Defeitos da ß-oxidação mitocondrial

Descreve-se um caso fatal de deficiência em 3-hidroxil-acil-CoA desidrogenase de cadeia longa (LCHAD), que participa da reação de desidorgenação associada a NAD, atuando sobre subastratos de cadeia média e longa.

A maioria dos defeitos da beta-oxidação  mitocondrial dos acidos graxos manifesta-se nos primeiros meses de vida em episodios recorrentes de hipoglicémia não cetótica, miopatia, disfunção hepática severa e cardiomiopatia.

Foram feitas exames em um paciente, onde a análise dos ácidos orgânicos urinários  revelou a presença de acidúria discarboxílica compatível com a deficiência em LCHAD. E a análise dos ácidos monocarboxílicos, os quais são quase todos retidos na corrente sanguínea, devido á polaridade que a sua estrutur química lhe confere. Confirmando a acumulação dos ácidos 3-hidroxi-monocarboxílicos provenientes do bloqueio ao nível da  LCHAD. Sendo iniciada a terapia com carnitina na tentativa de incrementar a excreção dos metabolitos tóxicos. A capacidade de oxidação global foi testada, sendo detectado uma oxidação anómala do ácido palmitico ( por ser um ácido graxo, sofre ß-oxidação, na qual ocorre sete reações oxidativas, perdendo em cada uma delas dois átomos de carbono na forma de acetil-CoA). A atividade defieciente da LCHAD foi confirmada por estudos enzimátcios fibroblastos.

Alterações metabólicas associadas a ß-oxidação mitocondrial dos ácidos graxos levam á diminuição da pool de radicais acetil CoA e consequentemente á produção deficitária de corpos cetónicos provocando desiquilíbrio na homeostase energética. Crises de hipoglicémia foram observados na maioria dos casos descritos. As crises são recorrentes quando o portador da doença fica um longo período de jejum. Mas na paciente do estudo a instituição da dieta fracionada não evitou a repetição das crises.

Todos os defeitos da ß oxidação foram associadas à presença de acidúria dicarboxílica. Sendo a presença de acidúria 3-hidroxi-dicarboxília associada à deficiência em 3-hidroxil-acil-CoA desidrogenase. 

Os defeitos do metabolismo da glucose e do glicogénio foram considerados mas os estudos, na paciente, não reveleram alterações. A detecção de acidose lática tem sido referida em alguns casos, mas não é um dado típico dos defeitos da ß-oxidação. O mecanismo envolvido não é ainda conhecido, mas estudos indicam que os intermediários da oxidação dos ácidos graxos que se acumulam nos déficits das acil-CoA desidrogenases de cadeia longa inibem o sistema da fosforilação oxidativa o que pode explicar a inibição da oxidação do piruvato nesses doentes.

Na paciente, quando em jejum, foi notado o apareciemento de hipoglicémia e de acidúria 3-hidroxi-dicarboxílicos superior à dos dicarboxílicos não substituidos. Como também foi detectada a diminuição do teor de carnitina (responsáveis pela oxidação lipídica, sem carnitina suficiente a gordura não entra na mitocôndria e pode retornar ao sangue como forma de triglicerídeos, e a interrupção das suas funções leva a hepatite, ao aumento da gordura muscular e afeta os sintomas neurológicos)  total plasmática.

A paciente não sobreviveu, tendo uma insuficiência cardiaca refractária. Provavelmente a eficácia da terapia depende do estado do doente. Assim a suspeita da alteração da oxidação dos ácidos graxos deve ser colocada quando obseravdos distúrbios na homeostase energética.

Fontes: http://repositorio.chlc.min-saude.pt/bitstream/10400.17/2186/1/Acta%20Pediatr%20Port%201997_28_361.pdf

https://pt.wikipedia.org/wiki/Carnitina

https://books.google.com.br/books?id=8fdzDancvKMC&pg=PA144&lpg=PA144&dq=3-hidroxiacil-CoA+desidrogenase+rea%C3%A7%C3%A3o&source=bl&ots=RkHhPWDvPm&sig=LMkEe0X1oMer-lyr5Trm3-8z-to&hl=pt-BR&sa=X&ved=0ahUKEwj4s_eVjLjJAhUBoJAKHQx-CXwQ6AEIMzAD#v=onepage&q=3-hidroxiacil-CoA%20desidrogenase%20rea%C3%A7%C3%A3o&f=false

Doença de Alexander

A doença de Alexander é um distúrbio raro provocado por uma mutação no gene que codifica o NADH: ubiquinona oxirredutase flavoproeteína-1. A transmissão da doença é autossômica dominante. A maioria dos neonatos afetados representa novas mutações.  A doença pertence ao grupo das leucodistrofias, ou seja, é uma doença que afeta a substância branca cerebral que é composta, entre outras estruturas, por células designadas de astrócitos. É nestas últimas que decorre o processo patológico que leva à doença.

No passado, o diagnóstico dependia de autópsia. As características clínicas foram expandidas com a precisão do diagnóstico ante mortem.  São identificadas formas infantis, juvenis e adultas. A forma infantil é a mais comum. (Piña Garza, J.Eric. 2000, p.130).  

O início se dá a qualquer momento desde o nascimento até o início da infância. Em média, nas formas infantis, a idade de início da doença é aos seis meses e a sobrevivência, após o diagnóstico, é em média de 2 anos e 4 meses. Os lactentes afetados exibem interrupção e regressão do desenvolvimento psicomotor, aumento do crânio secundário à megalencefalia, espasticidade e convulsões. A megalencefalia pode ser a característica inicial.

