Anti-inflamatórios não esteróides ( AINEs)

Anti-inflamatórios não esteróides ( AINEs)

Inibidores das ciclooxigenases ( COX-1 e COX-2 )

Prostaglandinas, são mediadores lipídicos libertados por quase todas as células em resposta a estímulos químicos, mecânicos, hormonais ou outros.

A síntese dos prostanóides passa por 3 fases sucessivas:

• formação e libertação do ácido araquidónico a partir dos fosfolípidos da membrana, pela acção das fosfolipases
• transformação   do  ácido  araquidónico  em  prostanóides intermediários  ( PgG2 e PgH2 ) designadas endoperóxidos cíclicos e instáveis
• metabolização dos prostanóides intermediários em prostaglandinas ou prostanóides pela acção de isomerases específicas de tecidos e tipos celulares, formando tromboxano A2, PgI2, PgE2, PgF2α e PgD2.

A síntese das prostaglandinas é regulada pelas enzimas prostaglandinas endoperóxido redutases, também chamadas de ciclooxigenases ( COX ), existentes em várias isoformas, nomeadamente COX-1, COX-2, COX-3, COX-1a e COX-1b. A COX-1 tem o seu gene no cromossoma 9, enquanto que o COX-2 tem o seu gene no cromossoma 1. A COX-1 é responsável pela síntese das prostaglandinas que se associam a eventos fisiológicos, como sejam a integridade da mucosa gástrica e fluxo sanguíneo renal. Já a COX-2 relaciona-se com a resposta inflamatória. Os inibidores selectivos da COX-2 ( COXIB ) apresentam acção anti-inflamatória com reduzida toxicidade renal e gastrointestinal. Recentes estudos demonstram que as prostaglandinas formadas pelos COX-1 e COX-2 são importantes para a protecção das células da mucosa gástrica e também para o funcionamento renal normal, por regularem o fluxo sanguíneo renal, bem como o tonus vascular. Também, dado que a síntese  da  prostaciclina,   pelo   endotélio,   é    realizada    pela    COX-2,    a    inibição desta    enzima   ( COX-2 ) pode originar alterações trombóticas.

Na resposta inflamatória, mediadores proteicos como as citoquinas, e mediadores lipídicos como as prostaglandinas, em conjunto com substâncias libertadas localmente, como histamina, bradicinina e substância P, são responsáveis pela manutenção e amplificação do processo inflamatório.

Dentre os muitos mediadores químicos associados à evolução e amplificação da resposta inflamatória, as prostaglandinas possuem papel de destaque, regulando o fluxo sanguíneo e a resposta inflamatória. A síntese de prostaglandinas, no decurso do processo inflamatório é aumentada, tanto localmente como ao nível do sistema nervoso central, contribuindo assim para a sensação de dor existente, além de outra sintomatologia como febre, anorexia e alteração do padrão do sono.

As prostaglandinas são derivados do ácido araquidónico e outros lípidos poli-insaturados, libertadas por estimulação química, mecânica ou de outro tipo, a partir dos fosfolípidos da membrana, pela acção da fosfolipase A. As ciclooxigenases promovem a oxigenação e ciclização do ácido araquidónico em prostaglandinas, um endoperóxido instável. As mesmas COX reduzem a prostaglandina G2 em prostaglandina H2, sendo esta reduzida em diversas prostaglandinas, nomeadamente PgE2, PgD2, PgF2, prostaciclina ( PgI2 ) e tromboxano A2, que em conjunto se denominam de prostanóides ou eicosanóides. Destes prostanóides, a PgE2 e a PgI2 são os principais mediadores inflamatórios. Estas substâncias são hiperalgésicas, ou seja, não causam dor directamente mas potencializam a resposta nociceptiva induzida pela bradicinina ou pela histamina.

A PgE2 é a prostaglandina mais abundante no organismo humano, e exerce a sua acção através de 4 tipos de receptores denominados EP1, EP2, EP3 e EP4. Os prostanóides exercem os seus efeitos em receptores ligados à proteína G e classificados como receptores EP, DP, IP, FP e TP, consoante os seus ligantes

prostanóides, e que se expressam em muitos tecidos e tipos celulares. Dos receptores EP verifica-se que, enquanto os receptores EP3 e EP4 se encontram em quase todos os tipos celulares, já os EP1 e EP2 estão restringidos aos rins, estômago, útero e sistema nervoso central. A activação dos receptores EP2, EP3, EP4, DP e IP determina elevação da concentração do cAMP intracelular, enquanto que a activação de EP1, FP e TP aumentam a mobilização intracelular de cálcio com aumento de concentração intracelular deste ião.

As isoenzimas ciclooxigenases são as responsáveis por um dos passos enzimáticos da biossíntese dos prostanóides. As COX são enzimas associadas à membrana. A COX-1 induz a produção de prostaglandinas envolvidas na regulação de funções fisiológicas, como sejam a protecção das células da mucosa gástrica, homeostasia renal e função plaquetária. Já a COX-2, expressa em resposta a estímulos inflamatórios e mitogénicos, está envolvida na síntese das prostaglandinas da resposta inflamatória. Estas funções fazem com que a inibição das COX-2 seja responsável pelos efeitos terapêuticos das AINEs, enquanto que a inibição da COX-1 é responsável pela toxicidade desses mesmos AINEs.

No entanto, estudos recentes parecem evidenciar que cada uma das COX participa no processo inflamatório, cada uma sob circunstâncias particulares.

Recentemente, foram adicionadas à família mais 3 membros, variantes da COX-1, nomeadamente COX-3, COX-1a e COX-1b.

Durante a resposta inflamatória, verifica-se aumento da expressão de fosfolipase A2, enzima que a partir dos fosfolípidos da membrana sintetiza as prostaglandinas, e COX-2. Os AINEs inibem a síntese de prostanóides na periferia, prevenindo a sensibilização dos nociceptores pela PgE2.

Tanto os efeitos terapêuticos como os indesejáveis são devidos à inibição da síntese das prostaglandinas. Por este motivo se pesquizaram inibidores selectivos dos COX-2 com o intuito de obter menores efeitos indesejáveis pela inibição dos COX-1.

Os inibidores selectivos da COX-2 ( COXIB ) apresentam maiores riscos cardiovasculares do que os inibidores não selectivos, incluindo enfarte do miocardio, e isto parece ser devido a que os COXIB previnem a sintase da prostaciclina, PgI2, que tem propriedades antitrombóticas,   pelas   células   endoteliais   enquanto   que  a  síntase  do  tromboxano A2 ( agente pró-trombótico ) pelas plaquetas não é afectada.

Uma resposta inflamatória plena é sustentada por prostanóides gerados tanto pela COX-1 quanto pela COX-2.

As prostaglandinas, principalmente a PgE2, também contribuem para a função renal através da regulação de fluxo sanguíneo e do tônus vascular. As prostaglandinas E2 são geradas tanto pela COX-1 como pela COX-2. A inibição selectiva da COX-2 pelas COXIB bloqueia a produção renal e sistémica da PgI2, alterando a excreção do sódio, determinando o aparecimento de edemas e aumento da tensão arterial.

Além do envolvimento nos processos inflamatórios, a COX-2 está envolvida também no crescimento e formação tumoral, o que leva a pensar que os inibidores da COX-2 podem ter indicações terapêuticas nos casos dos tumores..

