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Caso Clínico: Défice da glucose-6-fosfato desidrogenase SO8 Faculdade de Medicina da Universidade de Coimbra Ano lectivo 2009/2010 Bioquímica II Realizado.

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1 Caso Clínico: Défice da glucose-6-fosfato desidrogenase SO8 Faculdade de Medicina da Universidade de Coimbra Ano lectivo 2009/2010 Bioquímica II 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 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.Favismhemolytic anemia 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.G6PD Deficiency Overview pageFavismlose red blood cells Contraindicated Substances page What Causes G6PD Deficiency / Favism? 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 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 A deficiência de G-6-PD é um dos distúrbios genéticos mais comuns, afectando mais de 400 milhões de pessoas em todo o mundo. Prevalência 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; Ocorre com maior frequência em regiões de África, Ásia e Mediterrâneo. NOTA: NOTA: Existe uma interacção da hereditariedade com o ambiente na produção de doenças

5 Via das Pentoses Glicose 6-P Ribulose 5-P 2 NADP + 2 NADPH Ribose 5-P (C 5 ) Xilulose 5-P (C 5 ) Sedo-heptulose 7-P (C 7 ) GAP (C 3 ) Frutose 6-P (C 6 ) Eritrose 4-P (C 4 ) Frutose 6-P (C 6 ) GAP (C 3 ) Fosfopentose isomerase Fosfopentose epimerase Transcetolase I Transaldolase Transcetolase II GLICOSE 6-P DESIDROGENASE Lactonase 6-Fosfogliconato desidrogenase

6 Via das Pentoses – Fase Oxidativa Glicose 6-P NADP + NADPH+H + 6-Fosfoglicono-δ-lactona 6-Fosfogliconato Ribulose 5-P GLICOSE 6-P DESIDROGENASE Lactonase 6-Fosfogliconato desidrogenase H2OH2O H+H+ NADP + NADPH+H + + CO 2

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 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 Medicado, nas crises alérgicas, com fexofenadina (10 mg/dia) (anti-histamínico H1 não sedativo) Antecedentes fisiológicos Internado com icterícia neonatal Consome bebidas alcoólicas apenas ocasionalmente, não fuma nem consome drogas de abuso

9 Anemia pronunciada [Hb] = 8,9 g/dl ( N =14-18 g/dl) Hematócrito = 29% (N= %) GV fragmentados e ausência de reticulócitos Corpos de Heinz nos GV Valores normais de glucose e electrólitos [ureia] = 30 mg/dl [creatinina] = 1 mg/dl Nº de GB = p/ mm ³ (N = GB p/mm 3 )

10 Actividade da alanina aminotransferase = 50 UI/L (N máx.= 31UI/L) Actividade da aspartato aminotransferase = 50UI/L (N máx.= 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 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 Outras informações

12 Diagnóstico A análise bioquímica enzimática foi consistente com uma 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 O gene responsável está localizado na região telomérica do braço longo do cromossoma X, locus q28 A patologia manifesta-se preferencialmente no sexo masculino …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. porque NOTA: 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. -Têm actividade enzimática normal e não se associam a patologia -Encontram-se as variantes ditas normais, A e B. -Têm actividade enzimática aumentada e não se encontra patologia associada Classe 1 Classe 2 e 3Classe 4Classe 5

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

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

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; O desvio do metabolismo da glucose-6-P é ditado pela necessidade relativa de: NADPH Ribose-5-P ATP Glucose-6-P Via GlicolíticaVia das Pentoses ?

19 Como explica a anemia hemolítica neste paciente?

20 Glicose 6-P 6-P-gluconolactona NADPH NADP + H2O2H2O2 2GSH GSSG2H 2 O H2OH2O GLICOSE 6-P DESIDROGENASE Glutatião redutase Glutatião peroxidase 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 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 O stress oxidativo é mais agudo nas hemácias porque, não possuindo mitocõndrias, não têm meios alternativos de gerar poder redutor Superóxido dismutase O2O2 O 2.- (em excesso) Catalase HO. (Fe 2+ ) O 2.- anião radical superóxido, mais vulgarmente designado por apenas superóxido O peróxido de hidrogénio (H 2 O 2 ) e, por consequência, o radical hidroxilo (HO ) também são conhecidas espécies resultantes da acção oxidativa do superóxido GSH Manutenção da hemoglobina no estado ferroso Destoxificação, reagindo com peróxido de hidrogénio e peróxidos orgânicos Podem lesar as membranas

21 Salmonelas 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 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 O stress oxidativo é mais agudo nas hemácias porque, não possuindo mitocõndrias, não têm meios alternativos de gerar poder redutor NADPHGSH Fragilidade da membrana dos eritrócitos + dificuldade em que as sulfídrilas da hemoglobina se mantenham reduzidas Hemólise excessiva ANEMIA HEMOLÍTICA N.B.: O stress oxidativo é mais agudo nas hemácias porque, não possuindo mitocôndrias, não têm meios alternativos de gerar poder redutor G6PD Salmonelose Infecção bacteriana Processo inflamatório Fagocitose O 2.- H2O2H2O2

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 outrasG6PDG6PD NADPH no eritrócito Fragilidade da membrana do eritrócito O glutatião não se encontra reduzido Anemia hemolítica Desnaturação e precipitação da HG Corpos de Heinz

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

25 Glicose 6-P 6-P-gluconolactona NADPH NADP + H2O2H2O2 2GSH GSSG GLICOSE 6-P DESIDROGENASE 2H 2 O ROS Fe 2+ oxi) Fe 3+ (meta) Alterações membrana Favas VicinaConvicina Divicina Isouramil Hidrolisam No intestino 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

26 Divicina e isouramil Oxidação irreversível do glutatião e grupos sulfidrilo Permeabilidade do eritrócito Deformabilidade eritrocitária 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 Eritrócitos alterados: Removidos da circulação pelo sistema reticuloendotelial FAVAS

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 GV HemeGlobina Hemoglobina CO + Ferro a.a. Baço ESPLENOMEGÁLIA Em caso de anemia hemolítica Heme oxigenase Biliverdina Bilirrubina (não-conjugada) NADPH+H + NADP + O 2 +NADPH+H + NADP + +H 2 O Bilirrubina redutase Em caso de anemia hemolítica [BRB NÃO-CONJUGADA] Icterícia pré- hepática

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

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

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.

32 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) Abordagem terapêutica

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


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