Tema 6: Proteínas Plasmáticas PDF

TEMA-6-PROTEINAS-PLASMATICAS.pdf ratoncitah_13 Genética, Bioquímica y Biología Molecular 1º Grado en Odontología Facultad de Odontología Universidad Complutense de Madrid Reservados todos los derechos. No se permite la e...

TEMA-6-PROTEINAS-PLASMATICAS.pdf ratoncitah_13 Genética, Bioquímica y Biología Molecular 1º Grado en Odontología Facultad de Odontología Universidad Complutense de Madrid Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11080124 TE 6: P O ÍNA P A MÁTI : F A C E EL R O ÉTI Y DE R ÓN DE SU CO N ES LA SANGRE Y SUS COMPONENTES. La sangre es un fluido que funciona como un sistema de transporte y distribución, que lleva nutrientes esenciales para los tejidos y al mismo tiempo que elimina productos de desecho. Representa alrededor del 8% del peso corporal del hombre. Componentes de la sangre ≈ 7% PROTEÍNAS PLASMÁTICAS: I.R.: 6 - 8 g/dL. Sintetizadas en el hígado, a excepción de las inmunoglobulinas. ✓ Albúmina (60%) Contribuyente mayoritario a la presión coloidal. Transporte de lípidos y hormonas esteroideas. ✓ Globulinas (35%) Transporte iones (trasnferrina, ceruloplasmina, albúmina), hormonas (TBG), lípidos (albúmina, LDL, HDL), función inmune (Ig). ✓ Fibrinógeno (4%) Componente esencial del mecanismo de coagulación. ✓ Proteínas reguladoras (< 1%). Sangre y sus componentes Plasma: sobrenadante obtenido por centrifugación de una muestra de sangre que se ha tratado con un anticoagulante*. Contiene los factores de coagulación. Suero: sobrenadante obtenido cuando coagula una muestra de sangre (normalmente 30-45 minutos) y después se centrifuga. No contiene factores de coagulación (fibrinógeno). Coágulo: entramado que contiene fibrina y atrapa a las células sanguíneas. CENTRIFUGACIÓN: proceso por el cual se separan materiales biológicos al someterlos a velocidades de rotación elevadas (en centrífugas) en función de su masa, de su forma y volumen, y de la naturaleza del medio en el que se realice la centrifugación. (*Anticoagulantes principales: Heparina, EDTA que fija Ca2+, citrato que fija Mg2+). Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11080124 MEDIDAS DE PROTEÍNAS PLASMÁTICAS. 1. Cuantificación de proteínas totales Método BIURET: Se basa en la formación de un complejo coloreado (violeta) entre el Cu2+ y los enlaces peptídicos en medio básico (necesita al menos 2 enlaces peptídicos, por lo que no detecta aminoácidos). ○ La intensidad de coloración es directamente proporcional a la cantidad de enlaces peptídicos. La reacción es bastante específica, de manera que pocas sustancias interfieren. Cuanto mayor es la concentración de protones, más enlaces peptídicos, más intendsidad de color. ○ La sensibilidad del método es muy baja y sólo se Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. recomienda para la cuantificación de proteínas en preparados muy concentrados. ○ Es el más utilizado en análisis clínicos. Método de LOWRY: Combina la reacción de Biuret, con la reducción del reactivo Folin-Ciocalteu (ácido fosfomolibdotungstico) por los residuos de tirosina, triptófano y cisteína de las proteínas, que genera un complejo de color azul oscuro, que se mide colorimétricamente. ○ Muy sensible, pero solo útil para soluciones de proteínas diluidas. Rango de normalidad de proteínas totales en suero 6-8 g/dL (6,4-8,3 g/dl) 2. Electroforesis de proteínas. Proteinograma Electroforesis de proteínas: Separación por acción de un campo eléctrico de una mezcla de proteínas depositadas sobre un soporte inerte adecuado, acetato de celulosa, y en una solución tampón a pH=8,9. A ese pH, superior al punto isoeléctrico, la carga neta de las proteínas es negativa (aniónicas), y por lo tanto migran hacia el polo positivo en un campo eléctrico, a una velocidad que depende de su carga y de su