BIOQUÍMICA II Ensino teórico - 1º ano Mestrado Integrado em Medicina 2010/2011 SO6 Avaliação Formativa Alterações do metabolismo dos aminoácidos e ciclo da ureia 23-Mar-2011
QUESTÕES: Q1. A fenilalanina (Phe): a) É um aminoácido aromático b) É um aminoácido puramente cetogénico c) Acumula-se em pacientes com fenilcetonúria d) É um precursor da tirosina e) É um aminoácido não-essencial Q2. O tetrahidrofolato (THF): a) É derivado de uma vitamina (hidrossolúvel) b) A sua deficiência acompanha-se de hiperfenilalaninémia c) É convertido em N5-metil-tetrahidrofolato d) É produzido nas reacções que regeneram a metionina e) Transfere grupos -CH3 (metilo) para a síntese de adrenalina a partir da noradrenalina Q3. Considere uma criança recém-nascida a quem foi diagnosticada Hiperamoniémia; Os níveis plasmáticos de citrulina são baixos e o ácido orótico é normal; a biópsia hepática detectou ausência de actividade de N-acetil glutamato sintetase. a) Qual ou quais as enzimas do ciclo da ureia em deficiência?justifique a sua resposta. b) Qual a relação do N-acetilglutamato com o ciclo da ureia? Q4. O atraso mental causado pelo défice em fenilalanina hidroxilase pode ser reduzido através do tratamento com L-DOPA. Diga, justificando, se a afirmação é verdadeira ou falsa. Q5. Considere uma doente do sexo feminino com homocisteinúria medicada com piridoxina. a) Qual ou quais a/s causa/s mais provável/eis desta doença? b) Qual a razão para o tratamento com piridoxina? c) Qual o efeito nesta situação de uma dieta pobre em ácido fólico?
Q1. A fenilalanina (Phe): a) É um aminoácido aromático b) É um aminoácido puramente cetogénico c) Acumula-se em pacientes com fenilcetonúria d) É um precursor da tirosina e) É um aminoácido não-essencial
Destino dos esqueletos carbonados
Fenilcetonúria (defeito congénito do metabolismo mais frequente - ~1:30 000; aut. recessiva). Défice Fenilalanina hidroxilase. Hiper-fenilalaninémia. Acumulação de fenilpiruvato Toxicidade do SNC - Teste do pézinho Outras causas: Défice do cofactor 5,6,7,8 tetrahidrobiopterina (défice de dihidrobiopterina redutase)
Fenilalanina hidroxilase - enzima responsável para conversão de Phe Tyr (def. causa Fenilcetonúria) Fenilalanina hidroxilase Dihidrobiopterina redutase
Catabolismo da fenilalanina (Phe) na Fenilcetonúria: * Phe e fenilpiruvato acumulam-se nos tecidos, sangue e urina * Fenil-acetato (odor característico) e fenil-lactato são excretados pela urina
Outras doenças metabólicas por défice de enzimas do metabolismo dos AA Aromáticos. Alcaptonúria (défice Homogentisato dioxigenase) (1: 1 000 000). Artrite tardia. Urina escura (oxidação do ácido homogentísico). Albinismo (défice tirosinase). Deficiência na formação de melanina. Pele e olhos claros. Fotossensibilidade
Deficiências hereditárias do metabolismo dos AA aromátiocs Défices enzimáticos congénitos: Fenilcetonúria (fenilalanina tirosina) Alcaptonúria (tirosina fumarato+acetoacetato) Albinismo (tirosina melanina)
Vias de biossíntese da melanina a partir da tirosina (melanócitos)
Q2. O tetrahidrofolato (THF): a) É derivado de uma vitamina (hidrossolúvel) b) A sua deficiência acompanha-se de hiperfenilalaninémia c) É convertido em N5-metil-tetrahidrofolato d) É produzido nas reacções que regeneram a metionina e) Transfere grupos -CH3 (metilo) para a síntese de adrenalina a partir da noradrenalina
Défices enzimáticos que causam Homocistinúria Homocistinúria (défice em): - Cistationina sintetase - Metionina sintetase - MetilenoTHF redutase, e/ou - vitamina B12
Derivados da fenilalanina e tirosina. As catecolaminas Tiroglobulina (T3; T4) melanina. Dopamina. Norepinefrina. Epinefrina. A melanina
