Biochimia porfirinelor. Porfiria - cauze, clasificare

anemia celulelor secera

HbS - hemoglobina celule secera anemie. În această tulburare a ADN-ului, ca urmare a unei mutații punctuale, tripletul CTT este înlocuit cu tripletul CAT, ceea ce presupune includerea valinei aminoacidului în locul glutamatului în poziția a 6-a a lanțului β. O modificare a proprietăților lanțului β implică o modificare a proprietăților întregii molecule și formarea unui situs „lipicios” pe suprafața hemoglobinei. În timpul deoxigenării hemoglobinei, situsul „se deschide” și leagă o moleculă de deoxihemoglobină S de altele similare. Rezultatul este polimerizarea moleculelor de hemoglobină și formarea de catene mari de proteine, provocând deformarea eritrocitelor și, atunci când trec prin capilare, hemoliză.

Schema diferenței dintre hemoglobina S și hemoglobina A și polimerizarea acesteia

Încălcarea sintezei hemoglobinei

Porfiria

Porfirii sunt un grup de eterogene boli ereditare care rezultă dintr-o încălcare a sintezei hemului și o creștere a conținutului de porfirine și precursorii acestora în organism. Alocați forme ereditare și dobândite de porfirie.

Dobândit formele de porfirie sunt de natură toxică și sunt cauzate de acțiunea hexaclorobenzenului, a sărurilor de plumb și a altor metale grele (inhibarea porfobilinogen sintetazei, ferochelatazei etc.), a medicamentelor (antifungic antimicotic griseofulfin).

La ereditar se formează, defectul enzimatic este prezent în toate celulele corpului, dar se manifestă într-un singur tip de celulă. Se pot distinge două grupuri mari de porfirii:

1. Hepatic - un grup de boli cu tulburări autozomale dominante ale enzimelor în diferite stadii ale sintezei protoporfirinei IX.

Cea mai frapantă boală din acest grup este porfirie acută intermitentă, la care heterozigoții au activitate uroporfirinogen-I-sintaza redus cu 50%. Ca urmare, pacienții excretă prin urină cantitati mari porfobilinogen și acid aminolevulinic. În lumină, porfobilinogenul este oxidat în compuși colorați, iar urina se întunecă. Simptomele bolii sunt dureri abdominale acute, tulburări neuropsihiatrice (polineurită, tetrapareză, halucinații), tulburări cardiovasculare.

Boala se manifestă după atingerea pubertății din cauza nevoii crescute de hepatocite în citocromul P450 pentru a neutraliza steroizii sexuali, o exacerbare a afecțiunii apare adesea și după administrarea de medicamente al căror metabolism necesită participarea citocromului P450. O scădere a concentrației de hem, utilizat pentru sinteza citocromului P450, activează aminolevulinat sintetaza.

2. Eritropoetică- tulburări autosomale recesive ale unor enzime ale sintezei protoporfirinei IX în celulele eritroide. În același timp, în timpul sintezei uroporfirinogenilor

Boli asociate cu afectarea sintezei hemului și adesea manifestate prin anemie, sensibilizare a pielii și diverse tulburări neurologice. Unul dintre primele cazuri este descris de Schultz în secolul al XIX-lea - 1874.

Diferite tipuri identificate porfirie, fiecare dintre acestea fiind asociată cu un defect la una dintre cele opt enzime implicate în sinteza hemului (cu excepția 5-aminolevulinat sintetazei). Au fost determinate genele care codifică aceste enzime și localizarea lor cromozomială. O mare parte din daunele moleculare care stau la baza tipuri variate boli.

Bloc biosintetic, care rezultă din defecte enzimatice, este cel mai pronunțată la nivelul ficatului și măduvei osoase - organe în care se sintetizează cantitatea principală de hem. Fiecare tip de porfirie este caracterizat de caracteristici clinice și patologice care reflectă un defect al unei anumite enzime și tipul de moștenire.

În general, pentru porfirie două sindroame clinice principale sunt caracteristice: fotosensibilitatea pielii și un sindrom de tulburări neurologice. Fotosensibilizarea pielii este rezultatul reacției porfirinelor depuse în piele la radiațiile solare. Tulburările neurologice sunt cauzate de creșterea producției și excreției de precursori porfirinei ALA și porfobilinogen. Cu defecte la două sau mai multe enzime implicate în sinteza hemului, este diagnosticată porfiria dublă.

