Nosso metabolismo é realmente fantástico.
Entretanto,
algumas imperfeições podem acarretar em problemas
sérios a nossa saúde.
O NAEQ
mostra neste artigo um
pouco mais da química que envolve a patologia denominada Fenilcetonúria.
Antes de fazermos uma análise química sobre as causas da patologia que faz
o título desse artigo, considera-se importante alguns balizamentos iniciais com
o objetivo de fundamentar a discussão que será feita mais adiante. Será
necessário a compreensão dos conceitos de aminoácidos e proteínas, suas
características estruturais fundamentais e suas principais funções.
As proteínas
são polímeros estruturais e funcionais primários dos seres vivos e possuem
uma gama de atividades, dentre as quais podemos citar o transporte de
vitaminas, coagulação sanguínea, ação hormonal,
catálise de reações bioquímicas dentre outras.
Porém, para se entender como elas trabalham, é necessário um estudo sobre os
contituintes dessa macromolécula, ou seja, dos
aminoácidos.
Figura 1 - Quatro diferentes grupamentos
ligam-se ao carbono
a
de um aminoácido
Sabe-se que existem aproximadamente 300 aminoácidos, presentes em vários sistemas animais, de
plantas e microorganismos, mas dentre esses 300 aminoácidos,
apenas
20 deles são codificados pelo DNA e constituem proteínas.
Vemos na figura 1 que uma aminoácido tem uma estrutura padrão, a qual podemos
notar que possui componentes responsáveis por suas propriedades químicas.
Cada aminoácido tem um carbono central, denominado
carbono
a,
ao qual se ligam quatro diferentes grupos (veja na figura 1). Com exceção da glicina, todos os demais aminoácidos contêm
carbono assimétrico
(o átomo de carbono
a), ou também chamado de
carbono quiral, palavra de etimologia grega que significa "mão",
originando dois isômeros opticamente ativos, os quais desviam o plano da luz polarizada.
Em termos de função química, os aminoácidos são caracterizados por possuírem
função mista,
ou seja, possuem mais do que uma função orgânica em sua estrutura. Como podemos
ver na figura 1, existe um grupo carboxila, de caráter ácido, o qual
caracteriza os ácidos carboxílicos e o grupo amina, de caráter básico,
grupamento que caracteriza as moléculas denominadas aminas.
As proteínas são sintetizadas como uma seqüência de aminoácidos unidos
em uma estrutura poliamida linear (polipeptídeo) mas assumem uma configuração tridimensional
complexa ao realizarem suas funções. Essa estrutura foi esclarecida por
Emil
Fischer (1852-1919), que verificou serem esses compostos formados pela
condensação entre muitas moléculas de
a-aminoácidos
através de ligações denominadas ligações peptídicas.
Figura 2 - Ligação
Peptídica entre
a
aminoácidos
A ligação entre duas moléculas de
a-aminoácidos gera um dipetídio, da mesma
forma que três moléculas de
a-aminoácidos
formam um tripeptídeo. Portanto, é de se esperar que as
proteínas são polipetídeos
que resultam da condensação de
milhares de moléculas de
a-aminoácidos.
O caráter anfótero
dos aminoácidos
A palavra 'anfótero' vem do grego amphóteros que
significa 'um e outro'. No caso dos aminoácidos, eles são denominados
assim pois eles podem ter tanto comportamento ácido como
comportamento básico, lembrando que, quando falamos em ácido e
base, estamos falando a luz da teoria de Brönsted e Lowry. E
uma vez que ácidos e bases se neutralizam formando sal, em um
aminoácido ocorrerá uma neutralização intermolecular, formando
um sal interno.
¹zwitteríon vem do
alemão (Zwitterion: zwitter, 'híbrido', + 'ion').
Existem várias doenças clínicas nas quais altas
concentrações de aminoácidos são encontrada no plasma e na urina. Uma
concentração anormal elevada de aminoácidos na urina é chamada genericamente de
aminoacidúria.
A Fenilcetonúria
(PKU ou phenylketonuria) é a doença mais comum
causada pela deficiência de uma enzima do metabolismo de um aminoácidos em
específico. Como
vimos nos parágrafos anteriores, os aminoácidos são essenciais pré-cursores
na produção de proteínas, as quais possuem funções importantíssimas para a
manutenção do organismo.
