DOENÇAS ASSOCIADAS A DEFEITOS ENZIMÁTICOS

Doenças de Armazenamento Lisossômico

Os lisossomos são componentes chave do “trato digestivo intracelular.” Elas Contêm uma bateria de enzimas hidrolíticas, que possuem duas propriedades especiais. Primeiro, elas podem no interior ácido dos lisossomos. Segundo, estas enzimas constituem uma categoria especial de proteínas secretoras que, ao contrário da maioria das outras, não são destinadas para a secreção nos fluidos extracelulares, mas em uma organela intracelular. Esta última característica necessita de um processamento especial no aparelho de Golgi. Dentro do complexo de Golgi, elas sofrem uma variedade de modificações pós-traducionais, sendo que uma merece atenção especial. Esta modificação envolve a adição de grupos terminais de manose-6-fosfato a algumas das cadeias laterais de oligossacarídeos. Os resíduos de manose fosforilados podem ser vistos como um “rótulo” que é reconhecido por receptores específicos encontrados na superfície interna da membrana de Golgi. As enzimas lisossômicas se ligam a estes receptores e, portanto, se separam das outras numerosas proteínas secretórias dentro do Golgi. Subseqüentemente, pequenas vesículas transportadoras contendo enzimas ligadas a receptores saem de Golgi e se fundem aos lisossomos. Assim, as enzimas são direcionadas para a sua residência intracelular e as vesículas retornam ao Golgi(Figura 5-11). Como indicado mais tarde, erros determinados geneticamente neste mecanismo de distribuição podem dar origem a alguma forma de doença de armazenamento lisossômico.

• As hidrolases ácidas lisossômicas catalisam a quebra de uma variedade de macromoléculas complexas. Estas grandes moléculas podem ser derivadas da reciclagem metabólica de organelas intracelulares (autofagia), ou podem ser adquiridas do meio externo através de fagocitose (heterofagia). Com uma deficiência herdada de uma enzima lisossômica funcional, o catabolismo de seu substrato permanece incompleto, levando a uma acúmulo dentro dos lisossomos do metabólito insolúvel parcialmente degradado. Repleto de macromoléculas incompletamente digeridas, estas organelas se tornam grandes e numerosas o bastante para interferirem com as funções celulares normais, dando origem às tão faladas doenças de armazenamento lisossômico (Figura 5-12). Quando esta categoria de doenças foi primeiramente descoberta, acreditou-se que elas eram, exclusivamente, o resultado de mutações que reduziam a síntese de enzimas lisossômicas (“síndromes das enzimas ausentes”).

Nos anos seguintes, entretanto, a pesquisa focando na patologia molecular das doenças de armazenamento lisossômico levou à descoberta de vários outros defeitos. Alguns destes são como se seque:

• Síntese de uma proteína cataliticamente inativa que sofre reação imune cruzada com a enzima normal. Assim, por imunoensaios os níveis parecem normais.

• Defeitos no processamento pós-traducional da enzima. Incluindo nesta categoria a falência de ligação do “marcador” manose-6-fosfato, a ausência do qual evita que a enzima siga o caminho correto até o lisossomo. Ao contrário, a enzima é secretada no meio extracelular.

• Falta de um ativador enzimático ou proteína protetora.

• Falta de uma proteína ativadora de substrato. Em alguns casos, proteínas que reagem com o substrato para facilitar a sua hidrólise podem estar ausentes ou defeituosas.

• Ausência de uma proteína transportadora necessária para o egresso do material digerido para fora dos lisossomos.

Deve ficar evidente, portanto, que as doenças de armazenamento lisossômico podem resultar da falta de qualquer proteína essencial para a função normal dos lisossomos.

Várias condições distintas estão incluídas entre as doenças de armazenamento lisossômico (Tabela 5-6).

