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PAULO CESAR NAOUMAC&T- 2013
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HEMOGLOBINAS NORMAIS
AS HEMOGLOBINASHUMANAS SÀOCOMPOSTAS POR
QUATRO CADEIASDE AMINOÁCIDOSCONHECIDAS PORGLOBINAS EINSERIDO EM CADAGLOBINA HÁ UMCOMPONENTE
QUÍMICODENOMINADO PORGRUPO HEME
MOLÉCULA DA HEMOGLOBINAHUMANA NORMAL – Hb A
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HEMOGLOBINAS NORMAIS
PORTANTO, HÁQUATRO GLOBINAS(TETRÂMERO)
COMPOSTAS PORDUAS GLOBINASALFA E DUASGLOBINAS BETA.EM CADA GRUPOHEME HÁ UMÁTOMO DE FERRO
QUE TEM A FUNÇÃODE SE LIGAR COM AMOLÉCULA DEOXIGÊNIO.
GLOBINA ALFA GLOBINA ALFA
GLOBINA BETA GLOBINA BETA
GRUPOHEME
GRUPOHEME
GRUPOHEME
GRUPOHEME
COMPONENTES DA MOLÉCULA DE Hb A
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HEMOGLOBINAS NORMAIS
EM CADA
ERITRÓCITO HÁCERCA DE 270 A330 MILHÕES DEMOLÉCULAS DE
HEMOGLOBINAS.ESSA AVALIAÇÃOÉ FEITA NOHEMOGRAMA PORMEIO DO ÍNDICEHEMATIMÉTRICOHCM.
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HEMOGLOBINAS NORMAIS
O HCM É A SIGLA DAHEMOGLOBINACORPUSCULAR
MÉDIA.O VALOR NORMALDO HCM É 27 A 33
PICOGRAMA( pg) QUEREPRESENTA AMÉDIA ENTRE 270 A330 MILHÕES DE
MOLÉCULAS DEHEMOGLOBINAS EMCADA ERITRÓCITO.
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MEDULA ÓSSEA DE CRÂNEO DE UMAPESSOA COM TALASSEMIA BETA MAIOR
A PRODUÇÃODAS CÉLULAS
DO SANGUEOCORRE NAMEDULAÓSSEA.A
PRODUÇÃOESPECÍFICADOSERITRÓCITOS ÉDENOMINADAPORERITROPOIESE
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MEDULA ÓSSEA DE CRÂNEO DE UMAPESSOA COM TALASSEMIA BETA MAIOR
EM SITUAÇÕESPATOLÓGICASCRÔNICAS HÁ
ACENTUADAPRODUÇÃO DEERITROCITOS NAMEDULA ÓSSEA, POREX.: TALASSEMIABETA MAIOR, ANEMIAFALCIFORME,ETC.
O ESPAÇO MEDULARSE AMPLIA DEFORMA ACENTUADA(FIGURA AO LADO).
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MICROSCOPIA ÓPTICA DO ESFREGAÇO DE
MEDULA ÓSSEA NORMAL
AO EXAMINARMOSA CITOLOGIA DEUM ESFREGAÇO DE
MEDULA ÓSSEA ÉPOSSÍVELRECONHECER ASDIFERENTES
CÉLULAS QUEFAZEM PARTE DALINHAGEMERITROCITÁRIA.ESSAS CÉLULASSÃO OSERITROBLASTOS.
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MICROSCOPIA ÓPTICA DO ESFREGAÇO DE
MEDULA ÓSSEA NORMAL
ERITROBLASTO BASÓFILOERITROBLASTO
ORTOCROMÁTICO
ERITROBLASTOPOLICROMÁTICO
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MICROSCOPIA ÓPTICA DO ESFREGAÇO DE
MEDULA ÓSSEA NORMAL
NO INTERIOR DECADA UM DESSESERITROBLASTOS
CORRE A SÍNTESEDE MOLÉCULAS DEHEMOGLOBINAS.
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PARA ENTENDER ASÍNTESE DEHEMOGLOBINAS É
PRECISO CONHECERFUNDAMENTOS DECITOLOGIA EGENÉTICA.
NA FIGURA AO LADO ÉPOSSÍVEL OBSERVAROS CROMOSSOMOSSEPARADOS EM DOISPÓLOS DA CÉLULA,NO MOMENTO QUEANTECEDE SUA
REPRODUÇÃO.
ERITROBLASTO EM FASE DE MITOSE
COM A SEPARAÇÃO DE CROMOSSOMOS
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CITOLOGIA DO CARIOTIPOQUE MOSTRA OS 23 PARESDE CROMOSSOMOSHUMANOS.