As COX são isoenzimas que embora sejam idênticas entre si, com uma homologia de 60%, apresentam alguma diferenciação de acções. Os prostanóides sintetizados com o auxílio de COX-1 diferem dos sintetizados pela COX-2 conforme o tipo celular em causa, e o mesmo prostanóide sintetizado pelo COX-1 não tem exactamente os mesmos efeitos que quando sintetizado com o auxílio de COX-2.

As AINEs possuem muito maior acção inibidora dos COX-1.

Os COXIB, para além dos efeitos cardiovasculares a que se associam ( incluindo enfarte de miocárdio, trombose, hipertensão arterial ou hipertensão sistólica isolada ), também parecem estar implicados em situações como edema, hepatotoxicidade e distúrbio visual agudo temporário..

Os   AINEs   inibem   os   COX-1   e   COX-2   presentes   nos   sítios   gástricos  e renais ( COX-1 ) responsáveis pela síntese das prostaglandinas que ali exercem acção protectora dos tecidos e nos locais de inflamação ( COX-2 ). A inibição da COX-1 leva ao aparecimento de efeitos indesejáveis a nível gástrico e renal. Os AINEs afectam directamente a acção dos COX, seja por modificarem as ligações covalentes da enzima, seja por competirem com o substracto pelo sítio activo.

Os COXIB interferem no mecanismo de reparação óssea visto a COX-2 regula o processo de osteogénese.

A COX-2 ou ciclooxigenase indutível ou patológica é produzida em resposta a uma variedade de estímulos pró-inflamatórios, e assim a sua concentração é significativamente aumentada. A COX-2 tem importante papel na diferenciação osteoblástica, participando na actividade osteogénica. Parece, tanto a COX-1 como a COX-2, estarem envolvidas com a osteogénese, sendo que a COX-2 apresenta essencial função na maturação dos osteoblastos após o início do processo de formação óssea. A COX-2 é interveniente tanto no processo de ossificação endocondral como intramembranoso. Também os inibidores selectivos da COX-2 interferem na reparação óssea, dado que os metabolitos da COX-2 interagem com as proteínas ósseas morfogenéticas no processo de reparação do tecido ósseo.  Algumas   das   proteínas   ósseas    morfogenéticas   ( BMP-2, BMP-4 e BMP-7 ) além de estimularem a diferenciação osteoblástica de células osteoprogenitoras também transdiferenciam células mesenquimatosas não osteogénicas em células da linhagem osteoblástica. Assim o uso crónico de inibidores selectivos de COX-2 interfere negativamente no metabolismo ósseo.

A prostaglandina H2 sintase, ou ciclooxigenase, é uma glicoproteína dimérica integral da membrana, predominantemente presente no retículo endoplasmático, e de fulcral importância na via metabólica da cascata do ácido araquidónico. Actualmente conhecem-se 5 formas de COX, nomeadamente a COX-1, COX-2, COX-3, COX-1a e COX-1b. Estas isoformas consistem num canal estreito e longo, muito hidrofóbico, com um hairpin ( estrutura em forma de gancho ) no final, e uma massa molecular de 71 kDa. Possuem ainda um local activo idêntico para o substracto natural.

A ciclooxigenase é importante ainda na síntese de mediadores biológicos chamados prostanóides e a sua inibição farmacológica alivia os sintomas inflamatórios e a dor.

Os AINES ( ácido acetilsalicílico, diclofenato de sódio, etc. ) inibem directamente as COX de forma não selectiva, tanto COX-1 como COX-2. Já os anti-inflamatórios esteróides, ou glicocorticóides, inibem a fosfolipase A2, fechando toda a cascata da inflamação e indirectamente inibem dessa forma a ciclooxigenase.

Os AINEs podem reduzir o fluxo sanguíneo renal e a taxa de filtração glomerular, principalmente em doentes hipovolémicos, e isto deve-se à inibição da produção de prostaglandinas que são responsáveis pela vasodilatação. A inibição dessa vasodilatação renal é a responsável pelos efeitos laterais a nível renal dos AINEs. Pensa-se ainda que as prostaglandinas, a nível renal, podem inibir a reabsorpção do ião cloreto e reduzir a acção da hormona antidiurética no rim. A COX-2 é necessária para o desenvolvimento normal do rim. Tanto a COX-2 como a COX-1 são encontradas na vasculatura renal, mácula densa e células intersticiais do rim.

Autacóides são substâncias rapidamente sintetizadas como resposta a estímulos específicos, e que actuam rapidamente no próprio local onde são sintetizadas, permanecendo activas apenas por um curto período de tempo antes de serem degradadas. São importantes para a manutenção da homeostasia. Executam diversas funções, tanto na saúde como nos estados patológicos e intervêm nos processos fisiológicos e patológicos que servem de base à farmacoterapia. Autacóides mais conhecidos incluem histamina, serotonina, angiotensina, bradiquinina, calidina e substância P. São substâncias hormonais locais e funcionam como agentes auto-farmacológicos. Os eicosanóides ou prostanóides são uma família quimicamente distinta de autacóides, derivados do ácido araquidónico, com funções críticas na fisiologia cardiovascular, inflamatória, reprodutiva e do metabolismo do osso.

Os eicosanóides estão envolvidos em diferentes vias metabólicas que desempenham papéis diferentes na inflamação e sinalização celular, sendo que todas estas vias envolvem o metabolismo do ácido araquidónico.

O ácido araquidónico provem do ácido linoleico, um composto exclusivamente proveniente da dieta. No interior da célula, o ácido araquidónico é esterificado a fosfatidilcolina ou fosfatidiletanolamina. O ácido araquidónico é libertado dos fosfolípidos celulares pela fosfolipase A2 sendo esta a primeira etapa da cascata do metabolismo do ácido araquidónico, e que determina a velocidade do processo de formação dos eicosanóides.

A fosfolipase A2 apresenta uma isoforma ligada à membrana e solúvel chamada de fosfolipase secretora ( sPLA2 ), e outra isoforma citoplasmática ( cPLA2 ) que se diferenciam entre si pelo peso molecular, sensibilidade ao pH, características de regulação e inibição, necessidade de cálcio e especificidade de substracto. Devido ao facto de haverem múltiplas isoformas, é possível a regulação estrita da enzima nos diferentes tecidos produzir respostas biológicas selectivas.

As isoformas de fosfolipase A2, com papel importante na inflamação, são estimuladas por diversas citoquinas, nomeadamente α-TNF, GM-CSF e γ-INF, factores de crescimento como o factor de crescimento da epiderme e a cascata MAP cinase-proteinocinase C. Os glicocorticóides actuam por induzirem a síntese de lipocortinas, uma família de proteínas reguladoras da fosfolipase A2, sendo que uma das lipocortinas, a anexina 1, faz a mediação de algumas acções anti-inflamatórias dos glicocorticóides.

O ácido araquidónico intracelular é convertido pelas enzimas ciclooxigenase, lipooxigenase e epooxigenase do citocromo; a enzima específica envolvida determina o eicosanóide local produzido. A via da COX leva à produção de prostaglandinas, prostaciclinas e tromboxanos; a via da lipooxigenase origina os leucotrienos e lipoxinas enquanto a via do epooxigenase leva à produção da epoxieicosatetraenóicos. As COX são enzimas glicosiladas, homodiméricas, ligadas à membrana, e que contêm heme, ubíquitas nos animais. Embora a COX-1 e a COX-2 sejam muito semelhantes, elas diferem entre si no perfil celular, genético e fisiológico.

