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3a. prova - Schor - Paginador: Fernando

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A AN`LISE BIOQUMICA DO PRODUTO GNICO PARA O DIAGNSTICO,PROGNSTICO E TRATAMENTO DE DOENAS GENTICAS

Cap. 17

BASES BIOQUMICAS DASDOENAS GENTICAS

As protenas desempenham funes essen-ciais para a sobrevivncia do organismo, como acatlise de reaes produtoras de energia e otransporte de vitaminas, oxignio e dixido decarbono. Para que no ocorram doenas, a es-trutura e o funcionamento dessas molculas de-vem ser extremamente precisos.

A sntese protica compreende dois passosbsicos (Fig. 17.1):

1o)Transcrio: produo de um RNA mensa-geiro a partir de um segmento especfico deDNA (gene);

2o)Traduo: o RNA mensageiro utilizadocomo molde para a produo da estruturaprimria da protena (seqncia de amino-cidos).

Atravs da transcrio e da traduo, a in-formao armazenada no gene transformada

A Anlise Bioqumica doProduto Gnico para o

Diagnstico, Prognstico eTratamento de Doenas

Genticas

em protena (produto gnico final). Desta for-ma, mutaes ou em genes que codificam pro-tenas ou em regies de DNA que controlam aexpresso deste gene ocasionam doenas ge-nticas.

CLASSIFICAO FUNCIONAL DAS PROTENAS

A Tabela 17.1 resume a classificao dasprotenas em relao sua funo, indicandoexemplos de doenas genticas ocasionadas pordeficincias proticas especficas.

DIAGNSTICO DE DOENAS GENTICAS APARTIR DA AN`LISE DA PROTENA

Por envolverem alteraes em somente umgene e, portanto, em somente uma protena, asdoenas monognicas so aquelas cujo diagns-tico mais freqentemente baseado em tcni-cas que detectam a presena de protenas

Ida Vanessa D. SchwartzCarolina F. Moura de Souza

Roberto Giugliani


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VOL. 1 BASES MOLECULARES DA BIOLOGIA, DA GENTICA E DA FARMACOLOGIA

Cap. 17

Fig. 17.1 Fluxo da informao gentica durante a sn-tese protica.

Gene (DNA) RNAm Protena

Transcrio Traduo

anmalas. Obviamente, necessrio que o pro-duto gnico seja conhecido (por exemplo, at omomento desconhecida a deficincia enzim-tica associada mucolipidose IV) e expresso emtecido facilmente acessvel para anlise (porexemplo, o critrio diagnstico para fenilceto-nria no inclui a medida da atividade catalticada fenilalanina-hidroxilase pois esta enzima ativa apenas no tecido heptico, e seria necess-rio que os pacientes fossem submetidos bip-sia de fgado).

Os erros inatos do metabolismo (distr-bios que envolvem, em sua maioria, altera-es em genes codificadores de enzimas ou deseus cofatores Fig. 17.2) constituem-se notipo de doena monognica mais freqentemen-te diagnosticado atravs da deteco de anor-malidades nas protenas. Na Tabela 17.2, estolistados os ensaios enzimticos realizados peloLaboratrio Erros Inatos do Metabolismo doHospital de Clnicas de Porto Alegre com vis-tas ao diagnstico de erros inatos do meta-bolismo.

AN`LISE DO PRODUTO GNICO

Os mtodos mais freqentemente utilizadospara este fim so:

Fig. 17.2 Esquema de uma reao enzimtica, ilus-trando que os erros inatos do metabolismo so ocasiona-dos pelo acmulo do substrato e/ou deficincia do produtoda reao, secundrios deficincia da enzima envolvidae/ou de seu co-fator.

Enzima

Substrato Produto

Co-fator

Medida da Atividade Enzimtica Especfica

A quantidade de enzima presente em umfluido biolgico ou extrato tecidual diretamen-te proporcional ao seu efeito cataltico, ou seja, quantidade de substrato que transformadaem produto durante certa unidade de tempo. Este o mtodo utilizado para o diagnstico da maio-ria dos erros inatos do metabolismo.

