Caso Clínico: Défice da glucose-6-fosfato desidrogenase

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1 Caso Clínico: Défice da glucose-6-fosfato desidrogenase
Faculdade de Medicina da Universidade de Coimbra Ano lectivo 2009/2010 Bioquímica II SO8 Caso Clínico: Défice da glucose-6-fosfato desidrogenase Realizado por: Ana Rita Pereira Ana Rita Cruz Ana Sofia Ferreira André Carvalho André Fidalgo André Caiado Andreia Palma 7/04/2010

2 Objectivos do trabalho
Explicar em que consiste uma deficiência em glucose-6-fosfato desidrogenase; Rever de modo breve a Via das Pentoses e outras vias metabólicas necessárias à compreensão do tema; Descrever o caso clínico; Responder às questões propostas.

3 Deficiência em G6PD Distúrbio genético
The diagnosis of G6PD deficiency is made by a quantitative spectrophotometric analysis or, more commonly, by a rapid fluorescent spot test detecting the generation of NADPH from NADP. The test is positive if the blood spot fails to fluoresce under ultraviolet light. In field research, where quick screening of a large number of patients is needed, other tests have been used, however, they require definitive testing to confirm an abnormal result. Tests based on polymerase chain reaction detect specific mutations and are used for population screening, family studies, or prenatal diagnosis. Diagnostic problems. In patients with acute hemolysis, testing for G6PD deficiency may be falsely negative because older erythrocytes with a higher enzyme deficiency have been hemolyzed. Young erythrocytes and reticulocytes have normal or near-normal enzyme activity. Female heterozygotes may be hard to diagnose because of X-chromosome mosaicism leading to a partial deficiency that will not be detected reliably with screening tests Deficiência em G6PD Glucose-6-Phosphate Dehydrogenase Deficiency, G6PD Deficiency or Favism, is a genetic disorder, not a disease, which can cause hemolytic anemia when people with the disorder come into contact with drugs, food and other substances which cause oxidative stress. It is in fact the most common genetic enzyme deficiency. This website is dedicated to information, research and education for people about G6PD Deficiency so those with this condition can live healthier, longer lives. For those unfamiliar with G6PD Deficiency, the best place to start is with the G6PD Deficiency Overview page. The most important thing to learn is that certain drugs, foods and other substances cause those with G6PD Deficiency or Favism to lose red blood cells. For a list of these contraindicated substances, go to our Contraindicated Substances page. What Causes G6PD Deficiency / Favism? Distúrbio genético Défice de Glucose 6-fosfato desidrogenase Enzima Chave da Via das Pentoses Pode causar anemia hemolítica quando os doentes entram em contacto com determinadas substâncias indutoras de stress oxidativo

4 Ocorre com maior frequência em regiões de África, Ásia e Mediterrâneo.
Prevalência A deficiência de G-6-PD é um dos distúrbios genéticos mais comuns, afectando mais de 400 milhões de pessoas em todo o mundo. Estima-se que cerca de 1 em 10 afro-americanos do sexo masculino sofram desta patologia; Portugal é um país de baixa prevalência da doença; deficiência enzimática humana mais comum A elevada prevalência do défice de G6PD tem sido atribuída ao seu papel protector na malária, pelo que a distribuição geográfica de ambas é sobreponível, com duas excepções: o sul da Europa e a América do Norte, nas quais a malária não é endémica. NOTA: Existe uma interacção da hereditariedade com o ambiente na produção de doenças Ocorre com maior frequência em regiões de África, Ásia e Mediterrâneo.

