Engenharia Biomédica – 3º ano, 1º semestre Mecanismos Gerais da

Engenharia Biomédica – 3º ano, 1º semestre
Mecanismos Gerais da Doença (2006/2007)
Aula 9 – 22 de Novembro de 2006
Tema: Falência de sistemas I
Radicais Livres em Medicina
Professores José Barbas e Afonso Fernandes
Aula desgravada por Ana Carapeto e Ricardo Aires
1ª Parte - Ana Carapeto
Falência dos principais sistemas I
Insuficiência hepática. (Prof. José Barbas)
Vou-vos falar sobre fisiopatologia hepática. O que vos interessa é saber como é
que o fígado funciona, onde é que pode estar alterado esse funcionamento e as
consequências dessa alteração de funcionamento.
Interessa perceberem primeiro a substituição por um fígado biológico, se calhar
não é preciso saberem nada disso em especial a não ser em particular saber fazer cultura
de células, mas há por exemplo fígados artificiais, tal e qual como há máquinas de rins
artificiais, há fígados artificiais em que todos esses mecanismos alterados são
cuidadosamente compensados. Um fígado mecânico digamos assim, como uma
máquina de hemodiálise, portanto há todas essas tecnologias e é preciso que cada um de
vocês saiba como é que um fígado funciona e quando tem falência o que é que falha.
Devem lembrar-se como é que o fígado está estruturado macroscopicamente e
microscopicamente. O fígado tem algumas características. É um órgão grande, é um dos
maiores órgãos do organismo. Por outro lado, é um órgão que tem a peculiaridade de
receber não só sangue arterial (a todos os órgãos tirando o fígado chega sangue arterial e
sai sangue venoso), mas também sangue venoso.
(slide 1) Ao fígado chega sangue arterial (sangue nutritivo para o fígado) e chega
sangue venoso (que provém da drenagem do intestino, do estômago e do pâncreas). E
esse sangue arterial e esse sangue venoso vão chegando pela artéria hepática ou veia
porta e juntam-se nos chamados sinusóides hepáticos e misturam-se, e depois saem do
fígado através da veia hepática que vai drenar na veia cava. Assim, o fígado recebe
sangue arterial e sangue venoso, o sangue venoso recebe de órgãos que ou produzem
hormonas (pâncreas) ou absorvem produtos de vários nutritivos (intestino). Estas coisas
todas vão passar através do sangue da veia porta, pelo fígado, para ser metabolizadas,
nas células dos hepatócitos.
(slide 2) A estrutura funcional do fígado é o hepatócito. Podemos dizer que cada
hepatócito é um fígado: cada um tem todas as funções do fígado, é uma pequena fábrica
com uma actividade metabólica espantosa, cada um faz todas as funções do fígado e
tem para isso a necessidade de que o sangue que passa pelo fígado junto às células,
portanto chamados sinusóides hepáticos, que como já vos disse é a junção de sangue
arterial e sangue venoso da artéria hepática e da veia porta, têm de estar e devem estar
num contacto íntimo com as células dos hepatócitos para que as trocas sejam as
máximas possíveis, isto é mais ou menos uma zona onde as barreiras alfandegárias
acabaram. Todos os capilares têm uma parede constituída por endotélio, pela membrana
do vaso - a média, e depois a camada exterior onde o vaso é irrigado, etc. Portanto as
células de qualquer órgão estão separadas do sangue por esta estrutura complicada que é
a parede do capilar. Aqui não há parede. Não há membrana basal, de maneira que a
parede dos hepatócitos na sua superfície androbasal está imediatamente em contacto
com o sangue. Portanto o sangue está em contacto directo com a parede dos hepatócitos.
As trocas são tão intensas que não podem ter qualquer barreira, portanto todas as
substâncias dissolvidas no sangue entram em contacto com as células hepáticas. As
células hepáticas quando segregam ou excretam alguma substância para o sangue, basta
esta passar a parede celular, isto é extremamente importante - é uma fábrica, o fígado.
Portanto, tem de ser tudo facilitado, para que as células, que são pequenas fábricas que
estão em contacto íntimo com o sangue para poderem receber directamente e excretar
directamente para a corrente sanguínea sem membrana basal, sem endotélio, sem nada a
aborrecer. Como as células têm de estar em contacto directo com o sangue, estão
organizadas numa placa unicelular, não pode estar uma célula atrás de outra célula,
estão todas elas em contacto com o sangue e separadas entre si por espaços chamados
sinusóides, há ausência de membrana basal, membrana do capilar. Não tem membrana
capilar. Estas células têm de ter uma estrutura para se manter, se não caíam, estavam um
amontoado de células. Elas têm um esqueleto que as mantém, que é formada pelas
chamadas células retículo - endoteliais – fazem funções espantosas, células onde o lixo
do organismo é destruído, é metabolizado, são células extremamente activas mas
também mantêm aquela estranha estrutura das sinusóides quase sem parede e dos
hepatócitos em camada unicelular sempre numa determinada estrutura. É um esqueleto,
uma armação sob o ponto de vista metabólico.