Clasificarea porfiriei

eu. Porfirie cu fotosensibilitate a pielii:
- Porfirie eritropoetică congenitală
- Porfirie cutanată tardivă
- Protoporfirie

II. Porfirii acute sau induse:
- Porfirii cu manifestări neurologice
- Porfirie acută intermitentă
- porfirie ALC-D
- Porfirii cu manifestări neurologice și cutanate
- Porfirie pestriță
- Coproporfirie

III. Porfirii duble

Porfiria - un grup eterogen de boli cauzate de deteriorarea sintezei hemului din cauza deficienței uneia sau mai multor enzime.

Clasificări de porfirie

Nu există o clasificare unică a porfirii. Porfirii sunt împărțite din motive în:

ereditar. Apar atunci când există un defect în gena enzimei implicate în sinteza hemului;

Dobândit. Apar cu efectul inhibitor al compușilor toxici (hexoclorobenzen, săruri ale metalelor grele - plumb) asupra enzimelor sintezei hemului.

În funcție de localizarea predominantă a deficienței enzimatice (în ficat sau eritrocite), porfirina este împărțită în:

hepatic- cel mai frecvent tip de porfirina este porfiria acută intermitentă (IRA), porfiria cutanată tardivă, coproporfiria ereditară, porfiria mozaic;

eritropoetică- porfirie eritropoetică congenitală (boala Gunther), protoporfirie eritropoetică.

În funcție de tabloul clinic, porfirii se împart în:

1. cronic.

Consecințele negative ale porfirii sunt asociate cu deficiența de hem și acumularea în țesuturi și sânge a produselor intermediare ale sintezei hemului - porfirinogeni și produșii lor de oxidare. În porfirii eritropoetice, porfirinele se acumulează în normoblaste și eritrocite; în porfirii hepatice, în hepatocite.

Pentru fiecare tip de porfirie, există un anumit nivel de defect enzimatic, ca urmare, se acumulează produse sintetizate peste acest nivel. Aceste produse sunt principalii markeri de diagnostic ai bolii.

Porfirinogenii sunt otrăvitori; în formele severe de porfirie, ei provoacă tulburări neuropsihiatrice, disfuncții ale RES și leziuni ale pielii.

Tulburările neuropsihiatrice din porfirii sunt asociate cu faptul că aminolevulinatul și porfirinogenii sunt neurotoxine.

În pielea la soare, porfirinogenii sunt ușor transformați în porfirine. Oxigenul, atunci când interacționează cu porfirinele, trece în starea singlet. Oxigenul singlet stimulează peroxidarea lipidică a membranelor celulare și distrugerea celulelor, astfel încât porfirii sunt adesea însoțite de fotosensibilitate și ulcerație a pielii expuse.

Porfirinogenii nu sunt colorați și nu au fluorescență, în timp ce porfirinele prezintă fluorescență roșie intensă la lumina ultravioletă. Porfirinele în exces, care sunt excretate prin urină, îl dau culoare inchisa(„porfirina” în greacă înseamnă violet).

Uneori, în formele ușoare de porfirie ereditară, boala poate fi asimptomatică, dar administrarea de medicamente care sunt inductori ai sintezei aminolevulinat sintazei poate provoca o exacerbare a bolii. În unele cazuri, simptomele bolii nu apar până la pubertate, când o creștere a formării de β-steroizi determină inducerea sintezei aminolevulinat sintazei. Porfiria se observă și în caz de otrăvire cu săruri de plumb, deoarece plumbul inhibă aminolevulinat dehidrataza și ferochelataza. Unele erbicide și insecticide care conțin halogen sunt inductori ai sintezei aminolevulinat-sintezei, astfel încât ingestia lor este însoțită de simptome de porfirie.

Tipuri de porfirie

Porfirie acută intermitentă (OPP) - cauza este un defect al genei care codifică PBG - deaminaza. Se moștenește în mod autosomal dominant. Există o acumulare de precursori timpurii ai sintezei hemului: 5-ALA (5-ALA) și porfobilinogen (PBG).

PBG incolor este transformat în porfibilină și porfirină la lumină, ele dau urinei o culoare închisă. ALA are un efect neurotoxic, ducand la paralizia flasca a extremitatilor si pareza muschilor respiratori. Acesta din urmă provoacă insuficiență respiratorie acută. Boala se manifestă la vârsta mijlocie, provocată de utilizarea de analgezice, medicamente sulfanilamide, deoarece acestea cresc sinteza ALA - sintetaza.