Eletroforese de Protenas

A diferena entre protenas normais e anor-mais pode ser analisada atravs da mobilidadeeletrofortica que elas apresentam. Este o prin-cipal mtodo utilizado, por exemplo, para o di-agnstico da anemia falciforme e de outrashemoglobinopatias.

A AN`LISE DO PRODUTO GNICO PARA OPROGNSTICO DE DOENAS GENTICAS

Os erros inatos do metabolismo, com rarasexcees, so herdados de modo autossmico

Tabela 17.1Classificao Funcional das Protenas e Exemplos

de Doenas Associadas Deficincia Protica Especfica (Adaptado de Lehninger)

Funo Protena Doena no Caso de Deficincia

Transporte Hemoglobina) (cadeias a e b Hemoglobinopatias, talassemias

Estrutura Distrofina Distrofia muscular de Duchenne/Becker

Defesa Imunoglobulinas Imunodeficincias

Regulatrias Insulina Diabetes melito


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Cap. 17

Tabela 17.2Ensaios Enzimticos Realizados no Laboratrio de Erros Inatos do Metabolismo

do Hospital de Clnicas de Porto Alegre

Ensaio enzimtico Tecido Doena em Caso deDeficincia

a -fucosidase Leuccitos, fibroblastos Fucosidose

a -galactosidase Plasma D. Fabry

b -galactosidase Leuccitos,fibroblastos, vilo corial, amnicitos Gangliosidose GM1 emucopolisssacaridose IVB

a -glicosidase Fibroblastos D. Pompe

b -glicosidase Leuccitos, fibroblastos D. Gaucher

b -glicuronidase Plasma, vilo corinico, amnicitos Mucopolissacaridose VII

a -L-iduronidase Plasma, leuc., fibrobl., vilo corial, amnicitos Mucopolissacaridose I

a -manosidase Leuccitos, fibroblastos Manosidose

b -manosidase Leuccitos, fibroblastos b -manosidase

Acetil-CoA glicosaminidio Leuccitos,fibroblastos, vilo corial, amnicitos Mucopolissacaridose III-CN-acetiltransferase

Arilsulfatase A Plasma, Leuccitos, fibroblastos, vilo corinico, Leucodistrofia metacromticaamnicitos

Arilsulfatase C Fibroblastos Ictiose ligada ao X

Arisulfatase B Leuccitos,fibroblastos, vilo corial, amnicitos Mucopolissacaridose VI

Biotinidase Plasma Deficincia de biotinidase

Ceruloplasmina Plasma D. Wilson e D. Menkes

Esfingomielinase Leuccitos,fibroblastos, vilo corial, amnicitos D. Niemann-Pick A e B

Frutose-1,6-Difosfatase Fgado Def. frutose-1,6-difosfatase

Galactocerebros. Leuccitos,fibroblastos, vilo corial, amnicitos D. Krabbe

Galactose-1-PUT Eritrcitos Galactosemia clssica

Galactose-6-Sulfatase Leuccitos,fibroblastos, vilo corial, amnicitos Mucopolissacaridose IV-A

Glicose-6-fosfatase Fgado Glicogenose I

Heparan-sulfamidase Fibroblastos Mucopolissacaridose III-A

Hexosaminidases A e B Plasma, leuccitos, vilo corinico, amnicitos D. Tay-Sachs e D. Sandhoff

N-acetilgalactosaminidase Plasma, vilo corial, amnicitos D.Schindler

N-acetilglicosamina-6- Leuccitos,fibroblastos, vilo corial, amnicitos Mucopolissacaridose III-Dsulfatase

N-acetilglicosa-aminidase Plasma, vilo corial, amnicitos Mucopolissacaridose III-B

Neuraminidase Fibroblastos, vilo corial, amnicitos Sialidose


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recessivo. Os heterozigotos, apesar de possu-rem nveis de atividade enzimtica em torno de50% dos valores normais, so geralmente assin-tomticos. Os pacientes, por sua vez, costumamapresentar nveis de atividade enzimtica entre0 e 20% do normal (estes limites variam confor-me a doena). Assim sendo, em muitos casoscontinua ocorrendo uma sntese, ainda que re-sidual, da enzima deficiente.