Os hepatócitos têm uma função virada para a reabsorção, a absorção de
substâncias e metabolititos que existem no sangue periférico, no sangue circulante e a
excreção para ele de variadas coisas que vamos ver mas também têm a função de formar
bílis, portanto que têm dois pólos, um pólo voltado para o sangue e um pólo voltado
para o canalículo biliar, portanto sinusóide de um lado, canalículo biliar de outro.
O que é a bílis? É um detergente – transforma o hidrofóbico em mais hidrofílico
para permitir que determinadas substâncias hidrofóbicas sejam facilmente eliminadas e
permite que quando chegam ao intestino substâncias hidrofóbicas (como gorduras)
sejam envolvidas pelos sais biliares e tornam-se mais hidrofilicas facilitando a absorção.
Quando vai para o intestino leva lixo do organismo, leva produtos de excreção
hidrofóbicos que são transformados em hidrofílicos, quando faz o ciclo enterohepático, a parte da bílis que chega ao intestino volta pela veia porta ao fígado, traz
substâncias alimentares nutritivas que são hidrofóbicas que passaram a hidrofílicas,
temos as gorduras, as vitaminas lipossolúveis etc.
(slide 3) Têm de se perceber a filosofia geral de funcionamento dos órgãos. Têm
aqui uma célula. Há assim dois pólos, de um lado existe sangue, pólo hemático e pólo
biliar.
(slide 4) Vamos falando agora de cada uma das funções do fígado normal e
acompanhando depois o que é que acontece quando ela está alterada. O fígado tem uma
função fundamental da gluconeogénese e da glicogenólise. Tem outra de sintetizar
colesterol (80% do colesterol) e a maioria dos triglicéridos. Por outro lado o excesso de
colesterol e triglicéridos metaboliza e excreta-os na bílis, lá está o detergente,
metaboliza aminoácidos e converte a amónia em ureia. Se o azoto fosse eliminado sob a
forma de amónia, ela era extremamente tóxica e entravamos todos em coma hepático. A
vantagem dessa metabolização, transforma /metaboliza o azoto, e excreta-o como um
produto pouco tóxico em vez de um produto muito tóxico.
(slide 5) Sintetiza praticamente todas as proteínas com excepção das
hemoglobinas. Albumina, factores de coagulação, apoliproteínas (transportam lípidos
para serem solúveis no sangue), transferina (…)
(slide 7) Aquela pequena célula é capaz de produzir todas estas proteínas,
sintetiza, excreta e recircula a bílis, cataliza e excreta fármacos e tóxicos – a maioria dos
fármacos e tóxicos que ingerimos têm que ser metabolizados, transformados em
produtos menos tóxicos, e solubilizados e excretados e aquelas células de Kupffer são
fundamentais na depuração das bactérias e antigénios da circulação portal. Uma das
zonas mais infectadas no nosso organismo é o intestino, até porque é absolutamente
necessário que ele tenha bactérias que colaborem na digestão. Bom, algumas bactérias e
alguns antigénios entram/são absorvidos na circulação portal. O fígado é um filtro. Eles
passam pelo fígado e são fixados e destruídos nas células retículo-endoteliais, fazem
também aquele esqueleto do fígado.
(slide 8) O que se passa com os glúcidos? Quando se ingere glucose, numa
refeição, há absorção intestinal da glucose, veia porta e das duas uma, se não houvesse
fígado, por exemplo quando o fígado não está a funcionar, quando há uma insuficiência
hepática, o que é que se segue a uma refeição moderada? Hiperglicémia. Um fígado
normal, impede que haja uma hiperglicémia. Há gluconeogénese, que é guardada a
glicose, armazenada na própria célula hepática, e a glicémia após as refeições altera-se,
mas pouco. Uma das razões é a gliconeogénese. Em jejum, a glicose é consumida e vai
ter de ser fornecida permanentemente ao sangue circulante, se não o doente tinha
hipoglicémia.
(slide 9) Quando há uma doença hepática, há hipoglicémia na medida em que
como não há glicogénio na fase de jejum, sob o ponto de vista nutritivo é importante
porque quem tem uma insuficiência hepática não pode estar muito tempo sem comer.
Há medida que a insuficiência hepática avança é preciso ter infusões permanentes de
glicose, por outro lado, o equivalente da eficiência hepática é o shunt porto-cava
(método cirúrgico). Se há uma alteração da circulação hepática, com cirrose hepática, o
sangue é derivado directamente da porta para a cava - há hiperglicémia.
(slide 10) Quanto aos lípidos, o fígado é o órgão central do metabolismo dos
lípidos, produz quase 80% do colesterol sintetizado no organismo. O colesterol das
pessoas, só uma pequena parte é alimentar, a maior parte do colestrol elevado é por um
aumento da síntese e produção no fígado, dai que as dietas mesmo rígidas baixem pouco
o colestrol e seja necessário bloquear a síntese do colestrol no fígado, com as famosas
estatinas que hoje toda a gente toma. Por outro lado sintetiza, armazena e metaboliza
triglicéridos, produz cetoácidos e corpos cetónicos por oxidação dos ácidos gordos. Sem
fígado funcionante não há uma ácido-cetose diabética porque é ele que fabrica o
cetoácido que é um acompanhante da ceto-acidose diabética.
