Metabolismo dos Lípidos e Doenças dos Lisossomas

Apresentação em tema: "Metabolismo dos Lípidos e Doenças dos Lisossomas"— Transcrição da apresentação:

1 Metabolismo dos Lípidos e Doenças dos Lisossomas
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 anfipáticas: parte polar e parte apolar Seminário Orientado 20

2 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.

3 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. anfipáticas: parte polar e parte apolar

4 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. Anfipáticas (possuem uma parte polar e uma parte apolar) Estruturas fluidas: modelo do mosaico fluido (mobilidade de lípidos e proteínas) As membranas biológicas não só existem a delimitar a célula do exterior como são utilizadas para definir meios intracelulares tornando possível: - restringir meios reaccionais apropriados (p.e. lisossomas, baixo pH) - agrupar num espaço físico restrito determinado conjunto de biomoléculas. - concentração (vesículas sinápticas, grânulos de insulina) - actividades hidrolíticas (lisossomas) - processos baseados em gradientes (síntese de ATP)

5 Lípidos constituintes das membranas biológicas
Fosfolípidos Glicerofosfolípidos Esfingolípidos Glicolípidos Colesterol Fosfolípidos: abundantes Colesterol: esteróide;

6 Lípidos constituintes das membranas biológicas
Fosfolípidos: 3/4 componentes 1 ou mais ácidos gordos, uma plataforma* a que eles estão ligados, um grupo fosfato e um álcool ligado a este último grupo ácido gordo: barreira hidrofóbica resto: propriedades hidrofílicas, que permitem interacções com o meio aquoso *plataforma: glicerol (álcool com 3carbonos)  glicerofosfolipido (ligações éster) esfingosina  ex: esfingomielina Glicolípidos: derivam da esfingosina diferem dos esfingolípidos porque: em vez de fosforilcolina temos um ou mais açúcares ligados à esfingosina os resíduos glicidicos estão sempre virados para o meio extracelular Colesterol: estrutura muito diferente dos fosfolípidos é um esteróide (principal esterol de origem animal) tem orientação paralela às cadeias dos ácidos gordos dos fosfolípidos O grupo hidroxil interage com as cabeças polares dos fosfolípidos Colesterol – preenche o espaço deixado pela ângulo dos ácidos gordos insaturados  Efeito CONDENSANTE está relacionado com a fluidez membranar Colesterol

7 Lípidos como Moléculas Sinalizadoras
Esteróides; Eicosanóides; Esfingolipidos; Alguns metabolitos de fosfolípidos. Hormonas Mediadores Mensageiros Secundários

8 Esfingolípidos Constituição:
São os principais constituintes das bainhas de mielina dos neurónios; Sintetizados no Complexo de Golgi; Degradados nos lisossomas; Constituição: ESFINGOSINA ÁCIDO GORDO Açucares ESFINGOSINA ÁCIDO GORDO P RADICAL os esfingolipidos sao degradados nos lisossomas de celulas fagociticas, principalmente os macrofagos do sistema reticulo endotelial, localizados principalmente no figado, no baco e medula ossea. este processo de degradacao e particularmente intenso durante o periodo neonatal. OU

9 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.

10 Grupos Substituintes Estrutura base de um esfingolipido, constituido por um aminoalcool de cadeia longa –esfingosina- , uma molecula de acido gordo e um grupo substituinte que pode variar, dando o nome ao esfingolipido em questao. Ex. No caso da esfingomielina, esta possui no grupo substituinte uma molecula de fosfocolina. Um outro exemplo, e glangliosido GM2 cujo grupo substituinte e um oligossacaridio complexo.

11 Esfingomielinas Glicoesfingolípidos Cerebrósidos Globósidos
Os esfingolipidos podem dividir-se em 2 classes: Esfingomielinas Glicoesfingolípidos Cerebrósidos Globósidos Gangliósidos

12 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).

