BIOQUÍMICA II 2010/ º ano Mestrado Integrado em Medicina AULAS TEÓRICAS. 8ª aula teórica. Défice da piruvato desidrogenase (PDH)

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1 BIOQUÍMICA II 2010/2011 AULAS TEÓRICAS 1º ano Mestrado Integrado em Medicina 8ª aula teórica Défice da piruvato desidrogenase (PDH)

2 BIBLIOGRAFIA Cap. 17 Biochemistry (Stryer), 5ª edição Cap Biochemistry with clinical correlations (Devlin), 5ª edição

3 Piruvato desidrogenase na célula Metabolic chart

4 As vias metabólicas do Piruvato Transaminação Transaminase glutâmico-pirúvica Alanina Carboxilação Piruvato carboxilase Glucose Piruvato Glicólise Redução Lactato desidrogenase Lactato Descarboxilação oxidativa Piruvato desidrogenase Oxaloacetato Acetil-CoA TCA

5 PIRUVATO ACETIL-CoA (irreversível) Activa na forma desfosforilada! Acção da piruvato desidrogenase - um complexo enzimático (E 1, E 2, E 3 ) - E1 - piruvato desidrogenase E2 - dihidrolipoil transcetilase E3 - dihidrolipoil desidrogenase P Piruvato + NAD + + CoA-SH Acetil-CoA + CO 2 + NADH + H +

6 E 3 FAD E 1 E 2

7 O acetil-coa é um metabolito convergente

8 Objectivos Interpretar alterações: Défice da PDH - Discussão de um Caso clínico

9 Défice da PDH Consulta Metabólicas Hospital Pediátrico de Coimbra (cedido por Dr.ª Luisa Diogo)

10 Caso Clínico HISTÓRIA CLÍNICA 1º Filho de pais saudáveis, não consanguíneos Sem história de doenças hereditárias 1º internamento na 3ª semana de vida - pneumonia Seguem-se 4 internamentos - crises de hipotonia (baixa tonicidade muscular) e desequilíbrio; falta de ar Aos 3 meses: atraso de desenvolvimento Aos 9 meses: febre e convulsões - fenobarbital Aos 2 anos: acidose láctica Apresenta-se na consulta: peso e estatura perímetro cefálico subfebril, prostrado (debilitado, enfranquecido), hipotónico polipneia (frequência respiratória 60 c/min) taquicardia (frequência cardíaca 150 c/min) pálido atraso de desenvolvimento moderado

11 EXAMES COMPLEMENTARES Radiografia do torax Gasimetria ph: 7,33 (N: 7,35-7,45) pco 2 : 16 mmhg (N: mmhg) po 2 : 110 mmhg (N: mmhg) HCO 3- : 8,3 mm (N: mm) Lactacidémia: 7 mmol/l (N <2,1) Piruvato sérico: 3,9 mmol/l (N <0,2) Lactato/Piruvato: 1,8 (N <20) Na + : 140 meq/l (N: meq/l) K + : 4 meq/l (N: 3,5-5 meq/l) Cl - : 100 meq/l (N: meq/l) Hiato iónico ([Na + ] + [K + ]) ([Cl - ] + [HCO 3- ]): 32 ( ) (N: 14) Cromatografia de aminoácidos plasmáticos: alanina

12 DIAGNÓSTICO DIFERENCIAL: Acidose láctica congénita com alterações neurológicas (hipotonia, ataxia), atraso de desenvolvimento Sem hepatomegália ( volume fígado), sem cetose, sem hipoglicémia, L/P N Défice PDH? Deficiência em Piruvato Desidrogenase

13 AVALIAÇÃO DA ACTIVIDADE PDH: - Linfócitos: 70 mmol/min/mg proteina - 10% do N (controlo, 690 mmol/min/mg proteina) - Fibroblastos: 105 mmol/min/mg proteina - 15% do N (controlo 650 mmol/min/mg proteina) - Western blotting (estudos moleculares): fracção E 2 da PDH Défice da PDH-E2* (MIM ) (<1/ ), Doença autossómica recessiva *DIHYDROLIPOAMIDE S-ACETYLTRANSFERASE; DLAT - Gene map locus 11q23.1 TRATAMENTO - Corrigir acidose: HCO 3 Na i.v. - fase aguda CitratoNa oral - manutenção - Restrição de glucose - Dieta cetogénica (pobre em glúcidos, teor elevado em lípidos)

14 Porquê a dieta cetogénica? Questões Défice em vit. B1 afecta a actividade da PDH? Défice em vit. B5 afecta a actividade da PDH? A ingestão de uma substancia tóxica que aumente a concentração de NADH interfere com actividade da PDH. Porquê? Prevê-se que haja alguma alteração da actividade da PDH durante o exercício físico. Porquê?

