Prévia do material em texto
Estrutura • É um grupo prostético de proteína constituído por protoporfirina IX e íon ferroso (Fe2+) • Protoporfirina IX: composto orgânico nitrogenado, sintetizado a partir de succinil-CoA (Ciclo de Krebs) e glicina; é uma molécula plana (confere ao Heme um formato achatado) • Proteínas que apresentam heme em sua estrutura são chamadas de geme proteínas • As heme proteínas são muito abundantes, por isso, tem grande importância na sua síntese e degradação do heme. Doenças da síntese do heme são chamadas de porfirias. Alterações da degradação e eliminação do heme são chamadas de icterícias ⤹ A heme proteína mais conhecida é a hemoglobina (presente nas hemácias), corresponde 15% da massa do sangue. Tem como função o transporte de oxigênio ⤹ Outra heme proteína importante é a mioglobina, responsável por armazenar oxigênio nos músculos ⤹ Citocromos da cadeia respiratória também são heme proteínas, encontradas em todas as células, são necessários para a formação de ATP na mitocôndria ⤹ Citocromos P450: família de enzimas que catalisam reações de oxidação em substratos exógenos (esteroides, ácidos graxos) e endógenos (fármacos, toxinas), distribuídos em muitos tecidos (mais encontrados no fígado) Síntese do Heme • Se inicia a partir de dois precursores intracelulares: succinil-CoA + glicina • Após 8 reações, o heme está sintetizado • Os mais importantes mediadores são: ácido aminolevulínico (ALA), porfobilinogênio (PBG) e porfirinogênios (intermediários após a reação do PBG) ⇢ Nessa reação há formação do ácido aminolevulínico (ALA), composto nitrogenado (oriundo da glicina) que estará presente no produto final Heme ⇢ São necessárias duas moléculas de ALA para síntese de porfobilinogênio (PBG) ⇢ Reage as duas moléculas de ALA para formar o PBG ⇢ Há a remoção de uma molécula de água ⇢ O PBG possui um anel pirrólico, que faz parte da estrutura final de Heme (possui quatro desses anéis) ⇢ São necessários quatro PBGs para sua formação (necessitando de 8 ALAs) ⇢ Após várias modificações no anel pirrólico, há a formação do protoporfinórico ⇢ A última reação corresponde a inserção do íon ferroso nessa molécula, formando o Heme REGULAÇÃO o A regulação da sua formação é feita por meio da regulação enzimática o No fígado, tanto o heme, quanto a glicose, causam inibição da enzima ALA sintase. Nesses casos, o mecanismo é por controle da expressão do gene o Nas células precursoras de hemácias, a ALA sintase não é regulada por heme e glicose Porfirias • Doenças causadas por defeitos na síntese de heme • Em sua maioria, são deficiências genéticas das enzimas da síntese do heme • Todas são condições raras • Sintomas podem ser ocasionados por intoxicação por chumbo jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce ⇢ Forma mais frequente de porfiria ⇢ Ocorre por deficiência do gene que codifica a enzima PBG desaminase (responsável por transformar PBG no próximo intermediário da síntese de heme – hidroximetilbiliano) ⇢ Características: episódios de intensa dor abdominal, mas nem todos apresentam esse sintoma, normalmente ocorre por consumo excessivo de álcool. Precisa ser diferenciada de emergências cirúrgicas, como, por exemplo, uma apendicite ⇢ Durante a crise, ocorre presença excessiva de ALA e PBG na urina, se acumulam, pois a baixa quantidade de heme estimula a enzima ALA sintase sintetizar ALA e PBG ⇢ Apresentam maior risco de sintomas mentais e psiquiátricos (devido ao excesso de PBG) ⇢ Tratamento: infusão de glicose e hemina (forma de heme que pode ser administrada aos pacientes) – inibem a enzima ALA sintase o Vários medicamentos aumentam a formação do citocromo P450, ativando a enzima ALA sintase, podendo intensificar o quadro de crise ⇢ O chumbo inibe a ALA desidratase (PBG sintase) e ferroquelatase ⇢ Ocorre aumento de ALA sem aumento de PBG ⇢ Ocorre também inibição de outras enzimas do organismo, por isso é muito perigoso ⇢ As porfirias que inibem a segunda metade da síntese de heme, podem levar ao acúmulo de porfirinogênios (intermediários da síntese do heme, que apresentam o anel tetrapirrólico fechado) – são ativados pela luz, podendo reagir com outros componentes teciduais, podem emitir luz quando expostos ao sol o Características: sensibilidade à luz, dermatite bolhosa em região exposta ao sol, deposição na pele e nos dentes Agudas: se apresentam dor abdominal aguda e sintomas neurológicos Crônicas: se apresentam fotossensibilidade Também podem ser classificadas como hepáticas (se o acúmulo dos intermediários ocorre no fígado) ou eritropoieticas (se o acúmulo dos intermediários ocorre nas células precursoras da formação de hemácias) Degradação do heme • Heme proteínas são muito abundantes no organismo humano • Há uma grande quantidade de heme que precisa ser degradado e eliminado todos os dias, caso não ocorra, há quadro de icterícia • Na degradação normal do heme, o produto final é a bilirrubina e esse processo ocorre no baço jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce • A maior parte da bilirrubina formada no organismo origina-se da destruição de hemácias senescentes por células fagocíticas, porém, não é a única forma da sua síntese. Todos os tecidos tem heme proteínas, como, por exemplo, os citocromos; quando essas substâncias precisam ser degradadas, seus componentes também são transformados em bilirrubinas • A bilirrubina é encaminhada ao fígado para sofrer modificação química e eliminação pelas vias biliares 1. Primeiramente, a enzima heme oxidase abre o anel pirrólico, formando biliverdina 2. A enzima biliverdina redutase, reduzindo a biliverdina em bilirrubina (predominantemente apolar) 3. No fígado, a bilirrubina é transformada em bilirrubina conjugada pela adição de