Diagnóstico: Anomalias extensivas da substância branca cerebral com preponderância frontal, uma borda periventricular com redução da intensidade do sinal nas imagens ponderadas em T2 e intensidade de sinal elevada nas imagens ponderadas em T1 (que traduzem a hiperplasia e hipertrofia dos astrócitos e a deposição de elevado número de fibras de Rosenthal), anomalias dos gânglios basais e do tálamo, anomalias do tronco encefálico, particularmente as que envolvem o bulbo e o mesencéfalo e a intensificação do contraste em um ou mais dos seguintes: revestimento ventricular, margem periventricular, substância branca frontal, quiasma óptico, fórnice, gânglios da base, tálamo, núcleo denteado, tronco encefálico. Não existe tratamento para esta doença. 
Faz se necessário o acompanhamento do enfermo ao neurologista e o tratamento é de suporte.

Cérebro de um menino de 4 anos de idade com doença Alexander mostrando macroencefalia e leucomalácia periventricular (note descoloração acastanhada ao redor dos ventrículos cerebrais)

Fontes: 

Piña Garza, J.Eric. Fenichel Neurologia pediátrica. Sinais e sintomas. 3ª ed. Rio de Janeiro: Revinter; 2000.

Levy Gomes, Teresa Moreno, Sofia Quintas. Doença de Alexander. A Propósito de um caso. Acta Pediatr. Port., 2004; Nº 3; Vol. 35: 291-294. Disponível em <http://actapediatrica.spp.pt/issue/view/338>. Acesso em 29/11/2015.

http://lr.rarissimas.pt/pt/doencas_raras/118/alexander-doenca

Síndrome de Pearson

A síndrome de Pearson é uma citopatia mitocondrial, rara, causada por uma anomalia na fosforilação oxidativa, que envolve o sistema hematopoiético, habitualmente fatal na infância. Foi descrita pela primeira vez em 1979, como anemia macrocítica refratária, vacuolização dos precursores da medula óssea e disfunção do pâncreas exócrino, sendo posteriormente publicados vários casos com envolvimento do fígado e dos rins, sendo considerada uma doença multissistémica.

As manifestações clínicas podem surgir durante o primeiro ano de vida e na maioria dos casos a morte ocorre antes dos 3 anos de idade.

A anemia macrocítica com vacuolização das células precursoras do sistema hematopoiético da medula óssea constitui um importante achado para o diagnóstico, porém estas alterações podem não estar presentes. Alguns doentes podem ter uma anemia macrocítica grave que os torna dependentes de transfusões frequentes. Podem apresentar neutropénia e trambocitopénia de gravidade variável. Insuficiência pancreática exócrina, dismotilidade, vômitos, gastroparésia e a pseudo-obstrução são manifestações gastrointestinais características da doença. Manifestações endócrinas de diabetes insulino-dependente são descritas também. Alguns doentes têm manifestações hepáticas, com esteatose microvesicular, hemossiderose, cirrose e insuficiência hepática.

Pela diversidade das manifestações clínicas e envolvimento de vários órgãos o diagnóstico da doença é difícil. A sua confirmação é feita pelo estudo molecular do DNA mitocondrial na biópsia muscular ou em qualquer outro órgão envolvido. A gravidade clínica dos sintomas não tem relação com a proporção nem com a taxa das deleções do DNA mitocondrial. O tratamento é de suporte e não altera a evolução da doença. 

Fonte:

Almeida, E; Loureiro, H; Almeida, HI; Machado, MC; Cabral, A; Vilarinho, L. Síndrome de Person. Caso Clínico. Acta Pediátrica Portuguesa 2007; 38(2): 79-81. Disponível em < http://repositorio.hff.min-saude.pt/handle/10400.10/80>.  Acesso em 29/11/2015.

Danos à mitocôndria por Espécies Reativas de Oxigênio e mecanismos de morte celular que possuem intermédio da mitocôndria

Doenças mitocôndrias em sua maioria das vezes são causadas por mutações, delações ou problemas no DNA mitocondrial, mas não são somente fatores genéticos que podem nos causar problemas, outros fatores de diversas naturezas, podem causar danos às mitocôndrias e danos na própria célula podendo ocasionar sua morte.

As mitocôndrias além de serem fornecedoras de energia para a célula na forma de ATP, são componentes muito importantes no processo de lesão e morte celular. Essas organelas podem sofrer danos por diversos fatores: espécies reativas de Oxigênio, aumento de cálcio no citoplasma, privação de oxigênio, hipóxia, isquemia-reperfusão, exposição a toxinas e a radiação, entre outros. (KUMAR, V. et al. 2008, Patologia básica, Capitulo 1, p.16)

Danos mitocondriais podem causar a abertura na membrana mitocondrial um canal de alta condutância, esse canal, chamado de poro de transição de permeabilidade mitocondrial, faz com que haja a perda do potencial de membrana da mitocôndria e alterações no pH, interferindo assim no processo de fosforilação oxidava, danificando a produção de ATP da organela podendo ocasionar a necrose. Outra causa dos danos mitocondriais podem ser o extravasamento ou escape de algumas proteínas que sinalizam a apoptose, um exemplo dessas proteínas é o citocromo C, proteína que possui um papel muito importante no processo de transferência de elétrons e geração de energia na mitocôndria, Caso o citocromo C extravase para o citoplasma ele pode ativar as caspases e dar início ao processo de apoptose. Outro fatores que podem causar danos à mitocôndria e a seu DNA são as espécies reativas de oxigênio.  

Espécies reativas de Oxigênio (em inglês: ROS), são moléculas que possuem um número ímpar de elétrons não emparelhados em sua camada eletrônica mais externa, são moléculas muito instáveis e podem provocar muitos danos, reagindo com enzimas, lipídeos, membranas e em ácidos nucleicos, podendo causar nesse último danos que podem causar mutações. São exemplos de ROS: Ânion-radical superóxido, Peróxido de hidrogênio, Radical hidroxila entre, outros.