15 Glucose Alanina TGP Piruvato LDH Lactato Aminoácidos PDH Lípidos Acetil-CoA Ciclo de Krebs 3 NADH 1 FADH 2 Corpos cetónicos TGP Transaminase Glutâmico Pirúvica LDH lactato desidrogenase PDH piruvato desidrogenase CRM Cadeia Respiratória Mitocondrial ATP CRM

16 Porquê a dieta cetogénica? Questões Défice em vit. B1 afecta a actividade da PDH? Défice em vit. B5 afecta a actividade da PDH? A ingestão de uma substância tóxica que aumente a concentração de NADH interfere com actividade da PDH. Porquê? Prevê-se que haja alguma alteração da actividade da PDH durante o exercício físico. Porquê?

17 São necessárias 4 vitaminas para a actividade do complexo enzimático da piruvato desidrogenase (PDH): Tiamina (vit B 1 ) TPP Riboflavina (vit B 2 ) FAD Niacina (vit B 3 = ác. nicotínico) NAD Ácido pantoténico (vit B 5 ) CoA

18 Porquê a dieta cetogénica? Questões Défice em vit. B1 afecta a actividade da PDH? Défice em vit. B5 afecta a actividade da PDH? A ingestão de uma substância tóxica que aumente a concentração de NADH interfere com actividade da PDH. Porquê? Prevê-se que haja alguma alteração da actividade da PDH durante o exercício físico. Porquê?

19 Regulação da actividade da PDH (-) Piruvato TPP Acetil-CoA CoA-SH CO 2 (+) NAD + PDH activa NADH (-) (+) P i (PDH desfosforilada) (-) PDH fosfatase Activadores: Acetil-CoA/CoA NADH/NAD + ATP PDH cinase Mg 2+ Ca 2+ P i Mg 2+ ADP (-) (PDH fosforilada) PDH inactiva

20 Porquê a dieta cetogénica? Questões Défice em vit. B1 afecta a actividade da PDH? Défice em vit. B5 afecta a actividade da PDH? A ingestão de uma substância tóxica que aumente a concentração de NADH interfere com actividade da PDH. Porquê? Prevê-se que haja alguma alteração da actividade da PDH durante o exercício físico. Porquê?

21 Exercício físico e actividade da PDH Regulation of Pyruvate Dehydrogenase (PDH) Activity in Human Skeletal Muscle During Exercise. Exercise & Sport Sciences Reviews. 30(2):91-95, April Spriet, Lawrence L. 1; Heigenhauser, George J.F. 2 Pyruvate dehydrogenase is a mitochondrial multienzyme complex that catalyzes the conversion of pyruvate to acetyl-coenzyme A and regulates the entry of carbohydrate into the tricarboxylic acid cycle for oxidation. During exercise, pyruvate dehydrogenase activation in human skeletal muscle is proportional to the relative aerobic power output (percent VO 2 max ) and is regulated by increases in Ca2+, free ADP, and pyruvate concentrations.

22 A pesquisar: Explicar o papel do dicloroacetato na terapêutica da deficiência em PDH

23 Sumário WOC Aula teórica nº 8 21/03/2011 (MG) - Défice da piruvato desidrogenase (PDH). A abordagem deste tema inclui a análise de diversos aspectos, nomeadamente: A. Interpretar alterações ao metabolismo do piruvato, por acção da enzima piruvato desidrogenase, apresentando um caso clínico como exemplo da patologias associada. B. Discutir as alterações patológicas e manifestações clínicas sob o ponto de vista bioquímico. C. Analisar a importância do conhecimento bioquímico das referidas vias metabólicas, tanto para a identificação da doença, como da intervenção e abordagem terapêutica. D. Analisar as inter-relações metabólicas neste contexto clínico e a sua importância no diagnóstico diferencial com outras patologias. E. Discutir a importância da hiperlactacidémia como biomarcador no diagnóstico de doenças metabólicas.