dois açúcares em sua estrutura química, formando a bilirrubina diglicuronídeo (que é a conjugada) – bastante hidrossolúvel, isso facilita sua eliminação o Em condições fisiológicas normais, a única molécula que circula no sangue é a bilirrubina não conjugada 4. A bilirrubina conjugada é levada ao intestino pelas vias biliares ▪ Teste laboratorial de dosagem de bilirrubina no sangue ▪ Existe um composto químico que reage com a bilirrubina conjugada ou não ▪ A reação gera um produto colorido, que permite estimar a quantidade de bilirrubina no organismo ▪ Se este exame for feito com o reagente específico e o soro do indivíduo sem nenhum outro tratamento, a quantidade encontrada de bilirrubina é chamada de bilirrubina direta ▪ Devido à forte ligação com a albumina, a bilirrubina não conjugada não está acessível ao reagente específico nas condições desse procedimento, portanto, a dosagem revela apenas a quantidade de bilirrubina conjugada no sangue ▪ Para dosar também a bilirrubina não conjugada complexada com a albumina, é necessário o soro do paciente com álcool. Dessa forma, a albumina é desnaturada e libera a bilirrubina não conjugada e dessa forma, libera a quantidade das duas formas de bilirrubina no sangue – bilirrubina total ▪ Sabendo-se os valores da bilirrubina direta e total, é possível chegar indiretamente na quantidade de bilirrubina não conjugada. Para isso, calcula-se a diferença da bilirrubina total menos a bilirrubina direta Eliminação da bilirrubina • A bilirrubina conjugada segue pelos ductos biliares até o intestino. Chegando ao intestino, é convertida em outros compostos pelas bactérias da flora intestinal • A bilirrubina com metabólicos bacterianos, como a estercobilina, são pigmentos e conferem cor às fezes, sendo eliminados juntamente com a bilirrubina • Um dos metabólicos apresenta um especial interesse, o urobilinogênio. Também é usado como marcador como processo de degradação do heme. Esse composto é absorvidopelo intestino, circula pelo sangue chegando até os rins, onde vai ser eliminado pela urina ▪ Análise de vários aspectos da urina: pH, metabólitos, células, etc ▪ Relacionados ao metabolismo do heme, há marcação da bilirrubina e do urobilinogênio jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce o Indivíduos saudáveis devem apresentar o urobilinogênio, mas NÃO devem apresentar a bilirrubina na urina Icterícia • Quantidade aumentada de bilurribina no sangue • Deposição de bilirrubina em membranas lipídicas (pele e olhos) • São classificadas em relação a razão de acúmulo de bilirrubina no sangue: hemolítica (relacionadas à lise aumentada de hemácias), hepatocelular (lesões em hepatócitos) ou obstrutiva (barreiras ao fluxo normal da bile) o Recém-nascidos: imaturidade hepática • Uma das formas de se distinguir a origem de uma icterícia, é por meio da análise da quantidade de bilirrubina conjugada e não conjugada ▪ Uma lise intensa de hemácias causa o aumento da bilirrubina não conjugada ▪ O aumento dessa bilirrubina resulta no aumento da formação de bilirrubina conjugada no fígado. Normalmente, ela é eliminada por completo pelas vias biliares e não aparece no sangue ▪ Consequentemente, como chega mais bilirrubina conjugada no intestino, ocorre maior produção de urobilinogênio, que é excretado na urina ▪ Características: aumento da bilirrubina não conjugada no sangue e aumento do urobilinogênio na urina. Eventualmente, pode ocorrer também um aumento de bilirrubina conjugada no sangue, porém em menor quantidade ▪ Ocorre obstrução das vias biliares, que dificulta a eliminação de bile para o intestino ▪ Há aumento da bile nesses ductos, o que faz com que haja um refluxo de bilirrubina conjugada no sangue ▪ Caso essa obstrução seja muito grande, a bilirrubina conjugada pode ser eliminada na urina ▪ Características: aumento de bilirrubina não conjugada no sangue e aumento da bilirrubina na urina ▪ Caso essa obstrução permaneça por muito tempo, o quadro pode ocasionar lesões secundárias nos hepatócitos, resultando em aumento da bilirrubina não conjugada no sangue, seja por menor reação de conjugação, seja por lise dos hepatócitos ▪ Pode ocorrer devido a CAUSAS EXTRA-HEPÁTICAS (cálculos, neoplasia das vias biliares ou do pâncreas e o estreitamento das vias biliares, chamado de estenose); ou devido a CAUSAS INTRA-HEPÁTICAS (alterações patológicas dos hepatócitos ou induzida por uso de medicamentos que causam redução do fluxo de bile, chamado de colestase) ▪ Os hepatócitos são lesionados por infecções virais, hepatoxicidade por medicamentos ou por álcool (cirrose) ▪ Com a lesão dos hepatócitos, ocorre menor taxa de conjugação, favorecendo o aumento de bilirrubina não conjugada no sangue. Há também liberação de conteúdo celular dos hepatócitos no sangue, inclusive bilirrubina não conjugada e conjugada no sangue. A lesão também pode causar inflamação no parênquima hepático, causando obstrução de canalículos biliares intra- hepáticos, resultando no refluxo de bilirrubina conjugada no sangue ▪ Característica: aumento das duas formas de bilirrubina no sangue ▪ Imaturidade do sistema hepático de conjugação de bilirrubina no recém-nascido ▪ Pode ser agravado por hemólise neonatal ▪ Tratamento: fototerapia (a luz favorece a formação de isômeros mais solúveis de bilirrubina) Exames complementares que diferenciam as icterícias • As diferentes icterícias dão diferentes quantidades de bilirrubina, urobilinogênio, hematrócrito, enzimas ALP, GGT séricas e também enzimas AST, ALT séricas jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce Controle de pH • Concentração de H+ em relação a outros cátions plasmáticos – extremamente baixa (0,00004 mmol/L) → O íon sódio é o mais abundante (140 mmol/L) • Nas