As ROS são normalmente produzidas no processo de fosforilação oxidativa, a respiração celular, mas nós possuímos diversas enzimas e algumas moléculas convertem essas espécies reativas em outras moléculas que não causam danos celulares. São exemplos de antioxidantes: superóxido dismutase, glutationa peroxidase, catalase, entre outras. Quando a produção de ROS ou quando os sistemas antioxidantes apresentam problemas ou são ineficientes, há o acumulo de ROS essa condição é chamada estrese oxidativo.

Devido a sua instabilidade, e capacidade de reagir com diversas moléculas, enzimas e até ácidos nucleicos. O DNA mitocondrial mostrou-se através de estudos de diversos autores, um alvo das ROS. Autores como Yakes e Van Houten mostraram que danos gerados por estresse oxidativo, gerado por peróxido de oxigênio (H₂O₂), foram maiores, mais extensos e persistiram por mais tempo em DNA mitocondrial do que em DNA nuclear de fibroblastos humanos.

Diversos fatores, desde exposição a toxinas e radiação à espécies reativas de oxigênio podem danificar e causar danos em material genético, danos e até morte em células e mitocôndrias.

Fonte:

KUMAR, V.; ABBAS, A. K.; FAUSTO, N.; MITCHELL, R. N. Robbins. Patologia básica. 8. ed. Capítulo 1: Lesão Celular, Morte celular e Adaptações p.1-33 Rio de Janeiro: Elsevier, 2008.

FERREIRA, A.L.A.; MATSUBARA, L.S.. Radicais livres: conceitos, doenças relacionadas, sistema de defesa e estresse oxidativo. Rev. Assoc. Med. Bras.,  São Paulo ,  v. 43, n. 1, p. 61-68, Mar.  1997 . 

ONUKI, Janice et al . Danos ao DNA promovidos por ácido 5-aminolevulínico: possível associação com o desenvolvimento de carcinoma hepatocelular em portadores de porfiria aguda intermitente. Quím. Nova,  São Paulo ,  v. 25, n. 4, p. 594-608, July  2002 ..

NELSON, D. L.; COX, M. M. Princípios de Bioquímica de Lehninger. 5. ed. Porto Alegre: Artmed, 2011.

Caracterização de miopatias mitocondriais pela avaliação das atividades enzimáticas

Defeitos na cadeia respiratória, são causas importantes nas doenças mitocondriais. Deficiências múltiplas, assim como as deficiências isoladas dos complexos I-IV tem sido descritas. A caracterização das miopatias mitocondriais por critério morfológico não é apropriado, por alguns motivos:  anomalidades morfológicas não distinguem as diferentes miopatias mitocondriais, anomalidades morfológicas das mitondriais não são restritas á síndromes resultantes de erros primários no metabolismo mitocondrial e alterações morfológicas mitocondriais são escassas em paciente com erros definidos no metabolismo mitondrial, como a deficiência em carnitina pailmitol-trasnferase ou deficiência em desidrogenase piruvica. Um diagnóstico mais preciso pode ser feito, como a determinação das atividades enzimáticas mitocondriais no muscúlo esquelético, por meio da biópsia, além de permitir caracterizar os complexos enzimáticos deficientes (Pedroso, F C. Campello, A P. Werneck, L C, Kluppel M L W. Caracterização de miopatias mitocondriais através da avaliação das atividades enzimáticas envolvidas no metabolismo energético. Arq Neuropsiquiatr 1997;55(2):249-257).

Neste estudo foram determinadas as atvidades enzimáticas ligadas a cadeia respiratória: NADH desidrogenase, NADH citocromo c redutase, succinato citocromo c redutase, citocromo c oxidase, e as enzimas citrato sintase e succinato desidrogenase, do ciclo do ácido cítrico.

Foram feitos testes com um grupo de pacientes em que havia suspeita de doença mitocondrial e com um grupo controle. Os dois grupos não apresentaram diferenças significativas nas atividades enzimaticas em função do sexo, idade e origem do musculo esquelético avaliado.

O metabolismo de cada paciente foi examinado com base em sua atividade enzimática.

Paciente EML, apresentou diminuição das enzimas NADH desidrogenase, NADH citocromo  e redutase, succinato desidrogenase, succinato citocromo c redutase e citrato sintase, sendo normal a atividade do citocromo oxidase, comparada ao grupo controle. O que permite concluir deficiencia na cadeia respiratoria, nos complexos I e II. E a deficiência na atividade da enzima citrato sintase indica possiveis anormalidades no metabolismo oxidativo do ciclo do ácido cítrico.

Paciente EST, apresentou atividade enzimática diminuida em todas as enzimas testadas. O que sugere múltiplas deficiências da cadeia respiratória nos complexos I, II e IV. Sendo o grau de anormalidade nos complexos II e IV maior do que na I.

Paciente GFT, apresentou atividade enzimática diminuida em todas as enzimas testadas. Sendo a atividade da NADH citrocomo c redutase (complexo I e III) menor que a atividade da NADH desidrogenase (parte do complexo I), o que indica deficiência no complexo III. Os resultados também sugerem deficiência nos complexos I e IV.

Paciente JAS, apresentou atividade enzimática diminuida em todas as enzimas testadas. O que indicou sério comprometimento no metabolismo energético. E também um comprometimento nos complexos I, II e IV.

Paciente JNN, apresentou atividade enzimática diminuida em todas as enzimas testadas, menos na citocromo c oxidase. O que permite sugerir deficiências no complexo I e II.

Paciente JS, apresentou atividade enzimática diminuida em todas as enzimas testadas, a partir dos resultados ficou evidente um sério comprometimento da função mitocondrial desse paciente. O que permite sugerir comprometimento nos complexos I, II, III e IV.

Paciente LOL, apresentou atividade enzimática diminuida em todas as enzimas testadas. O que sugere deficiências mútiplas na cadeia respiratória, a nível dos complexos I, II, III, IV.

