3 1LIVRO - BIOQUIMICA APLICADA - Principais vias metabólicas e de conjugação com ácido glicurônico

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BIOQUÍMICA 
APLICADA
Daikelly Iglesias Braghirolli
Principais vias metabólicas 
e de conjugação com 
ácido glicurônico
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
 Caracterizar quimicamente uma reação de glicuronidação.
 Identificar as vias metabólicas com participação da reação de
glicuronidação.
 Reconhecer a importância das reações de glicuronidação no meta-
bolismo de fármacos e da bilirrubina.
Introdução
As reações de glicuronidação consistem na conjugação do cofator ácido 
glicurônico a moléculas endógenas, como a bilirrubina, ou exógenas, 
como fármacos ou outros xenobióticos. A conjugação com ácido gli-
curônico aumenta a hidrofilicidade de tais moléculas, facilitando a sua 
excreção a partir do nosso organismo. Ainda, normalmente a glicuronida-
ção reduz a atividade farmacológica dos fármacos. Assim, essas reações 
desempenham um importante papel no que se refere à destoxificação 
do organismo.
Neste capítulo, você vai estudar as reações de glicuronidação e 
identificar a importância dessas reações para a excreção de substâncias 
químicas endógenas e exógenas do nosso organismo.
Reações de glicuronidação
As reações de glicuronidação são bastante importantes para a eliminação de 
compostos endógenos e exógenos. Elas são cruciais para a excreção de bilirru-
binas e, também, para a excreção de vários xenobióticos do nosso organismo.
As reações de glicuronidação se referem a reações em que o grupo ácido 
glicurônico é ligado covalentemente à molécula de um substrato. Essas reações 
são catalisadas pelas enzimas UDP-glicuronosiltransferases (UGTs), que apre-
sentam como cofator a uridina difosfato UDP-ácido glicurônico. As reações de 
glicuronidação ocorrem por meio de um mecanismo de substituição nucleofílica 
de segunda ordem (SN2) (reação que ocorre em uma única etapa, em que o 
átomo de carbono que exibia hibridização sp3 passa a ter hibridização sp2). 
Na glicuronidação, as enzimas UGTs catalisam a transferência do ácido 
glicurônico (conjugação) do cofator UDP-ácido glicurônico à molécula do 
substrato. O ácido glicurônico é ligado a grupos nucleofílicos da molécula 
do substrato, tais como hidroxila (-OH), carboxila (-COOH), sulfurila (-SO2), 
carbonila (C = O) ou a aminas (-NH2), por meio da formação de uma ligação 
éter, éster ou amida. Ao final da reação, um ácido β-D-glicopiranosidurônico 
(ou glicuronídeo) é formado e o grupo UDP é liberado. Em razão do meca-
nismo empregado na reação de glicuronidação, o átomo de carbono 1 do 
ácido glicurônico tem sua configuração invertida e, assim, o glicuronídeo 
apresenta uma configuração beta (SILVA, 2010; BRUNTON; CHABNER; 
KNOLLMANN, 2012; ROWLAND; MINERS; MACKENZIE, 2013). Observe 
a Figura 1 a seguir.
Figura 1. Representação de uma reação de glicuronidação.
Fonte: Brunton, Chabner e Knollmann (2012, p. 128).
O ácido glicurônico apresenta uma característica bastante hidrofílica em 
razão, principalmente, do grupo carboxila presente em seu carbono 6. Dessa 
forma, os produtos derivados das reações de glicuronidação tornam-se mais 
solúveis em água e apresentam maior dificuldade em atravessar as membranas 
celulares, o que facilita a sua excreção. Os glicuronídeos são excretados prin-
cipalmente na urina, como também podem ser secretados na bile (BRUNTON; 
CHABNER; KNOLLMANN, 2012).
Principais vias metabólicas e de conjugação com ácido glicurônico2
Quando secretados na bile, os glicuronídeos chegam até o intestino, onde 
são excretados junto às fezes. Contudo, esses compostos podem acabar sofrendo 
a ação de enzimas bacterianas, como a β-glicuronidase. Essa enzima cliva o 
glicuronídeo, liberando o ácido glicurônico do composto. Em sua forma não 
conjugada, o composto pode acabar sendo novamente absorvido pelo epitélio 
intestinal, retornando ao fígado por meio dos ramos da veia porta, que com-
põem a circulação entero-hepática. Esse mecanismo pode prolongar o tempo 
de permanência de um xenobiótico no organismo. À medida que é absorvido, 
o tempo de meia-vida (t1/2) do fármaco ou de outra molécula química exógena 
acaba sendo aumentado (LINARDI et al., 2016).