13 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) Esfingomielina- Encontra-se em membranas plasmáticas e na mielina, que circunda os axónios Cerbrosidos e globosidos - Enquanto que o cerebrósido possui um açúcar simples ligado à ceramida, o globósido tem um açúcar complexo vinculado Gangliosidos - São os esfingolípidos mais complexos; Possuem um ou mais resíduos de ácido siálico

14 Colesterol Esterol, encontrado nas membranas celulares de todos os tecidos do corpo humano, de fórmula química C27H46O; 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.

15 Funções Construção e manutenção das membranas celulares; Regulação da fluidez da membrana 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); Principal precursor para a síntese de vitamina D, várias hormonas esteróides e sais biliares; Recentemente, o colesterol também tem sido relacionado a processos de sinalização celular.

16 Via de Catabolismo dos Esfingolípidos
β-galactosidae hexosaminidase A (Doença de Tay-Sach) neuraminidase Glucosilceramida α-galactosidase β-glucosidase Ceramida (Doença de Gaucher) Esfingosina + Ácido Gordo Esfingomielina esfingomielinase (Doença de Niemann-Pick) Galactosilceramida β-galactosidase Sulfogalactosilceramida arisulfatase A (Leucodistrofia Metacromática) Gangliósido GM1 Gangliósido GM2 Gangliósido GM3 Globotriaosilceramida (Gangliosidose generalizada) (Doença de Fabry) explicacao do esquema a via de catabolismo dos esfingolipidos requer enzimas que clivam ligacoes especificas, incluindo  e  galactosidases, uma  glucosidase, uma neuraminidase, hexosaminidase, fosfodiesterase esfingomielina especifica, uma sulfato esterase e uma amidase ceramida especifica. Todas as reacções ocorrem dentro dos lisossomas As enzimas são hidrolases, portanto, um dos substratos é a água O pH óptimo de todas as hidrolases está na faixa ácida (pH- 3,5 a 5,5) A maioria das enzimas é relativamente estável e ocorre como isoenzimas [exemplo: a Hexosaminidase que ocorre em duas formas: Hexosaminidase A (HexA) e Hexosaminidase B (HexB)] As hidrolases da via dos esfingolípidos são glicoproteínas A via é composta por intermediários que interferem entre si por apenas uma molécula de açúcar, um grupo sulfato ou um resíduo de ácido gordo que sao formados pela remocao de um constituinte de cada vez, como acucares e sulfato, por reaccoes irreversiveis. Quando a actividade de uma enzima desta via muito reduzida, devido a um erro genetico, o substrato dessa enzima acumula se e e depositado dentro dos lisossomas dos tecidos nos quais o catabolismo daquele esfingolipido ocorre. Estas doencas sao chamadas de esfingolipidoses. Caracteristicas comuns a todas as doencas Geralmente apenas um unico esfingolipido se acumula nos orgaos envolvidos A porcao ceramida e comum aos varios lipidos armazenados A velocidade de sintese do lipido que se acumula e normal Uma enzima catabolica esta em falta em cada uma das doencas A deficiencia enzimatica ocorre em todos os tecidos (Doença de Krabbe)

17 Doenças associadas a enzimas Lisossomais
Deficiência enzimática Metabolito acumulado Principais sintomas Doença de Tay-Sachs Hexosaminidase A Gangliósido GM2 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 Doença de Niemann-Pick Esfingomielinase Esfingomielina Doença de Farber Ceramidase Ceramida Dermatites, atraso mental, deformação nas articulações

18 Doença de Tay-Sachs Alteração nos lisossomas
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 GM2 gangliósido afecta particularmente Células nervosas do cérebro

19 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 Imagem da mel

20 Diagnóstico Durante o desenvolvimento fetal Depois de a criança nascer
. Durante o desenvolvimento fetal Análise do líquido amniótico obtido por amniocentese, para se testar a actividade da -N-acetil hexosaminidase A Depois de a criança nascer Testes Neurológicos Testes Físicos Testes Bioquímicos à urina, soro e leucócitos, que demonstrarão a redução ou a ineficiência da enzima

21 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

22 Estratégias Promissoras
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

23 tecidos do córtex cerebral e da medula espinhal
Leucodistrofia metacromática Deficiência ou ausência de Arilsulfatase A Converte sulfatídeo a cerebrósido arisulfatase A Acumulação de sulfatídio Existem 4 formas de LDM: Infantil (antes dos 2 anos) Infantil tardia (2 aos 4 anos) Juvenil (4 – 16 anos) Adulta Principais células afectadas: tecidos do córtex cerebral e da medula espinhal

24 Sintomas Instabilidade na marcha Hipotonia ou fraqueza
Perda progressiva da força muscular Perda da linguagem Cegueira Surdez Convulsões

25 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.

