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@medxu COLESTEROL E METABOLISMO DE ESTERÓIDES VISÃO GERAL ✓ Componente de membranas celulares, precursor de sais biliares, hormônios esteroides e vitamina D; ✓ Principais fontes de colesterol hepático: dieta, colesterol sintetizado nos tecidos extra-hepáticos, síntese de colesterol no fígado; ✓ Principais rotas de eliminação: lipoproteínas plasmáticas, colesterol livre na bile, ácidos/sais biliares. ESTRUTURA ✓ Esteróis: 8 a 10 átomos de carbono na cadeia lateral em C-17 e um grupo álcool hidroxila em C-3 são classificados como esteróis; Dietas contendo fitoesteroides são usadas no tratamento da hipercolesterolemia. ✓ Ésteres de colesterila : A maior parte do colesterol plasmático está em forma esterificada, com um ácido graxo ligado a C-3. SÍNTESE DE COLESTEROL ✓ Sintetizado principalmente no fígado, intestino, córtex adrenal e nos tecidos reprodutivos; ✓ Ocorre no citoplasma com enzimas encontradas no citosol e nas membranas do tecido endoplasmático; ✓ O carbono é derivado do acetato e os equivalentes redutores são doados pelo NADPH; ✓ A energia é derivada da hidrólise das ligações tioéster de alta energia da Acetil-CoA e de fosfatos terminais do ATP. ETAPAS DA SÍNTESE ✓ Síntese de 3-hidroxi-3-metilglutaril-CoA (HMG-CoA); @medxu Substrato: 2 Acetil-CoA Produto: Acetoacetil –CoA (4C) Enzima: Tiolase Cofatores: → CoA (sai) Substrato: Acetoacetil-CoA Produto: HMG-CoA (6C) Enzima: HMG-CoA-sintase Cofatores: Acetil-CoA → (entra) / → CoA (sai) EXTRA: As células do parênquima hepático possuem duas isoformas da enzima HMG-CoA-sintase: a citosólica usada na síntese do colesterol e a mitocondrial usada na síntese dos corpos cetônicos. ✓ Síntese do ácido mevalônico (mevalonato) Substrato: HMG-CoA Produto: Ácido mevalônico Enzima: HMG-CoA-redutase (IMPORTANTÍSSIMA) Cofatores: 2 NADPH + 2 H+ → 2 NADP+ → CoA EXTRA: HMG-CoA-redutase é uma proteína pertencente ao retículo endoplasmático. ✓ Síntese do colesterol Substrato: Ácido mevalônico (6C) Produto: Ácido 5-pirofosfomevalônico (6C) Enzima: Cinases Cofatores: Consumo de 2 ATP Substrato: Ácido 5-pirofosfomevalônico (6C) Produto: Isopentenilpirofosfato (IPP) (5C) Enzima: Descarboxilase Cofatores: Sai CO2 e P, consome 1 ATP Substrato: IPP (5C) Produto: 3,3-dimetilalilpirofosfato (DPP) (5C) Enzima: Isomerase Substrato: DPP (5C) Produto: Geranil-pirofosfato (GPP) (10C) Enzima: Transferase Cofatores: Entra um IPP e sai 2P @medxu Substrato: GPP (10C) Produto: Farnesil-pirofosfato (FPP) (15C) Enzima: Transferase Cofatores: Entra novamente outro IPP e sai 2P. Substrato: FPP (15C) Produto: Esqualeno (30C) Enzima: Esqualeno-sintase Cofatores: Entra um FPP, saindo 4P e reduzindo um NADPH Substrato: Esqualeno Produto: Lanosterol Enzima: Esqualeno-monoxigenase Cofatores: Entra O2, sai H2O e reduz um NADPH Substrato: Lanosterol Produto: Colesterol EXTRA: - O IPP é um precursor dos isoprenóides – o colesterol é um isoprenóide, assim como o dolicol e a ubiquinona; - A ligação covalente do farnesil a proteínas é chamada de prenilação e é um dos mecanismos de ancoragem de proteínas na membrana plasmática; - O esqualeno é formado por 6 unidades de isoprenóide e são utilizados 18 ATPs para sua formação; - Síndrome Smith-Lemli-Opitz (SLOS): aa, deficiência da enzima 7-desidrocolesterol-7- redutase, relativamente comum, anomalias em múltiplos sistemas. REGULAÇÃO DA SÍNTESE – Ação sobre a HMG-CoA – redutase: ✓ Regulação da expressão gênica por esteróis: Baixos