Produz, segrega e remove da circulação várias proteínas (apolipoproteínas) de
transporte de lípidos. Se o fígado não existisse e não produzisse as apolipoproteínas que
envolvem o colesterol e os triglicéridos para permitir que uma substância hidrofóbica se
torne hidrofílica e circule na água do plasma,… é ele que fabrica as apolipoproteínas – é
fundamental na manutenção de níveis normais, elevados ou baixos do colesterol e de
triglicéridos circulantes.
(slide 11) Por exemplo vêm aqui, só por curiosidade como se forma triglicéridos
e como se forma colesterol. Vêm que é a partir do glicogénio e da glicose do piruvato
acetil-CoA. Todo este ciclo chega à placa giratória central do acetil-CoA. Umas das vias
da sua metabolização são os corpos cetónicos. É a célula hepática que faz tudo isto, é
um espanto mas é verdade. Outra via é transformada em citrato, acetil-CoA novamente,
malonil coenzima A e HMg CoA que leva à formação de colestrol. Quando o indivíduo
tem uma hipercolestrolémia, tentamos reduzir a ingestão de ácidos gordos, mas o que
bloqueamos é o HMg CoA. Tudo aquilo que se toma para o colesterol bloqueia esta
enzima. São eles que, depois fabricam triglicéridos, os ligam às apolipoprotrínas mais a
baixa densidade que entram em circulação e depois veremos, vão à célula ceder
colesterol e triglicéridos. E voltam ao fígado, não sob a forma de lipoproteínas de muito
baixo peso molecular mas de baixo peso molecular porque perderam uma parte das
iniciais do colesterol para a periferia.
(slide 12) Aqui têm, para perceberem, intestino chylomicrons chegam ao fígado,
o fígado tem um receptor, ai fabrica triglicéridos e colesterol, que são transportados em
circulação sob a forma de VLDL – as apolipoproteinas envolvem-nas e elas conseguem
circular envolvidas pelas apolipoproteinas, que são hidrofílicas e podem circular em
ambiente de água. Chegam à periferia, há uma parte dos triglicéridos e colesterol que
entram na célula para se aproveitarem sob o ponto de vista de fuel, de metabolismo, de
energia, ficam as chamadas lipoproteínas de peso molecular intermédio que se
transformam rapidamente em lipoproteínas de baixo peso molecular, elas chegam ao
fígado, o fígado recarrega as LDL’s com colesterol e triglicéridos e volta a lança-las em
circulação sob a forma de LDL. Também faz outra coisa curiosa, como o excesso de
colesterol nos tecidos periféricos é uma causa de doença - há arteriosclerose. O fígado
tem uma espécie de homem da limpeza – produz uma lipoproteína de alto peso
molecular que põe em circulação, se ele passar pelos tecidos periféricos, fixa o excesso
de colesterol dos tecidos e o faz regressar ao fígado onde ele se necessário é
catabolizado. Não só cede colesterol e triglicéridos aos tecidos periféricos, como vai lá
buscar o excesso. A camioneta do lixo vai lá buscar o excesso. Por isso é que se diz que
o VLDL são os mau colesterol e o HDL quanto mais alto melhor, que é o bom
colesterol, na medida em que protege da arteriosclerose, porque limpa as células
periféricas do excesso desse colesterol.
(slide 13) Quando há uma lesão celular moderada ou grave, a acumulação de
lípidos no fígado, o transporte de lípidos diminui. Quando há uma lesão celular muito
grave, há uma hipocolestrolemia. Não há nada pior prognóstico num doente com doença
hepática, do que ter o colesterol muito baixo. Isto representa uma gravíssima lesão
celular. Ou seja uma situação em que (diz-se que o colesterol baixo é muito bom para a
arteriosclerose) há uma gravíssima lesão hepática, é um sinal de muito mau prognóstico.
(slide 14) Quando também não consegue produzir uma quantidade adequada de
bílis, a excreção de colesterol para o intestino diminui e vai-se acumular, e é mais uma
causa de hipercolestrolémia.
(slide 15) Nos aminoácidos, tudo o que é grupos com azoto, grupos aminados,
têm que ser metabolizados, quando não são aproveitados na síntese proteica, o que vai
acontecer é que a amónia é extremamente tóxica e o fígado tem a capacidade da
metabolização dos produtos com azoto através da amónia, para um metabolito final
pouco tóxico que é a ureia. São precisos níveis muito altos de ureia para se entrar em
coma urémico. O coma urémico tem muitas outras causas além da ureia. Mas, se houver
uma falência do ciclo da ureia por deficiência da célula hepática, retém-se amónia, e o
doente entra rapidamente em coma hepático. A amónia é extremamente tóxica. Quando
se perde este metabolismo, o ciclo metabólico que produz ureia, produz-se NH3, e
pequenas quantidades de amoníaco põe as pessoas em coma.