De maneira geral, acredita-se que quantomaior for a atividade enzimtica residual, ou seja,a converso (ainda que subnormal) do subs-trato da enzima deficiente em produto, mais leveser o quadro clnico do paciente (Fig. 17.2).Entretanto, este tipo de correlao dificilmente encontrada ex vivo, pois muito difcil mime-tizar o microambiente in vivo da enzima (o subs-trato utilizado para diagnstico, por exemplo, geralmente artificial).

TRATAMENTO DAS DOENAS GENTICAS

Na maioria das doenas genticas, a curaou mesmo melhora clnica no possvel com autilizao de mtodos convencionais de trata-mento. Isto ocorre j que na maioria das doen-as, o gene implicado na doena, bem como oseu produto, ainda no foram identificados e omecanismo metablico e molecular ainda pou-co compreendido.

As desordens genticas passivas de trata-mento necessitam de um diagnstico acurado,interveno precoce e conhecimento da base bi-oqumica da doena e sua patognese. Recentesavanos no diagnstico e tratamento dos errosinatos do metabolismo alteraram substancial-mente o prognstico de muitas condies con-sideradas anteriormente de extrema gravidade.

O objetivo principal da teraputica a corre-o do desbalano metablico, sendo utilizadasdiversas estratgias para tentar evitar as conse-qncias patofisiolgicas do defeito gentico emuma rota metablica especfica (Fig. 17.3).

As seguintes estratgias podem ser utiliza-das no tratamento de doenas genticas:

Reduo Diettica do Substrato

Os melhores exemplos so as doenas en-volvendo acmulo de aminocidos (fenilceto-

nria, doena do xarope do Bordo) e algunsacares (galactosemia). A dieta com restriode fenilalanina ou aminocidos de cadeia ramifi-cada empregada precocemente previne o retardomental e outras srias complicaes neurolgi-cas associadas fenilcetonria e doena daurina do xarope do bordo, respectivamente. Nahipercolesterolemia familiar, o principal manejodiettico a reduo da ingesta do colesterol,diminuindo, desta forma, a incidncia das mani-festaes cardiovasculares. Na adrenoleucodistro-fia ligada ao X (forma infantil), o uso do leo deLorenzo (cido olico e ercico), associado dieta com restrio de gorduras saturadas temefeito em retardar, porm sem evitar, a progres-so das manifestaes neurolgicas que levam leucodistrofia e bito. Sabe-se que o mecanismofisiopatolgico desta doena no est somenterelacionado ao erro metablico, mas tambm uma atividade auto-imune alterada.

Estmulo de Rotas Alternativas

Neste caso, o objetivo a remoo do meta-blito txico, atravs da utilizao de outro subs-trato que provoca um desvio da rota metablica.O uso do benzoato de sdio, fenilacetato ou fe-nilbutirato de sdio levam a um aumento da ex-creo dos compostos nitrogenados, reduzindoo acmulo do precursor txico, neste caso, aamnia, que est aumentada nas desordens dociclo da uria.

Inibio de Rotas Metablicas

Nos casos de tirosinemia hepatorrenal, almdo tratamento diettico com restrio da ingestade tirosina e fenilalanina, a introduo do NTBC(2-(2-nitro-4- trifluoromethylbenzoil)-1,3-cyclohexanedione) foi um marco para o avan-o do tratamento. Esta droga reduz o acmulode fumarilacetoacetato e maleilacetoacetatopor inibio da enzima 4- hidroxifenilpiruvatodesidrogenase, diminuindo, conseqentemen-te, complicaes hepticas como cirrose e o he-patocarcinoma de manifestao precoce. Nadoena de Wilson, sndrome heptica e neuro-lgica associada severa hemlise intravascu-lar, decorrente de um acmulo de cobre nofgado e outros rgos, utiliza-se a penicilami-na, que provoca um aumento da excreo des-te metablito txico.


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Reposio do Produto Deficiente

Nas doenas em que h um erro na biossn-tese de hormnios. Por exemplo, h uma neces-sidade de reposio precoce de tiroxina (T4) nohipotireoidismo congnito, evitando o retardomental severo, e o uso corticosteride na hiper-plasia adrenal congnita, interrompendo a pro-duo de esterides andrognicos.