peso molecular. Dado que la secuencia de aminoácidos es característica para cada proteína, también lo es su pI, y por lo tanto su comportamiento en un campo eléctrico a un determinado pH (movilidad electroforética). En base a su movilidad electroforética, cada proteína avanzará más o menos sobre el soporte, permitiendo la separación de cinco fracciones electroforéticas, que se visualizan y cuantifican por tinción (rojo Ponseau-decoloración con ácido acético al 5%-metanol, ácido acético y agua) y densitometrado, obteniéndose así el perfil del proteinograma. Avanzan mas las mas pequeñas FRACCIONES ELECTROFORÉTICAS. En función de esta movilidad electroforética, las proteínas plasmáticas, se fraccionan en cinco grupos distintos, que en orden decreciente de movilidad son: Albúmina, 𝛂-1-globulina, 𝛂-2-globulina, 𝛃-globulina* y gammaglobulina. 1 descarga sin publicidad = 1 coin Genética, Bioquímica y Biolo... Banco de apuntes de la a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11080124 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Cada una de las fracciones de globulinas está formada por más de un tipo de proteínas, cuya movilidad electroforética coincide. La presencia de concentraciones aumentadas/disminuidas de una fracción, puede deberse a cualquiera de las proteínas que la integran, aunque fundamentalmente se debe a las proteínas mayoritarias de cada banda La valoración cuantitativa de cada una de las principales proteínas plasmáticas se realizaría por otros procedimientos analíticos. 1 descarga sin publicidad = 1 coin a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11080124 FRACCIÓN “ALBÚMINA”. La fracción que más avanza hacia el polo positivo en un campo eléctrico. De pequeño tamaño y con carga negativa. Albúmina (HSA) Proteína mayoritaria del plasma, que se disuelve en agua fácilmente debido a su naturaleza altamente polar. Es sintetizada por el hígado en función del estado nutricional. No se almacena. Aproximadamente el 40% de albúmina sintetizada se mantiene en el compartimento vascular, mientras que el 60% se transfiere al espacio extravascular, retornando en la misma proporción a través del sistema linfático. Se capta mediante pinocitosis para degradación en los lisosomas de todos los tejidos, principalmente en músculo, piel, hígado y riñón. Su catabolismo aumenta cuando se modifica su estructura (desnaturalización de la albúmina por estrés oxidativo). Su vida media es de unos 20 días; resultado del balance entre síntesis, intercambio entre compartimento intravascular e intersticial, su degradación por catabolismo y pérdida renal o intestinal. Estructura: - Monomérica (585 residuos en 9 bucles) - Sin glicosilar o escasamente glicosilado (atípico): esta poco modificada por glucidos - Elevada carga total y punto isoeléctrico de 4,8 (≈ 185 grupos ionizables, tal que a pH 7.4 tiene carga neta de -20), que aporta una elevada solubilidad y capacidad de unión no selectiva a numerosos ligandos. La molécula no está uniformemente cargada en toda su longitud, es más negativa en el extremo amino terminal y tiende a la neutralidad en el extremo carboxi terminal. - 17 puentes disulfuro, que estabilizan la estructura en 3 dominios homólogos (I, II y III), subdivididos en subdominio A y B, quedando la Cys 34 libre para intervenir en la unión de ligandos y reacciones redox - 67% de a-hélice y un 10% de giros b de estructura secundaria Funcion: 1. Contribuir al 80 % de la presión oncótica, que es la presión osmótica debida a las proteínas plasmáticas que aparece entre el compartimento vascular e intersticial. Esto proporciona una fuerza que mantiene los fluidos en el interior vascular. Sus propiedades oncóticas derivan 2/3 del efecto osmótico por su masa molecular, y 1/3 del efecto de Gibbs-Donnan (elevada carga negativa a pH fisiológico atrae cationes y moléculas cargadas, que secundariamente arrastran agua al compartimento intravascular). 