O ácido glicurônico é um derivado da glicose, um monossacarídeo de seis átomos 
de carbono. Ele é formado a partir da oxidação do carbono 6 da molécula de glicose, 
pela enzima glicose-1-fosfato. Nessa reação, a hidroxila (-OH) ligada ao carbono 6 da 
molécula é substituída por um grupo ácido carboxílico (-COOH). No pH fisiológico, 
esse grupo ácido encontra-se ionizado e, por isso, esse composto é nomeado como 
glicuronato (NELSON; COX, 2014). A ligação do ácido glicurônico a moléculas lipofílicas 
as torna mais hidrofílicas, facilitando a sua excreção (PINTO, 2017). 
Glicuronosiltransferases
As UGTs constituem uma superfamília de isoformas enzimáticas, que são divi-
didas em quatro famílias principais: 1, 2, 3 e 8. Cerca de 22 isoformas já foram 
identifi cadas em seres humanos. Tais isoformas apresentam uma região de 29 
aminoácidos bastante conservada. Acredita-se que essa região se trata do sítio 
de ligação com o UDP-ácido glicurônico (SANCHEZ-DOMINGUEZ et al., 
2018; OUZZINE et al., 2014). Cada isoforma dessa família enzimática apresenta 
determinado grau de seletividade para certo substrato. Por exemplo, substratos 
com grupos ácidos carboxílicos normalmente são metabolizados pelas isoformas 
UGT1A3 e UGT1A8; fenóis, pelas isoformas UGT1A1, UGT1A6 e UGT1A8; 
aminas primárias, pelas isoformas UGT1A6, UGT1A8 e UGT1A4 (PINTO, 2017).
As UGTs são localizadas na membrana do retículo endoplasmático celu-
lar, em sua face luminal. Elas estão presentes em vários órgãos, como rins, 
pele, intestino, cérebro e, principalmente, fígado (ROWLAND; MINERS; 
MACKENZIE, 2013).
3Principais vias metabólicas e de conjugação com ácido glicurônico
Mutações nos genes que codificam as UGTs podem ocasionar alterações 
bastante graves para o organismo. A redução da atividade de algumas isoformas 
dessa família pode acarretar redução da eliminação de xenobióticos e também 
de bilirrubinas (SANCHEZ-DOMINGUEZ et al., 2018).
A importância da glicuronidação para a eliminação de 
xenobióticos
Os xenobióticos são substâncias químicas estranhas, exógenas, ao nosso 
organismo. Os fármacos e os agentes tóxicos são exemplos de xenobióticos. 
A maior parte dos xenobióticos são lipofílicos, o que facilita a sua absorção 
em nosso organismo. Contudo, a natureza lipofílica dessas moléculas também 
difi culta a sua excreção. A maior parte dos fármacos e de outros xenobióticos 
são excretados pelo sistema renal, junto à urina. Essas moléculas são fi ltradas 
no glomérulo renal, contudo, em razão de sua característica lipofílica, são 
capazes de permear as membranas celulares dos túbulos renais, sendo reab-
sorvidas (LINARDI et al., 2016; GOLAN et al., 2014).
Para facilitar a sua excreção, os xenobióticos são submetidos às reações de 
biotransformação. A biotransformação compreende um conjunto de reações 
que ocasionam modificações na estrutura do xenobiótico, tornando-o mais 
hidrofílico. O processo de biotransformação, ou metabolismo, ocorre majo-
ritariamente no fígado e é dividido em dois grupos de reações, as reações de 
fase I e reações de fase II (LINARDI et al., 2016).
As reações de fase I, também chamadas reações não sintéticas ou reações 
catabólicas, consistem em pequenas modificações na estrutura do xenobió-
tico, em que pequenos grupos hidrofílicos (como -OH, -COOH, -O-, -SH e 
-NH2) são expostos ou inseridos em sua molécula. As reações de fase I são 
representadas por reações de oxidação, redução, hidrólise, ciclização e des-
ciclização. Grande parte das reações de fase I são catalisadas por enzimas da 
superfamília citocromo P450 (CYPs) (SILVA, 2010; BRUNTON; CHABNER; 
KNOLLMANN, 2012)
Ao passarem pelas reações de fase I, os xenobióticos tornam-se mais 
hidrofílicose muitos conseguem ser eliminados sem alterações adicionais. 