(slide 17) Cá está – acumulação de amónia no organismo – encefalopatia
hepática, coma.
Também produz uma grande quantidade de proteínas, a falência dessa produção
tem variadíssimas consequências. Se for falência grave de transporte de hormonas
tiroideias vocês podem ter um quadro metabólico e clínico de hipotiroidismo sem terem
hipotiroidismo. A produção dessas hormonas é normal, o seu transporte para a periferia
é que vai diminuir quando não há transportadores. Haver muita comida num sítio,
haver fome na outra, porque não há camionetas de transporte.
(slide 18) Por exemplo a Albumina, é importante porque tem duas funções.
Transporta conjugando várias substâncias endógenas e exógenas. Algumas delas são
tóxicos e são fármacos. As quantidades normais que nós administramos de fármacos
tornam-se tóxicas. Portanto vocês quando medicam um doente podem ter a noção se ele
tem uma albumina normal.
Faz a manutenção da força oncótica do plasma. O plasma mantém-se com
determinado volume, volume sanguíneo, o que depende muito da permeabilidade dos
vasos (permite que passem água e electrólitos do plasma para o tecido intersticial) e da
força oncótica (fundamentalmente devido à albumina). Daí que quando há
hipoalbuliménia, por exemplo numa doença renal que leva a uma grande perda de
albumina, o que vai acontecer é que diminuindo a força oncótica do plasma, o doente
tem edema – há uma passagem de quantidades anormais de água e electrólitos para o
espaço intersticial e a pessoa tem edemas (fica inchada). A manutenção da volémia
depende dos níveis de albumina, para manter uma força oncótica normal.
(slide 19) Lesão hepatocelular -> hipoalbuminémia:
1. Aumento da circulação livre de várias substâncias endógenas e exógenas.
Exemplo: maior toxicidade de alguns fármacos ou tóxicos. Nós temos de saber que
albumina o doente tem antes de o medicar.
2. Diminuição da força oncótica do plasma com formação de edema e derrames
nas serosas - pleura.
(slide 20) Também sintetiza tudo o que é factores da coagulação:

Anti-trombina III

Fibrinógénio

Proteína C, não é a reactiva da inflamação, é a da coagulação

Factores II, VII, IX, X
Quando há uma lesão hepatocelular grave, há uma diminuição da síntese de
proteínas da coagulação originando discrasias hemorrágicas. A fase final, nas
hepatopatias graves, eles sangram por tudo o que é sitio, não têm coagulação.
(slide 21) Bílis:
1. É sintetizada pelos hepatócitos.
2. É constituída por sais biliares e tem propriedades detergentes e
solubilizantes.
3. Permite a dissolução em meio aquoso de várias substâncias lipossolúveis e
o seu transporte para o interior e exterior do organismo.
4. Os sais biliares são recirculados entre o
intestino e o fígado e quando
voltam têm uma função de duas. Quando vão, levam lixo e produtos tóxicos
para serem eliminados. Quando voltam ao fígado, uma parte da bílis que
chega ao intestino, enviada pelos canais biliares é recirculada sendo
reabsorvida para o fígado, traz de volta determinadas substâncias nutritivas
fundamentais que são lipossolúveis.
(slide 22) Portanto, com insuficiência hepática, quando não há bílis no intestino,
há por exemplo graves deficiências de tudo o que são substâncias gordas, digamos
assim, e de tudo o que são vitaminas lipossolúveis, uma série de vitaminas
lipossolúveis, que não são distribuídas.
Quando o fígado é incapaz de produzir ou excretar bílis, há má absorção -isto na
volta. Na ida, há uma diminuição da excreção de bilirubina. Diminuição da excreção de
colesterol, quer por menor transformação em sais biliares quer por menor formação de
complexos sais biliares hipercolestrolémia - icterícia, hipercolestrolémia, síndrome de
má-absorção com todas as deficiências em vitaminas, não têm lá o detergente bílis para
o fazer.
Cada célula hepática faz isto tudo. Tem em si todos os mecanismos bioquímicos
capazes de fazer isto. No rim não é assim, cada zona tem uma função. Cada célula tem
duas ou três actividades, o hepatócito, cada um deles, é capaz de fazer tudo isto. Cada
um faz a milionésima parte da quantidade, mas a qualidade do que faz é igual em todos.
Portanto o fígado é igual a uma multiplicação de milhões de hepatócitos.
Portanto há entrada de várias substâncias exógenas e algumas são mesmo muito
tóxicas e umas são eliminadas por exemplo por filtração renal, etc. Mas a maioria delas
são primeiramente modificadas pelo fígado, porque uma das características de muitas
dessas substâncias é não serem hidrossolúveis. O outro problema deste mecanismo é
que uma substância para entrar e funcionar dentro de uma célula funciona melhor se for
lipossolúvel, para ser sempre transportada pela água de um lado para o outro tem de ser
hidrosolúvel. Portanto ela tem que se manter lipossolúvel quando é metabolicamente
activa sem ser transformada em hidrosolúvel quando é preciso levá-la, transporta-la à
periferia, andar circulante no plasma. É um contra senso, mas é isso que se faz.