5 Via das Pentoses Fase Oxidativa Fase Não Oxidativa Glicose 6-P 2 NADP+
GLICOSE 6-P DESIDROGENASE Lactonase 6-Fosfogliconato desidrogenase 2 NADP+ 2 NADPH Ribulose 5-P Fosfopentose isomerase Fosfopentose epimerase Fase Não Oxidativa Ribose 5-P (C5) Xilulose 5-P (C5) Transcetolase I GAP (C3) Sedo-heptulose 7-P (C7) B1 para transcetolases Transaldolase Frutose 6-P (C6) Eritrose 4-P (C4) Transcetolase II Frutose 6-P (C6) GAP (C3)

6 Via das Pentoses – Fase Oxidativa
Glicose 6-P NADP+ GLICOSE 6-P DESIDROGENASE NADPH+H+ 6-Fosfoglicono-δ-lactona H2O H+ Lactonase 6-Fosfogliconato NADP+ FALAR UM POUCO DA IMPORTÂNCIA DO NADPH!!! Desentoxicação e sínteses 6-Fosfogliconato desidrogenase NADPH+H+ Ribulose 5-P + CO2

7 Via Glicolítica e Via das Pentoses
Glucose Glucose 6-fosfato Glucose 1-fosfato Frutose 6-fosfato 6-Fosfogluconato Piruvato Ribose 5-fosfato Glicogénio

8 Caso Clínico IDENTIFICAÇÃO Motivo de Internamento
Indivíduo caucasiano do sexo masculino, 22 anos de idade Motivo de Internamento Febre, arrepios, anorexia, fortes dores abdominais, urina escura, náuseas e diarreia (3 dias consecutivos) Antecedentes patológicos Alergias sazonais Chamemos-lhe J. Medicado, nas crises alérgicas, com fexofenadina (10 mg/dia) (anti-histamínico H1 não sedativo) Internado com icterícia neonatal Antecedentes fisiológicos Consome bebidas alcoólicas apenas ocasionalmente, não fuma nem consome drogas de abuso

9 Resultados das Análises Laboratoriais
Anemia pronunciada [Hb] = 8,9 g/dl (N =14-18 g/dl) Hematócrito = 29% (N= %) GV fragmentados e ausência de reticulócitos Nº de GB = p/ mm³ (N = GB p/mm3) Corpos de Heinz nos GV Valores normais de glucose e electrólitos [ureia] = 30 mg/dl [creatinina] = 1 mg/dl

10 Resultados das Análises Laboratoriais
Actividade da alanina aminotransferase = 50 UI/L (Nmáx.= 31UI/L) Actividade da aspartato aminotransferase = 50UI/L (Nmáx.= 31UI/L) Actividade da fosfatase alcalina = 146UI/L (N= 120 UI/L) [Bilirrubina total ] = 2.2 mg/dl (maioritariamente na forma não-conjugada (N= 1,2 mg/dl) Urina escura, com vestígios de proteínas (entre as quais Hb) e de bilirrubina; sem glucose ou corpos cetónicos Vestígios de sangue e salmonelas nas fezes Ritmo cardíaco:120 batimentos p/min

11 Outras informações O rapaz foi medicado para a diarreia e sintomas abdominais, mas a anemia persistiu Atingiu um hematócrito de 21% 3 dias após dar entrada no Hospital Observou-se um aumento dos reticulócitos e consequente aumento progressivo do hematócrito Procedeu-se a uma análise bioquímica enzimática

12 Deficiência em glucose-6-fosfato desidrogenase
Diagnóstico A análise bioquímica enzimática foi consistente com uma Deficiência em glucose-6-fosfato desidrogenase O teste do ADN revelou a substituição de uma citosina por uma timina no nucleótido 563, correspondendo a uma mutação da variante mediterrânica

13 Como caracteriza a transmissão hereditária associada à deficiência em glucose-6-fosfato desidrogenase (G6PD)? Identifique as variantes mutantes existentes.