células, a concentração de pH é próxima de 7 (10-7 moles/L ou 100 nmoles/L) – pH=-log[H+] → pH arterial: 7,35 – 7,45 → pH venoso: 7,32 – 7,38 → [H+] arterial: 35-45 nmoles/L • O pH do sangue compatível com a vida é de 6,8 – 7,8 → [H+] do sangue: 16-160 nmol/L Produção de ácidos no metabolismo • Produção de gás carbônico: se combina com a água formando bicarbonato – 15-20 moles de H+ por dia • Ácido lático: produzido durante o metabolismo anaeróbico • Corpos cetônicos: produzidos no jejum ou sob o predomínio do hormônio glucagon • Ácido sulfúrico e fosfórico Importância da manutenção do pH → Conformação proteica → Afeta a ligação Hb com O2 – em pH ácido, a afinidade é menor → Afeta a concentração de íons na célula – quando há excesso de prótons na célula, há aumento de potássio para fora da célula, acarretando em uma hiperpotassemica/hipercalemia.; esse aumento pode acarretar em parada cardíaca. O aumento de prótons também afeta no transporte de cálcio, que é ligado à albumina, que por sua vez, em situações como essa, encontra seus sítios ativo inativados, levando a perda de cálcio nos ossos e na urina Tampões • servem para manter o controle do pH celular HA (ácido fraco) A- + H+ (base conjugada) • A adição de um ácido forte desloca o equilíbrio para a esquerda, fazendo o pH se manter constante • A adição de uma base forte há redução de prótons, o equilíbrio é deslocado para a direita, mantendo o pH constante → Fosfato inorgânico e orgânico → Proteínas: resíduos his → Tampão hemoglobina → Tampão bicarbonato – pKa 6,1 e pH 7,4 o Esse equilíbrio é mantido constante devido à ação dos rins e dos pulmões (produção de bicarbonato quando precisar ou degradá-lo quanto estiver em excesso) TRANSPORTE DE 02 E CO2: Gás carbônico • CO2 é transportado dissolvido, bicarbonato (principal forma de transporte) ou carbaminoHb se ligando à hemoglobina → sangue arterial: 5% carbaminoHb, 90% bicarbonato e 5% dissolvido → sangue venoso: 30% carbaminoHb, 60% bicarbonato e 10% dissolvido • Se difunde para o lugar em que está em menor quantidade, portanto, se difunde dos tecidos para os capilares. Tende a entrar nas hemácias, onde se combina com a água, formando bicarbonato e H+ - esse processo é mediado pela enzima anidrase carbônica, como a reação libera prótons, há diminuição do pH nos tecidos • Nos pulmões, por sua vez, há difusão do CO2 dos capilares para os alvéolos. Há uma reversão da reação, 50-100 mmoles/L por dia jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce liberando CO2 para fora do organismo, consumindo prótons, por isso, o pH se torna mais alto Oxigênio • O oxigênio é transportado pela hemoglobina, difundindo- se dos alvéolos para os capilares. A molécula se liga ao grupo heme. Essa ligação causa modificação na forma da hemoglobina, favorecendo a sua função de tampão • Nos tecidos, a pressão de O2 é baixa, assim como o pH (uma vez que há produção de CO2). Por outro lado, temos a hemoglobina chegando oxigenada aos tecidos, tendendo a se desoxigenar devido à sua baixa afinidade pelo pH baixo. A liberação de O2 causa a liberação de resíduos da hemoglobina, fazendo com que haja aumento do pKa de alguns resíduos por sua estabilização. Essa reação faz com que a hemoglobina tenda a ficar protonada – aumenta a capacidade da hemoglobina tamponar o sangue • Nos pulmões, essa situação de inverte, há maior pressão de O2 e pH mais alto, pois há consumo de prótons para formar o CO2. A hemoglobina está voltando aos pulmões desoxigenada, favorecendo sua oxigenação (pH baixo aumenta a afinidade com o O2). Tem uma mudança conformacional importante, alguns resíduos que estavam na forma desoxigenada deixam de ficar próximos, fazendo com que o pKa caia, ficando inferior ao pKa do sangue, liberando prótons e ficandona forma desprotonada • Alteração do equilíbrio ácido-base por alteração do pH • A faixa normal do sangue arterial é de 7,35 a 7,45. Abaixo disso é caracterizado por uma acidemia (acidose), acima disso é caracterizado por uma alcalemia (alcalose) – caracterizam uma situação de perigo, porém, abaixo de 6,8 e acima de 7,8 levam o paciente a óbito Caracterizada como: Respiratória se houver a alteração da pressão de CO2 Metabólica se houver alteração de bicarbonato • Para que o pH seja mantido em 7,4 a proporção de bicarbonato e CO2 tem que ser mantida 20 para 1 → Acidose: diminuição de bicarbonato ou aumento da pressão respiratória de CO2 (relação bicarbonato e CO2 < 20) o Acidose metabólica pode ocorrer quando há produção excessiva de ácido pelo organismo (diabetes pode ocorrer devido a produção excessiva de corpos cetônicos ou acidose lática) ou por perda de prótons (insuficiência renal ou diarreia) o Acidose respiratória pode ocorrer devido ao excesso de prótons (uso de drogas que deprimem o sistema respiratório) ou prejuízo nas trocas gasosas com acúmulo de CO2 (enfisema ou pneumonia) → Alcalose: aumento de bicarbonato ou redução da pressão respiratória de CO2 (relação bicarbonato e CO2 > 20) o Alcalose metabólica é causa por excesso de bicarbonato (base conjugada) e redução de prótons (pacientes que recebem excesso de citrato ou que receberam endovenosamente bicarbonato, em pacientes que usam medicamentos antiácidos e pacientes com vômito excessivo) o Alcalose respiratória é causada por redução de CO2 e consumo de prótons, pode ocorrer em alpinistas (mal da montanha), pacientes com febre e anemia ou indivíduos ansiosos (hiperventilação) • Resposta do organismo para normalizar o pH, resposta fisiológica para limitar as alterações de pH causadas por distúrbios primários • Em situações em que há excesso de CO2 o organismo compensa com o aumento de bicarbonato – pH jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce normalizado, porém