Q3. R3. Considere uma criança recém-nascida a quem foi diagnosticada uma Hiperamoniémia; apresentava níveis plasmáticos de citrulina baixos e ácido orótico normal; a biópsia hepática detectou ausência de actividade de N-acetil glutamato sintetase. a) Qual ou quais as enzimas do ciclo da ureia em deficiência?justifique a sua resposta. b) Qual a relação do N-acetilglutamato com o ciclo da ureia? a) Deficiência em carbamoilfosfato sintetase I (hiperamoniémia, citrulina baixa, ácido orótico normal e ausência de N-acetilglutamato) b) N-acetilglutamato é cofactor da CPS-I
A amónia é neurotóxica Além do efeito no ph, a amónia atravessa a BHE No cérebro, por combinação com -KG glutamate (glutamate dehydrogenase) glutamina (edema) alfa-ketoglutarato oxaloacetato TCA Lesão e morte neuronal A amónia livre é tóxica: Causa decréscimo de ATP e alteração dos neurotransmissores (cérebro)
Ciclo da ureia
Relação do ciclo da ureia com o TCA Fumarase Malato desidrogenase Ureia Neoglicogénese (Carbamoil-P sintetase I) CO 2 + NH 4 +
Deficiências hereditárias do ciclo da ureia Argininosuccina se Arginase Hiperargininémia Acidúria arginino-succínica Argininosuccinato sintetase Citrulinémia Ornitina transcarbamoilase Hiperamoninémia tipo II Urina Ácido orótico Pirimidinas Hiperamoninémia tipo I Carbamoil-fosfato sintetase I
N-Acetil glutamato - Regulador alostérico da CPS-I Regulador alostérico (CPS-I)
Síntese de novo de pirimidinas
Alterações do Ciclo da Ureia - Patologias - Hiperamoniémia tipo 1: défice carbamoil-fosfato sintetase I - aut recessiva; disfunção familiar (rara). Tratamento com arginina, que activa N-acetilglutamato sintetase (NAGS); tratamento com carbamoil-glutamato activa CPS-I, se défice na.nags. - Hiperamoniémia tipo 2: défice ornitina transcarbamoilase (OTC) - associada ao cromossoma X; hiperamoniémia severa, aversão à ingestão de alimentos com alto conteúdo proteíco, elevação da concentração de glutamina no plasma, LCR e urina (reflecte aumento de síntese devido a níveis elevados de amónia); sinais neurológicos (irritabilidade, agressividade, letargia, coma e morte). Destoxificação da amónia por fenilacetato de sódio ou benzioato de sódio. - Citrulinémia: ausência de actividade de argininosuccinato sintetase - doença genética rara, aut. recessiva; níveis elevados de citrulina no plasma e LCR. A ingestão de arginina aumenta a excreção urinária de citrulina, ou benzoato de sódio. - Acidúria Arginino-succínica: ausência de actividade de argininosuccinase - doença genética rara, aut. recessiva; níveis elevados de arginino-succinato no plasma, urina e LCR. A ingestão de arginina aumenta a excreção urinária de arginosuccinato; tratamento com benzoato de sódio. - Hiperargininémia: défice arginase - aut recessiva; aumento dos níveis de arginina no plasma e LCR; ingestão de alimentos pobres em proteínas (incluindo arginina) reduz níveis plasmáticos de amónia.
Investigação da Hiperamoniémia Presente Hiperamoniémia Acidose Ausente cidos orgânicos (urina) Acidémias Orgânicas Citrulina (plasma) Alta Normal ou moderadamente elevada Baixa Citrulinémia Ácido ASA orótico elevado (urina) + - + - défice ASA Liase THAN LPI, HHH défice OTC défice CPS-I/NAGS ASA=argininosuccinic acid, THAN=transient hyperammonemia of the newborn, LPI=lysinuric protein intolerance, HHH=hyperammonemia-hyperornithinemia-homocitrullinuria syndrome, OTC=ornithine transcarbamylase, CPS=carbamyl phosphate synthetase, NAGS=N-acetylglutamate synthetase. Note: Urine orotic acid also tends to be elevated in LPI and HHH, but citrulline concentration is normal. http://www.prematuros.cl/webmayo/enfmetab/enfmetablaboratorio.htm
Tratamento - Restrição proteica - Soro glicosado - Lactulose - Benzoato de sódio e.v. - Arginina e.v. e/ou citrulina - Hemodiálise
Q4. O atraso mental causado pelo défice em fenilalanina hidroxilase pode ser reduzido através do tratamento com L-DOPA. Diga, justificando, se a afirmação é verdadeira ou falsa.