Contudo, algumas moléculas ainda precisam sofrer mais modificações para 
que se tornem suficientemente hidrofílicas e possam ser excretadas. Tais 
moléculas são submetidas a um segundo grupo de reações, as reações de 
fase II, também chamadas reações biossintéticas ou reações de conjugação 
(GOLAN et al., 2014; LINARDI et al., 2016).
Principais vias metabólicas e de conjugação com ácido glicurônico4
A fase II é formada por reações em que cofatores endógenos, bastante hi-
drofílicos (glutationa, sulfato, acetato, alguns aminoácidos e ácido glicurônico), 
são conjugados à molécula do xenobiótico. As reações de fase II possibilitam 
o grande aumento de hidrossolubilidade dos xenobióticos, que podem ser 
eliminados pela urina ou pela bile. Ainda, as reações de fase II normalmente 
formam xenobióticos inativos (LINARDI et al., 2016).
Dentre as reações de fase II, a reação de glicuronidação é uma das mais 
importantes. Os xenobióticos que apresentam grupos hidroxila, carboxila 
ou amina são facilmente ligados ao ácido glicurônico pelas UGTs (SILVA, 
2010). Dentre as diferentes enzimas expressas no fígado, UGT1A1, 1A3, 1A4, 
1A6, 1A9, 2B7 e 2B15 parecem ser as principais isoformas relacionadas à 
biotransformação hepática.
As reações de oxidação, catalisadas pelas CYPs, e de glicuronidação, 
catalisadas pelas UGTs, são as reações majoritariamente mais importantes 
da biotransformação de fármacos. Estima-se que as duas famílias de enzimas 
são responsáveis pelo metabolismo de cerca de 90% dos fármacos prescritos 
(ROWLAND; MINERS; MACKENZIE, 2013). Veja o Quadro 1. 
Fonte: Adaptado de Rowland, Miners e Mackenzie (2013).
UDP-glicuronosiltransferases Substratos 
UGT1A1  Carvedilol
  Etoposido
  Estradiol
UGT1A4  Amitriptilina
  Lamotrigina
  Olanzapina
UGT1A  Paracetamol
UGT2B7  Codeína
  Diclofenaco
  Morfina
  Naloxona
  Zidovudina
UGT2B15  Lorazepam
Quadro 1. Exemplos de xenobióticos biotransformados a partir das reações de glicuro-
nidação
5Principais vias metabólicas e de conjugação com ácido glicurônico
Interações medicamentosas envolvendo as UGTs
As interações medicamentosas são caracterizadas pela alteração do efeito 
terapêutico de um fármaco por outro. As UGTs são alvos de algumas interações 
medicamentosas bastante importantes. Algumas drogas ocasionam o aumento 
da atividade dessas enzimas, sendo chamadas indutoras, e outras podem causar 
a redução da sua atividade, sendo chamadas de inibidoras.
O antipsicótico ácido valproico, o antibiótico probenicida e o antifúngico 
fluconazol são fármacos que frequentemente ocasionam interações medicamen-
tosas envolvendo isoformas de UGTs. O ácido valproico e a probenicida inibem a 
isoenzima UGT2B7, por exemplo. Em função disso, os fármacos metabolizados 
por essa enzima podem acabar ficando mais tempo na corrente sanguínea, pois 
não conseguem ser eliminados. O fluconazol também é um importante inibidor 
da UGT2B7, apresentando uma importante interação com a zidovudina. Em 
função disso, o uso de fluconazol em pacientes HIV positivos, sob o uso de 
zidovudina, deve ser monitorado a fim de se evitar o aumento de efeitos não 
desejáveis da zidovudina ou, até mesmo, o desenvolvimento de efeitos tóxicos 
por ela (ROWLAND; MINERS; MACKENZIE, 2013). O fenobarbital é um 
anticonvulsivante que também interfere na atividade de UGTs. Ele é um indutor 
da isoenzima UGT1A1. Dessa forma, fármacos metabolizados pela UGT1A1 
podem ser eliminados mais rapidamente quando utilizados simultaneamente 
ao fenobarbital (ROWLAND; MINERS; MACKENZIE, 2013).
