ALFA-1-ANTITRIPSINA (CONTINUAÇÃO)

PATOGÊNESE

Lomas e outros (1992) apresentaram uma explicação para as inclusões intracelulares insolúveis no homozigoto ZZ. Só aproximadamente 15% da proteína AAT é secretada no plasma dos homozigotos ZZ. Os 85% que não são secretados acumulampse no retículo endoplasmático (ER) do hepatócito; muito dele é degradado mas permanece agregado para formar inclusões intracelulares insolúveis. Aproximadamente 10% dos neonatos homozigotos ZZ desenvolvem doenças do fígado que frequentemente levam à cirrose infantil fatal. Lomas e outros (1992) demonstraram a patologia molecular subjacente à essa acumulação e descreveram como a mutação Z na antitripsina resulta em uma única interação molecular entre o laço central reativo de uma molécula e uma brecha na lâmina alfa de outra. Essa polimerização laço-lâmina da antitripsina Z ocorre espontâneamente a 37 graus C e é completamente bloqueada pela inserção de um peptídeo específico na lâmina alfa da molécula da antitripsina. A polimerização laço-lâmina é dependente da concentração e da temperatura. Em momentos de estresse, a formação de inclusões no hepatócito parecerá submergir os mecanismos degradativos. A antitripsina é uma proteína de fase aguda e enquanto tal sofre aumento múltiplo em associação com aumento da temperatura durante os turnos da inflamação. O controle da inflamação e da febre em crianças homozigotas ZZ é importante. A longo prazo, intervenções mais específicas podem ser possíveis, ou seja, a entrega ao hepatócito de laços peptídicos engenheirados específicos para alfa-1-antitripsina.

A lesão no fígado em indivíduos com genótipo ZZ resulta presumivelmente de efeitos tóxicos da molécula AAT anormal acumulada dentro do retículo endoplasmático das células do fígado; entretanto, somente de 12 a 15% dos indivíduos com esse genótipo desenvolvem a doença do fígado. Por isso, Wu e outros (1994) predisseram que outros fatores genéticos determinam a suscetibilidade à doença do fígado. Para examinar esta hipótese, eles transduiram fibroblastos da pele de indivíduos ZZ com doença do fígado e de indivíduos ZZ sem doença do fígado com partículas retrovirais recombinantes ambitrópicas designadas para expressar o gene mutante AAT*Z sob a direção de um promotor viral constituído. A expressão do gene AAT foi conferida em cada linha de célula fibroblástica.Comparadas com a mesma linhagem de células transduzidas com o gene de tipo selvagem, houve acumulação intracelular seletiva da proteína mutante em cada caso. Entretanto, não houve demora marcada na degradação da proteína mutante após ela ter-se acumulado nos fibroblastos de indivíduos ZZ com doença do fígado (hospedeiros suscetíveis) em comparação àqueles sem doença do fígado (hospedeitos protegidos). Controles apropriados da doença mostraram que a demora na degradação em hospedeiros suscetíveis é específica da combinação do genótipo ZZ e da doença do fígado. Características bioquímicas da degradação da AAT*Z em hospedeiros protegidos foi considerada similar àquela de uma via comum de degradação no retículo endoplasmático descrita para subunidades alfa do receptor de célula T e subunidades do receptor de asialoglicoproteína, dessa forma emergindo a possibilidade de que a demora na degradação em hospedeiros suscetíveis é um defeito nessa via comum de degradação no retículo endoplasmático.

Como revisado por Lomas (1996), inclusões nos casos mais frequentes de deficiência da alfa-1-antitripsina, a mutação C (ácido glutâmico para lisina no aminoácido 342), é acompanhada pela acumulação da proteína no retículo endoplasmático no fígado. Essas inclusões hepáticas por sua vez resultam de uma interação proteína-proteína entre o laço do centro reativo da primeira molécula e a lâmina beta dobrada da segunda molécula. Essa polimerização laço-lâmina é a base das deficiências associadas também com mutações do inibidor de C1 (omim 606860), antitrombina III (107300), e alfa-1-antiquimiotripsina (omim 107280), todas as quais são inibidores de proteinases (endopeptidase – enzima que catalisa a hidrólise de uma cadeia peptídica em pontos centrais da cadeia, não nas extremidades, por exemplo, pepsina e tripsina. Stedman) de serina (serpinas).

[Obs.: Serpina, 18q21.3 - omim 173390 – Os inibidores específicos de ativadores de plasminogênio (omim 173370, 191840) foram classificados imunologicamente em quatro grupos: inibidor de plasminogênio das células endoteliais de tipo PAI1 (omim 173360); inibidor de plasminogênio da placenta, monócitos e macrófagos, de tipo PAI2; inibidor urinário; e a protease nexina 1. Antalis e outros (1988) purificaram o inibidor de ativador do plasminogênio derivado de monócitos humanos para sequenciá-lo por homogeneidade e parcialidade. Eles usaram provas de oligonucleotídeos derivadas dessa sequencia para sondar uma biblioteca de cDNA. Por análises de sequêcia de nucleotídeos, eles mostraram que o cDNA de PAI2 codifica uma proteína contendo 450 aminoácidos com uma massa molecular não glicosilada prevista em 46.543. O inibidor 2 de ativador de plasminogênio também é conhecido como uma serpina de arginina do monócito pois pertence à superfamília das proteases (endopeptidase ou exopeptidases. Stedman) de serina nas quais a especificidade da mira de cada uma delas é determinada pelo resíduo de aminoácido localizado em seu centro reativo; isto é, metiodina ou valina para a elastase, leucina para cinase, e arginina para trombina.

