Introdução – Metahemoglobina

/Introdução – Metahemoglobina
Introdução
 
Autor: Paulo Cesar Naoum

O processo fisiológico da molécula da hemoglobina obedece a um dinamismo que inclui a transformação do seu estado oxigenado para a forma oxidada e vice-versa. Esse desempenho é constante quando, em resposta à queda na pressão de oxigênio, a oxiemoglobina é convertida à hemoglobina oxidada e o oxigênio é liberado aos tecidos. Esse estado de transferência é natural e faz com que a hemoglobina seja continuamente oxidadain vivo da forma ferrosa para a férrica, porém uma série de eficientes mecanismos de proteção a reconvertem de volta à oxiemoglobina (Fig. 12.1). Diariamente cerca de 1 a 3% de hemoglobina total circulante (ou oxiemoglobina) convertem-se espontaneamente em metaemoglobina. Em pessoas normais, os níveis quantitativos de metaemoglobina estão presentes no sangue em valores variáveis de 0,3 a 4% do total de hemoglobina. Assim, a metaemoglobinemia é a situação clínica em que mais de 4% de hemoglobina foram oxidados para a forma férrica.

A metaemoglobina não tem valor como pigmento respiratório, pois é incapaz de transportar o oxigênio. Essa impossibilidade de fixar o oxigênio e de transportá-lo, muda a cor vermelha do sangue para uma tonalidade marrom (cor de chocolate). A cor escura da hemoglobina desoxigenada resulta em cianose, notadamente quando a concentração da metaemoglobina excede a quantidade de 5% no sangue.

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Figura 12.1 – Três situações específicas de geração de metaemoglobina. Na situação normal há equilíbrio entre oxi-Hb e meta-Hb, sem o desencadeamento da degradação em hemicromos e corpúsculos de Heinz. Nas outras duas situações o desequilíbrio entre oxi-Hb e meta-Hb, quer seja motivado por indução tóxica ou deficiência enzimática, promove a degradação da metaemoglobina em hemicromos e corpúsculos de Heinz.

Causas da Metaemoglobinemia

Metaemoglobinemia tóxica

Muitas drogas são capazes de provocar metaemoglobinemia tóxica como fenacetina, sulfas e derivados, bem como certos compostos químicos: produtos de limpeza doméstica, nitritos, nitratos e derivados do benzeno (nitrobenzeno e anilina). As fontes de compostos químicos metaemoglobinizantes encontrados na natureza são simples. Nitritos e nitratos podem estar presentes em excesso, especialmente no espinafre e também na água. No ar pode-se detectar óxido de nitrogênio e de enxofre expelidos por indústrias de fertilizantes, de refinamento de petróleo, entre outras. Todos esses produtos causam oxidação da oxiemoglobina, transformando-a em metaemoglobina. Explica-se esse fenômeno da seguinte forma: a taxa de metaemoglobina se mantém normal quando a velocidade de sua formação se iguala à de sua redução, mediante o sistema de NADH-diaforase, ou por mecanismos enzimáticos auxiliares. Na exposição de compostos tóxicos ocorre um desequilíbrio nesse sistema, com aumento da velocidade de formação de metaemoglobina e conseqüente elevação da sua concentração (figura 12.1).

Nos portadores de metaemoglobina tóxica é possível observar os produtos da agressão oxidativa no interior dos eritrócitos. O principal desses é proveniente da desnaturação da hemoglobina que se precipita sob forma de agregados polipeptídios insolúveis, denominados corpúsculos de Heinz; o processo fisiológico dessa degradação está descrito no item Hemoglobinas Instáveis.

Clinicamente, a metaemoglobina tóxica pode representar grave emergência médica pela perda da capacidade de transporte de oxigênio do sangue, em especial nas exposições agudas, de grande intensidade tóxica. Em razão do desvio da curva de dissociação de oxigênio que acontece quando a metaemoglobina está em alta concentração, a metaemoglobinemia aguda pode ameaçar a vida se o seu valor ultrapassar a metade da hemoglobina total circulante.

