Faculdade de Medicina da Universidade de Coimbra

Mestrado Integrado em Medicina

Biologia Celular e Molecular II

O LISOSSOMA E A DOENÇA DE GAUCHER

Filipe Santos Leal, aluno nº 2013138160, MIM

2014/2015

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ÍNDICE

Introdução, página 2

O Lisossoma, página 3

Doença de Gaucher, página 5

Sintomas, página 6

Diagnóstico, página 6

Tratamento, página 7

Aconselhamento Genético, página 9

Conclusão, página 9

Fontes de Referência, página 10

INTRODUÇÃO

Os lisossomas são organelos celulares intervenientes em processos digestivos

intracelulares e, para isso, contêm no seu interior, enzimas ácidas. Quando os lisossomas

não funcionam corretamente ou há um défice dessas enzimas, começam a surgir doenças

de depósito lisossómico, sendo a mais conhecida, a doença de Gaucher.

Descrita pela primeira vez em 1882 pelo médico francês, Phillipe Gaucher, a doença de

Gaucher, consiste numa perturbação metabólica hereditária rara que resulta na

acumulação anormal de alguns tipos de lípidos no baço, no fígado, na medula óssea e nos

pulmões e, em alguns casos, no sistema nervoso, devido à deficiência ou falta de uma

enzima chamada glicocerebrosidase ou (beta-glicosidase), que está envolvida na quebra

e no metabolismo de um tipo específico de lípidos, os glicocerebrosídeos.

Assim, através deste trabalho, realizado no âmbito da disciplina de Biologia Celular e

Molecular, aprofundarei o tema sobre a doença de Gaucher, procurando responder a

certas questões como: «Como é causada a doença de Gaucher e como é que esta está

relacionada com os lisossomas?», «Quais são os sintomas? ou «Como é feito o

diagnóstico e o tratamento?».

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OS LISOSSOMAS

Os lisossomas são organelos celulares que se encontram presentes em praticamente todas

as células eucarióticas. No seu interior contêm cerca de 40/50 enzimas hidrolíticas que

catalisam reações de hidrólise e estão otimizadas para atuar num ambiente ácido (ph de

4.8), garantido por uma bomba de protões que bombeia iões H+ para o lúmen deste

organelo, com consumo de ATP.

Em termos estruturais os lisossomas são corpos geralmente esféricos de dimensões

variáveis, delimitados por uma membrana lipoproteíca cuja face interna é revestida por

hidratos de carbono, que impedem que o lisossoma ingira a sua própria membrana, e

protege o resto da célula das enzimas hidrolíticas ou digestivas contidas no seu interior.

Os lisossomas são fabricados no aparelho de Golgi, por germinação de vesículas cobertas

por clatrina da rede trans, e as várias enzimas digestivas que estão presentes no seu

interior são produzidas no retículo endoplasmático rugoso sendo, posteriormente,

transportadas para o complexo de Golgi e distribuídas pelos lisossomas. As hidrolases

lisossómicas, que podem ser proteases (degradam proteínas), nucleases (degradam DNA

e RNA), glicosidases (degradam glícidos) ou lipases (degradam lípidos), por exemplo,

são glicoproteínas que possuem na sua estrutura uma manose-6-fosfato. As membranas

das cisternas golgianas possuem, por sua vez, na face interna, recetores que identificam a

manose, e que fixam as hidrolases referidas. Só após esta operação, é que ocorre a

formação de vesículas lisossómicas. Estas, porém, não possuem ainda a acidez necessária

ao pleno funcionamento das enzimas, sendo por isso designadas por pré-lisossomas. A

aquisição da acidez é um processo posterior à formação da vesícula lisossómica,

resultando do bombeamento de protões (H+) para o interior do pré-lisossoma, realizado

por bombas protónicas intrínsecas à membrana lisossómica, como já foi dito

anteriormente. Após esta fase de "maturação", o lisossoma está apto para intervir nos

processos de digestão celular, designando-se por lisossoma primário.

Os lisossomas primários descarregam a sua carga enzimática em vacúolos de endocitose

(endossomas, no caso de heterofagia) ou em vacúolos de autofagia. O processo de

digestão decorre a partir da fusão de um ou mais lisossomas com os referidos vacúolos e,

consequentemente, a mistura das enzimas lisossómicas com as substâncias captadas. Ao

fundirem-se os lisossomas primários com a vesícula portadora dos materiais a digerir,

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forma-se uma nova estrutura, designada por lisossoma secundário. Neste, as hidrolases

atuam diretamente sobre os substratos e, posteriormente, as pequenas moléculas

resultantes da digestão são assimiladas através da membrana, pelo citosol. Pelo contrário,

os materiais não digeríveis constituem um corpo residual, sendo eliminado por exocitose

Em termos funcionais os lisossomas atuam como sistema de eliminação da célula,

digerindo proteínas complexas, hidratos de carbono, lípidos e outras macromoléculas em

compostos mais simples, que voltam novamente para o citoplasma através de proteínas

glicosiladas, integradas na sua membrana. Através dos lisossomas são digeridos resíduos

celulares, células mortas ou material extracelular, como micróbios invasores, intervindo

assim em processos de fagocitose, endocitose e de autofagia. Além disso, os lisossomas

estão envolvidos em processos de reparação da membrana plasmática e na morte celular

programada (autólise).

