PAULO CESAR NAOUM AC&T- 2013

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1 PAULO CESAR NAOUM AC&T- 2013

2 HEMOGLOBINAS NORMAIS MOLÉCULA DA HEMOGLOBINA HUMANA NORMAL Hb A AS HEMOGLOBINAS HUMANAS SÀO COMPOSTAS POR QUATRO CADEIAS DE AMINOÁCIDOS CONHECIDAS POR GLOBINAS E INSERIDO EM CADA GLOBINA HÁ UM COMPONENTE QUÍMICO DENOMINADO POR GRUPO HEME

3 HEMOGLOBINAS NORMAIS GLOBINA ALFA GRUPO HEME GRUPO HEME GLOBINA BETA GLOBINA ALFA GRUPO HEME GRUPO HEME GLOBINA BETA COMPONENTES DA MOLÉCULA DE Hb A PORTANTO, HÁ QUATRO GLOBINAS (TETRÂMERO) COMPOSTAS POR DUAS GLOBINAS ALFA E DUAS GLOBINAS BETA. EM CADA GRUPO HEME HÁ UM ÁTOMO DE FERRO QUE TEM A FUNÇÃO DE SE LIGAR COM A MOLÉCULA DE OXIGÊNIO.

4 HEMOGLOBINAS NORMAIS EM CADA ERITRÓCITO HÁ CERCA DE 270 A 330 MILHÕES DE MOLÉCULAS DE HEMOGLOBINAS. ESSA AVALIAÇÃO É FEITA NO HEMOGRAMA POR MEIO DO ÍNDICE HEMATIMÉTRICO HCM.

5 HEMOGLOBINAS NORMAIS O HCM É A SIGLA DA HEMOGLOBINA CORPUSCULAR MÉDIA. O VALOR NORMAL DO HCM É 27 A 33 PICOGRAMA( pg) QUE REPRESENTA A MÉDIA ENTRE 270 A 330 MILHÕES DE MOLÉCULAS DE HEMOGLOBINAS EM CADA ERITRÓCITO.

6 MEDULA ÓSSEA DE CRÂNEO DE UMA PESSOA COM TALASSEMIA BETA MAIOR A PRODUÇÃO DAS CÉLULAS DO SANGUE OCORRE NA MEDULA ÓSSEA.A PRODUÇÃO ESPECÍFICA DOS ERITRÓCITOS É DENOMINADA POR ERITROPOIESE

7 MEDULA ÓSSEA DE CRÂNEO DE UMA PESSOA COM TALASSEMIA BETA MAIOR EM SITUAÇÕES PATOLÓGICAS CRÔNICAS HÁ ACENTUADA PRODUÇÃO DE ERITROCITOS NA MEDULA ÓSSEA, POR EX.: TALASSEMIA BETA MAIOR, ANEMIA FALCIFORME,ETC. O ESPAÇO MEDULAR SE AMPLIA DE FORMA ACENTUADA (FIGURA AO LADO).

8 MICROSCOPIA ÓPTICA DO ESFREGAÇO DE MEDULA ÓSSEA NORMAL AO EXAMINARMOS A CITOLOGIA DE UM ESFREGAÇO DE MEDULA ÓSSEA É POSSÍVEL RECONHECER AS DIFERENTES CÉLULAS QUE FAZEM PARTE DA LINHAGEM ERITROCITÁRIA. ESSAS CÉLULAS SÃO OS ERITROBLASTOS.

9 ERITROBLASTO POLICROMÁTICO ERITROBLASTO ORTOCROMÁTICO ERITROBLASTO BASÓFILO MICROSCOPIA ÓPTICA DO ESFREGAÇO DE MEDULA ÓSSEA NORMAL

10 MICROSCOPIA ÓPTICA DO ESFREGAÇO DE MEDULA ÓSSEA NORMAL NO INTERIOR DE CADA UM DESSES ERITROBLASTOS CORRE A SÍNTESE DE MOLÉCULAS DE HEMOGLOBINAS.

11 ERITROBLASTO EM FASE DE MITOSE COM A SEPARAÇÃO DE CROMOSSOMOS PARA ENTENDER A SÍNTESE DE HEMOGLOBINAS É PRECISO CONHECER FUNDAMENTOS DE CITOLOGIA E GENÉTICA. NA FIGURA AO LADO É POSSÍVEL OBSERVAR OS CROMOSSOMOS SEPARADOS EM DOIS PÓLOS DA CÉLULA, NO MOMENTO QUE ANTECEDE SUA REPRODUÇÃO.