A sulfoemoglobinemia, por sua vez, foi substituída pela denominação de pigmentos hemicrômicos resultantes da fase que precede à precipitação de globinas e que tiveram o grupo heme oxidado. Esses precipitados de globinas degradadas são os corpúsculos de Heinz. Por essa razão, os hemicromos (ou sulfoemoglobina) são irreversíveis e não são reconvertidos à oxiemoglobina.

Metaemoglobinemia por deficiência hereditária enzimática

Esse estado pode suceder como resultado da deficiência hereditária das enzimas de reconversão – as meta-Hb redutases – caso em que é descrito como “metaemoglobinemia congênita por deficiência de NADH-diaforase”. Esse distúrbio caracteriza-se por concentrações altas de metaemoglobina no sangue, na ausência de administração de medicamentos ou por exposição a compostos tóxicos oxidantes, e sem ocorrência de qualquer anormalidade na parte globínica da hemoglobina.

A enzima NADH-diaforase catalisa a reconversão do estado de metaemoglobina para o de oxiemoglobina (Fig. 12.1). Redução acentuada dessa enzima (como ocorre na deficiência de NADH-diaforase) associada à exposição a medicamentos ou produtos químicos tóxicos, resultará no acúmulo de corpúsculos de Heinz intra-eritrocitário. Nessa situação é comum a manifestação clínica caracterizada por mal-estar geral, com cianose intensa, em decorrência da combinação do fator hereditário (deficiência de NADH-diaforase) e indução tóxica da metaemoglobinemia.

O curso de metaemoglobinemia congênita é benigno, porém os portadores devem ser protegidos da exposição de derivados de anilina, nitritos e outros agentes, que podem, mesmo em indivíduos normais provocar metaemoglobinemia.

Metaemoglobinemia por anormalidade molecular – Hemoglobinas M

A cianose causada pelos dois grupos de metaemoglobinemias abordados anteriormente pode ser tratada com agentes redutores, tal como o ácido ascórbico, por via digestiva, ou por injeção de azul de metileno.

A cianose é conseqüência de hemoglobina M (resultante de uma globina anormal) e não responde ao tratamento com ácido ascórbico ou com azul de metileno, porque o grupo prostético (heme) permanece no estado férrico.

Os diferentes tipos de Hb M são derivados da substituição dos aminoácidos histidina, quer sejam das regiões proximais ou distais das globinas a ou b (Fig. 12.2). Esses aminoácidos na globina a (a 58 ou a 87) e na globina b (b 63 e b 92) fazem a ligação entre o grupo heme e a respectiva globina. A troca da histidina proximal ou distal torna o grupo heme incapaz de se manter ajustado adequadamente na globina e permite movimentos que impedem o ferro a permanecer no estado ferroso, expondo-o à contínua oxidação, quer seja pela entrada de água ou por acesso de elétrons. Assim, a constante mudança do estado ferroso (Fe++O2– –) para o férrico (Fe+++ ou ferriemoglobina) deu origem ao termo metaemoglobina.

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Figura 12.2 – Representação esquemática das globinas a e b e com as respectivas inserções do grupo heme.

A hemoglobina M (Hb M) tem sido observada em todos os continentes. Frequentemente, os pais de pacientes portadores de Hb M são pessoas normais, Há, entretanto, relatos de Hb M em vários membros de uma mesma família. Na situação em que os pais não são portadores de Hb M, é bem possível que se trate de mutação recente (fresh mutation) do portador desta hemoglobina variante.

Para que se possa entender a química e a fisiologia dos diferentes tipos de Hb M é importante recordar que o grupo heme está suspenso, no interior da subunidade molecular de globina, entre dois resíduos histidil. O ferro do grupo heme está ligado diretamente a uma histidina (proximal), enquanto o outro resíduo de histidina (distal) não está ligado quimicamente ao ferro, deixando, dessa forma, um espaço para o acesso do oxigênio durante a oxigenação do heme. Nesse contexto, cada molécula de hemoglobina abriga quatro grupos heme, sendo dois deles ligados às globinas a e outros dois às globinas b.

Cinco hemoglobinas anormais, coletivamente denominadas hemoglobinas M, ocorrem por estar continuamente na forma de metaemoglobina e têm a substituição dos resíduos de histidinas distal ou proximal, das globinas a, b ou g (Tabela 12.1), e em razão disso, não se ligam ao oxigênio.