Cada COX cataliza 2 reacções sequenciais, sendo a primeira reacção ( da ciclooxigenase ) uma ciclização, dependente de oxigénio, do ácido araquidónico a prostaglandina G2, e a segunda reacção ( da peroxidase ) que consiste na redução da PgG2 a PgH2. As COX-1 e COX-2 produzem diferentes produtos eicosanóides devido a diferenças na localização celular, perfil de regulação, expressão nos tecidos e exigência de substracto. A COX-1 actua em actividades fisiológicas ou de manutenção como homeostasia vascular, manutenção de fluxo sanguíneo renal e gastrointestinal, função renal, proliferação da mucosa intestinal, função plaquetária e anti-trombogénese. Já a COX-2 tem funções na inflamação, febre, dor, transdução de estímulos dolorosos na medula espinal, mitogénese particularmente no epitélio gastrointestinal, adaptação renal a situações de stress, deposição do osso trabecular, ovulação, placentação e contracções uterinas no trabalho de parto.

A forma como a COX-1 protege a mucosa gastrointestinal é pela sua acção em estimular a produção de muco, e é por esta acção ser inibida pelos inibidores da COX-1 que estes agentes farmacológicos atacam o tracto gastrointestinal.

A COX-2 só entra em acção em resposta a um estímulo lesivo químico, mecânico, hormonal ou outro, com a finalidade de aumentar a produção da prostaglandina E que aumenta a sensibilidade à dor.

Dado que a COX-2, para além da PgE2, também cataliza a produção de outra prostaglandina ( a prostaciclina ou PgI2 ) que protege o sistema cardiovascular, por diminuir a formação de coágulos e relaxar os vasos sanguíneos, a sua inibição acarreta sintomatologia cardiovascular que pode ser grave.

As fosfolipases A2 são activadas directamente por um estímulo físico, químico ou hormonal, ou a activação faz-se pelo aumento das concentrações citosólicas do cálcio. Estímulos físicos, ao alterarem a membrana celular, produzem um influxo de iões de cálcio que activa a fosfolipase A2. Existem várias fosfolipases, mas a fosfolipase A2 citosólica tipo IV parece ser a que tem maior afinidade pelo ácido araquidónico e, por isso, a principal enzima envolvida na libertação desse substracto.

Participação da COX-2 nos diferentes tecidos e órgãos

1. SNC

      1.1. Percepção da dor: a  COX-2  expressa-se  constitutivamente no  corno dorsal da espinal medula, aumentando após um trauma, facilitando a transmissão de impulsos nociceptivos

      1.2. Doença de Alzheimer: existe risco reduzido de doença de Alzheimer em usuários de  AINEs,  que  os  tomam há mais de 2 anos, o que sugere que a COX pode estar envolvida  em mecanismos neurodegenerativos. Na doença de Alzheimer, a COX-2  está superexpressa nas zonas do cérebro relacionadas com  a memória;  a COX-2  também se relaciona com o depósito de proteína β-amiloide.       

2. Rim: a COX-2 tem um papel fisiológico nas funções renais, verificando-se aumento de COX-2 na restrição de sódio
3. Sistema cardiovascular: a COX-2 endotelial confere vasoprotecção e tem acção anti-aterogénica através da prostaciclina, potente vasodilatador e inibidor da agregação plaquetária
4. Sistema gastrointestinal: COX-2, apesar de presente na mucosa gastrointestinal, tem uma acção restrita nesta localização, sendo a citoprotecção exercida predominantemente pela COX-1.

Os AINEs podem ser selectivos COX-1, COX-2 ou não selectivos. Para estipular esta selectividade temos que usar a razão entre o IC50 para COX-2 sobre o IC50 para COX-1, sendo  que  AINEs  com  esta  razão  inferior  a  1  são  altamente selectivos para COX-2 ( significa que a dose necessária para bloquear COX-2 é menor que a dose necessária para bloquear COX-1 ),  enquanto que se a razão

for maior que 1, os inibidores podem ser considerados selectivos para COX-1, enquanto que os que apresentam esta razão igual a 1 são AINEs não selectivos.

O mecanismo de acção dos AINEs, como anti-inflamatório, é o da inibição da síntese das prostaglandinas originadas da COX-2. Na verdade, a isoforma COX-2 é a enzima predominante envolvida na produção de prostaglandinas no processo inflamatório. Prostanóides PgE2 e PgF2 produzem sintomatologia local e sistémica da inflamação, como seja a vasodilatação, hiperémia, aumento da permeabilidade vascular, edema, dor e migração leucocitária aumentada, intensificação dos efeitos dos vasodilatadores da inflamação com histamina, bradicinina e 5-hidroxitriptamina. Os AINEs inibem tanto o COX-1 como o COX-2, exceptuando os selectivos do COX-2, os COXIBs.

Os inibidores selectivos da COX-2 apresentam baixa solubilidade, pelo que não podem ser administrados por via parentérica.

As prostaglandinas podem agir de forma parócrina ou autócrina através de 2 classes de receptores:  receptores  de membrana ligados à proteína G, e receptoress nucleares PPAR ( peroxisome proliferator activated receptors ).

Embora semelhantes, as isoformas da ciclooxigenase, COX-1 e COX-2, apresentam características distintas, nomeadamente:

• sequência genética diferente para cada isoforma, apesar da reacção enzimática por elas catalizada ser idêntica
• o sítio de ligação do agente inibidor, na isoforma COX-2, é estruturalmente cerca de 25% maior que o da COX-1, apresentando também local de ligação secundário além do sítio catalítico
• COX-1 está presente na maioria dos tecidos, e em situações de inflamação a actividade de COX-1 não parece ser alterada; a COX-2 encontra-se em menores quantidades que a COX-1 em tecidos como o cérebro, intestino, rins, testículos, tiroide, pâncreas e em situações de inflamação a sua expressão aumenta 20 vezes ou mais. A COX-3 está presente no SNC, coração e aorta.
• COX-2, para além de actuar no metabolismo do ácido araquidónico, também actua no metabolismo dos ácidos linolénico e linoleico, compostos omega 6.

Da família das ciclooxigenases, foi identificada ainda a COX-3, que não produz prostanóides pró-inflamatórios mas sim substâncias anti-inflamatórias que podem explicar os períodos de remissão nos casos de doenças inflamatórias crónicas.

Quase todos os anti-hipertensivos, exceptuando os bloqueadores dos canais de cálcio e os antagonistas da angiotensina II, precisam de síntese normal de prostaglandinas vasodilatadoras ( PgI2 ) para completa actividade anti-hipertensiva. Os AINEs, por inibirem a COX-1 e por esta acção diminuírem a produção das prostaciclinas, impedem a completa efectividade terapêutica de muitos anti-hipertensivos, inclusive diuréticos.

A medula renal é o local de maior síntese de prostaglandinas, e apresenta grande expressão COX-1, e também COX-2. A COX-1 predomina nos ductos colectores medulares, enquanto a COX-2 apresenta-se principalmente em células medulares intersticiais.

Prostaglandinas derivadas da COX-2 podem ter um papel fundamental na manutenção do fluxo sanguíneo medular renal e na excreção de sódio. A medula renal interna parece apresentar papel fundamental na homeostasia hidroelectrolítica. As prostaglandinas medulares intersticiais modulam a reabsorpção  de  sódio  e  água.  A  perda  da  acção inibidora  do  tônus  da  PgE2 ( derivada da COX-2 ) na reabsorpção do sódio, no ramo ascendente da ansa de Henle e ducto colector, contribui para a retenção de sódio e resistência à terapêutica anti-hipertensiva. A COX-2 participa de forma activa no desenvolvimento renal normal. Parece também que a COX-2 tem acção no sistema renina-angiotensina.