As hidrólises promovidas pelos lisossomas são, na maioria dos casos, endocelulares,

referindo-se quer à digestão de materiais exógenos (heterofagia), quer a materiais

próprios da célula (autofagia).

A heterofagia constitui um dos mecanismos celulares de captação de matéria, quando esta

se encontra em condições físicas (volume, por exemplo) incompatíveis com os

mecanismos de transporte transmembranar.

Em alguns casos, a heterofagia processa-se no exterior da célula. As hidrolases

lisossómicas atuam no exterior, sendo libertadas por exocitose, um processo que ocorre,

por exemplo, na remodelação dos tecidos ósseo e cartilagíneo ou nos fungos. As

pequenas moléculas resultantes da digestão são, em seguida, absorvidas pela célula, com

recurso aos mecanismos habituais de transporte transmembranar.

A autofagia constitui uma das funções principais dos lisossomas. As estruturas

envelhecidas ou desajustadas das necessidades são eliminadas e os seus componentes são

recuperados e utilizados na síntese de novas moléculas ou na produção de novas

estruturas.

O anómalo funcionamento dos lisossomas ou a falta de enzimas digestivas, devido a

causas genéticas ou invasões parasitárias, impede a normal degradação de substratos,

resultando em doenças de depósito lisossómico, como é o caso da doença de Gaucher.

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DOENÇA DE GAUCHER

A doença de Gaucher (DG), descrita pela primeira vez pelo médico francês Philippe

Charles Ernest Gaucher, em 1882, consiste no erro inato do metabolismo de maior

frequência no grupo das doenças de depósito lisossómico, tratando-se de uma doença

autossómica recessiva, clinicamente heterogénea e progressiva, e definida pela presença

de dois alelos mutantes para o gene da beta-glicosidase ácida (BGA) localizado na região

q21 do cromossoma 1. Assim, para um casal de heterozigotos portadores de uma mutação

no gene BGA, o risco de terem um descendente doente é de 25%.

A deficiência de atividade da BGA, uma hidrólase ácida, leva ao depósito de grandes

quantidades de glicocerebrosídeos – um glicolipído – no interior dos lisossomas do

sistema retículo-endotelial, principalmente no baço, fígado, medula óssea, sistema

nervoso central, pulmão e gânglios linfáticos. Devido à acumulação do substrato -

glicocerebrosídeo (ou glicosilceramida) - os macrófagos são impedidos de realizar as suas

funções, ficam pesados, “gordos”, cheios do glicocerebrosídeo não digerido e passam a

ser chamados de células de Gaucher. Embora a função exata destas células na patogénese

da doença ainda permaneça desconhecida, pensa-se que elas segregam fatores que

induzem uma resposta inflamatória crónica e fazem a ligação entre a acumulação do

conteúdo lisossomal e as diversas manifestações clínicas. Estas dependem do grau de

deficiência da enzima, existindo três tipos de DG, que diferem quanto à presença e à

progressão de complicações neurológicas e aos sintomas que podem aparecer:

Tipo I é o tipo mais comum e afeta 90% dos doentes e tem uma incidência de um

para cada 40.000 a 60.000 nados vivos (NV), sendo mais frequente entre judeus

Ashkenazi. Trata-se de uma forma não neuropática, afetando sobretudo adultos,

e caracteriza-se por hepatoesplenomegalia (fígado e baço aumentados), anemia,

trombocitopenia, leucopenia e lesões ósseas.

Tipo II é a forma neuropática aguda, extremamente rara. Afeta crianças com 4-

5 meses, independentemente da etnia, e apresenta um quadro neurológico grave e

fulminante, com morte nos primeiros dois anos de vida devido ao

comprometimento pulmonar. Tem uma incidência de um para cada 100.000 NV;

Tipo III é a forma neuropática crónica ou subaguda, afeta crianças e

adolescentes e caracteriza-se por um quadro neurológico menos grave que o Tipo

II, tendo uma incidência de 1 para cada 50.000 a 100.000 NV. A esperança média

de vida atinge a segunda ou terceira décadas de vida.