Tabela 12.1 – Principais características laboratoriais das hemoglobinas M.

Tipo de Hb M Afinidade por O2 Efeito Bohr Anemia Desnaturação ao calor Picos de absorção (nm) Meta-Hb espontânea
Boston Diminuída Ausente Ausente + 495 e 602 +
Iwate Diminuída Ausente Ausente + 490 e 590 +
Saskatoon Aumentada Normal ou diminuído Presente +++ 492 a 602 +++
Hyde Park Alterada Normal ou diminuído Presente +++ 496,
587 e 610
+++
Milwaukee Normal Normal Ausente + 500 e 622 +

 

Das cinco hemoglobinas M, descritas até o presente, a Hb M Boston é a mais freqüente, sendo descrita em populações de vários países, inclusive o Brasil.

Sob o ponto de vista clínico, há uma diferença entre a cianose causada pela Hb M nas crianças, o que permite prognosticar se a anormalidade da variante é de globina a ou b. Em recém-nascidos com Hb M, de anormalidade na cadeia a, a cianose é observada nos primeiros dias de vida. Esse fato ocorre em virtude da globina a se combinar com as globinasa, b e g, metaemoglobinizando as três hemoglobinas: A, A2 e Fetal, respectivamente. Entretanto, se a anormalidade é na globina b, a cianose não está visível até que boa parte de Hb Fetal tenha sido substituída pela Hb A, fenômeno que normalmente acontece a partir do segundo ou terceiro mês de vida. Nesses casos de Hb M com mutação de globina b, é comum ocorrer discreto grau de anemia hemolítica, associada a bilirrubinemia e icterícia.

As hemoglobinas M, igualmente a outras variantes, são transmitidas como caráter co-dominante, com Hb A apresentando maior concentração. O estado de homozigose é incompatível com a vida.

Metaemoglobinemia na doença falciforme

A doença causada pelas células falciformes se caracteriza por um conjunto de sinais e sintomas provocados pela deformação de expressiva quantidade de eritrócitos com hemoglobina S (Hb S) induzidos pela desoxigenação. Esses eritrócitos com Hb S, quando oxigenados (oxi-Hb S), se apresentam morfologicamente normais ou discóides no sangue; às vezes, podem ser observados alguns eritrócitos afoiçados ou falcizados. Entretanto, há situações em que o processo de falcização é muito intenso por causa da elevada concentração da Hb S desoxigenada (desoxi-Hb S). A doença falciforme é um termo genérico usado para determinar um grupo de alterações genéticas caracterizadas pelo predomínio da Hb S. A introdução da eletroforese de hemoglobinas como principal método de investigação laboratorial contribui para entendimentos clínico, genético e hematológico dos doentes falcêmicos, pois sua aplicação permitiu explicar que as diversidades clínica e hematológica estavam relacionadas com a concentração da Hb S, bem como sua associação com outras hemoglobinas. Assim, foram caracterizados os principais genótipos que compõem o grupo de doença falciforme e identificados por SS, SF (S/talassemia b 0 e S/PHHF), SFA (S/talassemia b +), SD, SC, SH (S/talassemia a), entre outros. É evidente que para o estabelecimento criterioso do genótipo da doença falciforme é necessário que se façam análises laboratoriais em familiares, especialmente nos pais, incluindo a qualificação eletroforética em meios alcalino e ácido, que comprovem a Hb S e suas associações (SS, SD, SF, etc.), a quantificação densitométrica da Hb S fracionada eletroforeticamente, avaliações hematimétricas e morfológicas dos eritrócitos, e a dosagem de Hb Fetal por metodologias bioquímica e imunológica.

