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Biomarcadores e Doenças Neuro-degenerativas SO2 Bioquímica II Adriana Sarmento Adriana Martins Adriano Grangeia Adriano Agostinho Alberto Marques Alexandra.

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1 Biomarcadores e Doenças Neuro-degenerativas SO2 Bioquímica II Adriana Sarmento Adriana Martins Adriano Grangeia Adriano Agostinho Alberto Marques Alexandra Dias Alexandra Carvalho Alexandre Afonso Alice Longras Faculdade de Medicina da Universidade de Coimbra

2 Objectivos 1- Explicar o que são biomarcadores 2- Analisar outros biomarcadores no plasma e/ou líquido cefalo-raquídeo (LCR) em doenças neurodegenerativas: proteína , proteína tau, beta-amilóide, etc.; 3- Identificar essas proteínas no contexto bioquímico e funcional da célula; 4- Analisar e discutir os métodos de detecção 5- Relacionar a análise da proteína com o diagnóstico das doenças humanas por priões.

3 Um biomarcador é…... uma característica que é objectivamente medida e avaliada como um indicador de processos biológicos normais, processos patogénicos ou respostas farmacológicas a uma intervenção terapêutica. Pode ser: -uma substância que é introduzida num organismo para analisar a função de um órgão ou outros aspectos da saúde; -pode ser uma substância cuja detecção indica um estado de doença específica, por exemplo, a presença de um anticorpo pode indicar uma infecção;

4 -podem ser detectados e medidos em partes do corpo como o sangue ou tecido. Eles podem indicar tanto os processos normais ou doentes no corpo; -pode ser específico de células, moléculas, ou genes, produtos de genes, enzimas e hormonas; -podem ser funções de órgãos ou alterações características nas estruturas biológicas; -utilizados em pesquisas pré-clínicas e diagnóstico clínico por um tempo considerável.

5 Biomarcadores β-amilóide Proteína Tau Proteína

6 Biomarcadores e Doenças Neuro-degenerativas -Os biomarcadores estão a ser cada vez mais valorizados para auxiliar no diagnóstico, na terapia e na investigação das doenças neuro-degenerativas, como a doença de Alzheimer (DA). -As causas de muitas destas patologias ainda não estão definitivamente descobertas e a sua fase inicial é muitas vezes caracterizada pela ausência de sintomas expressivos. -Apesar da existência de testes neuropsicológicos desenvolvidos, eles são muitas vezes complexos e não conseguem diferenciar claramente as alterações cognitivas próprias do envelhecimento normal das manifestações dos sinais iniciais da DA. - Por isso, justifica-se a crescente importância na pesquisa de biomarcadores para auxiliar o diagnóstico.

7 Caso concreto: Doença de Alzheimer Pensa-se que a doença de Alzheimer, causada pela morte progressiva de neurónios, é originada pela acumulação anormal de: Beta-amilóideProtéina Tau - placas (ou agregados) formadas pela proteína insolúvel beta- amilóide enovelada (folded) no meio extra-celular. bloqueiam as sinapses, contribuem para a formação de radicais livres, estimulam a inflamação (entre outras coisas) -depósitos da proteína Tau hiperfosforilada no meio intra-celular. Esta proteína, que é uma moduladora da estabilidade dos microtúbulos, quando fica hiperfosforilada… contribuiu para a destabilização e destruição do citoesqueleto, que é fundamental para a sobrevivência das células

8 Assim sendo, os biomarcadores com maior potencial são aqueles que estão associados a estas duas proteínas. Nos doentes com DA: níveis da beta-amilóide níveis de Tau (em relação aos indivíduos cognitivamente normais ) A combinação dessa análise laboratorial com o diagnóstico clínico (muito baseado em testes neuropsicológicos) demonstrou uma boa sensibilidade e especificidade para identificar aqueles que evoluirão para DA. Estes biomarcadores são extraídos do líquido céfalo-raquídeo (LCR), cuja recolha é feita por punção lombar.

9 Proteína Presente em todas as células eucarióticas, principalmente no SNC. Apresenta 7 isoformas nos mamíferos. Biomarcador para doenças priónicas. Funções: Sinalização, Crescimento/proliferação celular Divisão Adesão Diferenciação Apoptose Regulação dos canais iónicos. Proteína UBIQUITÁRIA

10 É uma glicoproteína ancorada à membrana plasmática Funções: Comunicação entre as células nervosas, manutenção intracelular dos iões Cu2+, protecção contra o stress oxidativo, apoptose celular Mutações do gene PRNP (c20) leva a uma alteração conformacional da PrPc tornando-se PrPsc. Prião Proteínas que podem alterar a conformação de outras proteínas PrPcPrPsc ++

11 PrPc e PrPsc PrPcPrPsc solúvel degradável por proteases 42% α-hélice e 3% folha β insolúvel resistente a proteases 30% α-hélice e 43% folha β Auto-replica-se no interior do organismo forma placas de β-amiloide nos neurónios levando à morte

12 Doenças do Prião Doença de Creutzfeldt-Jakob (CJD) Kuru Nova variante da CJD (nvCJD) Insónia Fatal Familiar (FFI) Síndrome de Gerstmann-Sträussler-Scheinker (GSS )

13 Doença de Creutfeld-jakob CJD esporádica CJD familiar CJD iatrogénica CJD nova variante- por ingestão de alimentos (BSE) contaminados Pode apresentar 4 diferentes formas Espasmos musculares Alterações comportamentais e cognitivas Demência Morte em menos de 1 ano nas formas clássicas e em 2 anos na nova variante Sintomas Análise dos sintomas EEG Detecção da protéina no LCR Diagnóstico definitivo: biópsia para detecção da PrPsc ou autópsia Diagnóstico

14 Que proteinas podemos encontrar no LCR de um doente com CJD? Ubiquitinas NSE (neuron specific enolase) S100B Proteína tau PROTEINA Única que permite o diagnóstico de CJD Porque as outras proteínas também são encontradas no LCR de doentes com outras doenças neurodegenerativas. Permite por isso um diagnóstico diferencial.

15 A proteína encontra-se nas células do SNC. As doenças dos priões ( CJD) levam à lesão cerebral aguda. Libertação da proteína para o LCR. Detecção Sensibilidade 95% Especificidade 93% (do teste de diagnóstico) Não é possível na nvCJD Doenças priónicas e proteína

16 Libertação de proteína Presença no LRC Western blotting Electroforese em gel poliacrilamida/SDS (SDS-page) Autorradiografia Métodos de detecção de biomarcadores

17 Western blotting Electroforese em Gel Detecção por um anticorpo específico Massa, carga + Métodos de detecção de biomarcadores Marcação apenas da proteína de interesse

18 Bibliografia e Cibergrafia 29% 28medicine


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