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Hemoglobin� � Metabolism� d� Hem� 22/04/2021 Hemoglobina - Estrutura - Função - Avaliação Hemoglobinopatias - Anemia Falciforme - Talassemias (leitura) - Metemoglobinemia (seminários) Metabolismo do Heme - Biossíntese Porfirias - Catabolismo Icterícia e função hepática Funçõe� d� Hemoglobin� Transporte dos gases O2, CO2 Tamponamento do Sangue (pH) - Hb tem histidina (pka prox do sangue) Por qu� u� Sistem� d� Transport�? Distribuição do oxigênio por difusão limitaria tamanho Sistema circulatório permite ampla distribuição de sangue Solubilidade dos gases demanda sistema de transporte no sangue (gases tem baixa solubilidade em líquidos, se formasse bolhas geraria embolia, então é necessário um transportador = Hb) O transportador é a hemoglobina das hemácias Hemoglobin� (Hb) Formada por 4 cadeias polipeptídicas, sempre repetidas 2 a 2, de acordo com a fase da vida (adulto, feto, embrião) Cada cadeia contem um grupo heme, como grupo prostético, onde se liga o oxigênio, de forma cooperativa (a ligação do primeiro oxigênio ao primeiro dos 4 hemes, facilita a ligação do próximo, fenômeno que se repete até a ligação do quarto). A ligação do 4o é 300 vezes mais fácil do que do primeiro O oposto também é válido. O desligamento de um oxigênio facilita o desligamento dos outros. A HbA2 representa apenas 2% da Hb dos adultos FERRO 2 (ferroso) , cada Hb tem 4 cadeias, pode levar até 4 O2 ● globina pode ser a mioglobina, alfa… (subunidades da Hb) ● Hb = 4 hemes+ 4 globinas Cadeia� formadora� d� Hemoglobin� Pré e pós natal Alfa é produzida desde sempre, já a beta começa quando nasce. A gama é abundante apenas antes do nascimento Estrutur� d� Hemoglobin� Cristalografia de raio-X O Grup� Pr�tétic� Hem� Este grupo prostético é uma estrutura hidrofóbica, não peptídica, correspondendo à protoporfirina IX, com um átomo de ferro no centro. Faz cerca de 80 interações com a cadeia polipeptídica, envolvendo 18 resíduos de aminoácidos desta cadeia. Note que o conjunto de aneis formam uma estrutura planar aromática e o oxigênio se liga perpendicular a este plano O ferro ferroso (Fe2+) se liga aos 4 nitrogênios do anel porfirínico e ainda faz mais duas ligações. No caso de Hb e Mb, no plano perpendicular, uma delas é com uma histidina da cadeia peptídica (proximal) da globina e a outra está disponível para ligar oxigênio. A histidina distal não se liga diretamente. Apenas se aproxima e estabiliza a ligação com o oxigênio - O grupo heme não é exclusivo da Hb e Mb (está presente também em moléculas como citocromos, catalase, óxido nítrico sintase e peroxidase pois faz oxirredução, tranfere elétrons..) - O ambiente onde está inserida a hemeproteína define sua função - No caso da Hb e Mb o heme é capaz de ligar e desligar oxigênio - No caso do citocromo, ele liga e desliga elétrons, permitindo sua passagem - No caso da catalase, ele participa de reação de oxirredução, transformando o peróxido de hidrogênio em água e oxigênio A� Forma� Tens� (T) � Rel�ad� (R) d� Hb Em termos de organização estrutural, a hemoglobina é formada por dois heterodímeros alfa/beta . A subunidade alfa se liga à beta para formar estes dímeros através de fortes interações hidrofóbicas. A ligação entre um dímero alfa/beta e o outro se dá por ligações iônicas e pontes de hidrogênio, na forma desoxigenada. Quando a hemoglobina está oxigenada, algumas destas interações entre os dímeros são rompidas A ligação ao oxigênio diminui o número de pontes de hidrogênio entre os dímeros e isso promove a transição da forma tensa T (desoxigenada e com maiores interações inter dímeros) para a relaxada R da hemoglobina (oxigenada e com menos interações inter dímeros), facilitando a ligação de mais oxigênios. Relaxada = oxigenada Cooperatividad� A