12 CITOLOGIA DO CARIOTIPO QUE MOSTRA OS 23 PARES DE CROMOSSOMOS HUMANOS. POR MEIO DA ANÁLISE DE CARIOTIPO É POSSÍVEL IDENTIFICAR OS CROMOSSOMOS,INCLUINDO OS DOIS CROMOSSOMOS QUE TEM OS GENES QUE SINTETIZAM AS GLOBINAS. O CROMOSSOMO 11 TEM OS GENES QUE SINTETIZAM AS GLOBINAS BETA. O CROMOSSOMO 16 TEM OS GENES QUE SINTETIZAM AS GLOBINAS ALFA

13 MICROSCOPIA ELETRÔNICA DO CROMOSSOMO 11. NESSE CROMOSSOMO HÁ CENTENAS DE GENES, ENTRE OS QUAIS OS GENES QUE SINTETIZAM A GLOBINA ALFA. O CROMOSSOMO NADA MAIS É DO QUE UMA GRANDE MOLÉCULA DE DNA. ALGUMAS REGIÕES DESSA MOLÉCULA DE DNA TEM A CAPACIDADE DE PRODUZIR PROTEINAS E ENZIMAS. ESSAS REGIÕES SÃO DENOMINADAS POR GENES.

14 11 16 DOIS CROMOSSOMOS ESPECÍFICOS (11 E 16) TEM OS GENES DA SÍNTESE DE HEMOGLOBINAS HUMANAS CITOGENÉTICA DE HIBRIDIZAÇÃO IN SITU POR FLUORESCÊNCIA (FISH) DESTACANDO OS GENES DE GLOBINAS ALFA (CROMOSSOMO 16 ) BETA (CROMOSSOMO 11)

15 PEDAÇO DE UM CROMOSSOMO VISTO POR MICROSCOPIA ELETRÔNICA POR NANOTECNOLOGIA. É POSSÍVEL OBSERVAR A ESTRUTURA DO DNA DESSE PEDAÇO. POR DE UM PROCESSO ESPECIAL DE MICROSCOPIA ELETRÔNICA É POSSÍVEL VER A ESTRUTRA DE DUPLA HÉLICE DE DNA LIGADA PELAS BASES NITROGENADAS (EM FORMA DE HASTES).

16 PEDAÇO DE UM CROMOSSOMO VISTO POR MICROSCOPIA ELETRÔNICA POR NANOTECNOLOGIA. É POSSÍVEL OBSERVAR A ESTRUTURA DO DNA DESSE PEDAÇO. OS GENES TEM A ESTRUTURA DE DNA, CONFORME A FIGURA AO LADO. A LEITURA DE CADA BASE NITROGENADA É FEITA POR UMA ENZIMA CONHECIDA POR RNA POLIMERASE. A REPRESENTAÇÃO DAS BASES NITROGENADAS É FEITA POR MEIO DE LETRAS A (ADENINA) G(GUANINA),C(CITOSINA), T(TIMINA).

17 MICROSCOPIA ELETRÔNICA POR NANOTECNOLOGIA MOSTRANDO A RNA POLIMERASE COM A CÓPIA DAS BASES NITROGENADAS PASSANDO POR DENTRO DA MOLÉCULA DE RIBOSSOM. A TRADUÇÃO BIOLÓGICA DESSAS BASES SE TRADUZ EM AMINOÁCIDOS QUE SE DISPÕE EM POLIPETÍDEOS PARA FORMAR O TETRÂMERO DA MOLÉCULA DE HEMOGLOBINA. REPRESANTAÇÃO DA MOLÉCULA DE HEMOGLOBINA.

18 Triptofano Metionina Ácido aspártico Arginina Istidina Cisteína Fenilalanina Tirosina Serina Isoleucina Glicina Valina Alanina Prolina Treonina Leucina TGG ATG GAT GAC AGA AGG CAT CAC UGT TGC TTT TTC TAT TAC AGT AGC ATT ATC ATA GGT GGC GGA GGG GTT GTC GTA GTG GCT GCC GCA GCG CCT CCC CCA CCG ACT ACC ACA ACG ATUALMENTE SE CONHECEM TODOS OS 20 AMINOÁCIDOS E SUAS TRÍPLICES BASES NITROGENADAS CORRESPONDENTES. TTA TTG CTT CTC CTA CTG etc...