níveis de colesterol – Clivagem do complexo PAC-PLERE – ativação do gene que ativa a HMG-CoA- redutase; @medxu ✓ Aceleração da degradação enzimática dependente do esterol: Altos níveis de colesterol – HMG-CoA-redutase se liga a proteínas Insigs – rápida degradação da HMG- CoA-redutase; ✓ Fosforilação/desfosforilação independentes de esteróis: Regulação pela AMP ou AMPK – as quais fosforilam a enzima – HMG-CoA fosforilada = inativa; ✓ Regulação hormonal: Insulina e tiroxina (ativam) e glucagon e glicocorticóides (inativam); ✓ Inibição por fármacos: Inibição por estatinas, semelhantes à HMG-CoA , logo se ligam à enzima e impedem que o substrato se ligue, impedindo assim a síntese do colesterol. DEGRADAÇÃO DO COLESTEROL ✓ A estrutura em anel do colesterol não pode ser metabolizada a CO2 e H2O em seres humanos; ✓ O anel esterol intacto é eliminado do corpo por conversão em ácidos biliares (fezes) e secreção do colesterol na bile (intestino); ✓ Uma parte do colesterol no intestino é modificada por bactérias antes da excreção: os principais compostos formados são os isômeros coprostanol (beta) e colestanol (alfa). ÁCIDOS E SAIS BILIARES ✓ A bile consiste em uma mistura aquosa de compostos orgânicos e inorgânicos; ✓ A fosfatidilcolina (lecitina) e sais biliares são quantitativamente os componentes orgânicos mais importantes da bile; ✓ A bile é sintetizada no fígado e pode ser liberada diretamente no duodeno, pelo dueto biliar comum, ou ser armazenada na vesícula biliar, quando não necessitada imediatamente para a digestão. ESTRUTURA ✓ Os ácidos biliares têm 24 carbonos, com dois ou três grupos hidroxila e uma cadeia lateral que termina em um grupo carboxílico; ✓ O pKa da carboxila é próximo a seis, portanto a carboxila não está completamente ionizada em pH fisiológico, o que explica o termo "ácido biliar“; ✓ Os ácidos biliares são compostos anfipáticos, nos quais @medxu os grupos hidroxila estão em posição α ("abaixo" do plano dos anéis) e os grupos metila estão em posição β ("acima" do plano dos anéis); ✓ Portanto, esses compostos apresentam uma face polar e uma apolar, e podem atuar como agentes emulsificantes no intestino, ajudando na preparação dos triacilgliceróis e de outros lipídeos complexos da dieta para a degradação pelas enzimas digestivas pancreáticas. SÍNTESE ✓ São sintetizados no fígado por uma rota metabólica composta por muitas etapas enzimáticas e que acontece em várias organelas; ✓ Os compostos resultantes mais comuns são o ácido cólico (um triol) e o ácido quenodesoxicólico (um diol), chamados de ácidos biliares "primários"; Substrato: Colesterol Produto: Ácido cólico Enzima: Colesterol-7-α-hidroxilase EXTRA: Etapa limitante da síntese = a introdução do grupo hidroxila no carbono 7 do núcleo esteroide pela colesterol-7-a-hidroxilase, uma enzima citocromo P450 (CYP) associada ao RE, encontrada somente no fígado. Essa enzima é inibida por ácido cólico. ✓ Antes de saírem do fígado se ligam à glicina ou à taurina e se transformam em: ácidos glicocólico e glicoquenodesoxicólico, e os ácidos taurocólico e tauroquenodesoxicólico (essa transformação gera pKa menor (da glicina), ou com um grupo sulfonado (da taurina), ambos completamente ionizados (com cargas negativas) em pH fisiológico) = essas formas conjugadas são os sais biliares! ✓ Os sais biliares são a única forma significativa de excreção do colesterol, tanto como metabólitos do colesterol quanto como agentes solubilizadores do colesterol na bile. AÇÃO DA FLORA