Faculdade de Medicina da Universidade de Coimbra Bioqumica
Faculdade de Medicina da Universidade de Coimbra Bioquímica I Metabolismo dos Lípidos e Doenças dos Lisossomas Rute Pereira Sabrina Magueta Sandrine Dias Sara Gomes Sara Petronilho Sara Margarida Fernandes Sara Melissa Silva Seminário Orientado 20
Objectivos Lípidos estruturais constituintes de membranas biológicas; Lípidos derivados de membrana utilizados como moléculas sinalizadoras; Vias metabólicas de catabolismos destes lípidos: papel de enzimas lisossomais; Disfunções e patologias associadas a disfunções destas enzimas.
Lípidos Definição: Moléculas orgânicas insolúveis na água e solúveis em solventes apolares; Elementos estruturais e funcionais das membranas biológicas; Permitem a formação de substâncias biologicamente activas de características lipídicas; Reserva nutritiva.
Os Lípidos na Membrana Biológica Estrutura em folha; Formadas fundamentalmente por lípidos e proteínas (podendo ambos estar associados a glícidos); Os lípidos membranares são moléculas anfipáticas, formando espontaneamente bicamadas em meio aquoso; São estruturas assimétricas; São estruturas fluidas.
Lípidos constituintes das membranas biológicas Fosfolípidos Glicerofosfolípidos Esfingolípidos Glicolípidos Colesterol
Lípidos constituintes das membranas biológicas Colesterol
Lípidos como Moléculas Sinalizadoras Esteróides; Eicosanóides; Esfingolipidos; Alguns metabolitos de fosfolípidos. Hormonas Mediadores Mensageiros Secundários
São os principais constituintes das bainhas de mielina dos neurónios; Sintetizados no Complexo de Golgi; Degradados nos lisossomas; ÁCIDO GORDO P RADICAL OU ESFINGOSINA èConstituição: ÁCIDO GORDO Açucares
Funções Relevantes Reconhecimento e sinalização da superfície celular; Protecção da membrana celular contra factores ambientais prejudiciais, formando complexos mecanicamente estáveis e quimicamente resistentes; Determinam o grupo sanguíneo; “Isoladores” do impulso nervoso.
Grupos Substituintes
Os esfingolipidos podem dividir-se em 2 classes: èEsfingomielinas èGlicoesfingolípidos • Cerebrósidos • Globósidos • Gangliósidos
Ceramida • Unidade estrutural e fundamental comum a todos os esfingolípidos; • É formada como intermediário-chave na biossíntese de esfingolípidos complexos; • Influencia a apoptose, crescimento, adesão e diferenciação celulares; • Base esfingóide (esfingosina) ligada a um ácido gordo (C-2) e a um grupo hidroxilo (1 -H em C-3).
Cabeça Polar na Ceramida Substituição do terminal hidroxilo; Consequente formação de esfingolípidos complexos Esfingomielina (ligada a fosfocolina) Cerebrósido e Globósido (ligada a glicose ou galactose) Gangliósido (ligada a resíduos de ácido siálico)
Colesterol • Esterol, encontrado nas membranas celulares de todos os tecidos do corpo humano, de fórmula química C 27 H 46 O; • É transportado no plasma sanguíneo de todos os animais; • É excretado do fígado na bílis e é reabsorvido no intestino delgado; • A estrutura química do colesterol é arranjada em quatro anéis A, B, C e D, assemelhando-se às estruturas químicas das hormonas que origina: progesterona, testosterona e cortisol.
Funções Construção e manutenção das membranas celulares; Recentemente, o colesterol também tem sido relacionado a processos de sinalização celular. Regulação da fluidez da membrana Principal precursor para a síntese de vitamina D, várias hormonas esteróides e sais biliares; Reduz a permeabilidade da membrana plasmática aos iões de hidrogénio e sódio; Importante para o metabolismo das vitaminas lipossolúveis (vitaminas A, D, E e K);
Via de Catabolismo dos Esfingolípidos Gangliósido GM 1 β-galactosidae (Gangliosidose generalizada) Gangliósido GM 2 hexosaminidase A (Doença de Tay-Sach) Gangliósido GM 3 neuraminidase Globotriaosilceramida α-galactosidase (Doença de Fabry) Glucosilceramida β-glucosidase Esfingomielina esfingomielinase (Doença de Gaucher) Ceramida β-galactosidase Galactosilceramida (Doença de Krabbe) (Doença de Niemann-Pick) Esfingosina + Ácido Gordo arisulfatase A (Leucodistrofia Metacromática) Sulfogalactosilceramida
Doenças associadas a enzimas Lisossomais Doença Deficiência enzimática Metabolito acumulado Principais sintomas Hexosaminidase A Gangliósido GM 2 Atraso mental, fraqueza muscular Doença de Fabry α-Galactosidase Globotriaosilceramida Erupção da pele, falência do rim Leucodistrofia metacromática Arisulfatase A Sulfogalactosilceramida Atraso mental e distúrbios psicológicos Doença de Krabbe’s β-galactosidase Galactosilceramida Atraso mental, perda de mielina Doença de Gaucher β-glucosidase Glucosilceramida Hepato e esplenomegalia Esfingomielinase Esfingomielina Hepato e esplenomegalia Ceramida Dermatites, atraso mental, deformação nas articulações Doença de Tay-Sachs Doença de Niemann-Pick Doença de Farber Ceramidase
Doença de Tay-Sachs Consequência de uma mutação recessiva no cromossoma 15 Alteração nos lisossomas provocada pela Ausência de uma enzima: hexosaminidase A provoca Aumento da concentração de um lípido GM 2 gangliósido afecta particularmente Células nervosas do cérebro