Lesões agudas gastrointestinais são dos efeitos laterais mais frequentes provocados pelos AINEs convencionais. Perfuração e ulceração gástrica apresenta uma incidência substancialmente mais elevada em doentes usando AINEs do que em doentes que os não usam. Maior expressão de COX-2 nas células epiteliais gástricas, induzindo a formação de prostaglandinas que têm papel fundamental na cicatrização das úlceras de estômago, é verificada em casos de infecções ou úlceras gástricas já formadas. Desta forma tratamento com COXIBs pode atrasar a cura das lesões gástricas nestas circunstâncias ou ainda reduzir a capacidade de defesa diante a presença de microorganismos invasores, dado que prostaglandinas como a PgE2 actuam estimulando a secreção de fluídos e cloretos pela mucosa, o que impede a invasão de bactérias na circulação sistémica.

Dado que as prostaglandinas apresentam acção protectora das células pancreáticas, a inibição da COX pelos AINEs tem a potencialidade de originar uma pancreatite associada a estes inibidores da COX.

A manutenção do fluxo sanguíneo normal, e a apropriada resposta trombogénica à lesão vascular, necessitam dum equilíbrio entre a acção da prostaciclina ( PgI2 ) endotelial e a actividade do tromboxano A2 plaquetário. As plaquetas não podem produzir enzimas, nomeadamente a COX-1, em situações de activação, dado serem desprovidas de núcleo, sendo o tromboxano A2 o principal eicosanóide plaquetário originado pelo COX-1. O tromboxano A2 tem acção agregadora plaquetária, vasoconstrição e estimula a proliferação do músculo liso. Em situações de activação plaquetária há uma maior expressão de COX-2 pelas células do endotélio, o que resulta num aumento da produção da PgI2 com acção vasodilatadora, antiagregante e inibidora da proliferação do músculo liso vascular, e que contrabalança o tromboxano A2 formado nestas situações.

COXIBs, que suprimem a produção de PgI2 sem acção sobre o tromboxano A2, levam a um desequilíbrio favorável aos factores pró-trombóticos , que levam à agregação plaquetária e vasoconstrição, com tendência a fenómenos de oclusão vascular e isquémia tissular.

Foi evidenciado papel da COX-2 no desenvolvimento do sistema nervoso. Níveis de COX-2 aumentam em situações de convulsões.

Prostaglandinas e COX-2 têm sido relacionadas com o trabalho de parto, ovulação e implantação. Inibição da COX-2 pode explicar situações de infertilidade secundária ao atraso ou bloqueio da rutura folicular associadas ao uso de AINEs.

Tumores colorrectais, gástricos e esofágicos expressam altos níveis de COX-2, ao contrário dos níveis praticamente nulos da mucosa daqueles órgãos saudáveis. COX-2 contribui para o potencial cancerígeno da célula epitelial gastrointestinal por levar a um aumento da sua adesão à matriz extracelular, tornando-a resistente à apoptose e aumentando a viabilidade do tumor. Estes factos foram revertidos com o uso de inibidores da COX-2. Também a COX-2 mostra relação com a regulação da angiogénese tumoral.

A sobreexpressão da COX-2 verifica-se em tumores do cólon, nasofaríngeos, endométrio, mama, pulmão e melanoma. A COX-2 desempenha um papel na promoção da invasão, metastização e angiogénese de tumores já estabelecidos.

No melanoma humano a COX-2 pode ser considerada um marcador de prognóstico, pois verifica-se  que  a  expressão  da  COX-2 se correlaciona com o tipo histológico do tumor ( benigno ou maligno ) assim como com o desenvolvimento e progressão do melanoma. A determinação da imunoexpressão da COX-2 nas células neoplásicas melanocíticas da pele permite diagnosticar tumores malignos em fase precoce.

Em contraste com o que se verifica com a COX-2, a expressão imunohistoquímica da COX-1 não apresenta diferença significativa entre as lesões benignas e malignas nos casos de lesões das células melânicas da pele.

A COX-2, que se exprime constitutivamente no cérebro, e o seu principal metabolito, a PgE2, participam de grande número de funções fisiológicas cerebrais, tais como regularem o ciclo sono/vigília, termorregulação, aprendizagem e memória. Na verdade, a PgD2 induz o sono enquanto o estado de vigília é induzido pela PgE2.

A PgE2 é um mediador chave nos processos de produção e dissipação do calor do corpo humano.

A inibição da COX-2 piora a performance de aprendizagem e diminui a capacidade de memória em experiências bem conduzidas. Em situações de isquémia cerebral, a inibição selectiva da COX-2 diminui o tamanho da lesão cerebral, enquanto que quando há superexpressão de COX-2 há maior susceptibilidade ao dano causado pela isquémia cerebral. Também nos casos de trauma crâneo-encefálico, a inibição de COX-2 se mostra neuroprotectora.

Tem sido demonstrado que a COX-2 está relacionada com a formação de carcinogéneos, promoção de tumores, inibição de apoptose, desenvolvimento da angiogénese e processos de metastização. Os inibidores da COX-2 podem, desta forma, actuar na prevenção dos tumores, e são benéficos na diminuição do crescimento e desenvolvimento dos cancros.

A actividade peroxidase da COX converte pré-carcinogéneos em carcinogéneos.

Também xenobióticos ( compostos químicos estranhos a um organismo ou sistema biológico ) podem ser co-oxidados em agentes mutagénicos pela actividade da peroxidase da COX. O metabolismo do ácido araquidónico produz agentes mutagénicos. A concentração da PgE2 é aumentada em células superexpressas de COX-2. A PgE2 pode promover a carcinogénese, a invasão, metastização e angiogénese do tumor.

Metabolismo do ferro

Metabolismo do ferro

Sincronia perfeita entre absorpção, utilização e armazenamento do ferro no organismo humano é essencial para ser mantido o equilíbrio do ferro no corpo humano.

Alteração desse equilíbrio leva tanto ao acúmulo de ferro como à deficiência desse elemento.

O ferro é um mineral de importância vital para a homeostase celular. É essencial para o transporte de oxigénio, síntese do DNA e metabolismo energético. É um cofactor importante para as enzimas da cadeia respiratória mitocondrial e fixação do azoto. É utilizado na síntese da hemoglobina nos eritrócitos, mioglobina nos músculos e citocromos no fígado.

Dos cerca de 4-5 gramas existentes no organismo do adulto, cerca de 2.5 gramas estão na hemoglobina. O ferro aparece também na mioglobina, catalases, peroxidases e em proteínas como a ferridoxina ou adrenodoxina.

http://www.youtube.com/watch?v=sFyzPYwcQU4

A deficiência de ferro repercute-se em todo o organismo, sendo a anemia a mais importante consequência desta deficiência. Também o excesso de ferro é prejudicial ao organismo humano, pois o ferro livre promove a síntese de radicais livres de oxigénio, tóxicos, que lesam as proteínas, lípidos e DNA.