os valores de CO2 e bicarbonato estarão alterados Compensação pulmonar • Acidoses: aumento da frequência respiratória, aumento da liberação de CO2 e o pH tende a aumentar • Alcalose: redução da frequência respiratória, maior retenção de CO2 e o pH tende a diminuir → Redução de pH, ativação dos quimiorreceptores (no bulbo e periféricos na aorta/carótidas), ativam o centro respiratório na medula e contraem o diafragma para maior exalação de CO2 (usado na cetoacidose diabética) Compensação renal • Mais eficiente, porém leva mais tempo para ser plenamente ativa • Envolve aumento da excreção de prótons pela urina, a maioria ligado em tampões (fosfato e amônia), há a possibilidade de produzir bicarbonato pela enzima glutaminase que quebra glutamina, transformando-o em bicarbonato, aumentando essa substância no sangue • Ativa numa situação de acidose • Em alcalose ocorre o processo inverso → Gasometria: medição de gás no sangue, preferencialmente o sangue arterial devido à diferença da pressão de CO2 e O2 GLOSSÁRIO LPL – enzima lipoproteína lipase LCAT – enzima lecitina colesterol aciltransferase HGTL – enzima lipase hepática de triglicérides Receptores: apoB/E (receptor de LDL), LRP, SR-BI Transportadores de colesterol: ABCA1 e ABCG1 Apolipoproteínas: ApoAI, ApoB48, ApoB100, ApoCII, ApoE CETP – proteína de transferência de ésteres de colesterol Introdução às lipoproteínas • Complexos organizados de lipídios e proteínas • Solubilização e transporte de lipídios no sangue • Se encontram no plasma sanguíneo • EXEMPLOS: quilomícrons, VLDL (very low density lipoprotein), IDL (intermediate density lipoprotein), LDL (low density lipoprotein) e HDL (high density lipoprotein) • Importantes na aterosclerose jugum Realce A relação da densidade está intimimanente relacionada com a quantidade de triglicérides na molécula. Quanto mais triglicérides, menos densa • O triglicérides possui baixa densidade, por isso deixa a densidade das lipoproteínas menor (quando possui mais triglicérides). • Quanto maior a quantidade de triglicérides, maior terá que ser o núcleo hidrofóbico da lipoproteína para abrigar as moléculas apolares, por isso, a lipoproteína que possui maior triglicérides, possui maior diâmetro • Quanto maior a quantidade de proteína, mais densa e menor é a lipoproteína. A soma de lipídios e proteínas sempre soma 100% da massa da lipoproteína Transporte de lipídios da dieta por quilomícrons • São formados no intestino, principalmente por meio dos triglicérides ingeridos na dieta • São secretados nos vasos linfáticos e posteriormente aos vasos sanguíneos • O plasma após uma refeição tem coloração mais escura • No sangue, ele recebe o ApoCII e o ApoE de uma lipoproteína HDL circulante jugum Realce jugum Realce jugum Realce • Combinado com essas proteínas + ApoB48 libera ácidos graxos para os tecidos adiposos e para o músculo por meio da lipoproteína lipase (LPL) • Os capilares encontrados nos tecidos adiposos e no tecido muscular são ricos na enzima LPL, encontradas na luz do vaso. Por isso, pode interagir com um quilomícron circulante • A LPL é uma lipase que hidrolisa triglicérides no interior do quilomícron. Sua ação é estimulada pela ApoCII e esta é estimulada pela insulina • Os ácidos graxos formados difundem-se para os tecidos e o glicerol é encaminhado para o fígado • Após perder os triglicérides, os quilomícrons perdem a ApoCII para o HDL, interage com a proteína de transferência de ésteres e colesterol (CETP) • A CETP promove uma troca de lipídios entre as lipoproteínas • Triglicérides são retirados dos quilomícrons e transferidos para o HDL. Ao mesmo tempo, ésteres e colesterol são retirados do HDL e transferidos para o quilomícron • Com as modificações sofridas, o quilomícron possui menos triglicérides e mais colesterol. É formado pela ApoB48 e ApoE – são captados pelo fígado por endocitose, encerrando sua jornada no organismo • Dois receptores LDL (reconhece a ApoB48 e a ApoE) e LRP (reconhece apenas ApoE) • Após a endocitose, a vesícula formada é chamada de endossomo. No seu interior o completo lipoproteína + receptor é desfeito • Os receptores são reciclados e voltam para a superfície e os resíduos lipídicos e proteicos são jogados para dentro da célula hepática (hepatócito) Transporte de lipídios endógenos por VLDL, IDL e LDL • A síntese de triglicérides por excessos nutricionais ocorre principalmente no fígado • Os hepatócitos formam e secretam a lipoproteína VLDL com a finalidade de transferi-lo para outros órgãos • A VLDL chega na corrente sanguínea com apenas uma lipoproteína ApoB100. Recebe, neste local, mais duas lipoproteínas, a ApoE e a ApoCII de um HDL circulante • O VLDL é levado até os tecidos adiposos e musculo através da LPL, perdendo triglicérides. A ApoCII é transportada novamente para o HDL e também sofre ação da CETP que remove triglicérides e adiciona ésteres e colesterol • Após essas etapas, passa a ser chamada de IDL. Ocorre endocitose dessa lipoproteína pelo fígado, porém, nem todo IDL é fagocitado pelo fígado • Parte do IDL sofre ação da enzima lipase hepática triglicérides (HTGL), reduzindo a quantidade de triglicérides, formando a lipoproteína LDL • A LDL contém maior teor de colesterol e menor de triglicérides. O colesterol dessa lipoproteína vem das outras lipoproteínas até sua formação, ou seja, o colesterol não é perdido na sua transformação • O LDL é captado por células de todo o organismo por endocitose – o LDL é a principal forma de transportede colesterol para os tecidos ➥ A descoberta desse processo ganhou o prêmio nobel de fisiologia e medicina em 1985 • Hipercolesterolemia: deficiência de receptor de LDL, acumula-se no sangue, aumentando a quantidade de colesterol no sangue