dieta quanto a reciclagem dos sais biliares. Síntese e papel das lipoproteínas plasmáticas4 Síntese e função das diferentes lipoproteínas O local de origem das lipoproteínas baseia-se na origem dos lipídeos que a lipoproteína transporta. Por exemplo, lipídeos absorvidos diretamente da dieta são empacotados em lipoproteínas sintetizadas pelos enterócitos. Igualmente, lipídeos sintetizados pelo fígado, utilizando o precursor acetil-CoA (precursor na síntese de ácidos graxos, na presença de sinalização anabólica), compõem a lipoproteína produzida pelo fígado, o que torna esses dois órgãos grandes fontes das principais lipoproteínas que proporcionam substrato energético aos tecidos, os triacilgliceróis. Um caso especial, como veremos, é a LDL, que tem sua síntese diretamente na corrente circulatória, por resultar de uma conversão da partícula de VLDL, após a liberação de seus triacilgliceróis para os tecidos, em LDL, partícula proporcionalmente rica em colesterol. Por fi m, ocorre a síntese da HDL, partícula diferenciada das demais por não entregar lipídeos na periferia, mas, sim, trazê-los para gerenciamento pelo fígado (RODWELL etal., 2018). Acompanhe a seguir as características de cada uma das principais classes de lipoproteínas. Quilomícron: é a primeira lipoproteína gerada após a alimentação, pois é formada diretamente nas células do epitélio intestinal após a absorção do alimento, com um tempo de meia-vida de aproximadamente uma hora na circulação. Como produtos do processo digestivo, os ácidos graxos livres e os 2-monoacilgliceróis são absorvidos pelos enterócitos, em que ocorre a síntese de triacilgliceróis pelo retículo endoplasmático liso. No empacotamento da lipoproteína, o enterócito associa triacilgliceróis, fosfolipídeos (com as faces polares voltadas para fora e cadeia apolar voltada para dentro), ApoB48 (apolipoproteína característica do quilomícron) e colesterol, no interior da estrutura. Logo após sua síntese, o qui- lomícron passa por uma etapa de amadurecimento, portanto, dizemos que, logo após secretado, o quilomícron encontra-se na fase nascente, fase em que ele circula pela linfa para, logo após, entrar no sangue, no qual vai interagir com a HDL, de quem obtém outras apolipoproteínas necessárias para sua utilização pelos tecidos. O quilomícron tem como principal função a distribuição de triacilgliceróis para os tecidos, pela ativação da lipase lipoproteica (LPL) presente nos capilares de vários tecidos. A LPL é uma enzima que se encontra ancorada nas paredes do endotélio vascular, próximo aos órgãos que utilizam mais ácidos graxos, como o miocárdio, o tecido adiposo e a glândula mamária em lactação, por exemplo. Cerca de 80% do total de quilomícrons liberados são utilizados pelo tecido adiposo, pelo coração e pelo músculo. Após distribuir a maior parte do seu conteúdo lipídico, o quilomícron chega ao estado remanescente e é captado pelo fígado para a reorganização do seu conteúdo. 5Síntese e papel das lipoproteínas plasmáticas VLDL: produzida no fígado, tem função similar à do quilomícron, a de distribuir triacilgliceróis para todos os tecidos do corpo; entretanto, elas têm diferenças fundamentais, como o seu local de síntese e a origem do seu conteúdo lipídico. O quilomícron é formado principalmente por ApoB100 e triacilgliceróis obtidos diretamente das gorduras ingeridas na dieta, enquanto que a VLDL é formada por triacilgliceróis produzidos pelo fígado, produzidos a partir do excesso de carboidratos e proteínas ingeridos. Na corrente sanguínea, VLDL interage com HDL para obter apolipo- proteínas e colesterol, e também ativa a LPL para fornecer triacilgliceróis às células, para seu uso como combustível metabólico. Ela atua nas VLDLs hidrolisando a ligação éster dos triacilgliceróis e formando ácidos graxos livres e monoacilgliceróis, com isso, o tecido obtém ácidos graxos e a VLDL perde em torno de 80% dos seus triacilgliceróis. Após esse processo, se transforma em IDL (lipoproteína de densidade intermediária). A IDL, também chamada de remanescente de VLDL, é um estado inter- mediário que se origina da remoção dos triacilgliceróis contidos na VLDL pela LPL