cada molécula de O2 que se liga à Hb, a afinidade de Hb por O2 aumenta, pois Hb se abre (T→R) facilitando a ligação de mais O2 A afinidade de ligação do quarto oxigênio é 300 vezes maior do que a afinidade de ligação do primeiro Este fenômeno pode ser entendido como um tipo de alosteria, pois a ligação do oxigênio em um sítio específico da molécula, modifica a afinidade desta por outro oxigênio em outro sítio É a cooperatividade que faz com que a curva de dissociação da Hb seja sigmoidal e não hiperbólica como a da Mb A Mb seria um péssimo liberador de O2 para os tecidos. Ela é funcional para receber O2 da Hb. Nos músculos a liberação de O2 pela Mb acontece sob demanda Curva� d� Dissociaçã� d� Oxigêni� De acordo com a quantidade de O2 dissolvido no sangue muda a saturação. Mb = mioglobina, continua saturada independente da quantidade de O2 dissolvida (fica nos músculos). HbF = hb fetal Verde e azul tem um bom seletor para saber quando libera O2 ou não. Quando mais a direita mais fácil está a liberação do O2 para tecidos (menor afinidade com O2). P50 = quantidade para saturar 50% Influência� sobr� � Curv� d� Dissociaçã� Ph diminuir, febre e aumento de DPG (bis-fosfoglicerato) desloca o gráfico para a direita - libera mais O2 no organismo. Efeit� d� 2,3-BPG O 2,3-BPG (2,3-bisfosfoglicerato), erroneamente encontrado em alguns livros como 2,3- DPG (2,3-difosfoglicerato), é produzido pelas hemácias e encontrado em grande concentração dentro destas (quase a mesma da Hb) Ao se ligar à Hb, o 2,3-BPG diminui a afinidade desta por O2, facilitando a liberação deste nos tecidos Se encontra em maior concentração nas hemácias de indivíduos adaptados a maiores altitudes (ar rarefeito) ou indivíduos acometidos por anemia, onde a celularidade presente não é suficiente para liberar todo o O2 necessário É produzido a partir de um desvio da via glicolítica, por ação da enzima bisfosfoglicerato mutase e pode ser reintroduzido na via por ação de uma fosfatase (vai ficar claro quando estudarmos a via glicolítica) Nas bolsas de sangue, o meio de armazenamento reduz a concentração de 2,3-BPG, podendo ser um problema para pacientes graves, pois no organismo a concentração leva de 6 a 24 horas para se normalizar. Nestes, as hemácias transfundidas em vez de liberarem O2, acabam absorvendo o disponível. Este problema surge em transfusões de grandes volumes A hemoglobina fetal HbF, não apresenta o sítio de ligação ao 2,3-BPG, logo, como não se liga ao 2,3-BPG, HbF tem mais afinidade por O2 do que HbA (hemoglobina adulta), o que faz com que o O2 migre do sangue materno para o sangue fetal Transport� d� CO2 (n� tecid�) carbomino-Hb = Co2 na Hb Transport� d� CO2 com� bicarbonat� CO2 atravessa a membrana da hemácia e sofre ação da anidrase carbônica e vira bicarbonato (tecidos) (pulmões) bicarbonato → Co2 (é eliminado) Oxímetr� O oxímetro mede a saturação de Hb com O2 (SatO2) de forma não invasiva. Basta instalar o dispositivo em uma extremidade translúcida (dedo ou orelha) e vai haver emissão e avaliação da fração absorvida a 660nm (visível) e 910nm (infravermelho). Nestes comprimentos de onda, é possível diferenciar HbO2 (oxihemoglobina) de HHb (desoxihemoglobina). Ele mede junto a pulsação e esta é necessária, para eliminar interferentes. Apenas quando os vasos expandem (batimento cardíaco), SatO2 é considerada, pois é quando o maior volume de sangue arterial está passando - pico da pulsação é quando tem sangue. A medida nos intervalos desta expansão é subtraída, logo interferentes como absorção por tecidos ou esmalte, não influenciam e sabe-se que a absorção observada foi do sangue. Fosse num momento único não saberia quanto da absorção é de tecidos do dedo. Oxímetros monitores, mede o tempo inteiro Anális� d� Séri� Vermelh� d� Sangu� (Part� d� Hemogram�) ● Contagem