INTESTINAL SOBRE OS SAIS BILIARES ✓ No intestino, bactérias podem remover glicina e taurina dos sais biliares, regenerando os ácidos biliares; ✓ Podem também converter alguns dos ácidos biliares primários em ácidos biliares "secundários" pela remoção de um grupo hidroxila, produzindo ácido desoxicólico a partir do ácido cólico e ácido litocólico a partir do ácido @medxu quenodesoxicólico. CIRCULAÇÃO ENTERO-HEPÁTICA ✓ Secreção de sais biliares na bile → Passagem pelo duodeno (conversão em ácidos biliares) →Absorção no íleo → Retorno ao fígado como uma mistura de ácidos e sais biliares = Circulação entero-hepática. ✓ Números:o fígado secreta por dia cerca de 15 a 30 g de sais biliares no duodeno, e somente 0,5 g (menos de 3 %) é perdido nas fezes. /O fígado sintetiza aproximadamente 0,5 g/dia de sais biliares a partir de colesterol para repor a quantidade perdida nas fezes; ✓ Sequestradores de ácidos biliares (colestiramina) = ligam ácidos biliares no intestino, diminuindo sua reabsorção e assim promovendo sua excreção, usados no tratamento da hipercolesterolemia (colesterol alto, afinal a maior remoção de ácidos biliares libera a inibição sobre a síntese hepática de ácidos biliares, desviando mais colesterol para essa rota). Fibras presentes na dieta também ligam sais biliares e aumentam a sua excreção. DEFICIÊNCIA DOS SAIS BILIARES ✓ O colesterol para sair do fígado para a bile deve ser acompanhado de fosfolipídeos e sais biliares, caso isso não ocorra há o risco do colesterol não ser solubilizado e precipitar: a colelitíase (pedra na vesícula). Entre as causas da doença, estão: 1) Deficiência de absorção de ácidos biliares no intestino, como a observada nos pacientes com doença ilíaca grave; 2) Obstrução do trato biliar, com interrupção da circulação entero-hepática; 3) Disfunção hepática grave, levando à diminuição da síntese de sais biliares, ou outras anormalidades na produção de bile; 4) Excessiva retroinibição da síntese de ácidos biliares, resultante de uma velocidade acelerada da reciclagem desses ácidos; 5) Aumento da excreção biliar de colesterol, como a produzida pelo uso de fibratos. (Nota: fibratos, como genfibrozila, são derivados do ácido fíbrico e usados para reduzir os níveis sanguíneos de triacilgliceróis, por meio da estimulação da β-oxidação de ácidos graxos); ✓ A colecistectomia laparoscópica (remoção cirúrgica da vesícula biliar por meio de uma pequena incisão) é @medxu atualmente o tratamento de escolha. Em pacientes que não podem ser submetidos ao tratamento cirúrgico, a administração oral de ácido quenodesoxicólico supre a falta de ácidos biliares e leva a uma gradual (meses até anos) dissolução dos cálculos biliares. LIPOPROTEÍNAS PLASMÁSTICAS TIPOS: Quilomicra (Q), Lipoproteínas de densidade muito baixa (VLDL), Lipoproteínas de densidade baixa (LDL) e Lipoproteínas de densidade alta (HDL). FUNÇÃO: - Manter a solubilidade dos seus componentes lipídicos no plasma; - Promover um eficiente mecanismo de transporte de lipídeos entre os tecidos. COMPOSIÇÃO: - Núcleo de lipídeos neutros (TAG e Ésteres de colesterol); - Camada anfipática (Apolipoproteínas, fosfolipídeos e colesterol livre não esterificado); SÍNTESE DA QUILOMICRA: ✓ Nas células da mucosa intestinal ✓ Transportam: triacilgliceróis, colesterol, vitaminas lipossolúveis e ésteres de colesterol da dieta. ✓ Etapas: 1. Síntese das apolipoproteínas : a apolipoproteína B-48 é exclusiva dos quilomicra, sua síntese inicia no RER, sendo glicosilada enquanto se move através do RE e do aparelho de Golgi. 