Causas e mecanismos de dano enzimático
O elo principal da hipóxia tecidual é o distúrbio da respiração celular e a redução da atividade enzimática. Isso ocorre sob a influência de vários fatores:
- Inibidores da cadeia respiratória: bloqueio dos complexos por cianetos, monóxido de carbono (CO), azidas, antimicina A e barbitúricos.
- Desvios físico-químicos: flutuações de temperatura, alterações na composição eletrolítica e no pH intracelular.
- Déficit de cofatores: hipovitaminoses e distúrbios do metabolismo mineral.
Como resultado, as células perdem a capacidade de captar oxigênio do sangue. Isso é acompanhado por uma diminuição da diferença arteriovenosa ($C_{a-v}O_2$) e uma queda no nível geral de pH do sangue.
Alteração da composição gasosa do sangue
Na forma clássica de hipóxia tecidual, os parâmetros gasosos do sangue arterial permanecem dentro da faixa normal. No entanto, as alterações no sangue venoso são específicas e refletem a incapacidade dos tecidos de assimilar o oxigênio:
| Parâmetro | Parâmetro | Direção das alterações |
|---|---|---|
| Pressão parcial de $O_2$ no sangue venoso | $P_v O_2$ | ↑ Aumentada |
| Saturação de $O_2$ no sangue venoso | $S_v O_2$ | ↑ Aumentada |
| Conteúdo de $O_2$ no sangue venoso | $C_v O_2$ | ↑ Aumentada |
| Diferença arteriovenosa | $C_{a-v} O_2$ | ↓ Diminuída |
Esse estado é chamado de «arterialização» do sangue venoso, uma vez que o sangue que drena dos tecidos mantém parâmetros elevados de oxigênio.
Desacoplamento da fosforilação oxidativa
Uma variante especial de distúrbio no metabolismo energético celular é o desacoplamento da oxidação e da fosforilação nas mitocôndrias. Nesse caso, os complexos da cadeia respiratória funcionam intensamente e o consumo de oxigênio aumenta drasticamente, mas a síntese de ATP não aumenta.
- Colapso energético: grande parte da energia é dissipada na forma de calor, causando hipertermia.
- Desacopladores endógenos: excesso de íons cálcio, ácidos graxos superiores, proteína termogenina, além de hormônios da tireoide (tiroxina, triiodotironina).
- Desacopladores exógenos: 2,4-dinitrofenol, dicumarol, pentaclorofenol e gramicidina.
Tipos substrato e de sobrecarga
A patologia da oxidação biológica também pode se desenvolver de acordo com outros cenários, quando a entrega de oxigênio não está prejudicada:
- Tipo substrato: surge devido à deficiência de substratos de oxidação (mais frequentemente a glicose). Leva à queda nos níveis de ATP, fosfocreatina e ao comprometimento do potencial de membrana celular.
- Tipo sobrecarga: desenvolve-se com a função orgânica excessiva em segundo plano de suprimento sanguíneo inadequado. A taxa de consumo de ATP excede a taxa de sua ressíntese, levando a uma deficiência energética acentuada.
Resumo: perguntas e respostas sobre o tema
Quais enzimas ou complexos específicos da cadeia respiratória são bloqueados pelos cianetos?
Os cianetos bloqueiam a seção terminal da cadeia de transporte de elétrons — o Complexo IV.
- Enzima inibida: citocromo c oxidase.
- O ânion cianeto liga-se ao ferro férrico ($Fe^{3+}$) no heme $a_3$ da citocromo oxidase.
Devido ao bloqueio do Complexo IV, os tecidos não conseguem consumir oxigênio do sangue. O sangue venoso permanece oxigenado ($HbO_2$), mantendo uma cor viva (vermelho-claro), ou seja, ocorre a arterialização do sangue venoso. Desenvolve-se hipóxia tecidual ou histotóxica; as células do sistema nervoso central morrem por falta de ATP, apesar da presença de oxigênio no sangue.
A deficiência de quais vitaminas específicas leva ao desenvolvimento de hipóxia tecidual devido à falta de cofatores?
As fontes indicam hipovitaminoses das vitaminas $B_1$, $B_2$ e $PP$.
Sua deficiência pertence às formas teciduais de estados hipoenergéticos: o trabalho das enzimas da cadeia respiratória e das vias gerais do catabolismo é prejudicado, o que está associado à diminuição da síntese de ATP.
Especificamente para a deficiência de $B_1$, indica-se que ela pode causar disfunção do complexo da piruvato desidrogenase, na qual a oxidação aeróbica do piruvato é bloqueada e a reação é desviada para a formação de lactato.
Hipóxia tecidual: enzimas adormecidas — o oxigênio no sangue aumenta (o sangue venoso é «arterializado») e o ATP transforma-se em calor.
Questões de aulas e exames
Por que a tensão de oxigênio no sangue venoso aumenta na hipóxia tecidual?
Devido à inibição das enzimas da cadeia respiratória, as células não conseguem captar e utilizar o oxigênio do sangue circulante. Como resultado, o sangue retorna ao coração retendo altos índices de saturação e pressão parcial.
Qual é a diferença entre a inibição enzimática e o desacoplamento da fosforilação oxidativa?
Durante a inibição enzimática, o consumo de oxigênio pelas células cai, enquanto durante o desacoplamento ele aumenta drasticamente, mas em ambos os casos a síntese normal de ATP é prejudicada, sendo que o desacoplamento é acompanhado pela liberação de calor excessivo.
Quais alterações na composição gasosa do sangue são características do tipo substrato de hipóxia?
Os desvios na composição gasosa e no nível de pH do sangue no tipo substrato são semelhantes aos da hipóxia tecidual clássica, apesar de a causa ser a deficiência de glicose e não o bloqueio enzimático.
O que mais estudar sobre o tema
- Característica dos desacopladores endógenos e exógenos da fosforilação oxidativa
- Alterações eletrofisiológicas no tipo substrato de hipóxia (mudança do potencial de membrana)
- Causas e patogênese da forma de sobrecarga de hipóxia
- Mecanismos dos tipos mistos de hipóxia em intoxicações e perda sanguínea massiva
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