Considera-se a PKU um erro inato clássico do metabolismo, resultante da
ausência oudeficiência da
enzima fenilalanina hidroxilase.
A hidroxilação da fenilalanina é uma etapa necessária, tanto na degradação
normal do esqueleto de carbono deste aminoácido quanto na
síntese de tirosina.
Caso não se tome providências nos primeiros dias de vida do nenê, este defeito metabólico leva a uma excreção urinária
excessiva de fenilpiruvato, fenilactato e fenilacetato, causando diversos
distúrbios, sendo que o mais grave é o retardo mental. Inclusive,
esses últimos três compostos mencionados
dão a urina um odor de "rato".
A PKU foi descrita primeiramente em 1934 por um doutor
norueguês chamado Asbjorn Folling. Uma mãe de duas crianças
com deficiência no aprendizado,
tendo uma
7 e outra 4 anos, contou para
o Dr. Folling que a urina das meninas tinha
um cheiro estranho. Esse
fato levou o Dr. Folling a investigar as crianças em detalhes. Depois
de obter um pouco de urina das crianças, ele adicionou a amostra um pouco de
cloreto férrico. Este composto geralmente é utilizado para a determinação
de
corpos cetônicos em diabéticos. Normalmente, a solução ficava castanha,
quando há presença de corpos cetônicos. A amostra analisada ficava
verde!
Usando as métodos da
química orgânica, ele conseguiu isolar a substância da urina das
crianças e finalmente identificou a anomalia como uma phenylketone.
Devido a esse achado que deu-se nome fenilcetonúria para a
patologia.
Degradação da
Fenilalanina no organismo
Além de todos estes efeitos citados, os indivíduos com PKU tendem a ter uma pigmentação muito
pobre na pele, andar claudicante (incerto, vacilante, duvidoso) além de
uma alta freqüência de epilepsia. Note na figura 3 que
um dos pré-cursores da
melanina é a tirosina
que, por sua vez, é produzida pela hidroxilação da fenilalanina, reação
que é catalisada pela fenilalanina hidroxilase, enzima que em
virtude de sua ausência, torna-se
responsável pela patologia.
É interessante perceber que o adoçante artificial aspartame (nome
comercial: NutraSweetÒ)
é o N-aspartilfenilalanina metil éster, quando ingerido, é metabolisado
produzindo fenilalanina como produto. Lembremos que na Coca-Cola Light
Ò existe um
recado: "Atenção fenilcetonúricos: contém Fenilalanina".
A quantidade em um litro de bebida adoçada pode se aproximar da
quantidade de fenilalanina obtida, normalmente, ma dieta diária. Isso
não faz mal a indivíduos normais, mas é
uma ameaça para pacientes
fenilcetonúricos, os quais
devem ter uma dieta sobre em fenilalanina.
Figura 3 - Degradação
da fenilalanina
Fazendo uso do rigor
das palavras, está errada a afirmação que na
bebida 'contém fenilalanina', pois a
molécula de fenilalanina tomará a sua forma de aminoácido quando o
aspartame, composto químico que é responsável pelo sabor doce da bebida,
for metabolizado pelo
nosso organismo.
Hum!? alguns leitores pensarão desconfiados... mas foi exatamente isso
que você leu: "após ser metabolizado".
O aspartame, ao contrário da maioria dos adoçantes
artificiais do mercado, é metabolizado pelo nosso organismo e produz
aproximadamente as mesmas calorias que a sacarose. Sabendo-se que ele é
aproximadamente 200 vezes mais doce que a sacarose, a massa utilizada é bem
menor e a sua função de promover 'menos calorias' além de ser usado como
adoçante dietético pode ser realizada com eficiência.
Inclusive, em função dessa propriedade do aspartame
ser 200 vezes mais doce que a sacarina, pode-se fazer aquela clássica
experiência das latas de refrigerante
em que se coloca uma lata de bebida diet e uma lata de bebida normal em um
recipiente com água. A lata de bebida diet (com aspartame) flutua enquanto
a normal (com sacarose) afunda em função da diferença de densidades das duas
bebidas. Não acredita? Então faça você mesmo!