2. Montagem dos quilomicra: a proteína PMT carrega a apo B-48 com os lipídeos; as partículas são acondicionadas em vesículas secretórias, que fusionam-se com a membrana plasmática, liberando as lipoproteínas no sistema linfático e, posteriormente, no sangue. 3. Modificação dos quilomicra nascentes: a partícula liberada pelas células da mucosa intestinal é chamada quilomícron "nascente", por ser funcionalmente incompleta; no plasma é rapidamente modificada, recebendo as apolipoproteínas E e C; APO C-11: ativação da lipase lipoproteica, enzima que degrada os TAG dos quilomicra. @medxu 4. Degradação dos triacilgliceróis pela lipase lipoproteica: enzima extracelular ancorada por heparan sulfato à parede dos capilares da maioria dos tecidos; hidrolisa os TAG carregados pela APO C-II, formando ácidos graxos livres e glicerol. 5. Regulação da atividade da lipase lipoproteica: estimulada pela INSULINA (estado alimentado); iIsômeros da lipase lipoproteica têm diferentes valores de Km para TAG. 6. Formação dos remanescentes de quilomicra: 90% do TAG degradado; os remanescentes de quilomicra ligam- se a receptores e são captados pelos hepatócitos por endocitose; as apolipoproteínas, os ésteres de colesterol e os outros componentes dos remanescentes de quilomicra endocitados são degradadas por hidrólise, liberando aminoácidos, colesterol livre e ácidos graxos. METABOLISMO DA VLDL: 1. Liberação das VLDL ✓ As VLDL são secretadas, pelo fígado, diretamente no sangue como partículas de VLDL "nascentes" contendo APO B-100; ✓ Abetalipoproteinemia: proteína microssomal transferidora de triacilgliceróis. 2. Modificação das VLDL circulantes ✓ Na circulação, os triacilgliceróis das VLDL são degradados pela lipase lipoproteica - menores e mais densas; ✓ Alguns TAGs são transferidos das VLDL para as HDL em uma reação de troca. 3. Produção de LDL a partir de VLDL no plasma ✓ As VLDL são convertidas, no plasma, em LDL; ✓ Durante essa transição, são observadas partículas de tamanho intermediário, as lipoproteínas de densidade intermediária (IDL) ou "remanescentes" de VLDL; ✓ As IDL também podem ser captadas pelas células, por endocitose mediada por receptor que usa APO E como ligante. METABOLISMO DA LDL ✓ Função: prover colesterol para os tecidos periféricos, sendo necessária a entrada delas na célula; @medxu ✓ Essa entrada é possível graças à presença de receptores que reconhecem as proteínas APO B100/ APO E; ✓ Após a ligação, ocorre a entrada dessa substância por endocitose; ✓ Vesículas contendo LDL perdem as capas de Clatrina e se fundem; ✓ Devido à diminuição de pH, os receptores são liberados; ✓ Os receptores podem ser reaproveitados, enquanto as lipoproteínas serão degradadas nos lisossomos, por enzimas hidrolíticas. METABOLISMO DA HDL ✓ Função: servem de reservatório para as apolipoproteínas CLL e E; são ótimas receptoras de colesterol não- esterificado pelo fato de possuírem alta concentração de fosfolipídeos. EFEITOS DO COLESTEROL ENDOCITADO NA CÉLULA ✓ A presença de colesterol dentro da célula resulta em efeitos que diminuem ou até impedem a síntese de novas moléculas de colesterol; ✓ Caso não haja necessidade do uso de colesterol, ele será esterificado pela Acil-CoA (colesterol-aciltransferase); ✓ Além dos receptores de LDL, existe outra forma de captar essas lipoproteínas, os macrofágos possuem, em grande quantidade, os chamados RECEPTORES REMOVEDORES CLASSE A (RR-A) - a expressão desses não