2. Reserva circulante de aminoácidos para las células. Cuando en los tejidos disminuye la concentración de aminoácidos, las proteínas plasmáticas pueden actuar como fuente para una reposición rápida. 3. Unir diferentes ligandos (transporta ligandos) a. Ácidos grasos de cadena larga, procedentes de la degradación de triacilglicéridos en el tejido adiposo (lipolisis). El modelo molecular de las hendiduras hidrofóbicas de la albúmina humana indica la unión no covalente de 2-4 ácidos grasos (6-7 experimentalmente) en hendiduras hidrofóbicas de la molécula. La unión de los dos primeros ácidos grasos induce una modificación estructural en la proteína, haciéndola más estable. b. Bilirrubina. La unión de los dos primeros ácidos grasos a la albúmina hace que aumente su afinidad por la bilirrubina. La albúmina une la bilirrubina no conjugada, formada en los sitios de degradación de hemoglobina, como el bazo, y la descarga en el hígado para su conjugación y eliminación por la bilis. c. Cationes: El 50% del calcio circulante y en torno al 10% del níquel y cobre plasmático viajan unidos al extremo N-terminal. Otros cationes, como el Zn2+ , Mn2+ o Co2+ , se unen con menor afinidad. d. Otros compuestos y fármacos: como tiroxina (10%), triptófano y tirosina o glutatión y el piridoxal fosfato. Salicilatos, barbitúricos, sulfamidas, penicilina, Warfarina, etc. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11080124 α1 GLOBULINAS. α1 Antitripsina (AAT) La a-1-antitripsina (a-1 globulina) es una glicoproteína que pertenece a la familia serpina* (“serine proteinase inhibitor”), inhibidor covalente irreversible de proteasas: - Serina-proteasas (elastasa, tripsina, calicreínas). - Su diana principal es la elastasa derivada de los neutrófilos (elimina colágeno, elastina, fibronectina, proteínas solubles como los factores de coagulación durante la infección (fibrina)). Controlando su acción se protege a los tejidos de su digestión por elastasa. De especial relevancia en los alveolos pulmonares. Síntesis: en los hepatocitos, (niveles bajos por las células epiteliales del bronquio y del sistema inmunológico). Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Aumenta su síntesis debido a inflamación, infección, cáncer y embarazo. Estructura: 394 aminoácidos, organizados en 3 hojas plegadas β (A, B y C) y 8 hélices a (hA, hB, hC, HD, hE, hG, hH, hI). A destacar la hoja bA, con 5 láminas beta. El bucle central reactivo (RCL), que es atacado por la proteasa. Unión covalente a la serpina que ocasiona un giro en la molécula y pérdida de conformación en la proteasa Polimorfismos (varias formas de un mismo gen) El gen que codifica para la presenta gran polimorfismo; la mayoría sin repercusión clínica. - Variante alélica fisiológica M. - Variante alélica S (264 Glu-Val). Proteína inestable, se degrada fácilmente fuera del hepatocito. [AAT] baja al ≈40% de la fisiológica. Repercusión clínica escasa. - Variante alélica Z (342 Glu-Lys). Esta proteína forma polímeros agregados en los hepatocitos, que alteran su función (enfermedad hepática), y disminuye su liberación a sangre al 10-15% de la concentración fisiológica, lo que ocasiona enfermedad pulmonar Complicación por consumo de tabaco Los agentes oxidantes presentes en el humo del tabaco (especies reactivas de oxígeno-ROS) disminuyen la potencia con la que la serpina inhibe a la elastasa de los neutrófilos (NE) y, por lo tanto, favorecen o agravan el desequilibrio entre proteasas y antiproteasas. Las variantes PiZ y Null son factores que predisponen al desarrollo de EPOC debido a la carencia de antiproteasas en los fluidos biológicos, particularmente en el intersticio pulmonar. α2 