É muito simples e não requer nenhum equipamentos
ou vidrarias específica de laboratório. O NAEQ já publicou um artigo sobre "Adoçantes
artificiais emagrecem?" no qual é feita uma análise sobre os
efeitos do aspartame em nosso organismo.
Agora, voltando ao assunto principal do artigo
:)...
tratando-se de um aminoácido de cadeia
ramificada, a fenilalanina não pode ser sintetizada pelo homem, sendo
portanto um aminoácido
essencial tendo que estar sempre
disponível para a formação de proteínas.
A PKU é uma doença metabólica
autossômica recessiva, afetando
aproximadamente 1 em cada
10.000 indivíduos da população
caucasiana. Devido ao seu caráter genético, a única forma de combater a doença é
a prevenção. Existe um teste denominado "teste
de pezinho" no qual é feita a
detecção de traços de fenilpiruvato, fenilactato e fenilacetato, tanto na urina como também no
plasma sanguíneo. Ele é um dos exames feitos na triagem neonatal e é considerado
fundamental pela comunidade científica na prevenção de doenças genéticas, como é
o caso da Fenilcetonúria.
Em casos onde se constata a doença, é necessário um controle rigoroso da dieta e
a fenilalanina deve ser fornecida em quantidades apenas suficientes para a síntese
de proteínas, regeneração de tecidos e crescimento normal da criança. Portanto,
a dieta deve ser personalizada e a criança deve ser submetida a
exames
periódicos para controle dos níveis plasmáticos de fenilalanina. A dieta deve
ser iniciada bem cedo, após o nascimento, para evitar que danos cerebrais
irreversíveis se instalem.
Além de retardo mental, causa também retardo no desenvolvimento psicomotor
(andar ou falar), convulsões, hiperatividade, tremor, microcefalia e atraso no
desenvolvimento. O paciente com PKU não tratada tipicamente mostra sintomas de
retardo mental com cerca de um ano de vida. Praticamente, todos os pacientes não
tratados apresentam um QI inferior a 50. A expectativa de vida dos pacientes não
tratados é baixa: a maioria morre por volta dos 30 anos.
Entrevista
Com o objetivo de sabermos mais sobre o assunto, entrevistamos o professor do Departamento de
Física e Química da Universidade de Caxias do Sul,
Dr. Raul Riveros
que irá responder algumas perguntas e nos auxiliará na melhor compreensão de
alguns aspectos importantes desta patologia.
[Naeq]
Prof. Dr. Raul, primeiramente é um prazer poder
fazer essa entrevista com o Sr. Gostaríamos de saber um pouco mais sobre esta
patologia que, apesar de ser relativamente rara, não possui cura. A
fenilcetonúria é denominada de doença "autossômica recessiva". Em
termos práticos, o que realmente significa esta denominação?
[Dr. Raul Riveros]
[Naeq]
A triagem neonatal é comumente chamada de "Teste do
pezinho" pois, ao se coletar o sangue para análise laboratorial, retira-se do pé
do bebe a amostra de sangue. Por que o sangue para a amostra é retirado
justamente do pé da criança?
[Dr. Raul Riveros]
Dr. Raul Riveros
[Naeq]
A triagem Neonatal ou, como é popularmente chamado "Teste do Pezinho", é realizado nos
recém-nascidos com o objetivo de identificar, além da fenilcetonúria, muitas
outras doenças. De que forma ele é feito?
Halkides,
Christopher J., Classroom Demonstration of a Spot Test for Phenylpyruvic Acid
and Its Relationship to Phenylketonuria. J. Chem. Educ. 2004, 81,
366 - 367.
Baynes, John,
Dominiczak, Marek H. "Bioquímica Médica". São Paulo: Editora Manole, 2000.
Thomas, M.
Delvin. "Manual de Bioquímica com Correlações Clínicas". São Paulo:
Editora Edgard Blücher Ltda, 2002.
Koolman, Jan;
Röhm, Klaus-Heinrich. "Color Atlas of Biochemistry" - New York: Editora
Thieme Stuttgart, 1996.
Fonseca,
Martha R. Marques. "Completamente Química - Química Orgânica" - São
Paulo: FTD, 2001.
Para saber
mais...
PKU News:
News and Information about Phenylketonuria