26 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

27 Doença de Gaucher 27 Doença hereditária autossómica recessiva
Deficiência da enzima glucocerebrosidase Acumulação de glucocerebrosideos nos lisossomas dos macrófagos Apresenta várias formas, consoante o grau de deficiência enzimática. 27

28 Tipos Doença de Gaucher
Tipo 1 – Forma não neuropática ou crónica do adulto (mais comum). 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. Doença de Gaucher

29 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.

30 Diagnóstico Exame físico Testes genéticos Punção medular
Biópsia do baço Exame sanguíneo Raio-X ao esqueleto Ressonância magnética 1 – O doente pode apresentar inchaço do fígado e baço, alterações nos ossos, problemas nos pulmões, problemas de movimento dos olhos, problemas cardíacos ou perda de audição. 2-É importante realizar a pesquisa das mutações nos pacientes, pais e irmãos, para conhecermos melhor a DG, fazer previsões de tratamento e realizar um aconselhamento genético mais seguro. 3/4- A DG é resultante da deficiência da beta-glicosidase ácida ou beta-glicocerebrosidase, que leva à acumulação de glicolipídios nos macrófagos, principalmente no baço, fígado, medula óssea e pulmões. Os macrófagos repletos das inclusões do substrato têm ao microscopia a aparência de “papel amassado” e são as chamadas células de Gaucher, que podem ser encontradas na medula óssea, fígado ou baço. 5-Utilizado para verificar a actividade enzimática uma vez que a doença é causada pela deficiência da beta-glicosidase ácida ou beta-glicocerebrosidase 6-Uma vez que podem encontrar-se problemas ósseos em 70% a 100% dos casos, é importante a realização de raio-X ao esqueleto.

31 Tratamento Terapia de reposição enzimática
Terapia de redução do substrato Controlo de sintomas Transplante de medula (casos mais severos) Apoio psicológico

32 Doença de Niemann-Pick
Doença hereditária recessiva Deficiência da enzima Esfingomielinase Apresenta várias formas, consoante o grau de deficiência enzimática.

33 Tipos da Doença Tipos A e B
Deficiência ou ausência de esfingomielinase Acumulação de esfingomielina nas células Acumulação intracelular de colesterol não esterificado - acumulação progressiva anormal de matéria gordurosa e colesterol dentro das células. Ausência de síntese de mielina

34 Sintomas 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

35 Sintomas Tipo C Acumulação intracelular de colesterol não esterificado
Erro no transporte de colesterol exógeno Acumulação intracelular de colesterol não esterificado Para além da acumulação de colesterol, devido á mutação do gene NPC1, também há acumulação de esfingomielina, típico da doença de Niemann-Pick. Sintomas Afecta principalmente baço, fígado, medula óssea e sistema nervoso; Normalmente atingem a idade adulta.

36 Diagnóstico Tratamento
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

37 Bibliografia Lehninger Principles of Biochemistry (D.L. Nelson, M. M. Cox), 5ª Edição, W. H. Freeman, 2008 Biochemistry (J. M. Berg, J. L. Tymoczko, L. Stryer), 6ª Edição, W. H. Freeman, 2006 ALBERTS et al, Molecular Biology of the Cell; 5th Edition, Garland Science KUMAR, V.; ABBAS, A.K.; FAUSTO, N.; Robbins and Cotran – Pathologic Basis of Disease, 7th Edition, Elsevier, ª edição, Color Atlas of Biochemistry, (J. Koolman, K. H. Roehm), Thieme, 2005

38 Webgrafia