Simptomele clinice sunt dureri abdominale acute, vărsături, constipație, tulburări cardiovasculare, tulburări neuropsihiatrice. Nu există o sensibilitate crescută la lumină, deoarece perturbarea metabolică are loc în stadiul care precedă formarea uroporfirinogenului.

Pentru tratament, se utilizează medicamentul normosang - hem arginat. Acțiunea se bazează pe faptul că hem, prin mecanismul feedback-ului negativ, blochează translația ALA-sintazei și, în consecință, sinteza ALA și PBG scade, ceea ce are ca rezultat ameliorarea simptomelor.

Eritropoietică congenitală porfirie este o boală congenitală și mai rară moștenită în mod autosomal recesiv. Natura moleculară a acestei boli nu este cunoscută cu exactitate; s-a stabilit însă că se caracterizează printr-un anumit dezechilibru în activitățile relative ale uroporfirinogen-III-cosintazei și uroporfirinogen-1-sintazei. Formarea uroporfirinogenului I în termeni cantitativi depășește semnificativ sinteza izomerului normal de uroporfirinogen III în calea de sinteză a hemului. Deși tulburarea genetică se extinde la toate celulele, se manifestă, dintr-un motiv necunoscut, în principal în țesutul eritropoetic. Pacienții cu porfirie eritropoetică congenitală excretă cantități mari de izomeri de tipeu uroporfirinogen și coproporfirinogen; în urină, ambii acești compuși sunt oxidați spontan la uroporfirina I și coproporfirina I, pigmenți fluorescenți roșii. A fost raportat un caz în care a existat o ușoară creștere a concentrației de uroporfirina III, dar raportul dintre izomerii de tip I și III a fost de aproximativ 100: 1. Eritrocitele circulante conțin o cantitate mare de uroporfirina 1, totuși, cea mai mare concentrație de aceasta porfirina este observata in celule măduvă osoasă(dar nu în hepatocite).

remarcat fotosensibilitatea pielii datorită naturii spectrului de absorbție al compușilor porfirinei, care se formează în cantități mari. Pacienții au crăpături la nivelul pielii și se observă adesea fenomene hemolitice.

coproporfirie ereditară o tulburare autosomal dominantă cauzată de o deficiență coproporfirinogen oxidaza-enzima mitocondriala responsabila de transformarea coproporfirinogenului III in protoporfirinogen IX.Coproporfirinogenul III este excretat in cantitati mari din organism prin fecale, si de asemenea, datorita solubilitatii sale in apa, este excretat in cantitati mari prin urina. La fel ca uroporfirinogenul, coproporfirinogenul se oxidează rapid în lumină și aer, transformându-se în pigmentul roșu coproporfirina.

Capacitatea limitată de a sintetiza hem în această boală (mai ales în condiții de stres) duce la dereprimarea ALA-siitazei. Ca urmare, are loc o formare excesivă de ALA și porfobilinogen, precum și alți intermediari pe calea sintezei temei, care se formează în etapele premergătoare fazei blocate ereditar. În consecință, pacienții cu coproporfirie ereditară prezintă toate semnele și simptomele asociate cu un exces de ALA și porfobilinogen care sunt caracteristice porfiriei acute intermitente, dar în plus au o fotosensibilitate crescută datorită prezenței cantităților excesive de coproporfirinogeni și uroporfirinogeni. În această boală, administrarea de hematină poate induce, de asemenea, reprimarea cel puțin parțială a ALA sintetazei și atenuarea simptomelor asociate cu supraproducția de intermediari biosintetici hem.

Porfiria mozaică , sau fotoporfiria ereditară, este o tulburare autosomal dominantă în care există o blocare parțială a conversiei enzimatice a protoporfirinogenului în hem. În mod normal, această transformare este realizată de două enzime, protoporfirinogen oxidaza și ferochelataza, localizate în mitocondrii. Judecând după datele obținute cu privire la cultura fibroblastelor cutanate, la pacienții cu porfirie mozaică, conținutul de protoporfirinogen oxidază este doar jumătate din cantitatea normală. La pacienții cu porfirie mozaică, există o lipsă relativă a conținutului de hem în condiții de stres, precum și o stare deprimată a ALA sintetazei hepatice. După cum sa menționat mai sus, activitatea crescută a ALA sintetazei duce la supraproducția tuturor intermediarilor de sinteză a hemului în regiunile dinainte de stadiul blocat. Astfel, pacienții cu porfirie mozaică excretă cantități în exces de ALA, porfobilinogen, uroporfirina și coproporfirina în urină și excretă uroporfirina, coproporfirina și protoporfirina în fecale. Urina pacienților este pigmentată și fluoresce, iar pielea este sensibilă la lumină în același mod ca și la pacienții cu porfirie cutanată tardivă (vezi mai jos).