é afetada pela quantidade de colesterol dentro da célula. LIPOPROTEÍNA A E DOENÇAS CARDÍACAS ✓ A lipoproteína A tem estrutura semelhante à LDL, porém distingue-se dessa devido à presença da Apolipoproteína A; ✓ Acredita-se que a LP (a), em altas concentrações no plasma, tenha responsabilidade no desenvolvimento de uma doença cardíaca. HORMÔNIOS ESTERÓIS ✓ Colesterol é precursor de todas as classes de hormônios esteroides: glicocorticóides (cortisol), mineralocorticóides (aldosterona) e hormônios sexuais (andrógenos, estrógenos e progestágenos); ✓ Ovários e placenta: síntese dos estrógenos; ✓ Testículos: síntese da testosterona; ✓ Córtex adrenal: síntese e secreção do cortisol, da @medxu aldosterona e dos andrógenos; ✓ São hidrofóbicos e por isso devem ser complexados com uma proteína plasmática. Ex: globulina ligadora de corticosteroides: transporte do cortisol; proteína ligadora de hormônios sexuais: transporte de esteroides sexuais. SÍNTESE DE HORMÔNIOS ESTEROIDES ✓ Envolve o encurtamento da cadeia hidrocarbonada do colesterol e a hidroxilação do anel esteroide; ✓ Etapa inicial: conversão do colesterol em pregnenolona (reação limitante da velocidade); catalisada pela enzima desmolase, localizada na membrana interna da mitocôndria; ✓ NADPH e oxigênio molecular são necessáriospara essa reação; ✓ Origem do colesterol: síntese endógena (nas lipoproteínas) ou ter sido liberado dos ésteres de colesterol armazenados no citosol; ✓ Precursor dos esteróides: pregnenolona ✓ A pregnenolona é oxidada e isomerizada a progesterona, uma progestina, que depois é modificada, dando origem a outros hormônios esteróides por reações de hidroxilação que ocorrem no retículo endoplasmático e na mitocôndria. EXTRA: Doenças genéticas causadas por deficiências em etapas específicas da biossíntese de hormônios esteroides = hiperplasias congênitas da adrenal : 1. Deficiência da 3-ß- hidroxiesteróide-desidrogenase: ✓ Ausência de glicocorticoides, mineralocorticoides, andrógenos ou estrógenos ativos; ✓ Grande secreção de sais na urina (diminuição da aldosterona); ✓ As pessoas do sexo masculino não são completamente virilizadas devido ao comprometimento da produção de testosterona; ✓ As pessoas do sexo feminino são levemente virilizadas devido ao nível elevado de DHEA que precisa dessa enzima para se converter em progesterona. Substrato: Colesterol Produto: Pregnenolona Enzima: Desmolase Substrato: Pregnenolona Produto: Progesterona @medxu Enzima: 3-ß- hidroxiesteróide-desidrogenase 2. Deficiência da 17-α-hidroxilase: ✓ Diminuição da produção de hormônios sexuais ou de cortisol; ✓ O aumento de mineralocorticóides (a pregnenolona é convertida em precursores de mineralcorticóides) causa retenção de sódio e de líquidos e, consequentemente, hipertensão. Substrato: Progesterona Produto: 17-α-hidroxilase Enzima: 17-α-hidroxiprogesterona 3. Deficiência da 21-α-hidroxilase: ✓ Mais comum dessas deficiências (mais de 90% dos casos); ✓ Defeito na conversão dos precursores do cortisol e da aldosterona (mineralocorticóides e glicocorticóides estão praticamente ausentes ou deficientes). O acúmulo desses precursores são desviados para a produção de andrógenos; ✓ A grande produção de andrógenos leva à masculinização da genitália externa em indivíduos do sexo feminino e à virilização precoce em indivíduos do sexo masculino. Substrato: Progesterona Produto: 11-desoxicorticosterona Enzima: 21-α-hidroxilase Substrato: 17-α-hidroxiprogesterona Produto: 21-α-hidroxilase Enzima: 