Paciente PPN, apresentou atividade enzimática diminuida em todas as enzimas testadas, a partir dos resultados ficou evidente um sério comprometimento da função mitocondrial desse paciente. O que permite sugerir comprometimento nos complexos I, II, III e IV.

Paciente RF apresentou atividade enzimática diminuida em todas as enzimas testadas, Sendo a atividade da NADH citrocomo c redutase (complexo I e III) menor que a atividade da NADH desidrogenase (parte do complexo I), o que indica deficiência no complexo III. Os resultados também sugerem deficiência nos complexos I, II e IV.

Paciente ZS, apresentou atividade diminuida nas enzimas: succinato desidrogenase e succinato citocromo c redutase, o que permite caracterizar  deficiência isolada na cadeia respirátoria, a nível do complexo II. Sendo o único paciente em que a deficência se manteve restrita a um complexo respiratório, no qual anormalidades são menos frequentes.

O diagnóstico foi feito de acordo com a porcetagem da atividade enzimática diminuida em cada enzima, comparada com o grupo controle. Nos pacientes em que houve diminuição da atividade enzimática de todas as enzimas, a diferença na porcentagem dessa atividade enzimatica  explica a diferença dos diagnósticos.

Fonte: http://www.scielo.br/pdf/anp/v55n2/13.pdf

A Coenzima Q10 como um tratamento às doenças mitocondriais

Quando um paciente recebe o diagnóstico de que possui alguma doença mitocondrial, é muito comum que o tratamento prescrito pelo médico seja a suplementação de Coenzima Q10, também conhecida com Ubiquinona. A relação dessa coenzima com o metabolismo e a produção de ATP, através da cadeia transportadora de elétrons, explica o porquê da Q10 ser um tipo de tratamento viável no caso de doenças relacionadas às mitocôndrias.

A Ubiquinona é uma coenzima (coenzima é qualquer molécula não proteica cuja associação com uma enzima é indispensável à sua atividade catalítica) de característica hidrofóbica, ou seja, solúvel em lipídeos, e muito pequena, o que torna possível a livre difusão na bicamada lipídica da membrana interna da mitocôndria.

Outra característica indispensável à CoQ é a capacidade de receber de um a dois elétrons ou prótons e transferi-los para outras moléculas, por isso a mesma desempenha um papel central em acoplar o fluxo de elétrons ao movimento de prótons durante a cadeia respiratória.

A ubiquinona pode aceitar um elétron para se tornar o radical semiquinona (*QH) ou dois elétrons para formar o ubiquinol (QH2), isso ocorre durante na cadeia transportadora de elétrons. A coenzima Q trabalha transferindo os elétrons dos complexos I e II para o III, durante esse transporte de elétrons ocorre uma transferência de prótons para o espaço intramembranar, o que aumenta o gradiente químico e elétrico que provoca ativação do complexo ATPsintase, produzindo energia. No vídeo abaixo temos uma melhor explicação para como ocorre o processo da cadeia respiratória (cadeia transportadora de elétrons e fosforilação oxidativa).

*Observação: lembramos a vocês que o complexo II da cadeia transportadora de elétrons não é um complexo transmembrana!

Qualquer alteração, seja ela oriunda de aparecimento esporádico, por herança materna ou por herança mendeliana, que provoque alterações no bom funcionamento da mitocôndria, em geral parece interferir direta ou indiretamente nesse processo de produção de energia, e é por isso que os tecidos mais atingidos por doenças mitocôndrias são aqueles que possuem maior demanda energética, como por exemplo: cérebro, músculos, aparelho auditivo e aparelho ocular.

Em alguns casos o aparecimento de doenças mitocondriais tem relação direta com uma deficiência de ubiquinona, portanto, a suplementação dessa coenzima têm-se mostrado muito benéfica nessas condições, além de amenizar algumas outras doenças mitocondriais não provocadas diretamente pela deficiência de Q10. Mas ainda são necessários estudos mais aprofundados sobre a relação dessa coenzima e o tratamento dessas doenças, de modo a oferecer um maior conforto e longevidade àqueles que possuem essa enfermidade.

Fontes:

Trabalho de Conclusão no Curso de Habilitação em Medicina Biomolecular, por Rogério Leal Santos. 30 de Janeiro de 2012.

E. Nasseh, Ibrahim et al. Doenças Mitocondriais. Rev. Neurociências 9(2): 60-69, 2001.

wikipedia.org/wiki/Coenzyme_Q10

Diabetes mitocondrial

Diabetes é caracterizada por ser uma doença que causa o aumento de concentração de glicose no sangue pela falta ou má absorção de insulina, hormônio produzido pelo pâncreas e cuja função é transportar a glicose para o interior da célula. Por conta dessas alterações causadas pela doença, não é difícil relacioná-la com disfunções mitocondriais, pelo fato da mitocôndria ser um dos principais locais de produção de energia.

“Diabetes mitocondriais” é um caso raro da doença que é causada por uma mutação no DNA da mitocôndria de células beta pancreáticas, e é transmitido maternalmente. Geralmente esse tipo de diabetes está associado com a perda auditiva e é semelhante à diabetes tipo 2. Apesar de serem parecidas, é contra-indicado tratar diabetes mitocondrial com metformina (medicamento utilizado para tratamento de diabetes tipo 2) pelo risco de desenvolver acidose lática.

Uma das causas da Diabetes é a resistência à insulina, isso acontece quando ocorre a produção do hormônio no entanto sua capacidade de transportar as moléculas de glicose para dentro da célula é diminuída. Diabetes Mitocondrial não é caracterizada pela resistência e sim pela diminuição da produção de insulina que é induzida pelo consumo de glicose. Inicialmente a síndrome é apresentada de maneira mais leve, agravada com o passar dos anos (geralmente entre os 35 e 40 anos), sendo que pode desenvolver intolerância oral à glicose antes 70 anos. Uma possível razão que a síndrome seja agravada com a idade deve-se pela disfunção mitocondrial que ocorre hiperglicemia induzida por radicais livres (ROS) e danos oxidativos. As células beta pancreáticas podem ser propensas a danos oxidativos, quando expostas a hiperglicemia, e consequente causando o aumento do cálcio intracelular. Assim, os níveis de equivalentes redutores e consumo de ADP, se tornam elevados resultando no aumento do potencial de membrana o que ocasiona na produção de espécies reativas a oxigênio (SIVITZ, 2004). A quantidade de radicais livres contribui para a apoptose e, provavelmente, também para o estado de diferenciação das células beta pancreáticas.