Morbidade e mortalidade de doentes falcêmicos têm sido relacionadas com várias situações, entre as quais se destacam: desconhecimento da doença, dificuldade de se proceder ao diagnóstico precoce e correto do genótipo, às deficiências do atendimento médico e dos procedimentos terapêuticos, entre outros. Contudo, um dos fatores que predispõe o processo hemolítico das células falciformes, induzindo-o às múltiplas conseqüências patológicas da doença falciforme, decorre da degradação oxidativa da Hb S. A desoxigenação da Hb S favorece a sua metaemoglobinização (meta-Hb S) e a conseqüente elevação desse pigmento dentro do eritrócito. Quando a concentração de meta-Hb S supera a ação da enzima meta-Hb-redutase, desencadeia a degradação da meta-Hb S com formação de hemicromos, ou subprodutos do grupo heme, e a precipitação da globina S oxidada sob forma de corpúsculos de Heinz (Fig. 12.3). Durante a transformação do eritrócito discóide com Hb S em eritrócito afoiçado, entre os eventos bioquímicos e polimerizantes da célula, ocorre a degradação oxidativa da Hb S com liberação de espécies ativadas de oxigênio (O2, H2O2, HO ) que alteram a distribuição das moléculas de imunoglobulinas G (IgG) na superfície da membrana eritrocitária. As disposições desordenadas da molécula de IgG em determinadas regiões da célula falciforme facilitam as ligações com os receptores Fc das células endoteliais e, dessa forma, induzem à ação fagocitária dos macrófagos no sistema reticuloendotelial, causando hemólise e anemia. É provável que os produtos de degradação oxidativa da Hb S se apresentem qualitativa e quantitativamente diferentes entre os principais genótipos da doença falciforme, e esse fato pode estar relacionado principalmente à concentração da Hb S, à interação com outras hemoglobinas (C, Fetal, D, etc.), dentro de um mesmo eritrócito, e à associação com a deficiência de enzimas eritrocitárias antioxidantes.

Resultados, obtidos nos estudos de amostras de sangue extraídas de portadores de hemoglobinas normais (AA) e com três diferentes genótipos de Hb S (AS, SS e SF), mostraram que a presença de Hb S desencadeia processos oxidativos com diferentes graus de intensidade entre seus genótipos. Os produtos resultantes da degradação oxidativa da hemoglobina, caracterizados pelo aumento dos valores das médias referentes à concentração de metaemoglobina e do número de eritrócitos com corpúsculos de Heinz, estão diretamente relacionados com o aumento da concentração da Hb S. Assim, a degradação oxidativa da hemoglobina decresce entre os genótipos da seguinte forma: SS>SF>AS>AA.

Por essa razão, é fundamental a avaliação da concentração de metaemoglobina nos doentes falcêmicos, bem como seu monitoramento periódico.

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Figura 12.3 – Eritrócitos com precipitados de corpúsculos de Heinz após, após coloração específica com azul de cresil brilhante a 1%.

Avaliação laboratorial das metaemoglobinemias

As metaemoglobinemias são geralmente diagnosticadas pelo médico, pois a própria história clínica do paciente fornece indicativos da causa da cianose, por exemplo, ingestão de sulfa, exposição a produtos químicos oxidantes, entre outros. É comum, porém, o laboratorista receber o material para quantificar e, até mesmo, qualificar a metaemoglobina.

Por eletroforese alcalina, notadamente em acetato de celulose, a metaemoglobinemia se caracteriza por uma fração difusa, de cor cinza ou castanha, na posição de Hb Fetal. Essa alteração ocorre nas metaemoglobinemias por deficiências enzimáticas e na Hb M, sendo rara na indução tóxica.

As análises específicas para um laboratório de rotina são duas:
• Dosagem de metaemoglobina;
• Curva de absorção espectrofotométrica de metaemoglobina.

A dosagem fornece o valor total de metaemoglobina no sangue. A curva espectrofotométrica é importante no fornecimento de subsídios qualitativos para se obter a causa da metaemoglobina. Nos portadores de metaemoglobinemia tóxica a curva é similar a da metaemoglobina A; na deficiência enzimática é comum a observação de um platô entre os comprimentos de onda 600 a 630, e naqueles com metaemoglobinas M (Hb M), a absorção anormal de alguns comprimentos de onda específicos indica o tipo de Hb M (tabela 12.1).

Os portadores de metaemoglobinemias, por qualquer causa, apresentam corpúsculos de Heinz em eritrócitos incubados com azul de crezil brilhante, por 30 minutos a 37°C. A intensidade da presença desses corpúsculos de inclusão é variável e não há proporcionalidade com os valores de metaemoglobina.