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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 oxidada in 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. |
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. |
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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. |
Figura 12.2 – Representação
esquemática das globinas a e b
e com as respectivas inserções do grupo heme.
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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.
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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 |
+ |
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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 globinas a, 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 (O•2, 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. |
Figura 12.3 – Eritrócitos com precipitados
de corpúsculos de Heinz após, após coloração
específica com azul de cresil brilhante a 1%. |
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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. |
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