para uso pelos tecidos periféricos. Nesse estado intermediário, a IDL ainda não tem tamanho adequado para sofrer endocitose pelos tecidos que necessitam colesterol (ver adiante), mas pode ser captada pelo fígado por meio da ligação a receptores específicos e ter seus componentes reorganizados em uma nova partícula de VLDL. Caso a IDL siga na corrente circulatória, ao ter seu conteúdo de triacilgliceróis degradado e removido, ela torna-se propor- cionalmente mais rica em colesterol do que em qualquer outra lipoproteína e se torna a LDL (RODWELL et al., 2018). LDL: é produzida na circulação sanguínea, fruto do metabolismo da VLDL pela LPL. Como há uma redução no nível de triacilgliceróis e a possibilidade do aumento no nível de ésteres de colesterol por transferência pela HDL, a LDL é a lipoproteína com a maior proporção de colesterol entre todas as outras. Sua função, portanto, é fornecer colesterol para os tecidos periféricos. Para isso, ela é reconhecida pelo receptor específico e saturável de LDL, que realiza a endocitose da lipoproteína para metabolização e utilização dos seus constituintes. Esses receptores reconhecem a ApoB100 que a LDL herdou da VLDL, sendo que cada VLDL é produzida com apenas uma ApoB100, logo, pode gerar apenas uma LDL. Cerca de 30% de LDL é metabolizado por tecidos periféricos e 70% pelo fígado. Altos níveis de LDL serão diretamente correlacionados ao desenvolvimento de aterosclerose, um dos distúrbios car- diovasculares mais prevalentes nos dias atuais. Altos níveis de LDL circulantes Síntese e papel das lipoproteínas plasmáticas6 também podem ter origem genética, como na hipercolesterolemia familiar, uma doença autossômica dominante que se caracteriza pela ausência ou re- dução significativa nos receptores de LDL, o que causa um aumento de LDL circulante sem aumento de VLDL (RODWELL et al., 2018). HDL: pode ser produzida pelo fígado ou intestino delgado e tem princi- palmente ApoA1. Composta majoritariamente por proteínas e pouco coles- terol, tem a função de realizar o transporte reverso de colesterol, carreando esse composto da periferia para o fígado, de maneira que o colesterol não acumule perifericamente, podendo gerar danos. Esse processo é de extrema importância, pois a HDL consegue coletar colesterol dos remanescentes de quilomícrons e também dos macrófagos e células espumosas que compõem a placa aterosclerótica. Salienta-se que baixos níveis de HDL estão relacionados ao desenvolvimento de aterosclerose. Essas lipoproteínas também têm a função de interagir com todas as outras lipoproteínas na corrente circulatória, trocando constituintes como apolipo- proteínas e ésteres de colesterol, promovendo a maturação dos quilomícrons e fornecendo apolipoproteínas para que quilomícrons e VLDL possam ativar a LPL e serem reconhecidos pelo fígado no final de sua vida. Como forma de conscientizar e preservar a saúde cardiovascular, dia 8 de agosto foi estabelecido como o Dia Nacional do Combate ao Colesterol Elevado. Metabolismo das lipoproteínas plasmáticas As lipoproteínas executam diversas funções e são capazes de reconhecer e se ligar a vários receptores ao longo do caminho que percorrem na corrente circulatória. Isso é possível em razão da presença de proteínas específi cas que as constituem: as apolipoproteínas. As apolipoproteínas são constituintes proteicos que podem: 1) nascer com as lipoproteínas no próprio local de síntese: proteínas integrais que não podem ser removidas da lipoproteína; ou 2) ser obtidas na corrente sanguínea em razão de trocas realizadas com a HDL: proteínas de superfície que podem ser transferidas. 