Transporte reverso de colesterol por HDL • Sua remoção dos tecidos periféricos e transferidos para o fígado, onde podem ser eliminados • Sua formação ocorre pela formação de HDL discoide, tanto pelo intestino, quanto pelo fígado. Constituída por um agregado de fosfolipídios, colesterol e ApoAI – baixa jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce presença de triglicérides, não apresenta formato esférico • A ABCA1 e a ABCG1 são responsáveis pela transferência de colesterol, vindas das células periféricas • A enzima LCAT (lecitina colesterol aciltransferase) esterifica o colesterol do HDL. Essa enzima transfere um ácido graxo de um fosfolipídio do HDL nascente para o colesterol, formando um éster de colesterol • Conforme ocorre a captação de colesterol das células e a ação da LCAT, o núcleo do HDL discoide vai ficando carregado de ésteres de colesterol (apolares), assim, o HDL assume forma esférica e passa a se chamar HDL3 • Ao circular no sangue, o HDL3 sofre novas alterações, formando o HDL2. Essas alterações incluem a incorporação e esterificação de mais colesterol a partir das células, e a interação da proteína de transferência de ésteres de colesterol. Também há a interação com a proteína de transferência de ésteres de colesterol CETP, causa a diminuição de ésteres de colesterol e aumento de triglicérides, contribuindo para a maturação do HDL2 • A ação da CETP resulta na transferência de colesterol para o VLDL ou quilomícron. Essa ação permite que o colesterol seja transferido para o fígado pela endocitose de VLDL ou quilomícron por via indireta • A via direta é feita pelo HDL2, que pode transferir lipídios aos hepatócitos sem intermediários. Também pode doar colesterol que sintetizam compostos esteroides, como as gônadas e as glândulas adrenais ⤷ o HDL2 se liga a um receptor SR-BI de membrana (receptor “scavenger” – capacidade de reconhecer uma variedade de ligantes relacionados), ocorre transferência do colesterol para as células Dislipidemias e aterosclerose • Displemia está relacionada com a doença esquêmica cardíaca e ao acidente vascular encefálico – deposição de lipídio nas paredes das artérias, conhecida como aterosclerose • Alta quantidade de LDLc e baixa quantidade de HDLc, importantes fatores de risco para a aterosclerose • O LDL em excesso sofre oxidação na camada subendotelial dos vasos, onde inicia um processo inflamatório, atraindo macrófagos. Estas células captam grande quantidade de partículas de LDL oxidadas, ficando com excesso de ésteres de colesterol em seu citoplasma, ficando com uma aparência diferenciada, chamada de célula espumosa • O processo inflamatório continua, atraindo mais macrófagos, ocorrendo maior deposição de colesterol e consequentemente, formando a placa de ateroma • O HDL é capaz de retirar essa placa por mecanismo vistos anteriormente e encaminhar esse colesterol ao fígado, diminuindo sua formação – baixos níveis de HDL faz com que o crescimento da placa seja rápida ⤷ HDL é conhecido como “colesterol bom” e LDL como “colesterol ruim” – ideia leiga, pois os dois tem papel importante no organismo • O acúmulo da placa faz com que as partículas sanguíneas encontrem dificuldade em seu trânsito, se acumulando nessas regiões e posteriormente formando coágulos/trombos • Os trombos podem interromper o fluxo sanguíneo • Radicais livres são espécies de existência independentes (“livre”) com tempo de vida curto, contém um ou mais elétrons desemparelhados • Para entender a ionização da água: a água quando se ioniza sofre uma clivagem heterolítica. Os elétrons do hidrogênio ficam com o oxigênio e o hidrogênio fica sem elétrons (isso não é um radical livre). Porém, a água jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce pode sofrer radiólise da água, sofrendo uma clivagem homolítica, formando o radical hidroxila e o átomo de hidrogênio (ocorre quando há ação dos raios gama e raio X) • Radicais livres importantes: NO•, O2•-, •OH, ROO• • O tempo de duração de cada radical livre depende da capacidade de reatividade (quanto menor a reatividade, menor o tempo de duração) Toxicidade do oxigênio • Apesar de ser essencial, sua presença em alta quantidade é tóxico • Câmera hiperbárica: usado em algumas doenças, como a doença dos mergulhadores, embolia, infecções relacionadas ao diabetes – raio X de tórax de paciente submetido a pressões anormais de O2 • Cadeia respiratória de elétrons: 1 a 3% do oxigênio utilizado não é revertido em água, formando espécies reativas de oxigênio (O2•-, H2O2, O22-, •OH). Além da mitocôndria, há outros sistemas enzimáticos (xantina oxidase, NOX- NADPH oxidase, NOS óxido nítrico sintase desacoplada, cicloxigenase, lipoxigenase, cit P450 mono- oxigenase) auto-oxidação e conversão de hemoglobina Fe2+ em Fe3+, também pode converter o oxigênio em espécies reativas • O oxigênio pode formar superóxido (O2•-) que pode reagir formando água oxigenada (espécie não radicalar, mas oxidante) que em presença de Fe2+ ou Cu+ pode formar o radical hidroxila (•OH) • O peróxido de hidrogênio em presença da enzima mieloperoxidase também pode formar OCl- (não é radicalar, mas oxidante) • A partir do superóxido em presença de óxido nítrico pode formar ONOO- (também não é radicalar, mas oxidante) • Existem evidencia que tanto o OCl- (hipoclorito), tanto o ONOO- (peroxinitrito) podem formar o radical hidroxila Estresse oxidativo • 1985 – desequilíbrio entre oxidantes e antioxidantes em favor dos oxidantes • Espécies reativas de oxigênio e hidrogênio pode participar da sinalização redox, ocasionando lesão molecular, lipídios, DNA e proteínas. Porém, as espécies reativas são importantes em quantidade controlada para a modulação da sinalização celular, envolvido na ativação e