de Hemácias: automatizado ou em câmara de Neubauer sob microscópio (número de hemácias por volume de sangue – milhões/mm3) ● Hematócrito: centrifugação em capilar (altura coluna de hemácias/altura coluna total) (%) ● Concentração de Hb: espectrofotometria (g/dL) ● HCM (Hb corpuscular média): massa média de Hb/número de hemácias (pg) ● VCM (Volume corpuscular médio): hematócrito/contagem de hemácias (volume médio de cada hemácia em fentolitros) ● CHCM(concentração de Hb corpuscular média): Hb/hematócrito (g/dL) ● RDW (coeficiente de variação do volume eritroc Hemoglobinopatia� Doenças genéticas que provocam alterações da hemoglobina são chamadas de hemoglobinopatias. Aqui vamos estudar duas delas: Anemia Falciforme Talassemias Metemoglobinemias Anemi� Falciform� A troca de um aa na sequência primária da β-globina, devido a uma mutação gênica, altera sua carga líquida • gene da -globina (normal) - 5'... CCT GAG GAG ...3' Hemoglobina A Val-His-Leu-Tre-Pro-Glu-Glu-Lis- (hemoglobina normal) • gene da -globina (mutado) Hemoglobina S - 5'... CCT GTG GAG ...3' Hemoglobina S Val-His-Leu-Tre-Pro-Val-Glu-Lis- Patofisiologi� Anemi� Falciform� ● Perde a forma bicôncava para a forma de foice, perde a adaptabilidade aos vasos, entope pequenos vasos e os rompe por serem rígidas. ● falcização é comum na hipóxia (diminuição na oxigenação) ● Associada a regiões endêmicas de malária - plasmodium tem o ciclo dentro da hemácia normal. ● foice não transmite O2 Uma mutação pontual transforma a HbA em HbS, por alteração do gene da β-globina. Apenas em hipóxia, HbS polimeriza e forma fibras que distorcem os eritrócitos, que perdem a flexibilidade para passar pelos capilares sanguíneos, obstruindo estes, gerando mais hipóxia e microinfartos, resultando em dor severa O tratamento é feito pelo uso de hidroxiuréia, que aumenta a circulação de HbF (não tem beta, mas gama), transfusões regulares, analgésicos,.... Nos EUA é a doença hereditária do sangue mais comum, afetando 1 a cada 500 nascidos vivos entre os afroamericanos (vantagem evolutiva em região endêmica para malária). Por que? A sobrevida média de um eritrócito falciforme é de 20 dias, ou seja, 100 a menos do que o normal, levando à anemia e alterações ósseas, por hiperplasia medular compensatória Pode haver sobrecarga de ferro ● acompanha a migração para o polo positivo (Hb A = normal) ● traço falcêmico = heterozigoto Talassemi� Quais as alterações de hemoglobina encontradas na talassemia e quais os tipos de talassemia? Metabolism� d� Hem� Biossíntese ● Porfirias Catabolismo ● Bilirrubinas, Estercobilina, Urobilina Icterícias Bi�síntes� d� Hem� ● heme = molécula orgânica sintetizada em diferentes células a partir de glicina e succinil-coa ● Esses anéis são fotorreagentes, por isso podem ocasionar porfirias (urina / pele). O turnover diário é grande, para substituir as hemácias recolhidas da circulação O fígado tem ALAS1 (pra fazer heme para os citocromos) e o tecido eritróide ALAS2. A deficiência de ALAS2 é ligada a X e causa anemia sideroblástica Quando se produz mais heme do que globina, este se acumula, o Fe2+ vira Fe3+ e se chama hemina, que inibe a ALAS1 hepática. ALA = aminolevulinic acid ALAS = ALA sintase A� Porfirina� O heme é uma porfirina, ou seja, um composto cíclico, formado por quatro anéis pirrólicos unidos por pontes metenila, que se liga facilmente a metais PORFIRINAS são as moléculas e PORFIRIAS são as doenças por problemas de biossíntese e degradação de algumas destas porfirinas Porfiria� O conjunto de doenças (EIN) provocados por acúmulo de porfirinas (intermediários da biossíntese do heme), são chamadas de porfirias. Há porfirias hepáticas (P450 tem heme) e eritropoiéticas. A exposição do paciente à luz, com estes metabólitos acumulados, leva à