Derivados da fenilalanina e tirosina. As catecolaminas Tiroglobulina (T3; T4) melanina. Dopamina. Norepinefrina. Epinefrina. A melanina
Catabolismo da fenilalanina (Phe) na Fenilcetonúria: * Phe e fenilpiruvato acumulam-se nos tecidos, sangue e urina * Fenil-acetato (odor característico) e fenil-lactato são excretados pela urina
Q5. Considere uma doente do sexo feminino com homocisteinúria medicada com piridoxina e ácido fólico. a) Qual ou quais a/s causa/s mais provável/eis desta doença? b) Qual a razão para o tratamento com piridoxina? c) Qual o efeito nesta situação de uma dieta pobre em ácido fólico?
Défices enzimáticos que causam Homocistinúria Homocistinúria (défice em): - Cistationina sintetase - Metionina sintetase - MetilenoTHF redutase, e/ou - vitamina B12
O que devo rever?
Objectivos: - Analisar alterações bioquímicas nas doenças hereditárias do ciclo da ureia, nomeadamente: 1. Hiperamoniémia tipo 1 (Def CPS I) 2. Hiperamoniémia tipo 2 (Def OTC) 3. Citrulinémia (Def ASS) 4. Acidúria Argininosuccínica (Def ASL) 5. Hiperargininémia (Def arginase) - Analisar as alterações bioquímicas nas doenças do metabolismo dos aminoácidos: - Fenilcetonúria - Albinismo - Maple Syrup Urine Disease - Homocistinúria
Transaminação envolvendo o glutamato: principal modo de remoção de grupos -NH 2 PLP Aspartato - TGO Alanina - TGP PLP grupo prostético das aminotransferases Desaminação oxidativa do glutamato Para libertação de NH 2 no fígado Ciclo da Ureia
Transporte de NH 2 para o fígado: Papel da alanina Proteólise muscular Papel da glutamina na destoxificação da amónea
O fígado centraliza o metabolismo de aminoácidos, tendo o glutamato um papel central em processos de transaminação, com eliminação por formação de ureia O transporte de amónia para o fígado faz-se predominantemente pela glutamina e pela alanina no caso particular do músculo Mathews, Fig 20.14, pág 730
Erros congénitos do catabolismo dos aminoácidos
Doenças metabólicas por def enz. no metabolismo dos AA Archibald Garrod - Dças genéticas por deficiências enzimáticas específicas. 1ª Alcaptonúria (def. Homogentisato dioxigenase). Artrite tardia. Urina escura (ácido homogentisíco). Fenilcetonúria (def. Fenilalanina hidroxilase). Hiperfenialaninémia. Acumulação de fenilpiruvato Outras causas Def no cofactor 5,6,7,8 tetrahidrobiopterina Toxicidade do SNC - Teste do pézinho -. Leucinose (def. Desidrogenase dos -cetoácidos ramificados). Acumulação de -cetoisocaproico. Urina com cheiro a caramelo (Def. cetoisocaproato desidrogenase) Intoxicação aguda do SNC - Coma - Morte
Maple Syrup Urine Disease (erro congénito de metabolismo) Causa: Deficiência da descarboxilação oxidativa ( desidrogenase dos - cetoácidos ramificados): leucina, valina isoleucina -cetoácidos (acidose orgânica) Fatal se não se administrar dieta pobre nestes aminoácidos Provoca: - Desenvolvimento anormal do cérebro - Atraso mental - Morte durante a infância Tecidos extra-hepáticos (músculo, tecido adiposo, rim, cérebro) contêm transaminase para cadeias ramificadas, inexistente no fígado.
Doenças do ciclo da ureia - Grupo de doenças que resultam de uma deficiência enzimática específica ciclo da ureia. - A gravidade é variável, pode ser detectada em várias etapas do desenvolvimento, desde RN-Adulto. - Levam ao aumento da amónia sanguínea (hiperamoniémia) Alteração da função e lesão cerebral (convulsões) - As manifestações clínicas típicas Alteração do estado de consciência, vómitos, agressividade, discurso por vezes incoerente, desequílibrio na marcha, hepatomegália. - O diagnóstico é baseado na detecção da deficiência na enzima hepática, clínica e história familiar.
Remoção hepática de azoto pelo ciclo da ureia 1 Ornitina transcarbomoilase 2 Arginino succinato sintetase 3 Arginino succinase 4 Arginase