7Síntese e papel das lipoproteínas plasmáticas Entre as funções desempenhadas pelas apolipoproteínas, estão: a) com- ponente estrutural; b) cofatores ou inibidores enzimáticos; e c) ligantes de receptores. Observe a seguir as principais apolipoproteínas e sua função no metabolismo dos lipídeos. ApoA1: associada à HDL, é responsável por ativar a lecitina colesterol aciltransferase (LCAT), que catalisa a formação de ésteres de colesterol a partir de colesterol e fosfatidilcolina. Na partícula de HDL nascente, a LCAT converte o colesterol obtido pela HDL dos remanescentes de quilomícrons e VLDL em ésteres de colesterol, transformando a HDL nascente em HDL madura. Essa apolipoproteína também é capaz de interagir com receptores do tipo ABC (do inglês ATP-binding cassette), que fazem o transporte de colesterol da célula para a lipoproteína, ocasionando o retorno de colesterol da periferia para o fígado. Por esse motivo, a HDL é considerada como o “colesterol bom” e altos níveis de HDL são positivamente correlacionados à prática de exercícios físicos e menor risco de desenvolvimento de doenças cardiovasculares. ApoB48: associada aos quilomícrons, é a apolipoproteínaque caracteriza essa lipoproteína. Sua denominação deriva do fato de que seu tamanho é 48% do tamanho da ApoB100, ou seja, ela é formada pela transcrição do mesmo gene da ApoB100, sendo ele interrompido em um ponto que corresponde a 48% do tamanho total. ApoB100: associada à VLDL, e, consequentemente, à LDL, é reconhecida pelos receptores específicos de LDL que promovem a endocitose dessa par- tícula para metabolização. A ApoB100 é uma das proteínas simples (apenas uma cadeia) mais longas. ApoCII: presente na HDL, que a transfere para as outras lipoproteínas quando interage com elas na circulação. É capaz de ativar a LPL para que ocorra a hidrólise dos triacilgliceróis e captação dos ácidos graxos livres pelo tecido-alvo. ApoE: presente na HDL, que a transfere para as outras lipoproteínas ao interagir com elas na circulação, é responsável por ligação ao receptor hepático e, consequentemente, pela depuração de VLDL e remanescentes de quilomícrons da circulação. Veja na Figura 2 os principais tecidos e células envolvidos no metabolismo das lipoproteínas. Síntese e papel das lipoproteínas plasmáticas8 Figura 2. Transporte de lipídeos pelas lipoproteínas plasmáticas. Os lipídeos necessitam de mecanismos específicos para serem transportados pela circulação. Dessa forma, diversas lipoproteínas plasmáticas com funções e composições distintas realizam a distribuição desses compostos pelo plasma sanguíneo. Quilomícron e VLDL são os distribuidores de triacilgliceróis para tecido adiposo e músculo esquelético por meio da atuação da LPL. A LDL é a distribuidora de colesterol para todas as células que necessitam desse composto, mas, quando em excesso na circulação, pode ser captada por macrófagos, gerando células espumosas e risco de desenvolvimento de aterosclerose. A HDL é a responsável pelo transporte reverso de colesterol, centralizando no fígado o metabolismo desse composto, que pode dar origem a sais biliares e vários outros derivados. Fonte: Adaptada de Nelson e Cox (2014, p. 867). Desbalanço no metabolismo das lipoproteínas pode culminar em dislipidemias Durante o período em que se deram os processos evolutivos que culminaram com o desenvolvimento e a evolução do corpo humano, o estilo de vida era completamente diferente (sociedade caçadora/coletora) e o alimento nem sempre disponível. Atualmente, o sobrepeso e a obesidade são tão frequentes ou mais do que a desnutrição, sendo ambos reconhecidos, junto ao diabetes melito, como graves problemas de saúde pública (WORLD..., 2018). 9Síntese e papel das lipoproteínas plasmáticas O excesso de tecido adiposo e de gorduras circulantes podem culminar em prejuízo para todo o corpo por favorecerem o surgimento da resistência periférica à insulina e a síntese e secreção de citocinas pró-inflamatórias pelo tecido adiposo (NELSON; COX, 2014). Dislipidemia é um termo genérico que se refere ao aumento de lipídeos circulantes, na forma de lipoproteínas (especialmente LDL e VLDL, sendo que a medida desta última dá uma ideia dos níveis de triglicerídeos circulantes). Geralmente, esse quadro é resultante do excesso de nutrientes (alimen- tação excessiva) associado à pouca atividade física (sedentarismo). Na sociedade moderna, em que os alimentos apresentam conteúdo calórico elevado, as porções servidas são cada vez maiores e há facilidade do transporte por meio do uso de automóveis, transporte coletivo, etc., é cada vez mais comum o desenvolvimento de dislipidemias mesmo durante a infância e adolescência. Laboratorialmente, é