(slide 23) A maioria das enzimas envolvidas neste metabolismo, localizam-se no
retículo endoplasmático dos hepatócitos. Metabolizam e excretam fármacos exógenos e
substâncias endógenas lipofilicas (ex: bilirrubina e colesterol - temos de os excretar).
Modificam as substâncias lipofilicas (hidrofobicas) tornando-as mais hidrofilicas
(Biotransformação), permitindo assim a sua excreção pela urina (o rim elimina muitos
tóxicos, mas só hidrossolúveis) ou pelas fezes por intermédio da bílis.
Este metabolismo é muito engraçado, é um mecanismo bioquímico apaixonante.
(slide 24) A biotransformação tem duas fases.
A biotransformação tem primeiro de transformar a substância exógena ou endógena
que queremos eliminar numa substância mais activa e para isso há reacções de oxiredução com adição de um grupo funcional contendo oxigénio livre. Lá estão os tais
radicais livres, que é uma substância mais reactiva. Para permitir que se processe a fase
II que facilmente faz uma ligação covalente dessa substância mais activa a uma
molécula transportadora hidrosolúvel, geralmente ácido glucorónico ou peptideo
glutationa. O problema é que nesta fase em que há uma substância mais reactiva
enquanto ela não é ligada covalentemente com a substância transportadora é
extremamente perigosa. Se era tóxica antes, nesta fase é muitíssimo mais tóxica. Mas
por exemplo há um desacoplamento entre esta capacidade de fazer com que essa
substância fique mais activa e a capacidade de fazer as ligações covalentes pode
aumentar a quantidade de substâncias muito tóxicas. E este desacoplamento, esta fase é
extremamente perigosa.
Se há um fígado biológico há um fígado mecânico. Isto é, há um fígado artificial
como existe um rim artificial. Nesse, estes mecanismos todos, cada um deles tem de
transformar a amónia em ureia. As funções fundamentais que levam à doença e à morte
da pessoa podem ser substituídas por métodos de filtração, diálise, absorção e reacções
químicas. Há uma solução para cada uma das coisas que eu disse, quer dizer, ele não vai
produzir proteínas. A hemodiálise também não resolve a produção de hormonas pelo
rim, mas aqui aquilo que é fundamental, que são os níveis de colesterol, a produção de
amónia, etc. está resolvido de maneira a que o doente se possa manter vivo com outras
terapêuticas adjuvantes, até ter um transplante de fígado ou até a insuficiência hepática
se resolver e desaparecer. Se o doente for mantido vivo, até dá tempo para recuperar. O
fígado recupera. Há uma coisa que o fígado tem espantosa, que é a capacidade de
regeneração. Portanto a partir de uma célula hepática é capaz de se fazer um fígado (é
um pouco exagero isto).
A mitose daquelas células está praticamente silenciosa, está parada. A função das
células não é dividirem-se. É funcionarem fabricando coisas como vimos. Mas se o
fígado tem uma perda, e se sobrar um número suficiente de células, essas células
durante um tempo perdem praticamente a sua capacidade metabólica, e adquirem uma
capacidade mitótica de reprodução como não há outra célula no organismo. Pode tirarse um bocado do fígado de um pai e pô-lo num filho. Passados uns dias tem o fígado do
tamanho que teria normalmente. Tem uma capacidade espantosa de regeneração, talvez
por isso a cultura celular tenha alguma facilidade.
Pergunta: Há anemias relacionadas com o fígado?
Resposta: Não. O fígado não tem nada a ver com a anemia. Não há anemia hepática.
Há algumas pequenas alterações que o fígado pode condicionar, uma delas por exemplo
é que se o fígado, o sistema retículo endotelial, está muito activo, todo, ou grande parte
do ferro que nós ingerimos ou que tentamos reaproveitar, a partir da destruição normal
dos glóbulos vermelhos é fixado sob a forma de Ferroxina e não é libertado.
Por outro lado, a não absorção de determinadas substâncias pode fazer uma anemia
macrocitica macrocronica. O número de glóbulos vermelhos é menor mas a quantidade
de hemoglubina não é muito abaixo do normal. Os glóbulos é que são maiores. Aquilo
que controla a produção dos eritrócitos é a eritropoeitina, e na idade adulta o fígado não
produz eritroproeitina. Em criança é o principal órgão produtor mas perde importância.
Quando o indivíduo tem uma insuficiência renal, tem uma anemia e faz uma hepatite
aguda, a anemia melhora porque com a inflamação viral, as células readquirem a
capacidade exprimem o gene da produção da eritropoeitina e ficam bons, ficam com a
anemia controlada.
Porque é que é no rim que se produz a hormona que controla a produção de
eritrócitos? Porque avalia o oxigénio. A zona do tubo contornado proximal do rim é o
que mais consome oxigénio no corpo. Logo é ai que está o sensor.