POR MEIO DA ANÁLISE DECARIOTIPO É POSSÍVELIDENTIFICAR OS
CROMOSSOMOS,INCLUINDO OSDOIS CROMOSSOMOS QUE TEMOS GENES QUE SINTETIZAM ASGLOBINAS.•O CROMOSSOMO 11 TEM OSGENES QUE SINTETIZAM ASGLOBINAS BETA .•O CROMOSSOMO 16 TEM OSGENES QUE SINTETIZAM AS
GLOBINAS ALFA
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MICROSCOPIA ELETRÔNICA DOCROMOSSOMO 11. NESSE CROMOSSOMOHÁ CENTENAS DE GENES, ENTRE OS QUAIS
OS GENES QUE SINTETIZAM A GLOBINAALFA.
O CROMOSSOMONADA MAIS É DOQUE UMAGRANDE
MOLÉCULA DEDNA. ALGUMASREGIÕES DESSAMOLÉCULA DEDNA TEM ACAPACIDADE DEPRODUZIR
PROTEINAS EENZIMAS. ESSASREGIÕES SÃODENOMINADAS
POR GENES.
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16
11
CITOGENÉTICA DE HIBRIDIZAÇÃO IN SITU PORFLUORESCÊNCIA (FISH) DESTACANDO OSGENES DE GLOBINAS ALFA (CROMOSSOMO 16 )BETA (CROMOSSOMO 11)
DOISCROMOSSOMOSESPECÍFICOS (11E 16) TEM OS
GENES DASÍNTESE DEHEMOGLOBINASHUMANAS
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PEDAÇO DE UM CROMOSSOMO VISTOPOR MICROSCOPIA ELETRÔNICA PORNANOTECNOLOGIA. É POSSÍVELOBSERVAR A ESTRUTURA DO DNADESSE PEDAÇO.
POR DE UM PROCESSOESPECIAL DE
MICROSCOPIAELETRÔNICA ÉPOSSÍVEL VER AESTRUTRA DE DUPLA
HÉLICE DE DNA LIGADAPELAS BASESNITROGENADAS (EMFORMA DE HASTES).
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PEDAÇO DE UM CROMOSSOMO VISTOPOR MICROSCOPIA ELETRÔNICA PORNANOTECNOLOGIA. É POSSÍVELOBSERVAR A ESTRUTURA DO DNADESSE PEDAÇO.
OS GENES TEM AESTRUTURA DE DNA,CONFORME A FIGURA AOLADO. A LEITURA DECADA BASENITROGENADA É FEITAPOR UMA ENZIMA
CONHECIDA POR RNAPOLIMERASE.A REPRESENTAÇÃO DASBASES NITROGENADAS É
FEITA POR MEIO DELETRAS A (ADENINA)G(GUANINA),C(CITOSINA),T(TIMINA).
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MICROSCOPIA ELETRÔNICA POR NANOTECNOLOGIAMOSTRANDO A RNA POLIMERASE COM A CÓPIA DASBASES NITROGENADAS PASSANDO POR DENTRO DAMOLÉCULA DE RIBOSSOM. A TRADUÇÃO BIOLÓGICADESSAS BASES SE TRADUZ EM AMINOÁCIDOS QUESE DISPÕE EM POLIPETÍDEOS PARA FORMAR OTETRÂMERO DA MOLÉCULA DE HEMOGLOBINA .
.
REPRESANTAÇÃODA MOLÉCULA DEHEMOGLOBINA
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Triptofano TGG
Metionina ATG
Ácido aspártico GAT – GAC
Arginina AGA – AGG
Istidina CAT – CAC
Cisteína UGT – TGC
Fenilalanina TTT – TTC
Tirosina TAT – TAC
Serina AGT – AGCIsoleucina ATT – ATC – ATA
Glicina GGT – GGC – GGA – GGG
Valina GTT – GTC – GTA – GTGAlanina GCT – GCC – GCA – GCG
Prolina CCT – CCC – CCA – CCG
Treonina ACT – ACC – ACA – ACG
Leucina TTA – TTG – CTT – CTC – CTA – CTG etc...
ATUALMENTE SECONHECEM TODOS OS20 AMINOÁCIDOS E SUASTRÍPLICES BASES
NITROGENADASCORRESPONDENTES.