Outras razões como diminuição das células beta pancreáticas pode ser considerada em relação a progressão da diabetes mitocondrial, pois com essa diminuição das células consequentemente a resposta de liberação de insulina ao ingerir glicose também diminui, fazendo com que ocorra o aumento da glicemia.

A figura apresenta de forma resumida a cadeia respiratória e os passos que contribuem para a formação dos radicais livres, quando o potencial de membrana fica elevado, o gradiente de prótons pode diminuir a taxa de transporte de elétrons através da cadeia, potencializando a produção de radicais livres, que induz hiperglicemia, caracterizando assim a Diabetes.

FONTE:

MAASSEN, J. Mitochondrial Diabetes Molecular Mechanisms and Clinical Presentation. American Diabetes Association, 2003.

Disponível em: <http://diabetes.diabetesjournals.org/content/53/suppl_1/S103.long> Acesso em: 19/11/2015

SIVITZ, W. Mitochondrial Dysfunction in Diabetes: From Molecular Mechanisms to Functional Significance and Therapeutic Opportunities. Antioxidants & Redox Signaling, 2004.

Disponível em: <http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2824521/>. Acesso em: 19/11/2015

  

Síndrome psicótica evoluindo com demência como manifestação clínica de deleção do DNA mitocondrial

O caso estudado no artigo não é comum, as síndromes associadas a deleção de DNA mais comum são a síndrome de Kearns Sayre, PEO, Pearson, MINGIE, e em nehuma delas foram observadas os fenótipos encontrados nesse caso. Na descrição clínica, o quadro começa com sintomas psicóticos que evoluiram com o tempo para um quadro grave de demência. Não é comum, mas quadros psicóticos podem estar associados a manifestação inicial de doenças mitocondriais.

Alterações como alópecia (perdas de cabelo em áreas arredondadas, "rash" cutâneo (manchas na pele), acrocianose (coloração azulada das extremidades devida à estagnação do sangue arterial), e hipertricose (crescimento excessivo de pêlos) são descritas em associação a mitocondriopatias, havendo hipertricose no caso relatado. Além de catarata bilatera. Também foram notadas

Também foram notadas lesões encefálicas que podem desaparecer por completo. Estando relacionadas a falta de suprimento sanguíneo nas celulas causada pela alteração da mitocôndria e diminuição do diâmetro do lumen capilar.

No estudo histopatológico muscular do paciente foram encontradas fibras rajadas de vermelho (RRF). Pode também não haver RRF no inicio e conforme a doença for progredindo podem estar presentes.

Para a verificação da deleção do DNA mitocondrial foi analisado o DNA extraído da fibra muscular, que apresentou alterações, sendo confirmada a deleção. E juntamente com outros exames e os sintomas, como encefalopatia e o aparecimento de RRF nas fibras musculares, além de acidose lática, o paciente foi diagnósticado como portador de doença mitocondrial.

Assim a encefalomiopatia mitocondrial deve ser conisderada no diagnóstico diferencial dos casos de demência precedido por distúrbios psiquiátricos, principalmentes se ocorrer antes dos 50 anos.

O tratamento pode ser significativo, dependendo da causa. Por exemplo, nos casos de deficiência primária de carnitina, coenzima Q, defeitos enzimáticos que correspondam ao tratamento com vitaminas ou co-fatores, pode ter uma melhora no quadro clínico. Neste paciente optou-se pelo uso da carnitina, coenzima Q, tiamina, cianocobalamina, biotina e vitamias E e C.  E após três meses, observou-se uma melhora na capacidade de expressar desejos simples, já que o mesmo se encontrava em um quadro grave de demência (Vasconcellos, LFR. Leite, ANC. Cavalcanti, JLS. Moreira, DM. Feijó, D. Souza, CFM. Síndrome psicótica evoluindo com demência como manifestação clínica de deleção do DNA mitocondrial. Arq Neuropsiquiatr 2007;65(1):114-117).

Fontes: http://www.scielo.br/pdf/anp/v65n1/a23v65n1.pdf

Mutações e delações no DNA Mitocondrial e sua relação com deficiências e perdas auditivas

Estima-se que 16% dos casos de surdez no Brasil tenham causas genéticas, desses 16% apenas 1% é de herança mitocondrial. As perdas auditivas chamadas de deficiências auditivas sensorioneurais não sindrômicas são muito complicadas para médicos em geral acompanharem, já que não há características físicas e/ou sintomas específicos que apontem necessariamente para transmissão genética.

Mutações e delações no DNA mitocondrial tem sido identificadas em casos de perdas auditivas, a mutação mais comum relacionada com a perda auditivas sensorioneurais é a A1555G no gene 12S rRNA. Alguns autores relacionam essa mutação com a hipersensibilidade a aminoglicosídeos (categoria de antibióticos muito usado no combate a cetros tipos de bactérias, gram negativas e alguns bacilos). Outros estudos levantam a hipóteses de que fatores ambientais podem ser importantes para a expressividade clinica dessa mutação.

No Brasil foram feitos estudos e exames médicos, desde exames otorrinolaringológicos até estudos genéticos com nove indivíduos de uma família que apresentavam deficiência auditiva não-sindrômica com padrão de herança mitocondrial. O resultado foi que todos os indivíduos com o DNA estudado haviam a mutação A1555G no gene do seu DNA mitocondrial. Mas foram feitos exames com outros indivíduos além desses nove, eles comparecem apenas para os exames genéticos e alguns outros exames.