porfirie cutanată tardivă , este probabil cea mai comună formă de porfirie. Este de obicei asociată cu un fel de afectare a ficatului, în special cu consumul excesiv de alcool sau supraîncărcare cu ioni de fier. Natura tulburării metabolice nu a fost stabilită cu precizie, dar o deficiență parțială a uroporfirinogen decarboxilazei este o cauză probabilă. Tulburarea pare a fi transmisă ca o trăsătură autosomal dominantă, dar penetranța genetică variază și în majoritatea cazurilor depinde de prezența disfuncției hepatice. Se prevede că urina va conține niveluri crescute de uroporfirine de tip I și III; totuși, excreția urinară de ALA și porfobilinogen este relativ rară. Uneori, urina conține o cantitate foarte semnificativă de porfirine, dându-i o nuanță roz; atunci când este acidulat, cel mai adesea dă o fluorescență roz în regiunea ultravioletă.

Ficatul conține cantități mari de porfirine și, prin urmare, are fluorescență puternică, în timp ce eritrocitele și celulele măduvei osoase nu au fluorescență. Principala manifestare clinică în porfiria cutanată tardivă este crescută fotosensibilitatea pielii. Pacienții nu au activitate crescută ALA sintetaza și nici, respectiv, excesul de conținut în urină de porfobilinogen și ALA; aceasta se coreleaza cu absenta atacurilor acute caracteristice porfiriei acute intermitente.

Protoporfirie , sau protoporfiria eritropoetică pare să fie cauzată de subactivitatea moștenită dominant ferochelatazăîn mitocondriile tuturor țesuturilor; clinic, această boală se manifestă ca urticarie acută cauzată de expunerea la razele de soare. Globulele roșii, plasma și fecalele conțin cantități crescute de protoporfirina IX, iar reticulocitele (globule roșii imature) și pielea (când sunt examinate prin biopsie) deseori fluoresc cu lumină roșie. Probabil și ficatul contribuie la creșterea producției de protoporfirina IX, dar nu se observă excreția urinară a porfirinelor și a precursorilor acestora.

Sinteza hemoglobinei

Hemul sintetizat în mitocondrii induce sinteza lanțurilor de globine pe poliribozomi. Genele lanțului globinei sunt localizate pe cromozomii 11 și 16.

Lanțurile de globine formează globule și se leagă de hem. 4 globule se combină necovalent pentru a forma hemoglobina.

Hemoglobina începe să fie sintetizată în stadiul de eritroblast bazofil și se termină în reticulocite. Reticulocitele sintetizează, de asemenea, purine, pirimidine, fosfatide și lipide. Un indicator biochimic sensibil pentru a distinge reticulocitele de celulele mature este pierderea glutaminazei de către acestea din urmă. Glutamina din reticulocite este o sursă de carbon pentru sinteza porfirinei și azot pentru sinteza purinei.

Structura hemoglobinei

Hemoglobină - cromoproteina tetramerică, are o masă de 64500 Da, este formată din 4 hemi și 4 globine. Globinele sunt reprezentate de lanțuri polipeptidice de diferite tipuri , , ,  etc. Lanțul  conține 141 de AA, iar lanțul α conține 146 de AA. Secțiuni separate de lanțuri polipeptidice formează elice  drepte, al căror aranjament special în spațiu formează globule. Globulă -subunitățile conțin 8-heliice, α-subunitățile -7. Hemul este situat în golurile dintre elicele E și F ale globinei, fiind atașat prin histidină F 8 de elica F cu ajutorul unei legături de coordonare de 5 fier. Reziduurile hidrofobe de aminoacizi din jurul hemului previn oxidarea fierului de către apă. 4 globule cu participarea legăturilor hidrofobe, ionice și de hidrogen formează un tetramer sferic de hemoglobină. Cele mai puternice legături, datorate în principal legăturilor hidrofobe, se formează între - și -globuli. Ca rezultat, se formează 2 dimeri  1  1 și  2  2. Dimerii sunt legați între ei în principal prin legături polare (ionice și de hidrogen); prin urmare, interacțiunea dimerilor depinde de pH. Dimerii se deplasează cu ușurință unul față de celălalt. În centrul tetramerului, globulele se învecinează lejer, formând o cavitate.