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REPRESENTAÇÃOESTRUTURAL DA GLOBINABETAObserve que a moléculaapresenta “dobraduras”em quase
totalidade da sua estrutura.Mutações de aminoácidos nessasdrobraduras causam instabilidadeà molécula. Se a mutação é
próxima ao grupo heme podeafetar a ligação do ferro com ooxigênio, fato que originahemoglobinas variantes comfixação alterada ao oxigênio. Nasestruturas sem dobraduras(plana),a maioria das mutações (com
exceções das Hb S e Hb C) nãocausam danos à molécula.
Estrutura plana
EstruturaPlana
Dobraduras
Dobraduras
Regiõespróximas aogrupo heme
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PEPTÍDEOS DAS GLOBINAS ALFA E
BETA DA Hb AA figura ao lado representa a separaçãode peptídeos de globinas alfa e beta daHb A. Inicialmente isolam-se as globinasdos seus grupos heme e depois tratam-seas globinas (polipetídeos) com a enzimatripsina para quebrar os polipetídeos em
peptídeos. Esses peptídeos sãosubmetidos à eletroforese no sentídohorizontal e à cromatografia no sentídovertical.Essa técnica é denominada por
fingerprint de globinas. Cada“mancha”representa um peptídeo, quesão submetidos à análise de seus
aminoácidos.
Fingerprint de
peptídeos dasglobinas alfa e betaDA Hb S. O círculoindica onde deveriaestar o peptídeo
normal da Hb A.
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Por meio de eletroforesede globinas é possívelseparar as globinas alfadas beta, conforme
mostra a figura ao lado.Observe que háequilíbrio quantitativoentre elas, mostrando
que os genes quesintetizam as globinasalfa e beta atuamtambém de formaequilibrada esicronizadamente.
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Por meio daeletroforese dehemoglobinas épossível separar asfrações dehemoglobinas normais:
Hb A (96 a 98%)Hb A2 (2 a 4%)Hb Fetal (0 a 1%)*
(*) a partir dos seismeses de idade.
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Cr.11
Cr.16
GENÉTICA DA SÍNTESE DEHEMOGLOBINAS
Para entender as alteraçõesbiológicas que afetam asmoléculas de hemoglobinas e
que resultam emhemoglobinas variantes etalassemias é precisoconhecer a dinâmica dos
genes que produzem asglobinas alfa e beta,principalmente. Cerca de 60%das mutações ocorrem naglobina beta, 38% na globinaalfa, 1% na globina delta(variantes de Hb A2) e 1% na
globina gama (variantes deHb Fetal).
Genes da globina alfa nocromossomo 16 e genes da globinabeta no cromossomo 11
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CROMOSSOMOS E GENES RELACIONADOSCOM A SÍNTESE DE HEMOGLOBINAS
GENES DO CROMOSSOMO 11
RCG εεεε γ γγ γ δδδδ ββββ
RCG ζζζζ αααα1 αααα2
GENES DO CROMOSSOMO 16
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αααα ββββ
δδδδ
γ γγ γ
αααα ββββαααα γ γγ γ δδδδRCG RCG
A (96 – 98%)Fetal (0 – 1%)
A2 (2 – 4%)
SÍNTESE NORMAL DAS HEMOGLOBINASNORMAIS
Cromossomo 16 Cromossomo 11
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ALTERAÇÕES HEREDITÁRIAS DASHEMOGLOBINAS
TALASSEMIAS Hb VARIANTES
Se deve ao desequilíbrio de
produção de globinas alfa e beta.
Se deve a trocas de aminoácidos nas
globinas alfa ou beta, principalmente.
αααα ββββ normal
αααα ββββ Tal.alfa
αααα ββββ Tal.beta
Hb A
Hb variante pormutação na globina
alfa (ex. Hb I)
Hb variante por
mutação na globinabeta (ex. Hb S)
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δδδδ γ γγ γ
αααα ββββαααα γ γγ γ δδδδRCG RCG
SÍNTESE DAS HEMOGLOBINAS NA TALASSEMIA ALFA(DEFICIÊNCIA NA PRODUÇÃO DE GLOBINAS ALFA)
Cromossomo 16 Cromossomo 11
αααα ββββ
ββββ (ββββ4 = Hb H)
Hb A2
Hb A
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CORPÚSCULOS OUPRECIPITADOSINTRAERITROCITÁRIOS DE Hb HA precipitação de Hb H ocorre
como consequência da “sobra”deglobinas beta que não tevequantidades suficientes deglobina alfa para se combinar e,
assim. formar a molécula de Hb A.Esses precipitados somente sãovisualizados após os eritrócitosterem sido tratados com azul decrezil brilhante a 1%.