Aquisição do ferro

O ferro é obtido de 2 fontes principais:

• dieta
• reciclagem dos eritrócitos senescentes

A absorpção intestinal do ferro é verificada no intestino delgado, fundamentalmente no duodeno e, menos, no jejuno.

http://www.youtube.com/watch?v=TBUoaKJS9aM

http://www.youtube.com/watch?v=8TxL0Ys5z3A

http://www.youtube.com/watch?v=-CswAUdPl-c

Numa dieta normal, que contem 13-18 mg de ferro diário, são absorvidos cerca de 1-2 mg, seja na forma livre ou na forma heme. Há factores favorecedores da absorpção de ferro no intestino, como sejam a acidez e a presença de açúcares, que são agentes solubilizadores do ferro. A quantidade de ferro absorvido é regulada pela necessidade do organismo, aumentando nos casos de aumento de demanda, como os casos de gravidez, hemólise ou puberdade por exemplo. Para que esta maior absorpção se proceda, há uma maior expressão  das proteínas envolvidas nesse processo, como a proteína transportadora de metais divalentes 1 ( DMT-1 ) e a ferroportina. A forma de ferro férrico ( Fe ³+ ), fornecida por vegetais e cereais, constitui a maior parte do ferro inorgânico. A forma de ferro heme ( ferro ferroso ou Fe ²+ ) corresponde a cerca de 30% do ferro dietético, e provem da hemoglobina e mioglobina da carne vermelha.

A DMT-1 ( ou Nramp2 ) é formada por 12 segmentos transmembrana, e transporta metais divalentes, nomeadamente o ferro ferroso, manganésio, cobalto, cobre e zinco, todos possuidores de 2 cargas positivas.

http://www.youtube.com/watch?v=xpsGsfuffEM

http://www.youtube.com/watch?v=BIa5_u08kso

http://www.youtube.com/watch?v=hsBtiTShtmY

http://www.youtube.com/watch?v=1fpsQewOQqM

Para a DMT-1 exercer a sua função, necessita que o ferro férrico seja transformado em ferro ferroso, processo este mediado pela redutase do citocromo b duodenal ( Dcytb ). A internalização do ferro heme dietético é feita pela proteína transportadora ( carrier, em inglês ) do heme-1 ( HCP-1 ) que se encontra na membrana apical das células duodenais.

O heme liga-se à membrana da borda em escova dos enterócitos duodenais, e a proteína transportadora do heme-1, de 50 Kdaltons com 9 domínios transmembrana, atravessa intacta a membrana plasmática importando o heme extracelular, e com ele o ferro. A seguir, o heme apresenta-se ligado à membrana de vesículas no citoplasma do enterócito duodenal. A HCP-1 também se expressa no fígado e rins, e a sua regulação é feita pelo ferro intracelular, sendo que nos casos de deficiência de ferro a HCP-1 se redistribui do citoplasma para a membrana plasmática das células duodenais, enquanto que nas situações de excesso de ferro a redistribuição se faz do bordo em escova para o citoplasma.

A hipóxia também induz a síntese do HCP-1, facilitando a captação do heme quando há uma necessidade, por parte do organismo, maior. Quando já no interior da célula, o ferro é libertado da protoporfirina pela hemeoxigenase, após o que o ferro vai fazer parte do mesmo pool onde o ferro não heme se encontra, sendo armazenado como ferritina ou libertado do enterócito para o sangue.

O   principal   exportador   de  ferro  da  célula  para  o  plasma  é  a  ferroportina  (  FPT ) que se encontra 

na membrana basolateral de várias células, incluindo enterócitos duodenais, sinciciotrofoblastos placentários, hepatócitos e macrófagos. A expressão do mRNA da ferroportina aumenta no déficit do ferro e na hipóxia. Assim como a DMT-1, também a ferroportina é selectiva do ferro ferroso. Dado que a transferrina sérica tem grande afinidade pelo ferro férrico, o ferro ferroso que a ferroportina externaliza tem de ser oxidado, reacção esta mediada pela enzima do enterócito hefaestina ( ou hefastenina ), uma oxidase semelhante à ceruloplasmina sérica, presente no fígado. Mutações que inactivam a ferroportina ou a hefaestina levam a uma absorpção diminuída, e a um acúmulo de ferro, nos enterócitos e macrófagos.

A proteína da hemocromatose ( HFE ) está fortemente relacionada com a regulação da absorpção intestinal do ferro. A HFE interactua com o receptor da transferrina ( TfR ) detectando o grau de saturação da transferrina, sinalizando para o enterócito, por forma a este absorver mais ou menos ferro da luz intestinal. A mutação do gene da HFE provoca um acúmulo de ferro no organismo decorrente da contínua absorpção de ferro pelos enterócitos uma vez que a HFE nunca dá o sinal ao enterócito de que a transferrina está saturada, pelo que o enterócito considera que a saturação da transferrina ainda não se verifica.

A reciclagem do ferro pelos macrófagos é a outra fonte de ferro do organismo humano. Dada a maior parte do ferro existente no organismo estar associado à hemoglobina, a fagocitose e degradação dos eritrócitos velhos representa uma importante fonte de ferro, sendo esta fonte mesmo suficiente para as necessidades eritropoiéticas diárias. Os macrófagos esplénicos e da medula óssea, e em menor extensão as células de Küpffer hepáticas, reconhecem alterações da membrana do eritrócito senescente, sinalizando estes para que os macrófagos eliminem aqueles eritrócitos, iniciando-se a fagocitose seguida da degradação dos componentes do eritrócito. O catabolismo intracelular do heme, que envolve enzimas como a NADPH-citocromo C redutase, heme oxigenase e a biliverdina redutase, origina como produtos o CO, ferro e bilirrubina. O ferro ferroso é armazenado no macrófago sob a forma de ferritina ou é exportado pela ferroportina, sendo oxidado a ferro férrico pela hefaestina e transportado pela transferrina até onde vai ser reutilizado, predominantemente medula óssea.

O transporte e captação do ferro pelas células é um passo importante no metabolismo do ferro no organismo humano. O ferro, na sua forma de ferro férrico, é transportado pela transferrina ( uma β-glicoproteína de 80 Kda, sintetizada e secretada no fígado ) que possui 2 sítios homólogos com alta afinidade pelo ferro férrico. A transferrina solubiliza o ferro, atenua a sua reactividade e facilita a sua libertação para as células. Em condições normais, a transferrina transporta 3 mg de ferro embora tenha capacidade de transportar até 12 mg, ou seja, geralmente a transferrina apresenta uma capacidade de saturação de cerca de 30%. Quando a transferrina está totalmente saturada, o ferro pode circular livre na circulação sanguínea, sob a forma não ligada ( NTBI - no transferrin binding iron ), facilmente internalizado pelas células, contribuindo assim para a lesão celular que se verifica nos casos de sobrecarga de ferro. Quando o ferro está complexado à transferrina, a internalização do ferro inicia-se pela ligação ao receptor da transferrina ( TfR ) presente na superfície da maioria das células, que é um homodímero transmembrana, formando, cada subunidade, um domínio C-terminal extracelular e um domínio N-terminal citoplasmático. No domínio C-terminal encontra-se o local de ligação à transferrina e no domínio N-terminal encontra-se a sequência responsável pela endocitose da transferrina complexada com o ferro.