Obs 2.: omim 176930 -Celikel e outros (2003) determinaram que a estrutura da plaqueta GP1BA (omim 606672) ligou-se à trombina em resolução de 2,3 angstrons e definiram dois sítios que se ligam ao sítio externo II e ao sítio externo I de duas moléculas distintas de trombina alfa, respectivamente. A ocupação da CP1BA pode ser seqüencial, já que o sítio de ligação ao sítio externo 1 da trombina alfa parece ser crítico no receptor desocupado mas exposto quando uma primeira molécula de trombina é ligada através do sítio externo II. Celikel e outros (2003) sugeriram que essas interações podem modular a função da trombina alfa por mediarem a conjugação da GP1BA e a clivagem de receptores de ativadores de protease, os quais promovem a ativação da plaqueta, enquanto limitam a coagulação pelo fibrinogênio bloqueando o sítio externo 1.

Obs 3.: omim 134820 - O fibrinogênio é uma glicoproteína do plasma sintetizada no fígado. Ele é composto de três sub-unidades estruturalmente diferentes: alfa (FGA), beta (FGB; omim 134830) e gama (FGG; omim 134850). A trombina causa uma limitada proteólise da molécula de fibrinogênio, durante a qual, fibrinopeptídeos A e B são liberados nas regiões com terminal amina das cadeias alfa e beta, respectivamente. A enzima cliva ligações de arginina com glicina de modo que a glicina é deixada como o aminoácido terminal nas duas cadeias. A trombina também ativa o fator estabilizador da fibrina (veja 134570 e 134580), o qual em sua forma ativada é uma transpeptidase catalisadora da formação das ligações cruzadas de lisina-(glutamil gama)- épsilon na fibrina. Os fibrinopeptídeos, os quais têm sido seqüenciados em muitas espécies, podem ter um papel fisiológico como vasoconstritores e podem socorrer na hemostasia local durante a coagulação do sangue.

Obs 4.: omim 107300 – Manson e outros (1989) classificaram antitrombinas III mutantes entre as que envolvem um dos dois sítios de ligação a heparina junto do terminal NH2 (mutações na prolina 41 ou arginina 47) e as que envolvem a região de ligação a trombina junto do terminal carboxila (mutações na alanina 382, arginina 393, serina 394 e prolina 407).

Obs 5.: omim 606672 – A glicoproteína Ib (GPIb) é uma glicoproteína na superfície das plaquetas que funciona como um receptor para o fator von Willebrand (VWF; omim 193400). A porção principal desse receptor é um heterodímero composto de duas cadeias polipeptídicas, uma cadeia alfa e uma cadeia beta (138720), que são ligadas por ligações dissulfeto. O gene GP1BA codifica a sub-unidade alfa. O complexo receptor completo inclui associação não covalente das subunidades alfa e bera com a glicoproteína IX das plaquetas (GP9; omim 173515) e a glicoproteína V (GP5; omim 173511) das plaquetas.

Obs 6.: omim 173350 – O plasminogênio (PLG) é um zimogênio (pró-enzima: é o precursor de uma enzima que exige alguma alteração, geralmente hidrólise, para que o sítio ativo mascarado por algum fragmento do precursor se torne ativo; exemplo: a pró-elastase é formada no pâncreas e precisa da tripsina para ser convertida em elastase. Stedman) circulante que é convertido na enzima plasmina ativa pela clivagem da ligação peptídica entre a arg560 e a valina 561, que é mediada pela urocinase (PLAU, omim 191840) e o ativador do plasminogênio do tecido (PLAT; omim 173370). A principal função da plasmina é dissolver a o gel de fibrina (veja FGA, omim 134820). A plasmia, como a tripsina, pertence à família das proteinases de serina (Miyata e outros, 1982; Forsgren e outros, 1987).

Obs 7.: omim 130130 – ELA2 – Aoki (1978) purificou uma protease de serina de 31 quilodáltons da mitocôndria de uma célula de medula óssea humana. Ambos granulócitos e eritoblastos foram encontrados contendo a protease medulassina, mas esta não foi detectada em linfócitos ou trombócitos. Mostrou-se localizada na membrana interna da mitocôndria. Nakamura e outros (1987) relataram a sequência genômica completa e deduziram a sequência de aminoácidos da precursora da medulassina. Ela contém 267 aminoácidos, incluindo uma possível sequência líder de 29 aminoácidos.