ERITRÓCITOS COMPRECIPITADOS DE Hb H EM
OBJETIVA DE IMERSÃO(10000X)
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A
C
H
A
A2
AC AH
O TESTE LABORATORIAL MAISSENSÍVEL PARA DETECTAR A Hb H ÉA ELETROFORESE DE
HEMOGLOBINAS.NA ELETROFORESE ALCALINA EMACETATO DE CELULOSE É POSSÍVELFRACIONA-LA NOS PRIMEIROS 10
MINUTOS DE ELETROFORESE.NA FIGURA AO LADO A Hb H ÉFACILMENTE IDENTIFICADA POR TERCONCENTRAÇÃO DE 8%. MAS AMAIORIA DAS TALASSEMIAS ALFASÃO DO TIPO “MINIMA”E TEMCONCENTRAÇÕES ENTRE 0,5 E 1%.
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αααα ββββ
αααα ββββαααα γ γγ γ δδδδRCG RCG
SÍNTESE DAS HEMOGLOBINAS NA
TALASSEMIA BETACromossomo 16 Cromossomo 11
δδδδHb A2↑↑↑↑
Hb F↑↑↑↑Hb A
αααα Livre
Ê Ó
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UMA DAS CONSEQUÊNCIAS FISIOPATOLÓGICASDA TALASSEMIA BETA MAIOR É A INTENSADEFORMAÇÃO DOS ERITRÓCITOS, MOTIVADAPELA ENORME QUANTIDADE DE CORPOS DEHEINZ.
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A LESÃO MOLECULAR
NO GENE BETA PODEAFETAR COM MUITAINTENSIDADE A SUACAPACIDADE DEPRODUZIR GLOBINASBETA. EM CASOS MAISGRAVES DE TALASSEMIA
BETA MAIOR APRODUÇÃO DE GLOBINABETA É NULA, E COMOCONSEQUÊNCIA OS
ERITRÓCITOS SÃODESPROVIDOS DEMOLÉCULAS DEHEMOGLOBINAS.
Ã
Ã
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Hb A
Hb Fetal
Hb A2
IDENTIFICAÇÃO LABORATORIAL DETALASSEMIAS BETA MAIOR
IDENTIFICAÇÃO LABORATORIAL DETALASSEMIAS BETA MAIOR
1 2 31-Tal. Beta Menorcom Hb A2
aumentada.2- Tal. BetaMaior(δβδβδβδβ / δβδβδβδβ)0
com ausênciatotal de Hb A eA2.
3 - Tal. BetaMaior(ββββ+ / ββββ+) comalguma síntese deHb A.
ALTERAÇÕES ESTRUTURAIS NA MOLÉCULA
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Local da mudança deácido glutâmico porvalina,dando origem à Hb S
ALTERAÇÕES ESTRUTURAIS NA MOLÉCULADE GLOBINA BETA NA DOENÇA FALCIFORME
A MUTAÇÃO QUE DÁ ORIGEM À Hb SOCORRE NO GENE DA GLOBINABETA POR TROCA DO SEU SEXTO
AMINOÁCIDO (ÁCIDO GLUTÂMICO)PELA VALINA.APESAR DESTA MUTAÇÃOOCORRER NUMA REGIÃO EXTERNA
E NÃO DOBRADA DA MOLÉCULA, ODESENCADEAMENTO DAFALCIZAÇÃO DECORRE DADESOXIGENAÇÃO DA Hb S. AOPERDER O OXIGÊNIO A MOLÉCULADE GLOBINA BETA S SE MOVIMENTADISCRETAMENTE, PORÉM OSUFICIENTE PARA REAGIR COMGLOBINAS BETA S DE OUTRAS
MOLÉCULAS DE Hb S (próximo slide).
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TODAS AS MOLÉCULAS DEHEMOGLOBINAS NORMAIS E
ANORMAIS (EXCEPTUANDO-SEA Hb S) MANTÉM-SE ISOLADASNO LÍQUIDOINTRAERITROCITÁRIO, QUER
ESTEJAM OXIGENADAS OU NÃO.AS MOLÉCULAS DE Hb S SÓ SEMANTÉM ISOLADAS QUANDOOXIGENADAS. AO SEDESOXIGENAREM, UMA SIMPLESMOVIMENTAÇÃO MOLECULARDEVIDO À MUDANÇAESTRUTURAL, AS FAZEM SETOCAREM DANDO ORIGEM À
FORMAÇÃO DE POLÍMEROS DEHb S, FORMANDO ESTRUTURASAGRUPADAS E ALONGADAS.