A afinidade da TfR à transferrina diférrica é determinada pela HFE. Dentro do citosol, o HFE forma um complexo com a TfR reduzindo o número desses receptores sobre a membrana celular. A interacção transferrina-TfR é facilitada pelo pH extracelular de 7.4 e, a partir dessa ligação, inicia-se o processo de captação de ferro pela célula. O complexo transferrina-TfR-HFE é internalizado por endocitose. Dentro do endossoma, a bomba de protões dependente do ATP reduz o pH, facilitando a libertação do ferro da transferrina e o complexo transferrina-TfR-HFE é reciclado, voltando à superfície celular, sendo então a apotransferrina libertada do TfR. O ferro do endossoma atravessa a membrana da vesícula alcançando o citoplasma. A DMT-1 é essencial para o efluxo do ferro do endossoma para o citoplasma. O ferro na forma férrica, libertado da transferrina, tem de passar à forma ferro ferroso, que é a forma de ferro pela qual o DMT-1 tem afinidade, e essa passagem de ferro férrico a ferro ferroso necessita da acção da ferrirredutase, denominada Steap3, sendo dessa forma o ferro férrico proveniente da transferrina transferido para o citosol pela DMT-1. A incorporação do ferro no anel de protoporfirina formará o heme que, combinará com as cadeias globina e formando-se assim a hemoglobina. Um produto da clivagem do TfR tecidual circula no plasma na forma solúvel de TfR ( sTfR ) havendo uma correlação directa entre a quantidade de sTfR e o TfR celular. A concentração de sTfR circulante é determinada primariamente pela actividade medular eritróide. Casos de hipoplasia da série vermelha, como anemia aplásica ou insuficiência renal crónica, apresentam baixa de sTfR, enquanto que situações de hiperplasia eritróide, como anemia falciforme ou outras anemias hemolíticas crónicas, associam-se a aumento da sTfR.

A deprivação do ferro favorece a formação de complexo IRE-IRP ( elemento responsivo ao ferro – proteínas reguladoras do ferro ) no mRNA da TfR, aumentando a sua síntese, como se verifica na anemia ferropriva, onde se observam concentrações séricas elevadas de sTfR.

O TfR2 apresenta uma similitude da sequência de aminoácidos com o TfR em cerca de 2 terços, e expressa-se  predominantemente   no   fígado   e   algumas   linhagens  celulares  como  a  K562  ( eritroleucemia ) e HepG2 ( hepatoblastoma ). O TfR2 tem actividade de captação de ferro mas, ao contrário do TfR, apresenta afinidade mais baixa pela transferrina diférrica. Mutações no TfR2 têm sido descritas na hemocromatose hereditária.

O transporte de ferro mitocondrial é essencial no metabolismo do ferro. O metabolismo do ferro, tem na mitocôndria um local essencial, já que é o único local onde se dá a síntese do heme e a biossíntese dos clusters Fe-S.

Após o ferro ser transportado através da membrana mitocondrial, a frataxina, proteína localizada na membrana interna e matriz mitocondrial, regula a utilização do ferro mitocondrial destinado à síntese do heme e à génese dos clusters Fe-S. A frataxina, pelo facto de formar um complexo com o ferro, previne a presença de radicais livres na mitocôndria. Desta forma, a falta da frataxina promove acúmulo de ferro na mitocôndria com detrimento do ferro citossólico.

A cadeia respiratória mitocondrial é importante na passagem do ferro férrico a ferroso, sendo que o ferro ferroso é a única forma de ferro que a ferroquelatase incorpora no anel pirrólico para a síntese do heme.

O armazenamento do ferro também tem particular importância no metabolismo do ferro. O ferro armazena-se nas células retículo-endoteliais do fígado, baço e medula óssea, sob a forma de ferritina e hemossiderina. De acordo com a proporção entre as cadeias H e L da ferritina, a isoferritina será mais ácida ( rica em cadeias H ) ou mais básica ( rica em cadeias L ), sendo as primeiras mais frequentes no coração e eritrócitos,  e as últimas mais no fígado e baço ( tecidos mais comprometidos com o armazenamento do ferro ).

http://www.youtube.com/watch?v=Rn152jUT1dQ

A hemossiderina é a forma degradada da ferritina, onde a concha proteica foi parcialmente desintegrada e que, dessa forma, permite que o ferro forme agregados.

Homeostase do ferro

A homeostase do ferro é regulada por 2 mecanismos principais:

• intracelular: dependente da quantidade de ferro que a célula tem
• sistémico: dependente fundamentalmente da hepcidina

a) Regulação intracelular:

Proteínas reguladoras do ferro ( IRP1 e IRP2 ) controlam a expressão pós-transcripcional dos genes moduladores da captação e armazenamento do ferro com vista a evitarem tanto o excesso como a deficiência de ferro livre intracelular.

Nas situações de diminuição de ferro intracelular, a IRP1 ou IRP2 ligam-se a IRE ( estruturas em forma de alça presentes em zonas não codificadoras do mRNA ). As IRE podem apresentar-se tanto na extremidade 3' como 5'. Quando na extremidade 3', a ligação ao IRP protege o mRNA da degradação e prossegue a síntese proteica, enquanto que se presente na extremidade 5' inibe a tradução do mRNA, diminuindo a síntese proteica.

Em situação de excesso de ferro intracelular, a IRP é inactivada por 2 formas diferentes:

• a IRP1 é uma proteína citosólica, bifuncional, que contem um cluster Fe-S; na presença de ferro, a IRP1 age como uma aconitase ( interconvertendo citrato em isocitrato ), e na ausência de ferro liga-se a IRE de vários transcriptos da hemostase do ferro com grande afinidade.
• Por outro lado, a IRP2 é inactivada por um mecanismo ferro dependente, não se dando a ligação IRP2-IRE nas células com muito ferro.

A DMT-1 e a ferroportina apresentam estruturas IRE-like, embora a função dos IREs nestas proteínas pareça ser mais complexa.

b) Regulação sistémica:

O ferro é eliminado do organismo por secreções, descamação das células intestinais e epidérmicas ou por hemorragias. O organismo não tem mecanismo para eliminar o ferro absorvido ou acumulado em excesso após a reciclagem deste ião pelos macrófagos.

O controlo do equilíbrio do ferro faz-se pela comunicação entre absorpção, utilização e armazenamento. Esta comunicação é feita pela hepcidina, hormona circulante fundamental na homeostase do ferro. É um peptídeo antimicrobiano mediador da imunidade inata. A actividade antimicrobiana, é conferida, pela restrição à disponibilidade do ferro que confere aos microbianos e pela capacidade de romper as membranas celulares. A sua actividade é, no entanto, fundamentalmente sobre a homeostase do ferro, sendo um regulador negativo do metabolismo do ferro sintetizado no fígado. A regulação da expressão da hepcidina é feita pelo estado do ferro ( aumentando a expressão da hepcidina aquando de sobrecarga de ferro; a anemia e a hipóxia reduzem a expressão da hepcidina ) e o estado inflamatório onde o IL-6 tem um papel fundamental. A IL-6 actua directamente sobre os hepatócitos estimulando a hepcidina.

http://www.youtube.com/watch?v=0xoVhU6uH6Y

A ferroportina é o receptor da hepcidina, e a interacção da hepcidina-ferroportina controla os níveis de ferro nos enterócitos, hepatócitos e macrófagos. O complexo hepcidina-ferroportina é internalizado na membrana basolateral dos macrófagos, e a ferroportina é degradada, bloqueando a libertação do ferro dessas células, ocorrendo um acúmulo de ferro nos hepatócitos e macrófagos; com a passagem reduzida de ferro para o plasma, verifica-se uma saturação da transferrina diminuída e menos ferro é libertado para a maturação dos eritroblastos. A ferroportina, tal como a DMT-1, transporta ferro ferroso.

A hepcidina induz uma diminuição da transcrição do DMT-1, levando a uma inibição da captação do ferro pelos enterócitos, enquanto que os níveis do mRNA e da ferroportina nos enterócitos não se alteram. Os efeitos da hepcidina são célula dependente, sendo diferenciados nos macrófagos e nos enterócitos.