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SINTOMAS

Como podemos ver atrás, consoante o tipo, a DG manifesta-se de diferentes formas. Na

DG tipo 1– não neuropática – os sintomas podem variar de leves a graves, sendo que os

pacientes podem até permanecer assintomáticos até serem diagnosticados, de forma

inesperada na idade adulta, embora a maior parte apresente sempre algumas

manifestações clínicas. Assim, os sintomas mais comuns são: fadiga (devido à anemia),

sangramentos nasais (por causa da redução do número de plaquetas), dores nos ossos e

fraturas espontâneas (provocadas pelas anormalidades ósseas), cirrose, fibrose e

desconforto abdominal (devido a hepatoesplenomegália).

Nos outros tipos, uma vez afetado o sistema nervoso, os doentes apresentam várias

anomalias neurológicas desde a infância, que podem incluir hipertonia, múltiplas crises

epiléticas, convulsões e atraso mental. No caso da DG tipo 3 as alterações neurológicas

são menos graves e mais lentas do que no tipo 2.

DIAGNÓSTICO

O diagnóstico da doença de Gaucher pode ser feito em qualquer idade, sendo o método

mais preciso para diagnosticar a dosagem da atividade da enzima ß-glicosidase nos

leucócitos, a partir de uma amostra de sangue, ou nos fibroblastos, a partir de um

fragmento de pele do braço. Nos pacientes com Doença de Gaucher, o nível de atividade

da enzima fica 30% abaixo do normal pelo que a determinação da atividade enzimática é

essencial para o diagnóstico da doença e, consequentemente, para o tratamento. Neste

teste, é adicionado à solução um substrato artificial que assume o papel dos

glicoesfingolípidos. Se não houver uma interação suficiente com o substrato, significa

que a atividade da beta-glicosidase é muito baixa, pelo que é de suspeitar que estejamos

perante um caso de DG.

Quando há incerteza em relação ao diagnóstico, ou para descartar mais rapidamente uma

doença que possa ser grave, pode ser indicada uma biópsia da medula óssea, ou

mielograma, para identificar células de Gaucher. Apesar de dar os resultados mais

rapidamente, este exame é mais invasivo e doloroso, sendo feito através da colheita de

sangue da medula óssea, a partir do esterno ou da crista ilíaca.

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O diagnóstico molecular, executado através da técnica de reação em cadeia de polimerase

em tempo real, pode ser útil na identificação de portadores (heterozigotos não-doentes) e

no diagnóstico pré-natal, além de ter uma certa importância no prognóstico. Assim, é

possível identificar a mutação, cuja alteração estrutural que provoca na enzima a impede

de funcionar normalmente, envolvida no gene codificante da GBA. As mais frequentes

são a N370S, L44P, 84GG, IVS2+1, 55del. No caso da N370S, a asparagina é substituída

pela serina, causando o tipo 1 da doença de Gaucher. A ausência desta mutação pode ser

um indicativo de evolução para um quadro neurológico grave, associado aos tipos 2 e 3

desta doença. Na mutação L444P, dá-se uma substituição da leucina por prolina no

aminoácido número 444 da enzima β-glucosidase, provocando as neuropatias (tipos 2 ou

3).

TRATAMENTO

Até aos anos 90, o tratamento e a terapia para a doença de Gaucher do Tipo 1 era apenas

de controlo sintomático, envolvendo terapias de redução da dor, transfusões sanguíneas,

cirurgia ortopédica para ossos e articulações, e esplenectomia (remoção do baço). Embora

muitas dessas medidas ainda hoje sejam tomadas, atualmente as duas principais

abordagens para aa doença de Gaucher do Tipo 1 são a terapia de reposição enzimática

(TRE) e terapia de redução de substrato (TRS), terapias também usadas noutras doenças

de depósito lisossómico. Embora não constituam a cura total da doença, estas terapias

têm bons resultados no controlo das manifestações clínicas.

O objetivo da TRE é fornecer a quantidade apropriada de enzima para permitir que

os restos celulares sejam processados. Dessa forma, a terapia de reposição enzimática

funciona como uma substituição da enzima deficiente ou ausente no paciente. A enzima

substituta, inicialmente extraída a partir de placenta humana e substituída em 1994 pela

forma recombinante (imiglucerase) é dada ao paciente através de infusão intravenosa

(normalmente a cada 2 semanas) e quebra o substrato, o glicocerebrosídeo. Na última

década, a TRE tornou-se o tratamento padrão para doença de Gaucher do tipo 1, sendo

geralmente bem tolerada, capaz de reverter a acumulação de substrato e produzindo

melhorias na qualidade de vida dos doentes. Com a TRE, os componentes de restos

celulares menores podem ser removidos das células por processos naturais. No entanto,

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atualmente a TRE não soluciona condições ou sintomas relacionados com o sistema

nervoso central, característicos dos tipos 2/3 da doença de Gaucher.