Reposio da Vitamina ou CoenzimaDeficiente

Nos pacientes com deficincia de biotini-dase, o tratamento com uso da biotina, co-fa-tor fundamental na atividade de quatrocarboxilases (acetil-CoA carboxilase, propio-nil-CoA carboxilase, piruvato carboxilase e 3-metilcrotonil-CoA carboxilase) leva a umaresposta clnica dramtica revertendo o qua-dro de convulses, acidose metablica e ma-nifestaes cutneas. Em outro exemplo, ouso da vitamina B12 nos pacientes com acide-mia metilmalnica por deficincia da enzimamitocondrial dependente de cobalamina, a me-tilmalonil-CoA mutase, ou por deficincia dabiossntese adenosilcobalamina (CblA e CblB),demonstrou importante resposta teraputicacom reverso das manifestaes clnicas daacademia orgnica. Sabe-se tambm que 1/3dos casos de homocistinria por deficinciada cistationina b -sintase responde ao uso degrandes quantidades de piridoxina (vitaminaB6), que aumenta a atividade enzimtica, di-minuindo o acmulo de homocistena srica,conseqentemente reduzindo eventos isqumi-cos e oftalmolgicos relacionados sndromeda homocistinria.

A B C D

E F

Fig. 17.3 Estratgias empregadas no tratamento dedoenas genticas Normalmente o substrato A conver-tido em metablitos intermedirios e finalmente ao produtoD. Por um defeito gentico, a enzima que converte A em Best deficiente provocando acmulo do A (precursor txi-co), levando a uma rota metablica alternativa F e redu-o da formao do produto D.

Reposio do Produto Gnico

Em alguns erros inatos, a doena produzum acmulo de substratos que no so altera-dos com manipulao diettica ou intervenofarmacolgica convencional, como no caso dasdoenas lisossmicas de depsito. At o mo-mento, as infuses com glicocerebrosidase pro-duzida por DNA recombinante mostram osucesso teraputico no tratamento da doenade Gaucher tipo I, reduzindo o tamanho dobao, restaurando as contagens de plaquetas ehemoglobina e melhorando as leses sseas. Aenzima modificada removendo-se o terminalcido silico, galactose e resduos de N-acetil-glicosamina, permitindo a exposio dos res-duos de manose, facilitando captao pelosmacrfagos, que possuem receptores especfi-cos para esta molcula.

Reposio de rgos ou Tecidos

Algumas doenas genticas tm sido cura-das com o transplante de um rgo que ex-pressa o gene que causa a doena. Neste item, oprincipal exemplo o da tirosinemia hepatorre-nal, uma vez que, quando no disfuno tubularrenal, a cura pode ser obtida com transplante defgado. Os transplantes de medula ssea tam-bm so uma forma de transferncia gnicaatualmente usados para tratamento de deficin-cia de adenosina deaminase e de imunodefici-ncia combinada severa. Em outras doenas, amedula ssea pode ser um veculo para transfe-rir um produto gnico a outros rgos. Nestegrupo incluem-se as doenas lisossmicas de de-psito, em que o transplante de medula sseatende a aumentar funo enzimtica deficiente.Alguns estudos ainda esto sendo conduzidosno sentido de estimar benefcios e riscos destateraputica. Na doena de Fabry e na doenapolicstica do rim o transplante renal, apenas al-tera a evoluo da falncia do rgo isolado, nestecaso, os rins.

RESUMO

Neste captulo so discutidos tpicos re-lativos s bases bioqumicas e tratamento dasdoenas genticas, com nfase nos erros ina-


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tos do metabolismo (EIM). O diagnstico eprognstico deste grupo de doenas so base-ados, entre outros, na anlise do produto g-nico final (protena). O tratamento do EIM visa correo do desbalano metablico associa-do, usando as seguintes estratgias: reduodiettica do substrato, estmulo de rotas alter-nativas, inibio de rotas metablicas, reposi-o do produto deficiente, reposio davitamina ou coenzima deficiente, reposio doproduto gnico e, por fim, a reposio de r-gos e tecidos.

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