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Aula 9 – 2ª Parte – Ricardo Aires
Professor Afonso Fernandes
Importância de Radicais livres em Medicina/Sobrecarga Oxidante
É das peças mais recentes que conhecemos para construir os puzzles que
conduzem a percebermos os mecanismos da doença.
Já vos falei de várias vias patogénicas, já vos falamos de formas de lesão celular
por vários mecanismos, da inflamação, da isquémia, mas de facto a participação de
radicais livres em vias patogénicas é relativamente recente e o assunto chegou à
divulgação pelo grande público, através da ideia de que é possível combater o
envelhecimento através da utilização de radicais livres, nomeadamente seria possível
prevenir o envelhecimento cutâneo através da aplicação de tónicos com antioxidantes e
naturalmente isso foi aproveitado pela industria de cosméticos, para a produção de
substancias que previnem o envelhecimento da pele.
O conceito, sobrecarga oxidante, é um conceito que anda a par do conceito do
paradoxo do oxigénio, que foi desenvolvido, no sentido da lesão isquemia-reperfusão e
verificou-se que quando a isquemia não é suficiente para levar à necrose, a reperfusão,
embora possa ser a única estratégia para recuperar o tecido isquémico, introduz ela
própria um factor de lesão, ou seja aparentemente, ao fornecermos oxigénio a um tecido
carente dele estamos a beneficiá-lo, mas isso só por si, também provoca algum grau de
lesão.
Quando se estuda a evolução da atmosfera terrestre, e do aparecimento da vida,
como sabem o oxigénio foi imprescindível ao aparecimento de formas mais complexas,
porque essas requerem mais energia e a respiração é uma forma de obter maiores
quantidades de energia, mas o oxigénio só por si, precisamente devido ao facto de poder
levar ao aparecimento de espécies químicas muito reactivas, capazes de destruir
macromoléculas, não é muito óbvio como a sua introdução fora possível na evolução
dos seres vivos, sem o desenvolvimento concomitante de sistemas antioxidantes
eficazes. Discute-se então, o que apareceu primeiro, se o oxigénio, para permitir a
evolução da vida ou se foram os sistemas antioxidantes, mas como é que os sistemas
antioxidantes apareceram antes do oxigénio? Por outro lado, se foi o oxigénio, como é
que os seres antigos resistiram ao oxigénio? É um assunto que evidentemente, não está
resolvido, nem se sabe se existirão evidências científicas para o resolver… [O que
apareceu primeiro, o ovo, ou a galinha?]
É claro que viver com o oxigénio é previsivelmente inseguro, como vamos ver
daqui a pouco. Admitimos que no estado de saúde ou no estado de equilíbrio existe um
equilibrio entre carga pró-oxidante (também representada, por vários espécies
radicalares, que representamos aqui por R•, o ponto é o electrão desemparelhado;
radical livre é qualquer espécie química, com um electrão desemparelhado numa
orbital externa, que lhe confere elevada reactividade) e defesa antioxidante.
O conceito de sobrecarga oxidante consiste no desequilíbrio neste balanço,
com predomínio da carga sobre os mecanismos de defesa, desequilíbrio este, que é
causa de doenças em circunstâncias muito diversas. [ver slides 3/4],
A participação de radicais livres em biologia e medicina, foi considerado durante
muitos anos como uma heresia, sobretudo para os bioquímicos, que admitem que as
reacções são controladas enzimaticamente, e há um controlo muito fino, das reacções
através de enzimas mais ou menos específicas.
Portanto, era herético admitir a existência de reacções em cadeia nos seres vivos,
não controladas enzimaticamente que são as reacções já conhecidas da indústria
química (polimerização dos plásticos, p.e.).
Leonor Michaelis, em 1940, foi a primeira a admitir a existência deste tipo de
reacções ao estudar ciclos de oxidação-redução de quinona.
Gershman, em 1954 admitiu que a toxicidade do oxigénio podia depender da
formação de espécies radicalares
Harman, em 1956, constrói uma teoria em que tenta explicar o envelhecimento
pela formação biológica de radicais livres, sem qualquer espécie de bases científicas.
Babior, em 1973, descreve a produção de espécies radicalares pelos neutrófilos,
que durante o processo da fagocitose, produzem radicais livres através de enzimas que
produzem superóxido.