11-desoxicortisol 4. Deficiência da 11-ß-hidroxilase: ✓ Diminuição de cortisol, aldosterona e corticosterona no soro; ✓ Aumento na produção de desoxicorticosterona causa retenção de líquido. Uma vez que esse hormônio suprime o sistema renina/angiotensina (relacionado com o controle da pressão arterial), causa hipertensão com baixa renina; Substrato: 11-desoxicorticosterona Produto: aldosterona @medxu Enzima: 11-ß-hidroxilase corticosterona Substrato: 11-desoxicortisol Produto: 11-ß-hidroxilase Enzima: cortisol SECREÇÃO DE HORMÔNIOS ESTERÓIDES PELO CÓRTEX DA ADRENAL ✓ Cortisol: sua secreção é controlada pelo hipotálamo; em situações de estresse grave (ex: infecção) o hormônio liberador da corticotrofina (CRH), produzido pelo hipotálamo, viaja por uma rede de capilares até o lobo anterior da hipófise, onde induz a produção e secreção do hormônio adrenocorticotrófico (ACTH ou corticotrofina). O ACTH é chamado de “hormônio do estresse” e estimula o córtex adrenal a sintetizar e secretar o cortisol. Esse hormônio induz o organismo a responder ao estresse em função de seus efeitos sobre o metabolismo intermediário e sobre a resposta inflamatória. ✓ Aldosterona: secreção induzida pela diminuição da razão Na+ / K+ no plasma pelo hormônio angiotensina II. A angiotensina II é produzida a partir da angiotensina I pela enzima ECA. O efeito primário da aldosterona ocorre nos túbulos renais, onde estimula a captação de sódio e a excreção de potássio. ✓ Andrógenos: a produção é feita tanto pela camada interna, quanto pela camada média do córtex da adrenal. Quando produzidos pela adrenal são poucos ativos, mas nos tecidos periféricos são convertidos em testosterona e estradiol. SECREÇÃO DE HORMÔNIOS ESTERÓIDES PELAS GÔNADAS ✓ Testículos e ovários sintetizam hormônios necessários para o desenvolvimento físico e para a reprodução; ✓ Hormônio liberador de gonadotrofinas: estimula a hipófise anterior a liberar hormônio luteinizante (LH) e hormônio folículo-estimulante (FSH); ✓ LH: estimula os testículos a produzir testosterona e os ovários a produzirem estrógenos e progesterona; ✓ FSH: regula o crescimento dos folículos ovarianos e estimula a espermatogênese nos testículos. @medxu MECANISMO DE AÇÃO DOS HORMÔNIOS ESTEROIDES ✓ O hormônio esteroide não é solúvel em água. Dessa forma, liga-se a proteínas para chegar na célula alvo. Alguns hormônios se ligam a proteínas específicas e movem-se como um complexo hormônio receptor em direção ao núcleo. ✓ A proteína receptora é agora capaz de se ligar em regiões específicas do DNA. Essas regiões são conhecidas como elementos de resposta a hormônios; ✓ Essa ligação tem efeito direto sobre o nível de transcrição local, o RNAm é produzido e, em seguida, codifica a síntese de proteínas específicas. INATIVAÇÃO DOS HORMÔNIOS ESTERÓIDES ✓ São geralmente convertidos no fígado em produtos metabólicos inativos, destinados a excreção; ✓ As reações são: redução de ligações insaturadas e a introdução de grupos hidroxila; as estruturas resultantes são transformadas em produtos mais solúveis pela conjugação com ácido glicurônico ou sulfato; ✓ 20 a 30% desses metabólitos são secretados para a bile e excretados nas fezes, enquanto o restante é liberado no sangue e filtrado nos rins, passando para urina. REFERÊNCIAS - Bioquímica Ilustrada - 5ª Ed. Autor, Harvey, Richard A.; Champe, Pamela C.; Ferrier, Denise R., Ph.d. - Não pertenço nenhuma das imagens, exceto desenhos!
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