A regulação da expressão da hepcidina ocorre em nível transcripcional. As citoquinas inflamatórias, e particularmente IL-6, induzem a transcrição do peptídeo antimicrobiano da hepcidina ( HAMP ) pela activação do Stat3, e da ligação do Stat3 ao elemento regulador no promotor de HAMP.

Em situações de anemia e hipóxia há uma redução da expressão da hepcidina visando maior absorpção de ferro pelos enterócitos e maior exportação do ferro do sistema reticulo-endotelial e enterócitos, aumentando a disponibilidade do ferro para a eritropoiese. A transferrina diférrica compete com o HFE, na superfície celular do hepatócito, pela ligação à TfR1. Em situações de altas concentrações de transferrina diférrica, há maior ligação da transferrina ao TfR e a HFE livre sinalizaria por forma a haver uma maior síntese de hepcidina. Nos casos de baixa saturação de transferrina, a competição para a ligação ao TfR seria favorável para a HFE. Diminuição dos níveis de HFE livres levariam à redução da expressão da hepcidina mediada pelo HFE. A expressão da hepcidina também é regulada pelas proteínas hemojuvelina ( HJL ) e TfR2, pelo que mutações nestas moléculas, e na β2-microglobulina, que interactuam com HFE na superfície celular, podem originar hemocromatose, situação em que a expressão da hepcidina está diminuída ou não responde ao excesso de ferro da dieta.

A etiologia das anemias caracteriza-se pela biossíntese anormal da hemoglobina. Os eritrócitos em desenvolvimento requerem ferro, protoprofirina e globina. Desta forma, as anemias por deficiente síntese da hemoglobina podem ser de 3 tipos, consoante o componente em falta.

Na anemia das doenças crónicas, verifica-se haver uma diminuição do ferro plasmático, com acúmulo do ferro nos macrófagos, privando a medula óssea de suprimentos adequados.

A extensão da utilização biológica do ferro, um metal de transição, está na capacidade de existir em diferentes estados de oxidação, formar muitos complexos e actuar como centro catalítico para diversas funções metabólicas. Tem importância capital no transporte do oxigénio e do dióxido de carbono, e participa em componentes de numerosas enzimas celulares importantes para o funcionamento do sistema imunológico, bem como nos citocromos indispensáveis na produção de energia, enzimas do ciclo do ácido cítrico, ribonucleotídeo redutase e NADPH redutase, síntese da dopamina, serotonina, catecolaminas, ácido γ-aminobutírico e formação da mielina.

A reciclagem biológica do ferro é quase total, sendo que apenas quantidades tão pequenas quanto 1.5 mg/dia são necessárias para substituir as perdas diárias existentes.

A  absorpção   do  ferro  da  dieta  é  diminuída  pelo  chá  preto,  chá  verde,  café,  chocolate,  produtos  com  cálcio  ( lacticíneos ) e farelo de trigo integral. Pelo contrário, o ácido ascórbico favorece a absorpção do ferro da dieta, particularmente o ferro não heme ( ferro dos alimentos vegetais ).

Na normalidade, os macrófagos adquirem ferro por fagocitose de eritrócitos senescentes, dos quais a hemoglobina é retirada e catabolizada. O ferro libertado retorna ao plasma por 2 vias diferentes: uma, rápida, associada com a libertação quase imediata do ferro retirado da hemoglobina, e uma lenta, proveniente do ferro incorporado nos depósitos de armazenamento das células.

Na anemia das doenças crónicas, há um bloqueio da via rápida, sendo que o ferro armazenado aumenta e é libertado pela via lenta. A transferrina, assim como a lactoferrina, é fundamental no processo que induz o estado de hipoferremia. A lactoferrina, proteína semelhante à transferrina, é secretada pelos neutrófilos e libertada pela estimulação da IL-1. A lactoferrina liga-se ao ferro com maior avidez que a transferrina, principalmente em pH baixo, não transporta o ferro para as células eritropoiéticas e é captada rapidamente pelos receptores específicos da membrana sobre os macrófagos. A apoferritina, sintetizada em resposta ao aumento intracelular de ferro, quando em excesso se liga a uma quantidade maior que o usual de ferro que penetra na célula desviando-o da via rápida para a via lenta de libertação, aumentando o ferro no interior dos macrófagos.

A IL-1, IL-6, α-TNF e γ-interferão actuam sobre a eritropoiese, inibindo-a, diminuindo a disponibilidade do ferro para as bactérias, aumentando a síntese da ferritina, suprimindo a absorpção de ferro no intestino, aumentando retenção do ferro pelos macrófagos, induzindo a retirada do ferro dos locais de invasão bacteriana pela lactoferrina e levando à síntese de anticorpos contra o sistema de captação de ferro pelas bactérias.

Os eritrócitos, por não possuirem núcleo, mitocôndria nem ribossomas, são incapazes de biossíntese. A produção de energia depende da glicólise anaeróbica. O ciclo de Rapaport-Luebering regula a afinidade do oxigénio pela hemoglobina.

Em casos de hipóxia ocorre inibição da expressão da hepcidina visando maior absorpção de ferro e exportação deste com a finalidade de aumentar a disponibilidade do ferro para a eritropoiese.

↓ hepcidina -----> ↑ captação de ferro
há um ↑ hepcidina ---->  quando há ↑ ferro plasmático

A absorpção de ferro da dieta é feita em 3 etapas:

• importação: consiste no transporte do ferro do lúmen intestinal para o interior do enterócito duodenal, através da membrana celular ( intervêm HCP-1 e DMT-1 )
• processamento: consiste na movimentação do ferro dentro do enterócito
• exportação: é a saída de ferro do enterócito para a corrente sanguínea ( intervem ferroportina )

A maioria das proteínas onde o ferro é contido são estruturalmente semelhantes. Em parte delas o ferro está no grupo heme, local activo de transporte de electrões de citocromos, citocromo oxigenase ( essencial no ciclo de Krebs ), peroxidases, catalases, mioglobina e hemoglobina. Noutras proteínas, o ferro pode encontrar-se na forma sulfúrea ( Fe-S ) como é o caso da ribonucleotídeo redutase, aconitase, desidrogenase succínica. O ferro pode lesar os tecidos por catalizar reacções produtoras de radicais livres de oxigénio que destroem a membrana celular, proteínas ou DNA.

http://www.youtube.com/watch?v=2WCGUh-clrI

http://www.youtube.com/watch?v=hALdMc3Eokk

Quando a dieta é rica em ferro, e assim a ferritina no enterócito é alta, o complexo HFE-TfR inibe a capacidade da absorpção de ferro do enterócito, um processo chamado de bloqueio mucoso.

A absorpção do ferro é regulada em 3 pontos principais. O primeiro é o bloqueio mucoso. O segundo mecanismo refere-se ao mecanismo regulador de armazenamento de ferro em que estados de sobrecarga de ferro provocam menor absorpção, enquanto que se observa uma maior absorpção nos casos de ferropenia. O terceiro mecanismo, o regulador hematopoiético, modula a absorpção consoante as necessidades da eritropoiese.

                                          Mecanismos de regulação da absorpção do ferro
                                                          - Bloqueio mucoso
                                                          - Reservas de ferro
                                                          - Necessidades eritropoiéticas

O estudo do metabolismo do ferro demonstra que 80% do ferro plasmático é levado para a medula óssea, para a eritropoiese. Os restantes 20% são armazenados nos hepatócitos, sob a forma de ferritina e hemossiderina, assim como algum é levado para os músculos ( mioglobina ) e outros tecidos. Macrófagos teciduais também servem de armazenamento de ferritina e hemossiderina.