inativação de quinases, fosfatases, fatores de transcrição • Conceito atual (estresse oxidativo): desequilíbrio entre oxidantes e antioxidantes em favor dos oxidantes, comprometendo a sinalização redox, causando lesão de biomoléculas → Euestresse: baixa exposição a radicais livres atinge alvos específicos. Ativam vários genes, é uma resposta adaptativa, bom para a saúde → Distresse: alta exposição a radicais livres que atingem alvos específicos, acarretando na alteração da sinalização redox, causando doenças • Reação redox: muitas vezes ocorre oxidação da proteína de cisteína, tirando o tiol (SH), associando-se com um oxigênio formando SOH, podendo ativar ou inativar enzimas (ex: proteína tirosina fosfatase – ao ser oxidada é inativada) Papel fisiológico de radicais livres • A enzima NOX (NADPH oxidase) produz O2•- e a enzima NOS (NO sintase) produz NO• • A arginina é transformada em citrolina através da enzima NO sintase, liberando NO• • Essa enzima necessita da presença de oxigênio e NADPH (oxidada a NADP+) ISOENZIMAS: ➙ nNOS/NOS1 (neuronal) – neutransmissão o Produz NO em resposta ao cálcio ➙ iNOS/NOS2 (induzida) – defesa o Pode produzir maior quantidade de NO, mas normalmente não está presente nas células jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce o Funciona apenas sob indução de citocina (células fagocitárias) o O NO pode se ligar a outras moléculas formando espécies importantes para a defesa ➙ eNOS/NOS3 (endotelial) – vasodilatação o Ativada em resposta a alguns hormônios de crescimento, acetilcolina/bradicinina/histamina e tensão de cisalhamentoo A sua ativação causa o aumento de NO na célula endotelial, indo para as células musculares lisas dos vasos. Se liga à guanilato ciclase, promovendo a formação de GMPc e a vasodilatação • Foi primeiramente descrita em fagócitos • Ativação da NOX 2 com o toque de uma substância invasora • Há formação do fagossomo e ela continua produzindo superóxido • Burst respiratório: consumo de oxigênio para produção de espécies reativas para defesa contra espécies invasoras ➥ Granulose crônica: deficiên cia da NADPH oxidase • A NOX foi, posteriormente, vista em várias outras células. A NOX 1 está envolvida na reação redox, formando água oxigenada, pode oxidar resíduos de cisteínas em ácido sulfênico, que causa alteração da atividade da proteína (ex: inativação da proteína tirosina fosfatase) Defesa antioxidante • Inclui compostos não enzimáticos e enzimas (SOD – superóxido dismutase, desmuta o superóxido), mantém níveis baixos de superóxido e formação da água oxigenada (destruída pela catalase ou glutationa peroxidase, que também destroi o ROH) • A glutationa é um tripeptídeo. Para ocorrer a reação é necessario de duas moléculas de SH reduzidas, sofrem oxidação formando GSSG (glutationa oxidada) • Para formar glutationa novamente é necessário NADPH que será reduzido a NADP+ • Os antioxidantes não enzimáticos podem ser vitamina C (sofre oxidação e forma radical ascorbila, que é incapaz de formar outros radicais devido a sua estabilidade. Também pode formar deidroascorbato) • Outro antioxidante é a vitamina E, protege as membranas contra oxidação no lugar de um lipídio na membrana, formando radical trocoferila. É regenerado pela ação da vitamina C • Resveratrol (presente na casca da uva) ou flavonoides (presente no chocolate) – eles se oxidam no lugar de outros componentes celulares Radicais livres em doenças • Peroxidação lipídica: deterioração oxidativa de lipídios poli-insaturados, podendo interferir em lipídios de membrana ou lipoproteínas jugum Realce jugum Realce • É uma doença de alta prevalência no mundo inteiro, atinge cerca de 8,4% dos adultos • Duas formas principais: tipo 2 (~90%) e tipo 1 (5-10%) Importância na saúde pública → Alta prevalência → Alta morbidade (complicações crônicas – alterações que ocorrem ano depois do início da doença, atinge principalmente vasos sanguíneos, rim, nervos e olhos) o Doença cardiovascular o Acidente vascular cerebral o Insuficiência renal (necessidade de hemodiálise e transplante) o Úlceras e amputações de membros (neuropatia e angiopatia) – chamado de pé diabético o Retinopatia diabética, glaucoma e catarata → Alta mortalidade (5milhões/ano) Etiologia do Diabetes melitus tipo 1 • Se inicia com a destruição autoimune das células beta pancreáticas, resultando na deficiência da produção de insulina pelo organismo • A resposta autoimune ocorre de maneira inadequada acarretando na lesão pancreática. Se inicia com uma infecção viral que dispara uma resposta imunológica que neutraliza o agente infeccioso. Porém, as células de defesa também atacam células do próprio organismo devido a uma semelhança estrutural entre os componentes da célula e o agente infeccioso. O indivíduo perde totalmente a incapacidade de produzir insulina • Nomenclaturas antigas: diabetes melitus insulino- dependente, diabetes juvenil (manifesta-se precocemente) • Responde por cerca de 5-10% dos casos de diabetes Alterações metabólicas • Efeitos da ausência de insulina • Ocorre principalmente pós-refeição, quando a insulina deveria atuar metabolicamente no período pós-prandial • Um dos efeitos metabólicos mais característicos dessa doença é a incapacidade dos músculos e tecido adiposo em captar a glicose originada da alimentação. O aumento da quantidade de glicose pós-prandial é maior nesses indivíduos. Esse mecanismo ocorre, pois, a captação da glicose necessita do receptor GLUT-4 e os indivíduos com essa doença possuem GLUT-4 dentro de vesículas citoplasmáticas, o que não permite a entrada da glicose • Em indivíduos saudáveis, a quantidade de glicose captada pelos músculos é bem maior do que a captada em tecido adiposo • Outro efeito metabólico importante é não