formação de radicais livres tóxicos e lesões múltiplas. Há vários graus da doença, e diferentes manifestações inclusive cutâneas (lenda dos vampiros) – autossômico dominante O tratamento se dá com injeção de hemina para inibir ALAS1, uso de antioxidantes, como vit C, E, e A, flebotomia para evitar acúmulo de ferro, etc (o tratamento depende do tipo) Envenenamento por Chumbo: inibição de ferroquelatase e ALA-desidratase com acúmulo urinário de protoporfirina e ALA. Porfiria Intermitente Aguda: deficiência de hidroximetilbilano sintase, com acúmulo urinário de porfobilinogênio e ácido -aminolevulínico, fazendo a urina escurecer quando exposta à luz e ao ar. Os pacientes não são fotossensíveis. Porfiria Eritropoiética: deficiência de ferroquelatase, com acúmulo eritrocitário, medular e plasmático de protoporfirina. Os pacientes são fotossensíveis. Porfiria Variegata (aguda): deficiência de protoporfirinogênio oxidase, com acúmulo urinário de protoporfirinogênio IX e outros anteriores à inibição. Os pacientes são fotossensíveis. Coproporfiria Hereditária (aguda): deficiência de coproporfirinogênio oxidase, com acúmulo urinário de coproporfirinogênio III e outros anteriores à inibição. Os pacientes são fotossensíveis. Porfiria Cutânea Tarda (crônica): deficiência de uroporfirinogênio descarboxilase, com acúmulo urinário de uroporfirina. Os pacientes são fotossensíveis e é a porfiria mais comum. Sintomas mais tardios na vida, quando há exposição ao sol (bolhas, lesões de pele). Pode haver comprometimento hepático. Evitar álcool e HCV. Porfiria Eritropoiética Congênita: deficiência de uroporfirinogênio III sintase, com acúmulo urinário de uroporfirinogênio I e coproporfirinogênio I. Os pacientes são fotossensíveis. Catabolism� d� Hem� Após 120 dias na circulação, os eritrócitos são capturados e degradados pelo sistema reticuloendotelial (células fagocíticas), no fígado e no baço A bilirrubina resultante, cai na circulação, ligada à albumina, por ser pouco solúvel, e no fígado é glicuronidada, formando a bilirrubina conjugada, ou direta Fármacos de ligação à albumina podem desligar a bilirrubina desta, permitindo que chegue ao SNC, sendo neurotóxica, especialmente para bebês Aquela não-conjugada, é chamada de indireta, apenas pela forma como é medida no laboratório Quando a reação de van den Bergh é feita em solução aquosa, apenas a conjugada (direta) reage com o ácido sulfanílico diazotado, formando azodipirróis vermelhos. Quando a reação é feita em metanol, ambas são solúveis e desta forma se mede a bilirrubina total. Por subtração, se determina a bilirrubina indireta São indicadores de função hepática e biliar A incapacidade de conjugar, por deficiência de bilirrubina glicuronil transferase microssomal, gera a síndrome de Crigler-Najjar I e II e de Gilbert. O excesso de bilirrubina não-conjugada pode penetrar o SNC (kernicterus) Icteríci� (Jaundic�) Na icterícia hemolítica, a quantidade de heme gerada, supera a capacidade hepática de conjugar a bilirrubina. É a bilirrubina não-conjugada que promove a icterícia. A enzima que faz a conjugação hepática pode ter baixa atividade nos neonatos, especialmente prematuros, quando então, a fototerapia é utilizada para converter a bilirrubina em compostos mais solúveis para excreção renal, impedindo que atravesse a barreira hematoencefálica e lesem SNC (encefalopatia bilirrubínica = kernicterus) Na lesão hepatocelular o sistema de conjugação da bilirrubina com ácido glicurônico está comprometido Na colestase a bilirrubina conjugada não é levada ao intestino (falta estercobilina (acolia fecal) e urobilina),além de aumentar bilirrubina conjugada no sangue (hiperbilirrubinemia) Causas da Icterícia ● Hemólise ● Lesão hepatoceluar ● Colestase
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