8.6.1. Função das Vitaminas Solúveis em Água como Coenzimas

Tabela 8.9 lista as vitaminas solúveis em água – ácido ascórbico (vitamina C) e uma série conhecida como complexo de vitamina B (Figura 8.32). O ascorbato, a forma ionizada do ácido ascórbico, serve como um agente redutor (um antioxidante), como será discutido em breve. A série de vitamina B compreende componentes de coenzimas. Note que, em todos os casos, exceto na vitamina C, a vitamina deve ser modificada antes de poder cumprir sua função.

Figure 8.32

Estruturas de Algumas Vitaminas Solúveis em Água.

As deficiências de vitaminas são capazes de causar uma variedade de condições patológicas (ver Tabela 8.9). No entanto, muitos dos mesmos sintomas podem resultar de outras condições além da falta de uma vitamina. Por esta razão e porque as vitaminas são necessárias em quantidades relativamente pequenas, as condições patológicas resultantes da deficiência de vitaminas são muitas vezes difíceis de diagnosticar.

A necessidade de vitamina C provou ser relativamente simples de demonstrar. Esta vitamina hidrossolúvel não é usada como coenzima, mas ainda é necessária para a atividade contínua da proil hidroxilase. Esta enzima sintetiza a 4-hidroxiprolina, um aminoácido que é necessário no colágeno, o principal tecido conjuntivo nos vertebrados, mas raramente é encontrado em qualquer outro lugar. Como é formado este aminoácido incomum e qual é o seu papel? Os resultados de estudos de rotulagem radioativa mostraram que os resíduos de prolina no lado do aminoácido dos resíduos de glicina nas cadeias nascentes de colágeno se tornam hidroxilados. O átomo de oxigênio que se liga ao C-4 da prolina provém do oxigênio molecular, O2. O outro átomo de oxigênio do O2 é absorvido pelo α-ketoglutarate, que é convertido em succinato (Figura 8.33). Esta reação complexa é catalisada pela hidroxilase de prolílo, uma dioxigenase. Ela é auxiliada por um íon Fe2+, que está firmemente ligado a ela e é necessário para ativar o O2. A enzima também converte o α-ketoglutarate em succinato sem prolina hidroxilada. Nesta reacção parcial, forma-se um complexo de ferro oxidado, que inactiva a enzima. Como é que a enzima activa se regenera? O ascorbato (vitamina C) vem em socorro, reduzindo o íon férrico da enzima inativada. No processo de recuperação, o ascorbato é oxidado em ácido desidroascórbico (Figura 8.34). Assim, o ascorbato serve aqui como um antioxidante específico.

Figure 8.33

Formação de 4-Hidroxiprolina. A prolina é hidroxilada em C-4 pela ação da prolil hidroxilase, uma enzima que ativa o oxigênio molecular.

Figure 8.34

Formas de Ácido Ascórbico (Vitamina C). O ascorbato é a forma ionizada da vitamina C, e o ácido desidroascórbico é a forma oxidada do ascorbato.

Os precedentes são incapazes de sintetizar o ácido ascórbico e, portanto, devem adquiri-lo a partir de suas dietas. A importância do ascorbato torna-se notoriamente evidente no escorbuto. Jacques Cartier em 1536 deu uma descrição vívida desta doença de carência alimentar, que afligia seus homens enquanto exploravam o rio São Lourenço:

Alguns perderam todas as suas forças, e não puderam ficar de pé. … Outros também tinham toda a sua pele manchada com manchas de sangue de cor púrpura: depois subiram até os tornozelos, joelhos, coxas, ombros, braços e pescoços. Suas bocas se tornaram fedorentas, suas gengivas tão podres, que toda a carne caiu, até as raízes dos dentes, que também caíram quase todas.

James Lind, um médico escocês, iluminou os meios de prevenir o escorbuto em um artigo intitulado “Um Tratado do Escorbuto” publicado em 1747. Lind descreveu um estudo controlado estabelecendo que o escorbuto poderia ser prevenido através da inclusão de frutas cítricas na dieta. A Marinha Real eventualmente começou a emitir rações de cal para os marinheiros, dos quais os marinheiros britânicos adquiriram o apelido de “limeys”. A pesquisa de Lind foi inspirada pela situação de uma expedição comandada pelo Comodoro George Anson. Anson deixou a Inglaterra em 1740 com uma frota de seis navios e mais de 1000 homens e voltou com uma enorme quantidade de tesouros, mas da sua tripulação apenas 145 sobreviveram para chegar a casa. O resto tinha morrido de escorbuto.

Por que a hidroxilação deficiente tem consequências tão devastadoras? O colágeno sintetizado na ausência do ascorbato é menos estável que a proteína normal. Estudos da estabilidade térmica dos polipéptidos sintéticos têm sido especialmente informativos. A hidroxiprolina estabiliza a tripla hélice de colágeno, formando ligações de hidrogênio entre fibras. As fibras anormais formadas pelo colágeno insuficientemente hidroxilado contribuem para as lesões cutâneas e fragilidade dos vasos sanguíneos observadas no escorbuto.