A reação de glicuronidação torna as moléculas dos xenobióticos bastante hidrofílicas. 
Além disso, como vimos anteriormente, a conjugação da molécula do xenobiótico 
ao ácido glicurônico, normalmente, reduz a atividade farmacológica dela. Contudo, 
para alguns fármacos, a glicuronidação pode acarretar um aumento da sua atividade. 
Um exemplo disso é a glicuronidação da morfina. A morfina é um analgésico opioide 
bastante potente. Após entrar na corrente sanguínea, rapidamente ela consegue 
passar pela barreira hematoencefálica e alcançar o sistema nervoso central (SNC), 
no qual interage com receptores opioides e desencadeia seu efeito terapêutico. A 
morfina é biotransformada por meio de reações de glicuronidação, que podem gerar 
dois produtos: a morfina-3-β-glicuronato e a morfina-6-β-glicuronato. Esse último é 
um metabólito formado em menor quantidade, contudo, que apresenta uma maior 
atividade sobre o SNC. Ele é cerca de 100 vezes mais potente que a própria morfina no 
que se refere à interação com o receptor opioide µ (ROWLAND; MINERS; MACKENZIE, 
2013; OUZZINE et al., 2014).
Principais vias metabólicas e de conjugação com ácido glicurônico6
O papel da glicuronidação na eliminação das 
bilirrubinas e de outras substâncias endógenas
As bilirrubinas são formadas a partir do metabolismo do grupamento heme, 
que está presente em diferentes proteínas, como a hemoglobina. As reações 
de glicuronidação também são bastante importantes para que as bilirrubinas 
sejam eliminadas. 
O grupamento ferro-porfirina, mais comumente chamado grupamento 
heme, está presente em diferentes proteínas que transportam ou catalisam 
reações com a participação do oxigênio. A hemoglobina presente nos eritrócitos 
representa a principal fonte de heme para a degradação. 
Os eritrócitos são degradados no sistema microssomal, principalmente, 
do fígado, do baço e da medula óssea. Nesse processo, o grupamento heme 
da hemoglobina é liberado e, então, degradado pela enzima hemeoxigenase. 
Nessa reação, o átomo de ferro e o monóxido de carbono são liberados e 
a estrutura orgânica do heme é convertida em biliverdina. A biliverdina é 
um derivado tetrapirrólico linear, isto é, apresenta uma estrutura molecular 
aberta. A biliverdina é reduzida à bilirrubina pela enzima biliverdina-redutase. 
A bilirrubina apresenta uma estrutura bastante hidrofóbica. Dessa forma, ela 
é transportada até o fígado e ligada à proteína albumina. Ao chegar no fígado, 
a bilirrubina é deslocada da albumina e transportada para o citosol dos hepa-
tócitos, sendo ligada a proteínas chamadas ligandinas e sofrendo conjugação. 
No retículo endoplasmático liso, a bilirrubina é conjugada ao ácido glicurô-
nico em uma reação catalisada pela isoenzima UGT1A1 (Figura 2), da família 
das glicuronosiltransferases. Essa reação ocorre em duas etapas. Inicialmente, 
um grupo ácido glicurônico é conjugado à molécula da bilirrubina, formando 
o complexo bilirrubina-monoglicuronato. Em seguida, esse composto é ligado 
a mais um ácido glicurônico, formando o diglicuronato de bilirrubina. O 
diglicuronato de bilirrubina apresenta maior hidrossolubilidade que o seu subs-
trato, sendo a principal forma de excreção da bilirrubina do nosso organismo. 
A bilirrubina livre (não conjugada) dificilmente é excretada do organismo, 
em razão de sua grande lipossolubilidade (PINTO, 2017).
Após sua formação, o diglicuronato de bilirrubina é transportado para 
os canalículos biliares, formando a bile. A bile é secretada no intestino del-
gado, onde o diglicuronato de bilirrubina é convertido em outros derivados 
por enzimas bacterianas. O principal produto dessas reações é o urobilino-
gênio, formado pela clivagem do diglicuronato de bilirrubina por enzimas 
β-glicuronidases. A maior parte do urobilinogênio é convertida, também por 
enzimas bacterianas, em estercobilina, que é excretada junto às fezes. Ainda, 
7Principais vias metabólicas e de conjugação com ácido glicurônico
uma pequena parte do urobilinogênio pode ser reabsorvida e, ao chegar no 
sangue, transportada até o sistema renal, sendo este convertido à urobilina, 
que é excretada na urina (NELSON; COX, 2014).