40% do ferro dos eritrócitos destruídos aparece, dentro de 12 dias, em circulação, em novos eritrócitos.

Não existe um mecanismo fisiológico de excreção de ferro.

O ferro sérico obedece a um ciclo circadiano, sendo mais alto entre as 7 e as 10 da manhã e diminuindo à noite.

( ácido δ-aminolevulínico sintetase )

A afinidade do IRP pela IRE depende da quantidade de ferro intracelular. Quando há excesso de ferro, a ligação IRP-IRE não ocorre, o que permite que a tradução do mRNA prossiga. A formação do complexo IRP-IRE na extremidade 5' do mRNA impede a tradução do mRNA da ALAS2 ( ácido δ-aminolevulínico sintetase ). A importância disto advém de que a síntese de heme inicia-se pela formação do ácido δ-aminolevulínico a partir da condensação da glicina com succinilCoA, reacção catalizada pela ALAS2 e que requer  a  participação  da   vitamina  B6  como  cofactor.  Nas situações  de excesso de ferro, a ALAS2 é expressa e a biossíntese do heme inicia-se para aproveitamento do ferro disponível. Quando há falta de ferro, o complexo IRP-IRE bloqueia a tradução do mRNA, abolindo a expressão do ALAS 2, diminuindo a síntese do heme. O ácido δ-aminolevulínico passa da mitocôndria para o citosol e sofre um processo de dimerização originando o porfobilinogénio, reacção catalizada pela aminolevulinato dehidratase. Pela acção do porfobilinogéneodeaminase é formado um polímero de 4 moléculas de porfobilinogéneo, denominado hidroximetilbilano, que serve de substracto ao uroporfirinogéneo sintetase III, que cataliza a conversão do hidroximetilbilano em uroporfirinogéneo III, primeiro elemento em anel. Uma forma isomérica, metabolicamente inerte, de uroporfirinogéneo ( UPG I ) é formada e descarboxilada parcialmente produzindo o coproporfirinogéneo I, que é eliminado, não sendo convertido em heme. A partir do uroporfirinogéneo III, que é descarboxilado e sofre remoção de 4 grupos acetato, é gerado o coprogen III e que vai originar a formação do heme após a acção da ferroquelatase. A expressão da ferroquelatase é regulada pelo ferro intracelular e pela hipóxia.

A síntese do heme nas células eritróides está comprometida com a síntese da hemoglobina nos eritroblastos.

No interior do enterócito duodenal, o ferro é libertado da protoporfirina pela heme oxigenase, indo fazer parte do mesmo pool de ferro não heme proveniente da dieta. Se a necessidade de ferro for baixa, o ferro permanecerá no enterócito, na ferritina; se houver necessidade de ferro, este sairá do enterócito para o plasma, onde é transportado pela transferrina.

A saída de ferro do enterócito para o plasma é feita unicamente pela acção da ferroportina, proteína transmembrana que se localiza na região basolateral do enterócito, assim como noutras células do organismo. A ferroportina também, como o DMT-1, é selectiva para o ferro ferroso.

Os reticulócitos, ao contrário do que acontece no coração e fígado, só captam o ferro ligado à transferrina.

http://www.youtube.com/watch?v=-aCHIWac5y4

http://www.youtube.com/watch?v=zz4DzuD-d-4

A ferroportina é o receptor da hepcidina, e a interacção ferroportina-hepcidina controla os níveis de ferro nos enterócitos, hepatócitos e macrófagos.

O complexo ferroportina-hepcidina é internalizado nos domínios da membrana basolateral dos macrófagos; ocorre a fosforilação da tirosina num dos domínios citoplasmáticos da ferroportina com internalização da proteína, desfosforilação, ubiquitinação e degradação de ambas as proteínas no componente lisossomal do endossoma. Desta forma, o ferro não é externalizado, levando a aumento do ferro no citosol que será armazenado como ferritina, havendo acúmulo de ferro nos hepatócitos e macrófagos, com diminuição de passagem de ferro para o plasma, diminuição de saturação da transferrina e menos ferro libertado para o desenvolvimento dos eritroblastos.

O aumento dos níveis de ferro leva a que o HFE, a hemojuvelina e o TfR2 estimulem a síntese de hepcidina pelo fígado, que vai inibir a absorpção do ferro intestinal e a libertação do ferro dos macrófagos, reestabelecendo o equilíbrio do ferro.

A ferritina plasmática tem propriedades oxidativas, convertendo o ferro ferroso em ferro férrico, facilitando a sua incorporação pelas células. A vitamina E, por aumentar a resistência da membrana eritrocitária à hemólise e assim diminuir a velocidade de renovação da hemoglobina, influência na conservação das reservas corporais de ferro.

A avidez da ligação da apotransferrina aos enterócitos é muito maior que a da transferrina saturada. Por outro lado, a transferrina diférrica tem muito mais afinidade que a monoférrica para os receptores celulares da transferrina, determinando que a libertação de ferro plasmático para os tecidos seja maior com o aumento da saturação da transferrina.

O TfR é uma proteína transmembrana, composta por 2 cadeias polipeptídicas idênticas, ligadas por uma ponte dissulfídrica. Uma molécula de transferrina liga-se a cada uma das subunidades do TfR. O complexo ferro-bicarbonato-transferrina, ligado ao TfR, entra na célula por endocitose. Num pH ácido, existente na vesícula endocitótica, o ferro é libertado continuando a apotransferrina ligada ao TfR, retornando o complexo transferrina-TfR à superfície celular que, a pH neutro, separa a transferrina do TfR e retorna ao plasma para novo ciclo.

Há uma relação directa entre o número de TfR e actividade eritropoiética e uma relação inversa entre o número de TfR e a quantidade de ferro no organismo.

As IRPs regulam, em conjunto com as IREs, a entrada e armazenamento de ferro no interior das células, através do controlo de processo de tradução da síntese do TfR e ferritina. Cinco IREs estão presentes na posição 3´ da região não traduzida do mRNA do TfR, enquanto que apenas uma IRE está presente na posição 5' do mRNA da ferritina.

A afinidade do TfR à transferrina diférrica é determinada pelo HFE ( proteína da hemocromatose ). Dentro do citosol, o HFE forma um complexo com o TfR reduzindo o número desses receptores sobre a membrana celular.

A absorpção do ferro da dieta envolve a libertação do ferro pelo HCl ( como ferro férrico ) formando um quelato com o ácido ascórbico e certos açúcares e aminoácidos. Estes quelatos permanecem solúveis nos líquidos mais alcalinos duodenais e jejunais onde se intensifica a absorpção do ferro.

O ferro férrico é pobremente solúvel a pH superior a 3, e assim fracamente absorvido. Pelo contrário, o ferro ferroso é mais solúvel mesmo a pH alcalino e, dessa forma, mais facilmente absorvido.

A hepcidina é superexpressada nas situações de sobrecarga de ferro e nos casos de infecções e inflamações. Já situações de deficiência de ferro ou de hipóxia inibem a expressão da hepcidina. A ferroportina é o receptor da hepcidina, formando um complexo que controla os níveis de ferro nos enterócitos, hepatócitos e macrófagos.

A HFE está ligada à regulação da absorpção de ferro. A HFE interactua com a TfR detectando o seu grau de saturação. Com o aumento dos valores de saturação ocorre um maior armazenamento do ferro na ferritina. Quando a saturação diminui, acontece um aumento do ferro transportado na circulação.