14 Distúrbio hereditário recessivo ligado ao cromossoma X
O gene responsável está localizado na região telomérica do braço longo do cromossoma X, locus q28 A patologia manifesta-se preferencialmente no sexo masculino porque glicose-6-fosfato desidrogenase (G-6-PD) é uma enzima citoplasmática codificada por um gene localizado na região telomérica do braço longo do cromossomo sexual X (banda Xq28) constituído por 13 éxons e 12 íntrons (1, 2). Ocupa perto de 20Kb Quase todas as mutações são simples substituições de uma única base levando à subsequente substituição de um aminoácido. Apenas uma variante de G6PD é devida a uma delecção (G6PD Geórgia), o que leva a pensar que delecções neste gene não sejam compatíveis com a vida. …para que um individuo do sexo feminino seja afectado é necessário que possua as duas cópias do gene mutante, ou uma só cópia se um dos cromossomas X sofrer lionização. NOTA: Os pais não podem transmitir a doença aos filhos (sexo masculino), na medida em que estes últimos herdam sempre o cromossoma y do pai .

15 Variantes mutantes existentes
Variantes da Glucose 6P desidrogenase Actividade enzimática muito baixa; Conduz a uma forma rara de anemia hemolítica não esferocítica hereditária. Nelas se incluem 90% das deficiência em G6PD; Apresenta as variantes mais comuns: variante Mediterrânea e variante A. Classe 2 e 3 Têm actividade enzimática normal e não se associam a patologia Encontram-se as variantes ditas normais, A e B. Classe 4 Têm actividade enzimática aumentada e não se encontra patologia associada Classe 5 Classe 1 Existem mais de 400 variantes da deficiência em glucose-6-fosfato desidrogenase, mas estas podem ser agrupadas em 5 classes de acordo com a a actividade enzimática, constante de Michaelis para os seus substratos (G6P e NADP), estabilidade ao calor, pH óptimo de funcionamento e mobilidade electroforética (velocidade de migração por unidade de campo eléctrico, numa mesma solução) Variantes de classe 1 Caracterizam-se por uma actividade enzimática extremamente baixa (inferior a 10%), levando a uma forma rara de anemia hemolítica não esferocítica hereditária. Variantes de classe 2 e 3 Nelas se incluem 90% das deficiências de G6PD. Estas variantes não se associam a hemólise crónica, mas esta surge durante stress oxidativo. A variante Mediterrânica é variante de classe 2 mais comum. Não é apenas instável pois também é sintetizada em quantidades subnormais e tem baixa actividade. A variante A– é a variante de classe 3 mais representativa. Variantes de classe 4 Têm actividade enzimática normal e não se associam a patologia. Nesta classe encontram-se as variantes ditas normais, A e B. Variantes de classe 5 Têm actividade enzimática aumentada e não se encontra patologia associada. Um exemplo é a variante Hektoen.

16 Qual a principal função da enzima a nível metabólico e como é regulada a sua actividade?

17 Glucose -6 Fosfato 6-Fosfogliconolactona
A enzima Glicose-6P- desidrogenase é a enzima chave da via das pentoses e catalisa a seguinte reacção: Mg 2+ Glucose -6 Fosfato Fosfogliconolactona NADP+ NADPH + H+ A sua principal função é, deste modo, a produção de NADPH essencial em inúmeras vias metabólicas: Destoxificação: Redução do glutatião oxidado; Citocromo P450 monoxigenase Sínteses redutoras: Síntese dos ácidos gordos; Alongamento da cadeia dos ácidos gordos; Síntese do colesterol Síntese de neurotransmissores; Síntese de nucleótidos.

18 Esta reacção é irreversível, sendo, portanto, uma etapa de controlo da via das pentoses. A enzima G6PD é, então, regulada da seguinte forma: NADPH/NADP+ INIBE alostericamente a G6PD; NADPH/NADP+ ACTIVA alostericamente a G6PD; Ésteres de àcidos gordos INIBEM alostericamente a G6PD; Glucose-6-P O desvio do metabolismo da glucose-6-P é ditado pela necessidade relativa de: NADPH Ribose-5-P ATP ? Via Glicolítica Via das Pentoses