Figura 2. Conjugação da bilirrubina (lipossolúvel) e formação do diglicuronídeode bilir-
rubina (hidrossolúvel).
Fonte: Adaptada de Voet e Voet (2013, p. 1057) e Rodwell et al. (2018, p. 331). 
A hiperbilirrubinemia, isto é, o aumento das bilirrubinas na corrente sanguínea, pode 
ter diferentes causas, dentre elas a alteração da atividade da enzima UGT1A1. Aprenda 
um pouco mais sobre esse quadro clínico, acessando o link a seguir.
https://goo.gl/SLMX9L
Eliminação de outras substâncias endógenas 
por glicuronidação
Além de as reações de glicuronidação serem essenciais para a eliminação de 
bilirrubinas, elas também participam da eliminação de outras substâncias 
endógenas do nosso organismo, como ácidos graxos, hormônios esteroides 
e sais biliares. 
Hormônios esteroides são hormônios produzidos a partir da molécula de 
colesterol. Em função disso, apresentam natureza lipofílica. Esses hormô-
nios, incluindo os progestágenos, os estrogênios e os androgênios, podem ser 
Principais vias metabólicas e de conjugação com ácido glicurônico8
eliminados por meio da sua conjugação com o ácido glicurônico. A glicuro-
nidação também é importante para a eliminação de ácidos biliares, como o 
ácido hiocólico e o ácido hiodesoxicólico. As reações de glicuronidação de 
hormônios esteroides e de ácidos biliares é realizada pelas famílias UGT1 e 
UGT2 (TUKEY; STRASSBURG, 2000).
Alguns neurotransmissores do SNC também são conjugados ao ácido 
glicurônico para posterior eliminação. Os neurotransmissores dopamina 
e serotonina são metabolizados pela enzima monoamino oxidase (MAO). 
A dopamina é metabolizada pela MAO, originando o ácido 3,4-dihidro-
fenilacético (DOPAC), que ainda pode ser metabolizado pela enzima 
catecol-O-metiltransferase (COMT), originando o ácido homovanílico. 
A serotonina, por sua vez, é metabolizada pelas enzimas MAO e aldeído 
desidrogenase, originando o ácido 5-hidroxi-indolacético. Uma pequena 
parcela da dopamina e da serotonina, bem como de seus metabólitos, tam-
bém é biotransformada por reações de glicuronidação, que ocorrem tanto 
no SNC como em tecidos periféricos. A principal isoenzima relacionada 
à glicuronidação da dopamina é UGT1A10 e da serotonina é UGT1A6 
(OUZZINE et al., 2014).
Deficiências na atividade da isoenzima UGT1A1 podem ocasionar a redução da conjuga-
ção da bilirrubina. As alterações da enzima UGT1A1 podem ser diagnosticadas por meio 
de estudos moleculares, em que é analisado o gene que codifica essa proteína. Ainda, 
a deficiência da UGT1A1 pode acarretar em outras alterações laboratoriais, envolvendo 
a dosagem das bilirrubinas. As dosagens sanguíneas de bilirrubina total, bilirrubina 
direta e bilirrubina indireta podem ser realizadas. A bilirrubina direta se refere à fração 
da bilirrubina conjugada e a bilirrubina indireta se refere à fração de bilirrubina livre 
(não conjugada). Enquanto isso, a dosagem de bilirrubina total representa a soma da 
bilirrubina direta e da bilirrubina indireta. Quando há redução da atividade da enzima 
UGT1A1, a bilirrubina indireta encontra-se aumentada. O aumento dessa bilirrubina 
também pode ocasionar o aumento da bilirrubina total.
9Principais vias metabólicas e de conjugação com ácido glicurônico
BRUNTON, L. L.; CHABNER, B. A.; KNOLLMANN, B. C. As bases farmacológicas da terapêutica 
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3. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2014. 
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Principais vias metabólicas e de conjugação com ácido glicurônico10
Conteúdo: