DOENÇAS DOS PEROXISSOMAS

Ema Grilo |

1 Out 2014

 INTRODUÇÃO

 BIOGÉNESE DOS PEROXISSOMAS  FUNÇÕES DOS PEROXISSOMAS  DOENÇAS DOS PEROXISSOMAS

 CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO DEFEITO ENZIMÁTICO  APRESENTAÇÃO CLÍNICA

 CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO A IDADE DE APRESENTAÇÃO  DIAGNÓSTICO BIOQUÍMICO

 DIAGNÓSTICO GENÉTICO  TRATAMENTO

2

INTRODUÇÃO

 Organelos vesiculares, envolvidos por membrana

 Presentes no citoplasma de todas as células (excepto GV maduros)

 Encontram-se em > quantidade no fígado e rim

 Não contêm o seu próprio genoma, mas replicam-se por divisão

como as mitocôndrias

 Sofrem fusão e fissão, utilizando muitas das proteínas usadas em processos semelhantes na mitocôndria

3 ETAPAS:

1- Síntese proteica nos ribossomas

Dirigidos através de PTS - Peroxissomal Targeting Signals  receptores específicos

2- Sistema de importação de proteínas para a membrana e matriz do peroxissoma

3- Divisão dos peroxissomas pré-existentes

2 1

3

 Complexo sistema multiproteico de importação

fundamental na biogénese e proliferação dos peroxissomas

- Reconhecimento de proteínas citoplasmáticas a transportar para o peroxisoma (membrana e matriz) - Codificadas pelos genes PEX (>15)

 Qualquer mutação num dos genes PEX  perda

de função das peroxinas  anula a biogénese dos peroxissomas  doenças do Espectro Zellweger

BIOGÉNESE DOS PEROXISSOMAS

PROTEÍNAS PEX-PEROXINAS

Catabólicas

AGCML (Ác. Gordos Cadeia Mto Longa)

Ácido pristânico (derivado do fitânico) – (origem na dieta)

DHCA e THCA (Ác. di e trihidroxicolestanóico – intermed. Síntese ác. biliares)

4. Alfa-oxidação ácido fitânico (origem na dieta)

5. Catabolismo da lisina (via ác. pipecólico e ác glutárico) 6. Eliminação de moléculas tóxicas para a célula:

H₂O₂ via catalase

Glioxilato via alanina glioxilato transaminase

Anabólicas

1. Síntese de plasmalogénios (éter-fosfolípidos: memb. celulares / mielinização)

2. Síntese do colesterol e dos ác. biliares (a partir do mevalonato)

Muitos substratos são processados pelas reacções oxidativas nos peroxissomas

Muito importantes no metabolismo lipídico:

1. Síntese de éteres-fosfolipídeos - plasmalogénios

- constituintes de membranas celulares e mielina

Sau d u b ray , van d e n Ber gh e , W al te r ( Ed ito rs) . In b o rn M e tab o lic D ise ase s D iag n o si s an d Tr e atment Fi fth E d iti o n . Sp ri n ge r

FUNÇÕES DO PEROXISSOMA

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FUNÇÕES DO PEROXISSOMA

reacções oxidativas nos peroxissomas

Muito importantes no metabolismo lipídico:

1. Síntese de éteres-fosfolipídeos - plasmalogénios

- constituintes de membranas celulares e mielina

2. Formação de ácidos biliares a partir do colesterol

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FUNÇÕES DO PEROXISSOMA

reacções oxidativas nos peroxissomas

Muito importantes no metabolismo lipídico:

1. Síntese de éteres-fosfolipídeos - plasmalogénios

- constituintes de membranas celulares (…mielina)

2. Formação de ácidos biliares a partir do colesterol

- via do mevalonato

4 etapas mitocôndria / peroxissoma mas:

 Especificidade de substrato

Mitocôndria: AG cadeia curta, média e longa Peroxissoma: AGCML (C>20), AG ramificados

 Conversão dos AG complexos em formas que podem ser posterior/ metabolizados pela mitocôndria

Mitocondria: a oxidação dos AG resulta na

formação de NADH

Peroxissoma: a oxidação dos AG resulta na

formação de NADH e de H2O2 (reduzido pelas catalases)

FUNÇÕES DO PEROXISSOMA

B-OXIDAÇÃO DOS ÁC. GORDOS

Acil-CoA-oxidase

Hidratase

3-hidroxiacil-CoA desidrogenase

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FUNÇÕES DO PEROXISSOMA

Muito importantes no metabolismo lipídico:

1. Síntese de éteres-fosfolipídeos - plasmalogénios

- constituintes de membranas celulares e da mielina

2. Formação de ácidos biliares a partir do colesterol

- via do mevalonato

3. Beta-oxidação dos AGCML 4. Alfa-oxidação do ác. fitânico

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FUNÇÕES DO PEROXISSOMA

reacções oxidativas nos peroxissomas

Muito importantes no metabolismo lipídico:

1. Síntese de éteres-fosfolipídeos - plasmalogénios

- constituintes de membranas celulares (…mielina)

2. Formação de ácidos biliares a partir do colesterol

- via do mevalonato

3. Beta-oxidação dos AGCML 4. Alfa-oxidação do ác. fitânico

5. Catabolismo da lisina - via ácido pipecólico e

6. Degradação de compostos tóxicos

Os produtos a degradar são marcados pela PEX5 e transportados para o peroxissoma, onde sofrem a acção de oxidases e catalases

Gould & Collins (2002) peroxissomal-protein import: is it really that complex? Nature Reviews Molecular Cell Biology 3, 382-389

FUNÇÕES DO PEROXISSOMA

DESINTOXICAÇÃO CELULAR

 O peroxissoma contém enzimas direta/ relacionadas com o metabolismo do H₂O₂  O H₂O₂ é tóxico para organismo por ser uma fonte de radicais livres

 A catalase converte o peróxido de hidrogénio em H₂O e O₂

Makino et al (2004 ) A metabolic model describing the H2O2 elimination by mammalian cells including H2O2 permeation through cytoplasmic and peroxissomal membranes: comparison with experimental data. Biochimica et Biophysica Acta 1673 (3) 149–159.

FUNÇÕES DO PEROXISSOMA

1. D

 Síndrome de Zellweger

 Adrenoleucodistrofia neonatal  Dª de Refsum Infantil

 Condrodisplasia Rizomélica Puntacta tipo 1

2. D

 Défice de racemase - pristânico e ác. biliares +++  Dª de Refsum clássica – fitânico +++

 Hiperoxalúria tipo I – glioxilato +++  Acidúria mevalónica – colesterol ---  CDRP tipo 2 e 3 – plasmalogénios ---  Acatalasémia – catalase ---

 Adrenoleucodistrofia lig.X  Défice de acil-CoA oxidase  Défice da proteína bifuncional

AGCML +++

Espectro Zellweger

Genes PEX (≥15) - peroxinas

DOENÇAS DOS PEROXISSOMAS



 Acúmulação de AGCML - citotóxicos para

as células neuronais



 Acúmulação de AGCML - citotóxicos para as células neuronais

 Acumulação de intermediários dos ácidos biliares - hepatotóxicos



 Acúmulação de AGCML - citotóxicos para as células neuronais

 Acumulação de intermediários dos ácidos biliares - hepatotóxicos

 Diminuição da síntese do ácido docosahexanóico (DHA) e de

plasmalógenios danifica as membranas celulares

DOENÇAS DOS PEROXISSOMAS

APRESENTAÇÃO CLÍNICA

Dismorfismos

craniofaciais

Alterações

esqueléticas

Alterações Hepáticas e GI

Alterações neurológicas

16 doenças - grande variabilidade fenotípica

Neonatal

1 - 6 Meses

6M - 4 Anos

> 4 Anos

Saudubray, van den Berghe, Walter (Editors). Inborn Metabolic Diseases Diagnosis and Treatment Fifth Edition. Springer

DOENÇAS DOS PEROXISSOMAS

 Hipotonia grave desde o nascimento  Dificuldades alimentares

 Hiporreactividade / Convulsões

 Dismorfismos cranio-faciais

 Alt. esqueléticas (calcif. epifisárias)

 Hepatomegalia/ icterícia /colestase

 Cataratas/ retinopatia/ glaucoma

 Surdez neurossensorial

Neonatal

Doenças

Def. proteina bifuncional

Doença da proteína dinamina-like 1 Def. de acil-CoA oxidase

1973 - S. cérebro-hepato-renal

 Dismorfismos faciais

 Doença hepática

 Doença renal

 Histologia: ausência de peroxissomas hepáticos

 Hipotonia grave e  FM desde o nascimento

 Dismorfismos típicos

 Fontanela ↑↑, fronte proeminente, epicantus, implantação baixa pavilhões auriculares …

 Calcificações epifisárias

 Doença hepática

 Hepatomegália, “peroxissomas fantasmas”  Alt. oculares e surdez neurosensorial

 Quistos renais

 Morte - 1º ano de vida

www.neuropathologyweb.org/chapter10/chapter10...

Paquigiria

_{Depósitos lípidos}

RMN cerebral: alt.migração neuronal, atraso na mielinização

SÍNDROMA DE ZELLWEGER

 A síndrome de Zellweger clássica é a variante mais grave dos distúrbios da

biogénese dos peroxissomas

 O termo “espectro Zellweger” reflecte o continuum de doença grave  ligeira



Síndroma Zellweger (ZS)



Adrenoleucodistrofia neonatal (NALD)



Dª de Refsum infantil (IRD)

 Sobreposição de fenótipos clínicos, c/ diferentes graus de gravidade

 A distinção nem sempre é clara (NALD vs IRD)

Mais grave

Menos grave

ESPECTRO ZELLWEGER

ESPECTRO ZELLWEGER

S. ZELLWEGER CLÁSSICO Dismorfismos craniofaciais Encurta/ rizomélico dos M Calcificações epifisárias Hipotonia grave

Convulsões

Doença hepática

Doença ocular e surdez NS Quistos renais MPP ADRENOLEUCODISTROFIA NN Dismorfismos (+++hipoplasia 1/3 médio da face)

Sintomas no latente: tremor, reflexos, convulsões

Def.. visual e auditivo progressivos

ADPM

Insuf SR pouco significativa (ACTH )

Ø quistos renais /calcificações

D. REFSUM INFANTIL Dismorfismos minor

Idade de inicio dos sintomas variável Sintomas neurológicos e

GI: Ataxia, deterioração cognitiva lenta mod-grave;

vómitos/diarreia/ malab/ hepatomegalia e cirrose Ø alt migração neuronal nem leucodistrofia

(Imagens cedidas pela ProfªDoutora Esmeralda Martins- H.Mª Pia Porto)

 Dismorfismo facial típico (hipoplasia do 1/3 médio da face, com nariz em sela)

 Encurtamento rizomélico dos membros ++++

 Múltiplas contraturas articulares

 Grave atraso de crescimento e psicomotor

 Cataratas

 RMN cerebral: atraso na mielinização, atrofia cerebelosa, dilatação ventricular

 O fenótipo RCDP clássico é geneticamente heterogéneo (PEX7 no RCDP tipo 1& GNPAT e AGPS no RCDP tipo 2 e tipo 3; DD c/ formas AD e ligadas ao X)

 “Fendas” dos corpos vertebrais

 Calcificações puntiformes das epífises (podem desaparecer aos 2A)

 Possível ictiose

 Variabilidade fenotípica

Fotos de: Rudolph's Pediatrics-2003 online

 Envolvimento grave do SNC - hipotonia,

convulsões, e neuropatia periférica e ADPM

 Deficiência de vitamina D

 Morte: 6 meses - 2 anos

 Defeito enzimático isolado da β-oxidação AG peroxissomal mais diagnosticado

 Manifestações clínicas semelhantes ao Zellweger ou Adrenoleucodistrofia NN

 Envolvimento grave do SNC - hipotonia,

convulsões, e neuropatia periférica e ADPM

 Deficiência de vitamina D

 Morte: 6 meses - 2 anos

 Defeito enzimático isolado da β-oxidação AG peroxissomal mais diagnosticado

 Manifestações clínicas semelhantes ao Zellweger ou Adrenoleucodistrofia NN

 MPP  Hepatomegalia  Icterícia colestática  Problemas gastrointestinais  Alt. visuais  HipoCLT, hipoLP,

 Déf. vit. lipossolúveis (ADEK)

Doenças

1-6 meses

 Má evol. estaturo ponderal  Alt. neurológicas

 ADPM

 Alt. visuais e auditivas  Osteoporose

Doenças

Formas ligeiras do Espetro Zellweger - Doença de Refsum Infantil

CDRP – formas ligeiras

Adrenoleucodistrofia de instalação tardia

6M-4A

DOENÇAS DOS PEROXISSOMAS

 Alt. comportamento

 Deterioração cognitiva e motora

 Desmielinização subst. branca  Paraparésia espástica

 Alt. visuais e auditivas

 Neuropatia periférica, alt. marcha

Doenças

Adrenoleucodistrofia lig. ao X Dª de Refsum Clássica

Def. racemase

> 4A

DOENÇAS DOS PEROXISSOMAS

 Doença dos peroxissomas mais comum

 Forma cerebral infantil (até 40% das X-ALD) – fenótipo + grave

 Início 5 - 12 anos

 Alterações comportamento / Dific. Escolares

 Perda de visão, audição

 Ataxia cerebelosa

 Convulsões

  Estado vegetativo com tetraplegia espástica

 Hipoglicémia, perda de sódio

 Hiperpigmentação da pele (ACTH >>)

RMNce: Lesões desmielinizantes,

occipitais, simétricas

www.neuropathologyweb.org/chapter10/chapter10...

Gliose e inflamação

Depósitos lípidos Desmielinização

Variabilidade fenotípica … escassa correlação c/ genótipo ou alt. BQ

ADRENOLEUCODISTROFIA LIGADA AO X

Fenótipo Descrição Início Frequência em familiares

Cerebral infantil Declínio neurodegenerativo progressivo,

com dª da substância branca, convulsões sem tratamento … estado vegetativo

3–10 anos 31–35%

Cerebral adolescente ~ infância, progressão mais lenta 11–21 anos 4–7% Adrenomieloneuropatia

(AMN)

Neuropatia progressiva, paraparésia;

~ 40% progridem para envolvimento cerebral

21–37 years 40–46%

Cerebral adulto Demência, alt comportamento, progressivo, mas sem fenótipo AMN

Idade adulta 2–5%

Olivo-ponto-cerebelar Envolvimento cerebral & tronco cerebral adolescência- idade adulta

1–2%

“Dª de Addison” Insuficiência adrenal < 7.5 anos até 50% na criança, varia com a idade Assintomático Possível: insuf SR ou fenótipo AMN subclínicos + comum em

rapazes mais novos

% de assintomáticos diminui com a idade

Fenótipos no sexo masculino

Moser, Hugo W.; Smith, Kirby D.; Watkins, Paul A.; Powers, James; Moser, Ann (2004). "X-Linked Adrenoleukodystrophy". In Scriver, C.W.; Beaudet, A.L.; Sly, W.S. et al. Metabolic and Molecular Bases

of Inherited Disease (8th ed.). New York: McGraw Hill.

Fenótipos no sexo feminino

Moser, Hugo W.; Smith, Kirby D.; Watkins, Paul A.; Powers, James; Moser, Ann (2004). "X-Linked Adrenoleukodystrophy". In Scriver, C.W.; Beaudet, A.L.; Sly, W.S. et al. Metabolic and Molecular Bases

of Inherited Disease (8th ed.). New York: McGraw Hill.

Fenótipo Descrição Início Frequência em familiares

Assintomático Sem doença cerebral nem adrenal Maioria das mulheres < 30 anos

Diminui com a idade

Mielopatia ligeira ROTs +++, alt. sensoriais mb inf Idade adulta ~50% das mulheres > 40 anos Adrenomieloneuropatia

moderada a severa

~ ao fenótipo AMN nos homens, mais ligeiro e início mais tardio

Idade adulta ~15% das mulheres > 40 anos Envolvimento cerebral Demência progressiva Idade adulta ~2%

Envolvimento adrenal Insuficiência adrenal primária Qualquer idade ~1%

 Início idade escolar/ adolescência - 50A  Retinopatia

 Neuropatia periférica (↓FM, ROT)  Ataxia cerebelosa

 Perda auditiva, anósmia

 Alt. cardíacas e esqueléticas e cutaneas

 LCR: proteínas, cél N

 Ø ADPM / défice intelectual / disf. hepática

 Dismorfismos minor

 Def. racemase (clinica ~ Refsum)

AGCML Plasmalogénios Ácido Fitânico Ácido Pristânico DHCA e THCA Espectro Zellweger > < N - > N - > > CDRP I N < N - > N N X-ALD > N N N N

Def. acil-CoA oxidase > N N N N

Def. prot. bifuncional > N N - > N - > >

Dª de Refsum clássica N N > N N

Def. racemase N N N - > > >

CDRP II e III N < N N N

AGCML: Plasma, fibroblastos A. Fitânico, A.Pristânico: Plasma DHCA e THCA: Plasma, urina Plasmalogénios: GV

DOENÇAS DOS PEROXISSOMAS

Espectro Zellweger - elevado grau de heterogeneidade genética

 _{Mut. PEX1 - 70% dos casos}

 _{Mut. PEX6, PEX10, PEX12 ou PEX26 - 20%}

 _{Mut. PEX13, PEX14, PEX16, PEX19, PEX2, PEX3, PEX5 PEX11B - menos comuns}

 _{Fenótipo correlaciona-se com o efeito da mutação na proteína}

… mas sem correlação PEX – fenótipo

Condrodisplasia rizomélica punctata  _{Mut. PEX7 - tipo I}

 Mut. GNPAT - tipo II  _{Mut. AGPS – tipo III}

Adrenoleucodistrofia ligada ao X

 _{Mut. ABCD1 (transportador de membrana dos AGCML para os peroxissomas)}

DOENÇAS DOS PEROXISSOMAS



Todas AR exceto X-ALD





 Defeitos bioquímicos devem ser confirmados em culturas de fibroblastos do doente, uma vez que os defeitos bioquímicos presentes nos fluidos corporais / fígado podem não ser detectáveis ​​em células cultivadas ("mosaicismo peroxissomal")

DOENÇAS DOS PEROXISSOMAS

Adrenoleucodistrofia ligada ao X

 Tratamento da insuf. Adrenal

 Transplante de medula óssea nos pré-sintomáticos (< alt. neurol; ≥ alt. RMN)

 Óleo de Lorenzo (ác oleico e erúcico) + dieta ↓ AGCML, clinica/ ineficaz

 Lovastatina?

Doença de Refsum

 Dieta de restrição de ácido fitânico

Doenças do espectro Zellweger

 Ácido docosahexaenóico (DHA) ??

DOENÇAS DOS PEROXISSOMAS

DOENÇAS DO PEROXISSOMA

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