Nesse estudo foram constadas quanto a caracterização audiológica, apresentaram perda auditiva bilateral que variava quanto ao grau, havendo de moderada a profunda, e a alteração auditiva pós-lingual, após o período de desenvolvimento da linguagem. Mas essa caracterização audiológia pode variar tanto quanto a simetria da perda, idade de início da perda, e apenas um indivíduo relacionou a perda a exposição a ruídos devido ao trabalho, o que pode ter afetado na expressividade da mutação. 

A possível relação da mutação do DNA mitocondrial com fatores externos, como exposição constante a ruídos e o uso de  antibióticos como os aminoglicosídeos são fatores importantes a serem informados para pessoas que forem diagnosticadas com deficiência auditiva sensorioneural não-sindrômica com herança mitocondrial.

Fontes:

PUPO, Altair Cadrobbi et al . Estudo de família brasileira portadora de deficiência auditiva sensorioneural não-sindrômica com herança mitocondrial. Rev. Bras. Otorrinolaringol.,  São Paulo ,  v. 74, n. 5, p. 786-789, Oct.  2008 

https://en.wikipedia.org/wiki/Aminoglycoside

Síndrome de Kerns-Sayre

A Síndrome de Kearns-Sayre (KSS, abreviação de Kearns–Sayre syndrome) é uma miopatia mitocondrial caracterizada pela tríade clínica: oftalmoplegia externa progressiva, degeneração pigmentar de retina e defeitos cardíacos de condução. A doença é de herança materna e, geralmente, se manifesta no indivíduo antes dos 20 anos completos.

A KSS, caracterizada pela manifestação da oftalmoplegia externa progressiva, da degeneração pigmentar da retina e de defeitos cardíacos de condução concomitantemente, somente foi descrita como uma doença mitocondrial em 1988, quando foi feita a primeira relação dessa doença com deleções em grande escala no DNA mitocondrial. Contudo, os primeiros relatos da manifestação clínica dessas três patologias simultaneamente foi feita em 1958, por Thomas P. Kearns (1922-2011), MD. e George Pomeroy Sayre (1911-1992), MD.

O desenvolvimento da doença em geral ocorre na seguinte ordem: ptose palpebral superior, seguida de oftalmoplegia, retinite pigmentosa e bloqueios na condução cardíaca.

Ptose palpebral superior (A) é uma dificuldade de abrir as pálpebras, pode ocorrer uni ou bilateralmente, em geral é progressiva, e provoca uma diminuição no campo de visão do paciente. A retinite pigmentosa (B) é uma pigmentação avermelhada que ocorre na retina, provocando cegueira noturna e, em alguns casos, perda da acuidade visual leve. Na maioria das vezes, após a manifestação dos sintomas acima, ocorre o aparecimento de complicações cardíacas, esses defeitos de condução são graves e por muitas vezes requerem o uso de marca-passos cardíacos. Entre outros sintomas relacionados à síndrome podemos incluir: fraqueza muscular, perda da audição, baixa estatura, ataxia cerebelar, entre outros.

O diagnóstico da doença ainda é um pouco complicado, pela semelhança de sintomas com outras síndromes, mas usualmente é feito a partir da biópsia de células musculares. Atualmente não há nenhum tratamento curativo para KSS, já que se trata de uma doença extremamente rara, com prevalência desconhecida na literatura internacional, e escassos casos publicados no Brasil.

Fontes:

wikipedia.org/wiki/Kearns–Sayre_syndrome
NASSEH, Ibrahim E. et al. Doenças Mitocondriais. Rev. Neurociências 9(2): 60-69, 2001

GREBOS, Sara Patrícia et al. Mitochondrial myopathy: two case reports. Arq Bras Oftalmol. 2005;68(5):675-8
FILHO, Luiz Alberto Zago e SHIOKAWA, Naoye. Kearns-Sayre syndrome: two case reports. Arq Bras Oftalmol. 2009;72(1):95-8

A Oftalmoplegia Externa Crônica Progressiva e sua relação com miopatias mitocondriais

A Oftalmoplegia Externa Crônica Progressiva (OECP) é uma desordem que possui sua manifestação frequentemente associada às miopatias mitocondriais. A OECP é caracterizada por uma paralisia lentamente progressiva dos músculos extra-oculares, podendo ser acompanhado ou não de outros sinais clínicos, dentre eles, a fraqueza esquelética.

A Oftalmoplegia pode ser classificada e três entidades: a distrofia muscular óculo-faríngea, a miopatia ocular pura e a síndrome de Kearns-Sayre. Sendo as duas primeiras doenças autossômicas dominantes, e a terceira ligada à transmissão do DNA mitocondrial, herança exclusivamente materna. A síndrome de Kearns-Sayre será mais amplamente discutida em um post separado no blog.

A causa principal da manifestação dessa desordem está relacionada às mutações do DNA nuclear ou do DNA mitocondrial, envolvendo genes importantes para o funcionamento normal de mitocôndrias. Os sintomas mais comuns são:

·         Fraqueza nos músculos oculares externos;

·         Ptose uni ou bilateral (queda da pálpebra superior);

·         Diplopia (visão dupla); e

·         Fraqueza nos músculos da face e do pescoço, podendo estar associada à fraqueza nos braços e nas pernas.

Porém, existem casos em que a OECP é acompanhada de retinite pigmentosa, déficits cardíacos e auditivos, baixa estatura, comprometimento cerebelar e vestibular e etc. Sendo necessária uma investigação mais profunda para entender as possíveis causas e o melhor tipo de tratamento recomendado.