19 Estrutura Plana Estrutura plana Regiões próximas ao grupo heme Dobraduras Dobraduras REPRESENTAÇÃO ESTRUTURAL DA GLOBINA BETA Observe que a molécula apresenta dobraduras em quase totalidade da sua estrutura. Mutações de aminoácidos nessas drobraduras causam instabilidade à molécula. Se a mutação é próxima ao grupo heme pode afetar a ligação do ferro com o oxigênio, fato que origina hemoglobinas variantes com fixação alterada ao oxigênio. Nas estruturas sem dobraduras(plana), a maioria das mutações (com exceções das Hb S e Hb C) não causam danos à molécula.

20 Fingerprint de peptídeos das globinas alfa e beta DA Hb S. O círculo indica onde deveria estar o peptídeo normal da Hb A. PEPTÍDEOS DAS GLOBINAS ALFA E BETA DA Hb A A figura ao lado representa a separação de peptídeos de globinas alfa e beta da Hb A. Inicialmente isolam-se as globinas dos seus grupos heme e depois tratam-se as globinas (polipetídeos) com a enzima tripsina para quebrar os polipetídeos em peptídeos. Esses peptídeos são submetidos à eletroforese no sentído horizontal e à cromatografia no sentído vertical.essa técnica é denominada por fingerprint de globinas. Cada mancha representa um peptídeo, que são submetidos à análise de seus aminoácidos.

21 Por meio de eletroforese de globinas é possível separar as globinas alfa das beta, conforme mostra a figura ao lado. Observe que há equilíbrio quantitativo entre elas, mostrando que os genes que sintetizam as globinas alfa e beta atuam também de forma equilibrada e sicronizadamente.

22 Por meio da eletroforese de hemoglobinas é possível separar as frações de hemoglobinas normais: Hb A (96 a 98%) Hb A2 (2 a 4%) Hb Fetal (0 a 1%)* (*) a partir dos seis meses de idade.

23 Cr.16 Cr.11 Genes da globina alfa no cromossomo 16 e genes da globina beta no cromossomo 11 GENÉTICA DA SÍNTESE DE HEMOGLOBINAS Para entender as alterações biológicas que afetam as moléculas de hemoglobinas e que resultam em hemoglobinas variantes e talassemias é preciso conhecer a dinâmica dos genes que produzem as globinas alfa e beta, principalmente. Cerca de 60% das mutações ocorrem na globina beta, 38% na globina alfa, 1% na globina delta (variantes de Hb A2) e 1% na globina gama (variantes de Hb Fetal).

24 CROMOSSOMOS E GENES RELACIONADOS COM A SÍNTESE DE HEMOGLOBINAS GENES DO CROMOSSOMO 11 RCG ε γ δ β GENES DO CROMOSSOMO 16 RCG ζ α 1 α 2

25 SÍNTESE NORMAL DAS HEMOGLOBINAS NORMAIS Cromossomo 16 Cromossomo 11 RCG α α RCG γ δ β δ γ A 2 (2 4%) α β Fetal (0 1%) A (96 98%)

26 ALTERAÇÕES HEREDITÁRIAS DAS HEMOGLOBINAS TALASSEMIAS Hb VARIANTES Se deve ao desequilíbrio de produção de globinas alfa e beta. α β normal Se deve a trocas de aminoácidos nas globinas alfa ou beta, principalmente. Hb A α β Tal.alfa Hb variante por mutação na globina alfa (ex. Hb I) α β Tal.beta Hb variante por mutação na globina beta (ex. Hb S)

27 SÍNTESE DAS HEMOGLOBINAS NA TALASSEMIA ALFA (DEFICIÊNCIA NA PRODUÇÃO DE GLOBINAS ALFA) Cromossomo 16 Cromossomo 11 RCG α α RCG γ δ β δ γ Hb A 2 α β Hb A β (β 4 = Hb H)

28 ERITRÓCITOS COM PRECIPITADOS DE Hb H EM OBJETIVA DE IMERSÃO (10000X) CORPÚSCULOS OU PRECIPITADOS INTRAERITROCITÁRIOS DE Hb H A precipitação de Hb H ocorre como consequência da sobra de globinas beta que não teve quantidades suficientes de globina alfa para se combinar e, assim. formar a molécula de Hb A. Esses precipitados somente são visualizados após os eritrócitos terem sido tratados com azul de crezil brilhante a 1%.