GLOBULINAS. Haptoglobinas (HP) Glucoproteína de 85-160 kDa, sintetizada por el hígado. (Transporta hemoglobina). Encargada de capturar la hemoglobina liberada por hemólisis intravascular, es decir por la lisis de los eritrocitos en el torrente sanguíneo (10%). El 90% de los glóbulos rojos se destruyen mediante hemólisis extravascular en los macrófagos del sistema reticuloendotelial. La Hb liberada a sangre por la hemólisis intravascular genera daño tisular por su carácter oxidante (formación de ROS). La haptoglobina es la primera barrera de defensa frente al daño oxidativo inducible por la Hb sobre nuestras estructuras y frente a la pérdida de hierro por el riñón. Estructura: La estructura básica son cuatro cadenas: dos α y dos β, unidas por puentes disulfuro. Solo hay un tipo de cadena β, pero hay dos tipos de cadena α Las cadenas β de la Hp tienen elevada afinidad por las cadenas α de la Hb (Kd= 10-12M), de tal forma que en cada cadena b se une un dímero de Hb 1 descarga sin publicidad = 1 coin a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11080124 Mecanismo de actuación: 1. Hemólisis intravascular de eritrocitos 2. Disociación de la hemoglobina en dímeros α-β. 3. Unión de la cadena alfa de cada dímero, con cada cadena beta de la haptoglobina, evitando su excreción renal. 4. Reconocimiento e internalización del complejo Hp:Hb por los monocitos y macrófagos de hígado Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. y bazo a través del receptor scavenger CD163 5. Degradación de haptoglobina y hemoglobina. Reciclado del receptor 6. Ante hemólisis grave, el consumo de haptoglobina supera su síntesis, por lo que se detecta una caída de haptoglobina en suero = útil como marcador de hemólisis intravascular. Como consecuencia, aparece hemoglobina libre en plasma, que fácilmente se oxida hacia metahemoglobina (hemoglobina con Fe3+ ), que se disocia en globina y grupo hemo. β GLOBULINAS. Tranferrrina (TF) Síntesis: en hígado , cada 7-10 días (otros: linfocitos, células de Sertoli, músculo, cerebro y tejido glandular mamario). Características: proteína transportadora de hierro llamada APOTRANSFERRINA. Cuando capta hierro, pasa a denominarse HOLOTRANSFERRINA o simplemente TRANSFERRINA Recoge el Fe3+ de: enterocitos, hepatocitos, macrófagos (de bazo, médula ósea e hígado). La mayor parte del hierro transportado se libera en médula ósea. Cuando la Tf está saturada, el exceso de hierro no unido a la transferrina se deposita en el hepatocito, entre otros. Estructura: - monomérica: dos dominios - elevada afinidad por Fe3+ Tf monoférrica o diférrica Dada la elevada afinidad de la transferrina por el ion, mantiene unos niveles de hierro libre circulante en los líquidos corporales mínimos. Importante para - Disminuir la tasa de generación de radicales libres. - La pérdida de hierro a través de la filtración renal. - Hace de la sangre un medio menos favorable para los microorganismos. En las secreciones como la saliva, las lágrimas o la leche materna se encuentran otras proteínas de transporte de hierro parecidas a la transferrina, llamadas LACTOFERRINAS. Proteína C reactiva (CRP) Sintetizada en hígado, y perteneciente a la familia de las pentraxinas. Hay dos conformaciones distintas: La forma nativa pentamérica (nCRP/pCRP): proteína reactante de la fase aguda* (configuración pentamérica). Interviene en el reconocimiento de patógenos y células apoptóticas mediante la activación del sistema de complemento y la fagocitosis mediada por receptor. La forma monomérica (mCRP). Se encuentra mayoritariamente en los tejidos. Se cree que deriva de la forma nCRP del suero o es sintetizada en células extrahepáticas como macrófagos, tejido adiposo o células musculares de los vasos. Se cree que se deposita en forma de monómeros activos sobre los tejidos