19 Como explica a anemia hemolítica neste paciente?

20 Proporção entre as formas red-ox do glutatião nas hemacias é de 500
Superóxido dismutase O2.- anião radical superóxido, mais vulgarmente designado por apenas superóxido NADPH, nas hemácias, vai reduzir a forma dissulfeto do glutatião para a forma sulfidrílica (os electrões vão do NADPH para o FAD ligado à redutase e a seguiir para a ponte dissulfeto entre as cisteínas na subunidade da enzima e daí para o glutatião reduzido) O glutatião reduzido serve como tampão sulfídrilas, que mantêm as cisteínas da hemoglobina e outras proteínas da hemácia, no estado reduzido Proporção entre as formas red-ox do glutatião nas hemacias é de 500 O glutatião serve para a manutenção da estrutura normal das hemácias O glutatião serve para manter a hemoglobina no estado ferroso O glutatião (forma reduzida) serve para destoxificação , reagindo com peróxido de hidrogénio e peróxidos orgânicos (em excesso) O2 O2.- HO. O peróxido de hidrogénio (H2O2) e, por consequência, o radical hidroxilo (HO•) também são conhecidas espécies resultantes da acção oxidativa do superóxido Glicose 6-P (Fe2+) NADP+ 2GSH H2O2 Nível baixo de glutatião oxidado são mais susceptíveis a hemólise A presença de agentes oxidantes não enzimáticos leva à geração de peróxido, que pode lesar as membranas Peróxidos são normalmente eliminados pela glutatiao perozidase, usando glutatião Além disso, na ausênsia de desta enzima, as sulfridilas da hemoglobina n se podem manter por mt tempo na forma reduzida e pumba,s corpos de heinz As membranas lesadas pelos corpos de Heinz e pelas formas reactivas de oxigenio tornam.-se deformadas e a célula provavelmente sofrerá lise GLICOSE 6-P DESIDROGENASE Catalase NADPH GSSG 2H2O H2O 6-P-gluconolactona Glutatião É um tripeptídio com uma sulfidrila livre constituído de três aminoácidos , a saber : ·        Glicina . ·        Cisteína . ·        Ácido glutâmico potente antioxidante , impede o estresse oxidativo celular Há duas enzimas importantes em seu metabolismo , que são : ·        Glutatião peroxidade ( selênio-dependente ) - catabolisa os peróxidos . ·        Glutatião redutase ( B2-dependente ) - sintetiza o glutatião reduzido ( forma ativa ) a partir do oxidado . Glutatião redutase Glutatião peroxidase GSH Destoxificação , reagindo com peróxido de hidrogénio e peróxidos orgânicos Manutenção da hemoglobina no estado ferroso Podem lesar as membranas O stress oxidativo é mais agudo nas hemácias porque, não possuindo mitocõndrias, não têm meios alternativos de gerar poder redutor