O objetivo da TRS, terapia destinada aos doentes com DG tipo 1 para os quais a TRE não

é uma opção, é minimizar a quantidade de produção e acumulação de substrato nas

células, envolvendo a administração oral de uma pequena molécula que inibe a primeira

etapa de formação do substrato. Como resultado, as células terão menos

glicocerebrosídeo que precisa de ser quebrado, e mesmo que a deficiência na atividade

da enzima glicocerebrosidase permaneça, ela ainda é capaz de lidar com a pequena

quantidade de substrato produzido nas células quebrar o que já está armazenado. Dessa

forma, a terapia de redução de substrato funciona por meio da redução de restos celulares

o que significa que, mesmo se os pacientes apresentarem deficiência da enzima que

destrói os restos celulares, a enzima produzida pelos pacientes tem mais capacidade de

impedir a acumulação dos restos celulares com a TRS.

Infelizmente, para o tipo 2 da doença de Gaucher não existem tratamentos. No entanto,

experimentalmente, estão a ser feitos tratamentos com chaperones, proteínas que têm por

função principal assistir e promover o enrolamento adequado de cadeias polipeptídicas.

Esta terapia baseia-se na capacidade dos chaperones promoverem a conformação das

proteínas na forma funcional e ativarem assim as enzimas que degradam o

glicocerebrosídeo. É uma terapia relativamente importante, pois os chaperones podem

alcançar o cérebro, atravessando a Barreira Hematoencefálica, logo poderá ser um

tratamento para os tipos 2 e 3 da doença.

Atualmente, a investigação dedica-se também à terapia genética como uma área que pode

levar à cura da doença de Gaucher. Acredita-se que a terapia genética envolverá a

introdução de genes normais da glicocerebrosidase em células de um indivíduo afetado,

fazendo com que produzissem quantidades suficientes de glicocerebrosidase, levando à

cura total.

O transplante de medula óssea pode ser também uma forma de minimizar a progressão

dos danos no sistema nervoso, no entanto, devido aos riscos de mortalidade e morbidade,

não é muito recomendado. Por fim, há evidências de que nos tipos neuropáticos da DG,

a esplenectomia completa ou parcial está associada a um aumento da gravidade da

progressão das anomalias neurológicas e ósseas, assim como um aumento do risco de

infeção, não sendo também recomendável.

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ACONSELHAMENTO GENÉTICO

Como já foi dito, a doença de Gaucher é uma doença autossómica recessiva causada pela

presença de dois alelos mutantes codificadores do gene da glicocerebrosidase no

cromossoma 1. As características clínicas e a progressão desta doença monogenética

podem variar consideravelmente entre os pacientes com o mesmo genótipo, dada a

influência dos fatores epigenéticos.

Em cada gestação, cada portador tem uma probabilidade de 50% de transmitir um gene

que sofreu mutação, logo, quando ambos os pais são portadores, há uma probabilidade de

25% de que a criança terá a doença de Gaucher e 25% de possibilidade de que não será

afetada nem será um portador.

Desta forma, as pessoas com risco de serem portadoras podem considerar o

aconselhamento genético e avaliação do DNA da família, embora o conhecimento do

status de portador possa afetar as escolhas de reprodução e auxiliar nas decisões sobre

exames e orientação familiar. Entre as pessoas de risco estão familiares em primeiro grau

de pacientes com a doença de Gaucher, descendentes de judeus asquenazes e indivíduos

com sintomas associados a esta doença.

CONCLUSÃO

Chegado ao fim deste trabalho posso concluir que a doença de Gaucher engloba um

conjunto de sinais e sintomas que vão desde a forma letal perinatal até à doença

praticamente assintomática. De um modo convencional, pode ser dividida em três tipos

clínicos, com base na ausência (tipo 1) ou na presença e gravidade de envolvimento do

sistema nervoso central (tipos 2 e 3). O tipo 1 é a forma mais frequente, não apresenta

comprometimento do sistema nervoso central e os eventuais sintomas neurológicos

observados são secundários a complicações sistémicas da doença. É também o único tipo

para o qual existe um tratamento eficaz, embora não cure totalmente. Por sua vez, a

mutação N370S é a mais frequente e está relacionada com o tipo 1 enquanto que o alelo

L444P em homozigose sugere letalidade precoce.

Por fim, podemos concluir que o estudo do genótipo auxilia no suporte clínico e é

necessário para o aconselhamento genético.

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FONTES DE REFERÊNCIA

Todas as fontes foram consultadas, pela última vez, a 22 de fevereiro de 2015:

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Ferreira et al, http://www.scielo.br/pdf/rpp/v29n1/19.pdf

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