Não existe cura para essa patologia, sendo assim, o tratamento baseia-se em debelar os sintomas. A ptose pode ser corrigida por cirurgia e/ou uso de óculos especiais, que têm como função provocar o levantamento das pálpebras superiores, e os pacientes que possuem diplopia podem recorrer à cirurgia de correção do estrabismo. Em geral, quando não acompanhada de sintomas mais graves, os indivíduos com OECP possuem uma expectativa de vida normal. Embora os sintomas tendam a agravar-se ou a progredir com o tempo, a severidade dos mesmos varia muito de pessoa para pessoa.

Fontes:
GREBOS, Sara Patrícia et al. Mitochondrial myopathy: two case reports. Arq Bras Oftalmol. 2005;68(5):675-8
FILHO, Luiz Alberto Zago e SHIOKAWA, Naoye. Kearns-Sayre syndrome: two case reports. Arq Bras Oftalmol. 2009;72(1):95-8

O Autismo e a relação entre doenças mitocondriais

 O Autismo (ou Transtorno do Espectro Autista - TEA) são desordens complexas no desenvolvimento do cérebro que é caracterizado por comportamentos repetitivos, dificuldades na comunicação social, deficiência intelectual e em se relacionar, dificuldades de atenção e coordenação motora. Apesar de todas as pessoas que possuem autismo apresentarem essas dificuldades, cada indivíduo possui esses sintomas de maneiras e graus diferentes, podendo variar de leve até o mais grave. 

Estudos sobre Disfunção Mitocondrial e Autismo tem crescido ultimamente e cada vez mais pesquisadores mostram a relação entre esses dois problemas. As pesquisas sugerem que doenças mitocondriais pode está presente em pessoas que sofram com o Autismo e assim entender mais esses distúrbios e encontrar novas soluções de tratamento. Atualmente essas pessoas que são diagnosticadas com TEA e que tenha relação com doenças mitocondriais, seu tratamento é baseado na melhoria do suporte metabólico e função mitocondrial através do uso de vitaminas e suplementos (L-carnitina, Coenzima Q10, vitamina C,E, do complexo B, L-Creatina, Alfa ácido lipoico, L-arginina, Selenio), chamado de "Mito cocktail".

  Um estudo de Jacqueline R. Weissman chamado Mitochondrial Disease in Autism Spectrum Disorder Patients: A Cohort Analysis. Foram analisados 25 prontuários de pacientes portadores de Autismo, com o estudo juntamente com pesquisas anteriores foram constatados uma perturbação da produção de energia mitocondrial como um mecanismo fisiopatológico subjacente em um subconjunto de indivíduos com autismo (WEISSMAN, et. al.2008)

A pesquisa obteve resultados significativos que a partir de evidências bioquímicas de disfunção mitocondrial como aumento dos níveis de lactato no sangue e piruvato, o nível plasmático de alanina elevado e aumento dos níveis urinários de intermediários do ciclo de Krebs ou 3-methylglutaconate, mostrou que existe relação das duas enfermidades nos pacientes analisados, pois com esses dados é possível relacionar o autismo com uma deficiência na fosforilação oxidativa. Com essa mutação, o corpo dos pacientes procuram novas alternativas de produzir energia, fazendo fermentação lática por isso o aumento de lactato no sangue e também o aumento de piruvato, alanina e intermediários do ciclo de Krebs pois como há uma disfunção na produção de energia responsável pela mitocôndria, esses intermediários não conseguem ou seguem com dificuldades na via, acumulando no sangue e na urina.

Para conhecer melhor sobre o autismo e sua relação com doenças mitocondriais, no vídeo abaixo mostra características básicas sobre a doença mitocondrial e na sua associação com autismo ou ASD (Autistic Spectrum Disorders) por um especialista mitocondrial, o Dr. Fran Kendall fundador da Prática Médica Virtual.

FONTES:

GOH, Suzanne. Autism and Mitochondrial Function: testing and treatments. Outubro, 2014. Disponível em : <http://www.tacanow.org/family-resources/autism-and-mitochondrial-function/>. Acesso em: 15 nov. 2015

Mito Action (Org). The Mito Cocktail Explained. Outubro, 2008.                     
Disponível em: <http://www.mitoaction.org/blog/mito-cocktail>. Acesso em: 15 nov. 2015.

Autismo e Realidade. O que é AUTISMO ou TRANSTORNO DO ESPECTRO AUTISTA?. Disponível em: <http://autismoerealidade.org/informe-se/sobre-o-autismo/o-que-e-autismo/>. Acesso em: 15 nov. 2015

Austism Consortium (Org.). Informaçőes para os Pais de Crianças com Transtorno do Espectro Autista. 2008. Disponível em: <http://www.autismconsortium.org/attachments/PIP_PORT_2013.pdf>. Acesso em: 15 nov. 2015.

WEISSMAN, Jacqueline R. et al. Mitochondrial Disease in Autism Spectrum Disorder Patients: A Cohort Analysis.2008. Disponível em: <http://www.plosone.org/article/Authors/info:doi/10.1371/journal.pone.0003815>. Acesso em: 15 nov. 2015.

Aconselhamento genético das doenças mitocondriais

Fazer um diagnóstico genético preciso é importante, pois permite o aconselhamento genético, assim o indivíduo e sua família podem conhecer e compreender os fatos médicos a respeito da doença, incluindo a prevenção de sintomas e de novos casos na família. A discussão entre médico e paciente sobre o tratamento depende inteiramente da identificação correta do distúrbio. O exame de outros membros da família pode ser indicado para determinar se um achado em particular é hereditário.

Os distúrbios mitocondriais são herdados da mãe. Homens com distúrbios mitocondriais dificilmente passará a doença para os filhos, pois poucas mitocôndrias no embrião provém do espermatozoide. O risco de ter um filho afetado e a intensidade da doença aumenta conforme a taxa de DNA mitocondrial mutado na mãe. As mitocôndrias doentes e normais são distribuídas aleatoriamente nas células do corpo, incluindo gametas femininos. Como resultado, nem todos os óvulos presentes em uma mulher afetada por um distúrbio mitocondrial apresentam o mesmo número de mitocôndrias afetadas (heteroplasmia). 