21 Nível baixo de glutatião oxidado são mais susceptíveis a hemólise
A presença de agentes oxidantes não enzimáticos leva à geração de peróxido, que pode lesar as membranas Peróxidos são normalmente eliminados pela glutatiao perozidase, usando glutatião Além disso, na ausênsia de desta enzima, as sulfridilas da hemoglobina n se podem manter por mt tempo na forma reduzida e pumba,s corpos de heinz As membranas lesadas pelos corpos de Heinz e pelas formas reactivas de oxigenio tornam.-se deformadas e a célula provavelmente sofrerá lise Salmonelas G6PD NADPH GSH NADPH, nas hemácias, vai reduzir a forma dissulfeto do glutatião para a forma sulfidrílica (os electrões vão do NADPH para o FAD ligado à redutase e a seguiir para a ponte dissulfeto entre as cisteínas na subunidade da enzima e daí para o glutatião reduzido) O glutatião reduzido serve como tampão sulfídrilas, que mantêm as cisteínas da hemoglobina e outras proteínas da hemácia, no estado reduzido Proporção entre as formas red-ox do glutatião nas hemacias é de 500 O glutatião serve para a manutenção da estrutura normal das hemácias O glutatião serve para manter a hemoglobina no estado ferroso O glutatião (forma reduzida) serve para destoxificação , reagindo com peróxido de hidrogénio e peróxidos orgânicos Salmonelose Fragilidade da membrana dos eritrócitos + dificuldade em que as sulfídrilas da hemoglobina se mantenham reduzidas Infecção bacteriana Processo inflamatório Hemólise excessiva Fagocitose ANEMIA HEMOLÍTICA O2.- Estresse oxidativo é como se denomina a situação de excesso de radicais livres em comparação com o sistema protetor intrínseco de cada célula. Esse sistema protetor foi desenvolvido com o intuito de resguardar toda a estrutura celular dos possíveis efeitos maléficos dos compostos reativos provenientes principalmente do oxigênio, compostos esses que, por apresentar um elétron desemparelhado, acabam reagindo indiscriminadamente para adquirir estabilidade. Um bom indicador de estresse oxidativo é a relação GSH/GSSH. A GHS , um dos componentes do sistema protetor da célula, se transforma em GSSH quando inativa um radical livre. Na situação de excesso de GSSH, o ambiente está consideravelmente mais oxidante, o que acarretará, por exemplo, danos a moléculas protéicas e lipídicas. H2O2 N.B.: O stress oxidativo é mais agudo nas hemácias porque, não possuindo mitocôndrias, não têm meios alternativos de gerar poder redutor O stress oxidativo é mais agudo nas hemácias porque, não possuindo mitocõndrias, não têm meios alternativos de gerar poder redutor

22 Porque se formam os corpos de Heinz a nível dos GVs?

23 Corpos de Heinz: agregados de moléculas de hemoglobina desnaturadas que se interligam umas às outras G6PD NADPH no eritrócito Corpos de Heinz O glutatião não se encontra reduzido Desnaturação e precipitação da HG As sulfidrilas da hemoglobina não se conseguem manter durante muito tempo na forma reduzida, na ausência de NADPH . As moléculas de Hg então se ligam umas às outras, formando agregados designados corpos de Heinz Fragilidade da membrana do eritrócito Anemia hemolítica

24 Nestes pacientes o consumo de favas pode acelerar uma crise hemolítica (favismo). Porquê?

25 Em alguns doentes, a ingestão de fava também produz uma síndrome hemolítica aguda e grave, denominada favismo. Esta resulta de produtos oxidativos derivados de dois compostos glicosídicos, vicina e convicina, que são hidrolisados a divicina e isouramil, com produção final de peróxido de hidrogénio e outros produtos reactivos do oxigénio. A presença de um glicosídeo purínico, a vicina, leva à formação de peróxido, forma química reactiva de oxigénio que pode lesar membranas, assim como outras moléculas. Os peróxidos são normalmente eliminados pela glutatião peroxidase, com a utilização de glutatião como agente reductor. Além disto, na ausência desta enzima, as sulfidrilas de hemoglobina não podem manter-se por muito tempo na forma reduzida e então as moléculas de hemoglobina interligam-se e formam os ditos corpos de Heinz, nas membranas celulares. As membranas lesadas pelos corpos de Heinz e pelas formas reactivas de oxigénio tornam-se deformadas e as células eventualmente sofreram lise Favas Vicina Convicina No intestino Hidrolisam Isouramil Divicina Glicose 6-P NADP+ 2GSH H2O2 GLICOSE 6-P DESIDROGENASE NADPH GSSG 2H2O Fe 2+ oxi) ROS 6-P-gluconolactona Fe 3+ (meta) Alterações membrana

26 FAVAS Divicina e isouramil
Oxidação irreversível do glutatião e grupos sulfidrilo Permeabilidade do eritrócito Estabelecimento de pontes cruzadas entre a espectrina e a banda 3 presentes na membrana e a hemoglobina Eritrócitos alterados: Removidos da circulação pelo sistema reticuloendotelial Deformabilidade eritrocitária

27 Níveis elevados de bilirrubina (predominantemente não-conjugada) e aumento do tamanho do baço (esplenomegália) podem também ser observados nestes doentes durante uma crise. Porquê?