inibição de neoglicogênese que ocorre antes do indivíduo se alimentar, mesmo após a ingestão de alimento, os hepatócitos continuam transformando aminoácidos e glicerol em glicose. A insulina é um importante inibidor da neoglicogênese, bloqueando a ação da enzima frutose 1,6 bisfosfatase, porém, na diabete essa via continua ativa • Outro efeito é a continuidade da lipólise mesmo após uma refeição. A insulina inibe a lipase hormônio sensível, que quebra triacilglicerol em ácidos graxos e glicerol, porém, em indivíduos com diabetes, esse mecanismo não é inibido • A quarta alteração metabólica é a produção aumentada de corpos cetônicos, isso acontece pela ocorrência simultânea de lipólise do tecido adiposo e neoglicogênese no fígado. Como a insulina nesses indivíduos não inibe a formação de ácidos graxos, há aumento deste no organismo e com isso, essa molécula é oxidada apenas até acetil-CoA (pela beta oxidação). A oxidação não é completa porque o Ciclo de Krebs encontra-se lento (devido à falta de oxaloacetato), acumulando acetil-CoA que é convertido em corpos cetônicos • A quinta alteração metabólica é o acúmulo de lipoproteína VLDL e quilomícrons. A enzima lipoproteína lipase é ativada pela insulina, logo, não é ativada em indivíduos com diabetes, o que faz com que essas moléculas não sejam degradadas em glicerol e ácidos graxos, o que faz com que sejam acumuladas no sangue o A c e l e r a o p r o c e s s o d e a r t e r o s c l e r o s e Acelera o processo de arterosclerose jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce 1. Menor captação de glicose pelos músculos 2. Inibição da neoglicogênese hepática – causa hiperglicemia 3. Maior lipólise no adiposo 4. Maior formação de corpos cetônicos – causa acidose metabólica, chamada de cetoacidose 5. Acúmulo de lipoproteína lipase (VLDL e quilomícron) – causa a hipertrigliceridemia • Esses efeitos causam um quadro de hiperglicemia, que acarreta na incapacidade dos rins em reabsorver a glicose do sangue, sendo eliminada pela urina, um quadro chamado de glicosúria • Os corpos cetônicos formados em excesso também são eliminados na urina, um quadro chamado de cetonúria • A perda de água pela diurese causa desidratação + desvio do equilíbrio ácido-base do organismo (acidose metabólica – cetoacidose) Tratamento convencional do diabetes • Reposição farmacológica de insulina na forma injetável para atingir a circulação sanguínea diretamente • Previne os efeitos agudos da doença (diurese osmótica, desidratação e cetoacidose) • Menos eficiente na prevenção dos efeitos crônicos (retinopatia, angiopatia, nefropatia e neuropatia) • O excesso pode causar uma grave hipoglicemia – estudos epidemiológicos (DCCT e UKPDS), esses estudos concluíram que o controle da glicemia em níveis próximos do normal resulta em redução da evolução das complicações clínicas a longo prazo, o que permitiu o tratamento atual para a diabetes • O tratamento tem importância para acompanhar a glicemia do doente e a possível relação entre a hiperflicemia e complicações crônicas do diabetes Possíveis mecanismos bioquímicos das complicações diabéticas • Diferente da glicosilação de proteínas • Modificam quimicamente a proteína por glicose • É uma reação não enzimática • Ocorre principalmente o fluido extracelular, favorecida pelo excesso de glicose • Processo patológico associado ao envelhecimento e o diabetes melitus • Formação de proteína glicada • É sintetizado apartir da glicose através da enzima aldose redutase • Com o excesso de glicose, ocorre maior formação de sorbitol, acumulando-se nos olhos (catarata), nervos e glomérulos renais; o sorbitol resulta na retenção de água por efeito osmótico, agravo aos tecidos • Epalrestat (inibidor da aldose redutase), seu uso não é autorizado no Brasil Diagnóstico do diabetes melitus tipo 1 • Exame: glicemia em jejum • A intolerância à glicose é típica do diabete melitus tipo 2 • O exame de glicemia em teste de tolerância oral à glicose e glicemia ao acaso é útil para diagnosticar diabetes melitus tipo 2 • A hemoglobina glicada (A1c) é utilizada também atualmente para diagnóstico, principalmente para avaliar o nível de problema que pode estar sendo causado, caso o tratamento não esteja sendo eficaz O volume de urina aumenta, causando uma diurese osmótica jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce • A hemoglobina glicada (HbA1C) é formada pela reação não enzimática entre a hemoglobina e a glicose do sangue • A hemoglobina glicada não apresenta essas variações, pois a reação de glicação é lenta e irreversível, as hemácias não sintetizam novas proteínas e duram 120 dias, ao longo do seu tempo de vida é lentamente glicada • No exame, há mistura das hemácias “velhas” circulando a aproximadamente 4 meses e hemácias “novas”, com baixa porcentagem de hemoglobina glicada e também as hemácias intermediárias, que estarão em maior quantidade. Logo, o exame avalia a quantidade de hemoglobina glicada nos últimos dois a três meses Parâmetros do exame Normal - <5,7% Meta do tratamento - <7% • Presença de glicose na urina • Verificado no exame de urina simples – só se encontra na urina quando esse monossacarídeo se encontra em excesso • A quantidade de glicose no sangue tem que ser maior que 180mg/dl • A ausência de glicose na urina por si só não garante que a pessoa não tenha diabetes melitus I • Doença renal também pode causar glicosúria Avanços no tratamento e monitoramento → Transplante de pâncreas: primeiro transplante de pâncreas em 1966 – normalmente ocorre transplante duplo de pâncreas e rim, sobrevivência do indivíduo de 93% → Transplante de ilhotas – cura do tipo diabetes mellitus tipo I, indicado apenas de DM1 instável, episódios severos de hipoglicemia e não