INÍCIO DA POLIMERIZAÇÃO DEMOLÉCULAS DE Hb SDESOXIGENADAS. OS CONTATOSENTRE ELAS SE DEVEM À UMAMOVIMENTAÇÃO ANORMAL DA
MOLÉCULA DEVIDO À MUTAÇÃO.
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A DISPOSIÇÃO DOS FILAMENTOS AGRUPADOS DEMOLÉCULAS DE Hb S DESOXIGENADAS (POLÍMEROSDE Hb S) DEFORMAM OS ERITRÓCITOS, COMO ACÉLULA ABAIXO, TORNANDO-OS ALONGADOS EMFORMA DE FOICE (FALCIFORME).
Ê Ó É
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Oxi-Hb S
O2O
2
O2 O2
O2
O2
O2
Deoxi-Hb S
Fase reversível
O2
O2
O2
O2
O2
O2
O2
O2
O2
O2
Deoxi-Hb S
Fase irreversível
DURANTE A PERDA DE OXIGÊNIO PELOS ERITRÓCITOS QUECONTÉMHb S, OCORREM OS PROCESSOS POLIMERIZANTE (VÁRIOS DENTRO DE
UMA MESMA CÉLULA, COMO MOSTRA A FIGURA DO MEIO) ATÉ OERITRÓCITO ADQUIRI A FORMA FALCIFORME IRREVERSÍVEL
Reposição de O2
CONSEQUÊNCIAS FISIOPATOLÓGICAS DA Hb SCONSEQUÊNCIAS FISIOPATOLÓGICAS DA Hb S
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CONSEQUÊNCIAS FISIOPATOLÓGICAS DA Hb SCONSEQUÊNCIAS FISIOPATOLÓGICAS DA Hb S
OXI-Hb S
DEOXI-Hb S
Polimerizaçãoda deoxi-Hb S Degradaçãoda Hb S Alteração demembrana
Oclusãovascular
Meta Hb
Corpos deHeinz
Células
Falciformes
O2e O2•; H2O2, HO
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A FIGURA DO SLIDE ANTERIOR DESTACOU A FORMAÇÃO
DOS CORPOS DE HEINZ COMO UMA DAS CONSEQUÊNCIASDA DESNATURAÇÃO DA GLOBINA BETA S.CORPOS DE HEINZ SÃO COMPOSTOS DE DEGRADAÇÃODA METAHb S QUE SE PRECIPITAM JUNTO À MEMBRANA
DO ERITRÓCITO, CAUSANDO LESÕES. ESSAS LESÕESATRAEM OS MACRÓFAGOS QUE FAGOCITAM OSERITRÓCITOS FALCIFORMES, CAUSANDO ANEMIA.
CORPOS DE HEINZ EMMICROSCOPIA ÓPTICA
CORPOS DE HEINZ EMMICROSCOPIA ELETRÔNICA
ERITROFAGOCITOSE POR MACRÓFAGO DE ERITRÓCITOS
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ANORMAIS.
NA ANEMIA FALCIFORME OS ERITRÓCITOS FALCÊMICOS SE TORNAM MUITAS VÊZES ESFEROCÍTICOS, COMO NA FIGURAABAIXO.
Foto em M.E. de macrófagofagocitando eritrócitos daesferocitose
M.E. plana da fagocitose deeritrócitos vista por meio datécnica de micro-resplandescência
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A PRINCIPALCONSEQUÊNCIA DOPROCESSO DAFALCIZAÇÃO EMDOENTES FALCIFORMESÉ A OCULSÃO DOSPEQUENOS VASOS
SANGUÍNEOS. ESTAOCULSÃO ÉRESPONSÁVEL PORISQUEMIAS, NECROSES
TECIDUAIS E MUITA DOR.
MICROSCOPIA ELETRÔNICA DAOCLUSÃO VASCULAR
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CONSEQUÊNCIAS DAS OCLUSÕES VASCULARES
ELETROFORESE DE HEMOGLOBINASELETROFORESE DE HEMOGLOBINAS
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ELETROFORESE DE HEMOGLOBINASELETROFORESE DE HEMOGLOBINAS
Anemia falciforme
Doença falciforme SC
Traço falciforme (assintomático)
A DOENÇAFALCIFORME É O NOMEQUE SE DÁ QUANDO A
CONCENTRAÇÃO DA HbS É MAIOR QUE 50% EMRELAÇÃO À Hb A OU
QUANDO ESTÁASSOCIADA A OUTRAHb ANORMAL.
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