Claro que, entretanto se soube que os efeitos das radiações ionizantes nos seres
vivos não dependiam tanto de um efeito directo, como também da hidrólise da água,
onde se produzem espécies radicalares que se podem revelar letais. [ver slide 6]
Já há muitos anos que se conhecia uma proteína, que era a eritrocupreina que
como o próprio nome indica é uma proteína do glóbulo vermelho, com cobre. Sendo,
esta a segunda proteína do eritrocito, em termos quantitativos. Mas não se fazia ideia do
que fazia aquela proteína, o mérito de Fridovich foi descrever que esta proteína tinha
como única acção catalisar a dismutação do superóxido e ao demonstrar que o nosso
organismo tinha uma enzima com essa acção e ao demonstrar que estas enzimas estão
bem conservadas ao longo da evolução das espécies, verifica-se que ela é necessária à
sobrevivência, e se ela é necessária, conclui-se naturalmente a participação de radicais
livres nos sistemas biológicos. [ver slide 7]
Portanto, a todos os outros mecanismos patogénicos, veio-se juntar este módulo
radicalar para a compreensão das doenças. Com isto, veio-se a descobrir que
determinados agentes, físicos, químicos, nutricionais, disfunções metabólicas,
inflamação, reaccção imunológica, hipoxia/isquema, alterações genéticas, podiam levar
a uma patologia que se podia designar por Radicalar. [ver slides 8/9]
É verdade que, já antes se tinha admitido que a produção de radicais, podia
explicar alguns fenómenos tóxicos, por exemplo em 1966, um autor londrino, associou
a toxicidade do tetracloreto de carbono (CCl4) à presença de um radical livre, neste caso
o triclorometilo (•CCl3). A mais importante patologia associada ao tetracloreto de
carbono é a necrose hepática, com insuficiência hepática. Contudo, verificou-se que o
CCl4, não é tóxico propriamente dito, mas sim depois de metabolizado por enzimas que
existem nos hepatócitos, as monoxigenazes, que dependem do citocromo P450, que
transformam o CCl4, num radical livre, o •CCl3, que ataca os ácidos gordos
polisaturados das biomembranas, o que resulta num processo denominado por
lipoperoxidaçao ou peroxidação dos ácidos gordos polisaturados das biomembranas. A
lipoperoxidação produzirá aldeídos muito reactivos que afectam as proteínas da
membrana, o que causa uma perturbação funcional e estrutural, que pode causar morte
celular, devido a alterações da sua permeabilidade. [ver slides 10/20/21/33]
Também muito precocemente, Luzio levantou a hipótese, e encontrou evidência
experimental para isso, que o etanol também pode lesar o fígado através do aumento de
produção de espécies radicalares. [ver slide 11]
McCord em 1974, demonstra que, se se produzir enzimaticamente superóxido,
essa produção leva à despolimerização do ácido ialorónico, responsável pela
viscosidade do líquido sinovial e importante para a lubrificação das articulações.
McCord revela também que a presença de neutrófilos no líquido sinovial (produtores de
superóxido), devido a inflamações, pode contribuir para a doença articular crónica. Diz
ainda que a superoxidodismutase e a catalase protegem o líquido sinovial desta
despolimerização, donde se conclui que o peróxido de hidrogénio, também contribui
para esta despolimerização, por ser substrato da catalase. [ver slide 12]
McCord participa ainda nas experiências que demonstram a produção de radicais
na isquémia/reperfusão, [ver aula sobre lesão isquémica]. Na isquémia há degradação de
ATP, portanto forma-se hipoxantina. Por outro lado, durante a re-oxigenação, introduzse oxigénio no sistema. A combinação de hipoxantina com o oxigénio, executa uma
reacção que forma superóxido, reacção esta catalisada pela xantinaoxidase, formada a
partir da xantinadesidro-genase na presença de cálcio. [ver slides 13/25/26]
Neste gráfico de barras, verifica-se que o assunto dos radicais livres é
relativamente recente, e que as referências em artigos sobre o assunto tem crescido
exponencialmente ao longo das últimas décadas, [ver slide 14]
Os radicais livres não explicam exclusivamente a patologia, de facto demonstrase também que tem funções fisiológicas imprescindíveis para o funcionamento do nosso
organismo, nomeadamente a função de sinalização, e uma das moléculas melhor
caracterizadas a esse respeito como mediador ou sinalizador é o NO• (óxido nítrico),
que funciona como dilatador vascular derivado do endotélio.
De facto, os radicais livres em fisiologia participam em reacções enzimáticas, na
fagocitose, na regulação do tónus vascular, na proliferação e diferenciação de celular, na
regulação da expressão genética e na apoptose, todos estes papéis fisiológicos
importantes acerca dos radicais livres.
Especificando um pouco mais, os radicais livres podem ser de oxigénio ou não:
Radicais Livres
de oxigénio
O-2• (superóxido)
HO2• (perihidroxilo)
HO• (hidroxilo)
NO• (óxido nítrico)
Derivados dos lipidos:
LOO• (peroxilo)
LO•(alcoxilo)
outros
H•
•CC 3
R­S•
C6H5N=N•
Cu•(II)
Espécies não
radicalares
O2
H2O2
(também muito reactivas, apesar de não
terem electrões desemparelhados)
[ver slide 15]
E estas são algumas das reacções radicalares mais importantes
Reacção de dismutação: O-2• + O-2• + 2 H → H2O2 +O2,
Reacção catalisada pela superoxidodismutase. Existem também outras
formas de superoxidodismutase com zinco, magnésio, ferro, etc. Certas
bactérias que não possuem esta enzima, tem elevadas quantidades de
magnésio, que os protege dos radicais livres.