controlados com tratamento convencional. Ainda é um tratamento não convencional e cerca de 50-70% dos pacientes são independentes de insulina após 5 anos Obesidade e síndrome metabólica • O índice de massa corpóreo é o parâmetro usado para classificar a obesidade – IMC = peso (kg)/altura (m²) • Riscos associado ao sobrepeso e obesidade: hipertensão, dislipidemia, diabetes, doença coronariana, doença biliar, câncer, apneia do sono e riscos de complicação da COVID-19 • Riscos associados ao baixo peso: anorexia nervosa, osteoporose, infertilidade e imunodeficiência jugum Realce jugum Realce jugum Realce Lipodistrofia: indivíduos que não conseguem acumular gordura Obesidade patológica: indivíduos que acumulam gordura na região abdominal • A circunferência abdominal indicada para mulheres é <80cm e para homens >94cm → Fatores genéticos → Fatores intrauterinos (baixo peso ao nascer ou acima do normal) → Dietas ricas em gorduras saturadas e trans → Alimentos ricos em frutose → Redução do sono (leptina é um hormônio que reduz o apetite e a grelina aumenta o apetite. O sono regula esses hormônios) → Sedentarismo → Estresse • Presença de obesidade abdominal, dislipidemia (redução de HDLc ou aumento de triglicérides), hipertensão arterial e diabetes Mecanismos de resistência à ação da insulina • A enzima AKT/PKD é responsável por ativar a vesícula com GLUT4 sair do citoplasma e ser encaminhada para a membrana plasmática, capturando a glicose do meio extracelular para o meio intracelular. Essa enzima também ativa a síntese de glicogênio, a glicólise hepática e inibe a lipólise e glicogenólise • Entre diversos fatores que causam resistência à insulina temos fatores genéticos, obesidade, sedentarismo e envelhecimento – nesses casos há necessidade de maior secreção de insulina pelas células beta-pancreáticas, mantendo a glicemia (euglicemia) • O tamanho das células adiposas é maior e mais inflamadas nos obesos, capazes de secretar TNFalfa e IL6 • Células adiposas secretam diversos hormônios chamados de adipocinas (TNFalfa, leptina, resistina e adiponectina) e no caso da obesidade, há aumento da liberação dessas substâncias, causando uma resistência à insulina • Com o aumento dos adipócitos eles se tornam disfuncionais, liberando maior secreção de adipocinas, o que causa resistência à insulina. Entre as consequências temos a diminuição da absorção de glicose no músculo + depósito ectópico de gordura nessa região e no fígado, aumento da produção de gordura e VLDL no fígado, o pâncreas reduz a produção de insulina e morte das células beta-pancreáticas • Ácidos graxos específicos ou estresse oxidativo podem se ligar a receptores (TLR4 e TNFR) e “atrapalhar” a cascata de sinalização da insulina – na obesidade, a redução da adiponectina deixa de ajudar a insulina, consequentemente há aumento do TNFalfa que estimula a enzima PKC, bloqueando a ação do IRS-1 e da AKT2 que bloqueia a translocação do GLUT4, o que desencadeia no processo de resistência à insulina • A leptina tem como efeito reduzir o apetite e aumentar a termogênese a fim de aumentar o gasto energético, sua deficiência no organismo pode causar obesidade Depósitos ectópicos de gordura e resistência à insulina jugum Realce Características do diabetes melitus tipo 2 • Seu diagnóstico pode ser feito pela glicemia de jejum (>126mg/dL) ou hemoglobina glicada (>6,5%) • O quadro de pré-diabetes é dado quando a glicemia de jejum da entre 100-125mg/dL ou quando a hemoglobina glicada vem >5,7-6,4% • O diabete tipo 2 afeta cerca de 90% dos casos de diabetes e maioria acima de 40 anos obeso • Cerca de 90% dos portadores da doença são obesos • O histórico familiar é muito importante • A causa da diabetes tipo 2 é a resistência à insulina + defeito na secreção • Sintomas comuns: visão borrada, poliuria, sede e boca seca, cansaço, formigamento nos pés e nas mãos, micoses recorrentes, feridas que não cicatrizam, alterações de peso e escurecimento da pele • Uma complicação rara, porém, de alta mortalidade é o estado hiperglicêmico hiperosmolar, que ocorre quando a glicemia atinge valores acima de 600mg/dL Alterações metabólicas • A capacidade reduzida de captação da glicose faz com que a neoglicogênese e glicogenólise sejam ativadas. Com isso a hiperglicemia aumenta devido à redução do uso hepático e produção de glicose • A hiperglicemia também ocorre devido à redução do GLUT4 nas células adiposas e musculares • A enzima lipase hormônio sensível está mais ativa que o normal, levando um aumento da liberação de ácidos graxos para o meio extracelular, chegando em maior quantidade no fígado • Normalmente no fígado essas moléculas sofrem betaoxidação e uma parte menor é esterificada em triglicérides. O aumento da glicemia faz com que a esterificação seja aumentada e redução da oxidação, levando à maior produção de VLDL (devido ao aumento de ácidos graxos, triglicérides e apo B100) • Há também troca de colesterol do LDL pelos triglicérides do VLDL, aumentando sua porção pequena e densa no organismo (pode ficar retida na camada subendotelial, favorecendo a arterosclerose) Evolução e tratamento • Lesões microvasculares: contribuem para retinopatia, nefropatia e neuropatia • Lesões macrovasculares: contribuem para infarto, derrame e trombose • Glicação de proteínas: envolve a ligação covalente entre resíduos de grupos amino de proteínas comgrupo aldeído da glicose formando produtos de glicação avançada → Metformina: droga que atua ativando a MPquinase, aumenta a sensibilidade da insulina → Sulfonilureias: aumenta a secreção de insulina → Forxiga: aumenta a excreção renal de glicose → Victosa: diminui a secreção de glucagon → Mudança de estilo de vida jugum Realce jugum Realce jugum Realce jugum Realce