Em geral, a distribuição do material armazenado, e assim, dos órgãos afetados, é determinada por dois fatores inter-relacionados: (1) o tecido onde a maior parte do material a ser degradado é encontrado e (2) a localização onde a maior parte da degradação normalmente ocorre. Por exemplo, o cérebro é rico em gangliosídeos e, portanto, a hidrólise defeituosa de gangliosídeos, como ocorre nas gangliosidoses GM1 e GM2, resulta principalmente em armazenamento dentro dos neurônios e em sintomas neurológicos. Defeitos na degradação de mucopolissacarídeos afetam virtualmente todos os órgãos porque os mucopolissacarídeos são amplamente distribuídos pelo corpo. Como as células do sistema fagocítico mononuclear são especialmente ricas em lisossomos e estão envolvidas na degradação de uma variedade de substratos, órgãos ricos em células fagocíticas, como o baço e o fígado, estão freqüentemente maiores em várias formas de doenças de armazenamento lisossômico. O número em expansão de doenças de armazenamento lisossômico pode ser dividido em categorias racionais baseado na natureza bioquímica do metabólito acumulado, criando, assim, subgrupos como glicogenoses, esfingoliposes (lipidoses), mucopolissacaridoses (MPS) e mucolipidoses (Tabela 5-6). Somente uma das várias glicogenoses resulta de uma deficiência de armazenamento lisossômico, então esta família de doenças de armazenamento é considerada mais tarde. Somente as doenças mais comuns dos outros grupos são consideradas aqui.

Doença de Tay-Sachs (Gangliosidose GM2: Deficiência da Subunidade α da Hexosaminidase)

• As gangliosidoses GM2 são um grupo de três doenças de armazenamento lisossômico causadas pela incapacidade de catabolizar gangliosídeos GM2. A degradação de gangliosídeos GM2 necessita de três polipeptídios codificados por três locos separados (Figura 5-13). Os efeitos fenotípicos das mutações que afetam estes genes são bastante semelhantes porque eles resultam de acúmulo de gangliosídeos GM2. O defeito enzimático subjacente, entretanto, é diferente para cada um. A doença de Tay-Sachs, a forma mais comum de gangliosidose GM2, resulta de mutações que afetam o loco da subunidade α no cromossomo 15 que causam uma deficiência severa da hexosaminidase A. Esta doença é especialmente prevalente em judeus, particularmente naqueles oriundos do Leste Europeu (Ashkenazi), onde se reportou uma taxa de carreamento de 1 em 30.

Morfologia. A hexosaminidase A é ausente em praticamente todos os tecidos que foram examinados, incluindo leucócitos e plasma; assim os gangliosídeos GM2 se acumulam em muitos tecidos (p. ex., coração, fígado, baço), mas o envolvimento de neurônios do sistema nervoso central e autônomo e da retina dominam o cenário clínico. Em exames histológicos, os neurônios estão repletos de vacúolos citoplasmáticos, cada qual constitui um lisossomo cheio de gangliosídeos (Figura 5-14A). Colorações para gordura como o oil red 0 e o Sudan black B são positivas. Com o microscópio eletrônico, podem ser visualizados vários tipos de inclusões citoplasmáticas, o mais proeminente sendo configurações em espiral dentro dos lisossomos compostas de camadas de membranas tipo casca de cebola (Figura 5-14B). Com o tempo, existe destruição progressiva dos neurônios, proliferação da microglia, acúmulo de lipídios complexos nos fagócitos dentro da massa encefálica. Um processo similar ocorre no cerebelo, assim como nos neurônios, ao longo do gânglio basal, raiz cerebral, espinha dorsal e gânglios da raiz dorsal e nos neurônios do sistema nervoso autônomo. As células ganglionares na retina ficam semelhantemente inchadas com o gangliosídeo GM2, particularmente nas margens da mácula. Um ponto vermelho-cereja aparece assim, na mácula, representando uma acentuação da cor normal da coróide macular contrastada com a palidez produzida pelas células ganglionares inchadas no restante da retina. Este achado é característico da doença de Tay-Sachs e de outras doenças de armazenamento que afetam os neurônios.