Reacção de Fenton: Fe2+ +H2O2 → Fe3+ + OH• + OHOs metais de transição têm um papel fundamental na génese de espécies
radicalares, neste caso, na formação do radical hidroxilo, a partir do peróxido
de hidrogénio.
 Reacção de Haber-Weiss: H2O2 + O-2• → OH• + OH- + O2
Também catalisada por metais de transição, o radical hidroxilo é
extremamente reactivo, com vida média de 10-6 segundos.
 Formação de ião peroxinitrito: NO• + O-2• → ONOOO peroxinitrito, não é um radical, mas é um anião muito reactivo, com
potencial lesivo para as macromoléculas.
É importante resalientar, a importância dos metais de transição na catálise da
geração de radicais livres, por exemplo o Fe2+ e o Cu+, não se verificando catálise, com
outras formas deste metais. [ver slides 16/18]
Vejamos agora, as diferentes fontes de radicais livres:
Fontes de Radicais Livres
Ambientais
Endógenas
Radiações ionizantes
Poluentes
Fumo do tabaco
Agentes Químicos
Medicamentos
Cadeia respiratória mitocondrial
Macrófagos (enzima NADPH
oxidase/superoxidosintetase)
Sistema citocromo P450
[ver slide 17]
E depois, a sobrecarga oxidante [rever conceito na página 1], leva ao ataque
por parte de macromoléculas, como os lípidos (ácido ialorónico), enzimas, proteínas,
ácidos nucleicos (os radicais livres podem provocar mutações nas bases púricas e
pirimídicas), admite-se também que o cancro relacionado à exposição de radiações
pode-se gerar através de mutações provocadas por radicais livres formados a partir da
hidrólise da água, neurotransmissores, inibidores de proteases e até os próprios sistemas
antioxidantes podem ser atacados pelos radicais livres. [ver slide 19]
Por acção das espécies radicalares, a célula pode reagir através de mecanismos
antioxidantes, mas se este é ultrapassado, a célula morrerá, ou por apoptose ou por
necrose… [ver slides 22/23/24]
Como já foi dito atrás, a lesão isquémia-reperfusão no miocárdio, pode ser
provocada pelos radicais livres, produzidos, quer a partir das mitocôndrias, dos
fagócitos (que também produzem radicais), a partir do mecanismo catalisado pela
hipoxantina ou até a partir do mecanismo do ácido araquidónico. [ver slides 25/26]
Agora, quais são as fontes de ferro/metais de transição para a catálise da reacção
Haber-Weiss, que produz hidroxilo? Vêm de moléculas que têm ferro, como por
exemplo a hemoglobina, transferrina e ferritina, que o libertam em situação de acidose.
Na ausência de oxigénio (no contexto isquemia-reperfusão), o metabolismo torna-se
anaeróbio, cujo produto é o ácido láctico, que vai baixar o pH e permitir a libertação de
ferro para catalisar a reacção. [ver slide 27]
Saliente-se agora, que os indicadores de sobrecarga oxidante, podem ser
detectáveis através de medições de certos produtos, e por exemplo, na artitre
reumatóide, temos evidência de sobrecarga oxidante, através do doseamento de
produtos da lipoperoxidação e de degradação do ácido ialorónico e de ferro catalítico no
líquido sinovial, e de oxidação de anti-oxidantes…tudo isto é a evidência da existência
de sobrecarga oxidante! [rever o que já foi visto nas páginas iniciais; ver slides
29/30/31]
De resto, têm sido muitas as doenças, em que a sobrecarga oxidante tem sido
descrita como factor patogénico: artrite reumatóide, SIDA, doença hepática alcoólica,
cancro, aterosclerose, doenças neuro-degenerativas, etc… [ver slide 35]
Face, a estes verdadeiros cavaleiros do Apocalipse, como foram descritos os
radicais livre, é necessário premiar o encontrar de defesas para este problema, e então
temos um sistema muito complexo de moléculas antioxidates para fazer face a esta
eventual sobrecarga oxidante. [ver slides 41/42]. Moléculas antioxidantes como
enzimas: catalase, superoxido-dismutase, peroxidase do glutatião; outras moléculas que
mantém o ferro ligado, impedindo-o de participar nas reacções acima descritas; ainda
vitaminas como vit.A,C,E; e ainda alguns metais, como o selénio, manganésio, zinco,
etc…
Há vários níveis de organização para a defesa antioxidante, como por exemplo,
factores estruturais, captação de radicais, sequestração de metais de transição e
reparação de tecidos. [ver slide 43].
Como estratégias terapêuticas para este problema, podemos considerar, o
aumento da capacidade oxidante, a inibição de produção de radicais, a captação desses
mesmos radicais, ou por fim, estimular a capacidade de regeneração de tecidos lesados
pelos radicais livres. [ver slide 45] Uma última estratégia pode ser fornecer radicais aos
tecidos para destruir tecidos anormais como o cancro, dado o seu poder destrutivo. [ver
slide 48]