29 A C AC AH H A A 2 O TESTE LABORATORIAL MAIS SENSÍVEL PARA DETECTAR A Hb H É A ELETROFORESE DE HEMOGLOBINAS. NA ELETROFORESE ALCALINA EM ACETATO DE CELULOSE É POSSÍVEL FRACIONA-LA NOS PRIMEIROS 10 MINUTOS DE ELETROFORESE. NA FIGURA AO LADO A Hb H É FACILMENTE IDENTIFICADA POR TER CONCENTRAÇÃO DE 8%. MAS A MAIORIA DAS TALASSEMIAS ALFA SÃO DO TIPO MINIMA E TEM CONCENTRAÇÕES ENTRE 0,5 E 1%.

30 SÍNTESE DAS HEMOGLOBINAS NA TALASSEMIA BETA Cromossomo 16 Cromossomo 11 RCG α α RCG γ δ β δ Hb A 2 α β α Livre Hb F Hb A

31 UMA DAS CONSEQUÊNCIAS FISIOPATOLÓGICAS DA TALASSEMIA BETA MAIOR É A INTENSA DEFORMAÇÃO DOS ERITRÓCITOS, MOTIVADA PELA ENORME QUANTIDADE DE CORPOS DE HEINZ.

32 A LESÃO MOLECULAR NO GENE BETA PODE AFETAR COM MUITA INTENSIDADE A SUA CAPACIDADE DE PRODUZIR GLOBINAS BETA. EM CASOS MAIS GRAVES DE TALASSEMIA BETA MAIOR A PRODUÇÃO DE GLOBINA BETA É NULA, E COMO CONSEQUÊNCIA OS ERITRÓCITOS SÃO DESPROVIDOS DE MOLÉCULAS DE HEMOGLOBINAS.

33 IDENTIFICAÇÃO LABORATORIAL DE TALASSEMIAS BETA MAIOR Tal. Beta Menor com Hb A2 aumentada. Hb A Hb Fetal Hb A 2 2- Tal. Beta Maior(δβ / δβ) 0 com ausência total de Hb A e A Tal. Beta Maior(β + / β + ) com alguma síntese de Hb A.

34 ALTERAÇÕES ESTRUTURAIS NA MOLÉCULA DE GLOBINA BETA NA DOENÇA FALCIFORME Local da mudança de ácido glutâmico por valina,dando origem à Hb S A MUTAÇÃO QUE DÁ ORIGEM À Hb S OCORRE NO GENE DA GLOBINA BETA POR TROCA DO SEU SEXTO AMINOÁCIDO (ÁCIDO GLUTÂMICO) PELA VALINA. APESAR DESTA MUTAÇÃO OCORRER NUMA REGIÃO EXTERNA E NÃO DOBRADA DA MOLÉCULA, O DESENCADEAMENTO DA FALCIZAÇÃO DECORRE DA DESOXIGENAÇÃO DA Hb S. AO PERDER O OXIGÊNIO A MOLÉCULA DE GLOBINA BETA S SE MOVIMENTA DISCRETAMENTE, PORÉM O SUFICIENTE PARA REAGIR COM GLOBINAS BETA S DE OUTRAS MOLÉCULAS DE Hb S (próximo slide).

35 INÍCIO DA POLIMERIZAÇÃO DE MOLÉCULAS DE Hb S DESOXIGENADAS. OS CONTATOS ENTRE ELAS SE DEVEM À UMA MOVIMENTAÇÃO ANORMAL DA MOLÉCULA DEVIDO À MUTAÇÃO. TODAS AS MOLÉCULAS DE HEMOGLOBINAS NORMAIS E ANORMAIS (EXCEPTUANDO-SE A Hb S) MANTÉM-SE ISOLADAS NO LÍQUIDO INTRAERITROCITÁRIO, QUER ESTEJAM OXIGENADAS OU NÃO. AS MOLÉCULAS DE Hb S SÓ SE MANTÉM ISOLADAS QUANDO OXIGENADAS. AO SE DESOXIGENAREM, UMA SIMPLES MOVIMENTAÇÃO MOLECULAR DEVIDO À MUDANÇA ESTRUTURAL, AS FAZEM SE TOCAREM DANDO ORIGEM À FORMAÇÃO DE POLÍMEROS DE Hb S, FORMANDO ESTRUTURAS AGRUPADAS E ALONGADAS.