28 Esplenomegália [BRB não-conjugada]
GV Hemoglobina Heme Globina Heme oxigenase O2 +NADPH+H+ NADP++H2O CO + Ferro a.a. Biliverdina Bilirrubina redutase NADPH+H+ Baço A hemólise em excesso É o citocromo P450 que regenera o NADPH utilizado Estercobilinogénio na urina mais que o normal – cor mais escura NADP+ Em caso de anemia hemolítica Bilirrubina (não-conjugada) Em caso de anemia hemolítica Esplenomegália Icterícia pré-hepática [BRB não-conjugada]

29 Porque é que a mutação da glucose-6-fosfato desidrogenase confere resistência à malária?

30 Para um bom desenvolvimento, o parasita necessita de:
Glutatião reduzido (GSH) destoxificação Produtos da Via das Pentoses Glicose 6-P NADP + 2 GSH Glicose-6-P desidrogenase NADPH GSSG 6-P-gluconolactona

31 Estudos in vitro demonstraram que os plasmódios são susceptíveis ao stress oxidativo e que o crescimento desses parasitas é menor em eritrócitos com as variantes G6PD A- e G6PD Mediterrânica. Os eritrócitos deficientes em G6PD são mais rapidamente removidos da circulação, impedindo, assim, o adequado desenvolvimento dos plasmódios. Pensa-se que os eritrócitos deficientes em G6PD sejam menos resistentes à hipertermia mantida e não suportem o aumento de oxidantes produzidos pelos granulócitos durante a fagocitose. O papel protector do défice de G6PD parece ocorrer apenas nas mulheres heterozigóticas. Um estudo levado a cabo em África, nas regiões este e oeste, demonstrou que a variante G6PD A- está associada a uma diminuição de 46 a 58% no risco de malária grave associada a Plasmodium falciparum, quer em mulheres heterozigó­ticas quer em homens hemizigóticos.

32 Abordagem terapêutica
Não há cura Evitar substâncias que requerem a acção da G6PD Evitar substâncias que conduzam ao stress oxidativo Ter cuidado com os seguintes medicamentos: agentes antimaláricos sulfonamidas (antibióticos) aspirina medicamentos antiinflamatórios não esteróides (NSAIDs) nitrofurantoína quinidina quinina outros Evitar legumes (especialmente favas) Redução da actividade física se a anemia for resultado de hemólise Affected individuals are treated with oxygen and bed rest, which may afford symptomatic relief Bom Prognóstico!

33 Bibliografia BAYNES, John W. and DOMINICZAK, Marek H., Bioquímica Médica, 2º Edição, Eslsevier STRYER, L.; Biochemistry; 4ªedição; Freeman PowerPoints de suporte às aulas teóricas de BQI e BQII Protocolos das aulas práticas de BQI e BQII An infectious dose of Salmonella is small, probably from 15 to 20 cells.  Typically, non-typhoidal Salmonella produces a self-limiting febrile gastrointestinal illness that is indistinguishable from that caused by other bacterial enteric pathogens. Dehydration is the principal clinical concern. The incubation period – the time between ingestion of Salmonella bacteria and the onset of illness – varies from six to 72 hours (Mayo Clinic, 2007, April 12; MMWR Recomm Rep, 2001). Salmonella can cause three different kinds of illness:  gastroenteritis, typhoid fever, and bacteremia.  Symptoms of Salmonella gastroenteritis include diarrhea, abdominal cramps, fever, nausea, and/or vomiting. In mild cases diarrhea may be non-bloody, occur several times per day, and not be very voluminous; in severe cases it may be frequent, bloody and/or mucoid, and of high volume. Fever generally occurs in the 100°F to 102°F (38°C to 39°C) range. Vomiting is less common than diarrhea. Headaches, myalgias (muscle pain), and arthralgias (joint pain) are often reported as well. Whereas the diarrhea typically lasts 24 to 72 hours, patients often report fatigue and other nonspecific symptoms lasting 7 days or longer.