inflamados induciendo la activación de una serie de efectos proinflamatorios. Proteína reactiva de fase aguda (Son las proteínas que el hígado va a cambiar su concentración rápidamente cuando hay procesos infecciosos o inflamatorios) Respuesta inespecífica a una infección o inflamación, crecimiento tumoral o intervenciones quirúrgicas que conlleva un cambio en el patrón de síntesis de proteínas (concentración) del hígado: 1 descarga sin publicidad = 1 coin a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11080124 1. Reactantes positivos de fase aguda (proteínas de fase aguda positivas): proteínas hepáticas cuya concentración aumenta más de un 25% en 1 semana. La producción de estas proteínas es estimulada por citoquinas proinflamatorias liberadas por los macrófagos (IL1, IL6, TNF, etc.). Algunas de estas proteínas son: proteína C reactiva, a-1 antitripsina o haptoglobina. 2. Reactantes negativos de fase aguda (proteínas de fase aguda negativas): Disminución en la concentración plasmática de otras proteínas, como la albúmina, transtiretina y transferrina (b) 𝛄 GLOBULINAS (se ve en detalle en inmuno, aquí no le dio importancia). Inmunoglobulinas Sintetizadas sólo por linfocitos B (cada célula B produce un solo tipo de anticuerpo que reconoce un solo tipo de epítopo). Son un grupo diverso de moléculas que reconocen y reaccionan a un amplio intervalo de estructuras antigénicas específicas (epítopos). Pueden estar en solución o unidas a membrana, como receptor antigénico. Estructura general: cuatro cadenas polipeptídicas iguales dos a dos, unidas por puentes disulfuro y enlaces no covalentes: - Las de menor tamaño se denomina cadena ligera (L), con una masa molecular de 25 Kda, y en los vertebrados dos tipos Kappa (k) o lambda (l). En una molécula de inmunoglobulina las dos cadenas ligeras son iguales. Se distingue una región variable (VL ) desde el extremo amino terminal hasta la mitad de la cadena y una región constante (CL ). - Las de mayor tamaño se denomina pesadas (H), con una masa molecular entre 50-77 KDa, existen 5 tipos generales denominadas g, m, a, d y e, cada una de las cuales define una clase de inmunoglobulinas: IgG, IgM, IgA, IgD y IgE. Tanto en las regiones VL y CL de la cadena ligera, como en la cadena pesada, aparecen puentes disulfuro intracatenario que generan bucles peptídicos. En una molécula de inmunoglobulina, cada cadena ligera está unida a una pesada por un enlace disulfuro en la región carboxi terminal de la cadena L; a su vez, las dos cadenas pesadas están unidas entre sí por uno o varios puentes disulfuro situados en la región constante de cadena pesada y esta zona constituye la bisagra. Tipos de inmunoglobulinas: ❖ IgG: Está distribuida entre los espacios intravasculares y extravasculares, supone el 75% del total de inmunoglobulinas y es el anticuerpo predominante en la respuesta secundaria frente al antígeno. Entre sus funciones: activar el sistema del complemento, actuar como antitoxina. En los seres humanos atraviesa la placenta y confiere inmunidad al recién nacido durante los primeros meses de vida. ❖ IgM: Se encuentra principalmente en el espacio intravascular y constituye el 10% del total. Es el principal anticuerpo frente a microorganismos infecciosos, es un agente aglutinante y citolítico muy eficaz y activa la vía del complemento. ❖ IgA: Constituye entre el 10-15% del total de las inmunoglobulinas. Es la inmunoglobulina más abundante en la secreciones seromucosas como la saliva, la leche, el calostro, las secreciones genitourinarias y las traqueobronquiales. ❖ IgD: Su presencia en el plasma es inferior al 1% del total de inmunoglobulina, sin embargo, abunda en la superficie del linfocito B, donde actúa como receptor específico para el antígeno. ❖ IgE: Su concentración en plasma es muy pequeña