36 A DISPOSIÇÃO DOS FILAMENTOS AGRUPADOS DE MOLÉCULAS DE Hb S DESOXIGENADAS (POLÍMEROS DE Hb S) DEFORMAM OS ERITRÓCITOS, COMO A CÉLULA ABAIXO, TORNANDO-OS ALONGADOS EM FORMA DE FOICE (FALCIFORME).

37 DURANTE A PERDA DE OXIGÊNIO PELOS ERITRÓCITOS QUECONTÉM Hb S, OCORREM OS PROCESSOS POLIMERIZANTE (VÁRIOS DENTRO DE UMA MESMA CÉLULA, COMO MOSTRA A FIGURA DO MEIO) ATÉ O ERITRÓCITO ADQUIRI A FORMA FALCIFORME IRREVERSÍVEL O 2O2 O 2 O2 O 2 O 2 O 2 O 2 O 2 O2 O 2 O 2 O 2 O 2 O 2 O 2 O 2 Oxi-Hb S Deoxi-Hb S Fase reversível Deoxi-Hb S Fase irreversível Reposição de O 2

38 CONSEQUÊNCIAS FISIOPATOLÓGICAS DA Hb S OXI-Hb S O 2 e O 2 ; H 2 O 2, HO DEOXI-Hb S Polimerização da deoxi-hb S Degradação da Hb S Alteração de membrana Células Falciformes Meta Hb Corpos de Heinz Oclusão vascular

39 A FIGURA DO SLIDE ANTERIOR DESTACOU A FORMAÇÃO DOS CORPOS DE HEINZ COMO UMA DAS CONSEQUÊNCIAS DA DESNATURAÇÃO DA GLOBINA BETA S. CORPOS DE HEINZ SÃO COMPOSTOS DE DEGRADAÇÃO DA METAHb S QUE SE PRECIPITAM JUNTO À MEMBRANA DO ERITRÓCITO, CAUSANDO LESÕES. ESSAS LESÕES ATRAEM OS MACRÓFAGOS QUE FAGOCITAM OS ERITRÓCITOS FALCIFORMES, CAUSANDO ANEMIA. CORPOS DE HEINZ EM MICROSCOPIA ÓPTICA CORPOS DE HEINZ EM MICROSCOPIA ELETRÔNICA

40 ERITROFAGOCITOSE POR MACRÓFAGO DE ERITRÓCITOS ANORMAIS. NA ANEMIA FALCIFORME OS ERITRÓCITOS FALCÊMICOS SE TORNAM MUITAS VÊZES ESFEROCÍTICOS, COMO NA FIGURA ABAIXO. Foto em M.E. de macrófago fagocitando eritrócitos da esferocitose M.E. plana da fagocitose de eritrócitos vista por meio da técnica de microresplandescência

41 MICROSCOPIA ELETRÔNICA DA OCLUSÃO VASCULAR A PRINCIPAL CONSEQUÊNCIA DO PROCESSO DA FALCIZAÇÃO EM DOENTES FALCIFORMES É A OCULSÃO DOS PEQUENOS VASOS SANGUÍNEOS. ESTA OCULSÃO É RESPONSÁVEL POR ISQUEMIAS, NECROSES TECIDUAIS E MUITA DOR.

42 CONSEQUÊNCIAS DAS OCLUSÕES VASCULARES

43 ELETROFORESE DE HEMOGLOBINAS A DOENÇA FALCIFORME É O NOME QUE SE DÁ QUANDO A CONCENTRAÇÃO DA Hb S É MAIOR QUE 50% EM RELAÇÃO À Hb A OU QUANDO ESTÁ ASSOCIADA A OUTRA Hb ANORMAL. Doença falciforme SC Anemia falciforme Traço falciforme (assintomático)

44 AGRADECEMOS O SEU INTERESSE EM ACOMPANHAR ESSA AULA VIRTUAL. OUTRAS INFORMAÇÕES PODEM SER OBTIDAS NO SITE:

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