Fletcher e outros (1987) clonaram um cDNA codificador da elastase-2 a partir de uma biblioteca de cDNA do pâncreas. Foram descritas similaridades e diferenças com a elastase-1 (130120) e com as quimiotripsinas (omim 118890). Kawashima e outros (1987) isolaram cDNAs da biblioteca de cDNA do pâncreas humana, os quais indicaram que ao menos dois mensageiros de elastase II são expressados no pâncreas. As duas elastases II humanas têm sido designadas IIA e IIB. Existe 90% de homologia em geral entre as sequências de aminoácidos das duas classes de elastaseII, a qual é sintetizada como uma pré-pró-enzima de 269 aminoácidos. Sinha e outros (1987) determinaram a completa sequência de aminoácidos da elastase do neutrófilo. A proteína consiste de 218 resíduos de aminoácidos, contém duas cadeias laterais de carbo-hidrato ligados a asparagina e é unida firmemente por duas ligações dissulfeto. Existe somente moderada homologia com a elastase suína (43%). Okano e outros (1987) mostraram que a sequencia de 218 aminoácidos da elastase do neutrófilo humano é idêntica à da medulassina.

Belaaouaj e outros (2000) determinaram o mecanismo da morte da E.coli pelo neutrófilo mediada pela elastase. Eles descobriram que a elastase do neutrófilo degradou a proteína A (OmpA) membrana externa localizada na superfície da bactéria gram-negativa.
Weinrauch e outros (2002) identificaram a elastase do neutrófilo como um proteína chave de defesa do hospedeiro prevenindo o escape da Shigella dos vacúolos fagocítcos nos neutrófilos. A elastase do neutrófilo degrada os fatores de virulência da Shigella numa concentração 1.000 vezes mais baixa do que a necessária para degradar outras proteínas bacterianas. Nos neutrófilos nos quais a elastase é inativada, farmacológica ou geneticamente, a Shigella escapa dos fagossomos, aumentando a sobrevivência da bactéria. A elastase do neutrófilo também cliva preferencialmente fatores de virulência da Salmonella e Yersinia. Weinrauch e outros (2002) concluíram que seus achados estabeleceram a elastase do neutrófilo como o primeiro fator do neutrófilo que mira proteínas de virulência bacteriana.

Papel na Infecção pelo Vírus da Imunodeficiência Humana

Bristow e outros (1995) descobriram que a elastase epitelial e do leucócito humanas, mas não murinas, ligou-se ao domínio de fusão da gp160 do vírus da Imunodeficiência humana (HIV)-1 e interagiu com um pentapeptídeo representativo do domínio de fusão do HIV-1. A infectividade do HIV-1 foi bloqueada durante, mas não após, o contato inicial entre vírus e células. Bristow e outros (1995) sugeriram que a elastase presente em membranas de células T participa na permissividade das células hospedeiras à infecção.

Bristow (2001) descobriu que a infectividade diminuída do HIV correlacionava-se significativamente com a diminuída expressão da HLE na superfície de monócitos, mas não de linfócitos. Os níveis diminuídos do inibidor de protease-1 (PI; omim 107400) correlacionavam-se com a expressão aumentada da HLE na superfície e aumentavam a infectividade do HIV.

Bristow e outros (2001) mostraram que a carga viral do HIV diminuída correlacionava-se com a diminuição do PI circulante. Além disso, pacientes assintomáticos manifestaram níveis deficientes de PI ativa. Bristow e outros (2001) notaram que os níveis deficientes de PI levaram à doenças degenerativas dos pulmões e sugeriram que a prevenção da deficiência em PI pode prevenir patofisiologias associadas ao HIV.

Usando sub-clones de linhas celulare monocíticas, Bristow e outros (2003) mostraram que a HLE localizava-se na superfície celular, mas não nos grânulos, de clones permissivos ao HIV-1, e nos grânulos, mas não na superfície celular, de clones não permissivos ao HIV-1. A estimulação de clones não permissivos com o lipopolissacarídeo e com LBP (omim 151990 – Proteína Ligante de Lipopolissacarídeo), acompanhada por PI exógena, induzia a expressão da HLE na superfície celular, resultando na suscetibilidade à infecção por HIV. O PI pareceu promover a co-localização do co-receptor do HIV com a HLE na superfície, assim permitndo a infectividade do HIV.

OBS 8.: Pró-elastase – omim 130120 – A elastase pancreática, como a tripsina (276000), é um membro da família das proteases de seriana pancreáticas. Embora chamadas elastases, elas são geralmente poderosas proteases que podem hidrolisar numerosas proteínas. A elastase secretada por leucócitos é uma protease de serina passível de inibição pela alfa-1- inibidora de protease (107400), enquanto a elastase secretada por macrófagos é uma metalloprotease não passível de inibição pela alfa-1-inibidora de protease (Rosenbloom, 1984).]

Fonte: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/dispomim.cgi?cmd=entry&id=107400