possível classificar as dislipidemias nas seguintes categorias: hipercolesterolemia isolada, hipertrigliceridemia isolada, hiperlipi- demia mista (tanto colesterol quanto triglicerídeos estão elevados) e diminuição de HDL, sendo que esta pode ser isolada ou associada ao aumento do LDL ou dos triglicerídeos (ABADI; BUDEL, 2011). As dislipidemias geralmente são acompanhadas de um quadro de síndrome metabólica, em que há alteração da pressão arterial, aumento dos níveis de glicemia de jejum e sobrepeso. Os principais fatores associados ao desenvolvi- mento da síndrome metabólica incluem o tabagismo, o alcoolismo, a ingestão calórica excessiva e doenças diversas que alteram o metabolismo energético. Um desfecho grave relacionado às dislipidemias é o desenvolvimento de placas de ateroma, as quais podem ocluir vasos sanguíneos e causar infarto do miocárdio e acidente vascular encefálico. As placas são constituídas por partículas de LDL oxidadas e por células sanguíneas do sistema de defesa que, ao tentar combater a inflamação endotelial, acabam se tornando “células espumosas” e piorando o quadro. As células espumosas expressam receptores inespecíficos e captam ainda mais LDL oxidado, contribuindo para a formação da placa de ateroma. Possíveis medidas para combater esse quadro de síndrome metabólica e impedir que ele culmine em diabetes e em placas de aterosclerose envolvem várias mudanças no estilo de vida. Por exemplo, deve haver um controle da dieta para evitar a ingestão de muitos alimentos com alto aporte energético (ricos em carboidratos e em gorduras). Também deve ocorrer o abandono do sedentarismo e a adoção de atividades físicas regulares. Quando necessário, é útil fazer uso de medicamentos para controle da colesterolemia e glicemia. Assim, é possível concluir que alterações nos processos bioenergéticos cor- porais devem ser bem controlados para que não se tornem ameaças ao bom funcionamento do organismo. Veja o Quadro 2 a seguir. Síntese e papel das lipoproteínas plasmáticas10 Acesse o link a seguir e leia a atualização da Diretriz Brasileira de Dislipidemias e Pre- venção da Aterosclerose (2017) para conhecer os valores considerados desejáveis em adultos saudáveis. https://goo.gl/KU2HRr Como um exemplo da importância que o gerenciamento dos lipídeos exerce em todo o organismo, temos o envolvimento do ApoE4 na suscetibilidade ao desenvolvimento da doença de Alzheimer. Essa variação alélica da ApoE ocorre em cerca de 7% da população e aumenta em 16 vezes as chances do desenvolvimento dessa doença. A razão parece ser a formação de complexos estáveis com as placas de proteína β-amiloide, proteína relacionada ao estabelecimento do Alzheimer. Fonte: Adaptado de Nelson e Cox (2014, p. 867). Lipoproteínas Quilomícrons VLDL LDL HDL Local de síntese Intestino Fígado Sangue Intestino / fígado Composição >> TG >> TG >> colesterol > proteína Função Distribuir ácidos graxos e fosfolipídeos para tecido adiposo, músculo e outros Distribuir colesterol para todas as células Trocas com outras lipoproteínas/ transporte reverso de colesterol Deriva de Lipídeos dieta Lipídeos que o fígado sintetiza a partir de quilomícrons remanescentes, carboidratos e proteínas em excesso na dieta Proteínas que o fígado sintetiza Quadro 2. Características das lipoproteínas plasmáticas 11Síntese e papel das lipoproteínas plasmáticas ABADI, L.B.; BUDEL, J.M. Aspectos clínicos laboratoriais das dislipidemias. Cadernos da Escola de Saú de, Curitiba, v.1, n. 5, p. 182-195, 2011. Disponível em: <http://portaldepe- riodicos.unibrasil.com.br/index.php/cadernossaude/article/view/2328>. Acesso em: 26 out. 2018. NELSON, D. L.; COX, M. Princípios de bioquímica de Lehninger. 6. ed. Porto Alegre: Art- med, 2014. RODWELL, V. et al. Bioquímica ilustrada de Harper. 30. ed. Porto Alegre: Penso, 2018. VOET, D.; VOET, J. G. Bioquímica. 4. ed. Porto Alegre: Artmed, 2013. WORLD HEALTH ORGANIZATION. Obesity and overweight. 2018. Disponível em: <http:// www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/obesity-and-overweight>. Acesso em: 26 out. 2018. Síntese e papel das lipoproteínas plasmáticas12 Conteúdo:
Compartilhar