Sintomas As crianças desenvolvem-se normalmente nos primeiros meses de vida, contudo… Antes do 1º Ano: • Distensão das células nervosas, levando a uma deterioração das capacidades físicas e mentais Por volta dos 2 Anos de idade: • • • Paralisia muscular Estados de demência Convulsões Incapacidade de engolir Sobressaltos perante ruídos, culminando em surdez total Cegueira e mancha vermelha na retina. Por volta dos 3 Anos de idade: Morte da Criança
Diagnóstico. Durante o desenvolvimento fetal Depois de a criança nascer Análise do líquido amniótico obtido por amniocentese, para se testar a actividade da -N-acetil hexosaminidase A Testes Neurológicos Testes Físicos Testes Bioquímicos à urina, soro e leucócitos, que demonstrarão a redução ou a ineficiência da enzima
Terapêutica Qualquer tratamento aplicado tem um carácter paliativo. Anticonvulsivantes Técnicas para manter as vias respiratórias abertas Tubos para alimentação Nutrição e alimentação apropriadas Transplante de medula óssea, que permite a introdução de células normais no organismo, produzindo-se enzimas funcionais
Investigação Estão em curso testes para um medicamento que reduza a concentração de substrato da enzima hex-A; Também tem sido alvo de investigação processos de repor a enzima em falta no organismo, mas apresentam sérios obstáculos; Terapia génica e células estaminais são também potenciais formas de tratamento. Células Germinais Terapias Génicas Estratégias Promissoras
Leucodistrofia metacromática Deficiência ou ausência de Arilsulfatase A Converte sulfatídeo a cerebrósido Acumulação de sulfatídio Principais células afectadas: tecidos do córtex cerebral e da medula espinhal arisulfatase A
Sintomas: • Instabilidade na marcha • Hipotonia ou fraqueza • Perda progressiva da força • • muscular Perda da linguagem Cegueira Surdez Convulsões
Diagnóstico Exames de diagnóstico: • Ressonância Magnética • Electroneuromiografia • Punção Medular • Dosagem da Arilsulfatase A • Exame de urina O diagnóstico pré-natal faz-se através da análise de células do líquido amniótico ou células das vilosidades coriónicas.
Tratamento • Não há cura: tratamento faz-se através do controlo dos sintomas e da preservação máxima da qualidade de vida dos doentes. Actualmente há investigação no sentido de encontrar soluções para combater mais eficazmente a doença: • Terapia génica – manipulação de genes para sintetizar a arisulfatase A em falta; • Terapia por substituição enzimática - A enzima em falha (Arilsulfatase-A) é substituída por uma enzima criada em laboratório, injectada posteriormente no paciente portador de MLD; • Terapia por redução do substrato – redução do substrato: reduzir a quantidade de sulfatídeos produzida pelo organismo ; • Terapia por reposição de células - Transplante de medula óssea ou de células estaminais - Transplante de sangue do cordão umbilical
Doença de Gaucher
Tipo 1 – Forma não neuropática ou crónica do adulto (mais comum). Doença de Gaucher Tipo 2 – Forma neuropática aguda ou infantil: Fatal até 3 primeiros anos de vida. Tipo 3 – Forma neuropática subaguda ou juvenil: Crianças que sobrevivam até à adolescência podem viver muitos anos.
Sintomas • Tipo 1: complicações de fígado, baço e ossos; Hepatoesplenomegalia. • Tipo 2: Hepatoesplenomegalia; anormalidades cerebrais e é usualmente fatal durante os 3 primeiros anos de vida; • Tipo 3: ataxia, degeneração mental e ataques mioclónicos (convulsões) , demência, espasmicidade.
Diagnóstico • Exame físico • Testes genéticos • Punção medular • Biópsia do baço • Exame sanguíneo • Raio-X ao esqueleto • Ressonância magnética
Tratamento • Terapia de reposição enzimática • Terapia de redução do substrato • Controlo de sintomas • Transplante de medula (casos mais severos) • Apoio psicológico
Tipos A e B Deficiência ou ausência de esfingomielinase Acumulação de esfingomielina nas células Ausência de síntese de mielina
Tipo A – aumento importante de baço e fígado (hepatoesplenomegalia) – atraso do desenvolvimento psicomotor. – Geralmente não sobrevivem após a infância Tipo B – Infecções pulmonares frequentes – hepatoesplenomegalia – Vulgarmente atingem a idade adulta
Tipo C Erro no transporte de colesterol exógeno Acumulação intracelular de colesterol não esterificado Sintomas • Afecta principalmente baço, fígado, medula óssea e sistema nervoso; • Normalmente atingem a idade adulta.
Diagnóstico • Pré-Natal: amniocentese ou amostras de vilosidades coriónicas • Após nascimento: - biopsia da medula óssea - fígado (extracção de tecido e respectiva análise microscópica) para testar o colesterol que é processado nas células Tratamento Não há cura o doente tende a morrer por infecção ou disfunção progressiva do sistema nervoso central Actualmente há investigação no sentido de encontrar soluções para combater mais eficazmente a doença: - Terapia Génica
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