Devido a heterogeneidade da doença, à desconhecida taxa de heteroplasmia de cada indivíduo e seu limiar de expressão, o geneticista encontra dificuldades na realização do aconselhamento genético. Mulheres com deleção simples apresentam um risco menor na transmissão da doença. Nos casos em que ocorre uma mutação de ponto, como MELAS, por exemplo, podemos identificar indivíduos na linhagem materna com algum sintoma sugestivo da doença. 

Pontos importantes no momento do aconselhamento genético:

•        Genes nucleares e mitocondriais podem estar envolvidos com a causa da doença;
•     Pode haver expressão leve da doença dentro da família, como enxaquecas, cefaleias e demência sem causa aparente;
•    A mutação mitocondrial pode passar para toda a prole da mulher afetada, porém é impossível dizer o nível de gravidade da doença nos filhos.

 O diagnóstico pré-natal também é muito difícil, visto que a análise molecular obtida a partir do âmnio e cório não reflete obrigatoriamente o que ocorre nos outros tecidos. Além de que a segregação mitótica aleatória, a percentagem de mutação em uma amostra pré-natal pode mudar durante o desenvolvimento e ao longo da vida.

Fontes:

Yanoff, Myron. Opthalmology. 2nd ed.USA: Elsevier, 2004.

Fischinger, Carolina. Um estudo clínico, bioquímico, histoquímico e genético-molecular de pacientes com doenças do DNA mitocondrial. 2005. Disponível em < http://www.lume.ufrgs.br/handle/10183/5504>. Acesso em 12/11/2015.

Chinnery, P. F. Mitochondrial Disorders Overview. GeneReviews. June 8, 2000.  Disponível em <http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1224>. Acesso em 12/11/2015.

Diagnóstico de doenças mitocondriais

Análise de metabolitos

O exame para diagnosticar um doente exige uma avaliação clínica e laboratorial em que o exame bioquímico do estado funcional da mitocôndria desempenha papel central. Na maioria dos casos, uma biópsia do músculo permite uma melhor oportunidade para examinar a função mitocondrial. 

Antes de realizar um exame bioquímico de uma biópsia muscular é feita a análise de metabolitos no sangue e na urina. Os resultados frequentemente fornecem pistas importantes de algum defeito mitocondrial, em alguns casos, podem indicar a localização da causa primária da doença. Defeitos na geração de energia mitocondrial pode levar a um elevado nível de lactato no sangue e na urina devido à reduzida utilização de piruvato pela mitocôndria. No caso de um defeito da cadeia respiratória, a relação lactato/piruvato no sangue aumenta devido a uma mudança no estado redox mitocondrial. Isso afeta também a relação entre os corpos cetônicos 3-OH- butirato e acetoacetato. No entanto, estas características não são específicas para ser utilizada como diagnóstico.  A análise de aminoácidos pode revelar alanina elevada, como um produto da transaminação de piruvato. Níveis elevados de aminoácidos de cadeia ramificada pode indicar uma deficiência de E3; um módulo de enzima partilhada pela desidrogenase de cadeia ramificada de aminoácidos, 2-oxoglutarato desidrogenase e piruvato desidrogenase.  A aminoacidúria (quantidade anormal de aminoácidos na urina) generalizada é considerada como um resultado de tubulopatia renal provocada por defeitos mitocôndrias.  Em pacientes com doenças mitocondriais pode ser encontrado também o aumento da excreção do lactato na urina. Além disso, há um aumento dos intermediários do ciclo do ácido cítrico. Níveis elevados de vários outros metabolitos podem ser encontrados também nos pacientes.

Medições de enzimas

Exames bioquímicos de amostras de tecido e células de pacientes com diagnóstico de doenças mitocôndrias inclui medições de atividades enzimáticas do sistema de fosforilação oxidativa, constituídas pelos complexos enzimáticos.  Análise para quantificar as atividades enzimáticas da fosforilação oxidativa são baseados geralmente em espectrofotometria. Outra alternativa são análises que determinam as quantidades dos complexos da fosforilação oxidativa que são executadas, tais como eletroforese em gel nativo azul seguida por análise por Western blot (técnica utilizada para detectar proteínas numa amostra de homogenato de tecido ou extrato). Outra maneira de examinar enzimas é por colorimétricos em gel.  Análise em gel das atividades enzimáticas não fornecem informações altamente quantitativa, portanto deficiências leves de enzimas podem ser difíceis de detectar. A preferência na maioria dos centros de diagnóstico é pela espectrofotometria.

 A interpretação das medições enzimáticas é complexa, sendo necessária observações adicionais, como sequência de DNA mitocondrial, metabolitos, características clínicas, etc.

Qual tecido investigar?

Na maioria dos pacientes com diagnósticos de doenças mitocondriais, a musculatura esquelética é afetada. O músculo é um tecido rico em mitocôndrias e tem uma alta demanda de energia. Portanto, uma biópsia do músculo fornece uma oportunidade ideal para detectar possíveis problemas no estado funcional da mitocôndria. A análise bioquímica de mitocôndrias musculares pode ser realizada em tecido muscular fresco ou congelado. O músculo fresco tem a vantagem de que, além das medições das enzimas individuais, as medições podem ser realizadas em todo o sistema de geração de energia mitocondrial. Estas medições podem incluir a análise do consumo de oxigênio na presença de diferentes combinações de substratos mitocondriais, como o piruvato, malato e glutamato.  

Fonte:

Rodenburg, Richard J. T. Biochemical diagnosis of mitochondrial disorders. Journal of Inherited Metabolic Disease. May 4, 2010. Disponível em <http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3063578/>. Acesso em 10/11/2015.