Funcțiile hemoglobinei

Acestea asigură transferul de oxigen de la plămâni la țesuturi. Aproximativ 600 de litri pe zi;

Participă la transferul de dioxid de carbon și protoni din țesuturi la plămâni;

Reglează sângele KOS.

Porfirii sunt un grup eterogen de boli caracterizate prin secreție crescută de porfirine sau precursori ai acestora. Unele forme de porfirie sunt ereditare, altele sunt dobândite. Au fost propuse mai multe clasificări diferite ale porfirii. Este convenabil să se împartă formele ereditare în trei grupuri mari - forme eritropoetice, hepatice și astfel de forme în care tulburările metabolice sunt observate simultan în țesuturile eritropoetice și hepatice (Tabelul 33.2). Cele mai multe forme moștenite se caracterizează prin prezența metabolice

Tabelul 33.2. Clasificarea porfirii umane

tulburări personale în toate țesuturile, cu toate acestea, apar dintr-un anumit motiv într-un tip de țesut. Mai jos este o descriere a anomaliilor biochimice caracteristice porfirii.

Fiecare tip de porfirie este caracterizat de un set de porfirine și precursorii acestora excretați în urină. Aceste date și relația lor cu diferitele etape ale sintezei hemului sunt prezentate în Fig. 33.11.

Porfiria acută intermitentă (POP) este un semn distinctiv al unui autosomal dominant boala ereditara o persoană, care de obicei se manifestă numai după ce a ajuns la pubertate. Cauza sa este o deficiență parțială moștenită a uroporfirinogen-1 sintetazei. Pacienții sunt heterozigoți pentru o genă structurală defectuoasă, astfel încât activitatea uroporfirinogen-1-sintazei în celulele lor este de 50% din normă. Pacienții cu POP excretă cantități mari de porfobilinogen și ALA în urină. Ambii acești compuși sunt incolori, dar porfobilinogenul în lumină și aer formează în mod spontan două produse colorate - porfobilină și porfirina. Acesta este motivul pentru întunecarea urinei atunci când stă în lumină cu accesul aerului.

Porfobilinogenul și ALA sunt prezente în plasma și lichidul cefalorahidian al pacienților, în special în timpul unei exacerbări ascuțite. Medicamentele și hormonii steroizi al căror metabolism necesită participarea proteinelor care conțin hem, cum ar fi citocromul P-450, pot grăbi apariția unei exacerbări. Compușii care induc porfirie în timpul metabolismului cresc consumul de proteine ​​hem și reduc astfel concentrația intracelulară de hem; aceasta duce la dereprimarea sintezei ALA sintetazei. O creștere a activității ALA sintetazei și blocarea parțială a uroporfirinogen-1 sintetazei duce la o acumulare semnificativă de ALA și porfobilinogen; este insotita dureri ascuțiteîn abdomen, vărsături, constipație, tulburări cardiovasculare, precum și tulburări neuropsihiatrice. Trebuie remarcat faptul că, conform datelor experimentale, o scădere a conținutului de hem inhibă activitatea triptofan pirolazei și duce la acumularea de compuși neuroactivi - triptofan și 5-hidroxitriptamină.

Pacienții cu POP nu prezintă o sensibilitate crescută la lumină, care este caracteristică altor porfirii hepatice. Acest lucru era de așteptat, deoarece nici porfirinele și nici porfirinogenii nu se acumulează la pacienți, deoarece perturbarea metabolică a sintezei hemului are loc în stadiul care precedă formarea primului porfirinogen (uroporfirinogen).

După cum sa menționat mai sus, tulburările metabolice se găsesc și în alte celule, în special în eritrocite, precum și în fibroblastele cultivate sau în celulele lichidului amniotic; cu toate acestea, activitatea crescută a ALA sintetazei, care duce la supraproducție de ALA și porfobilinogen, are loc predominant în ficat. Aparent, acest lucru se datorează faptului că ficatul este chiar organul în care are loc metabolismul agenților inductori. Porfiria acută este unul dintre rarele exemple de boală care este exprimată fenotipic la heterozigoți, în timp ce deficitul de enzime este de doar 50%.

După cum se putea prevedea pe baza

Orez. 33.11. Etape secvențiale ale biosintezei hemului, indicând precursorii excretați în urină, în diferite forme de porfirie. ALA - acid 5-aminolevulinic. (Reprodus cu modificări de la Kaufman L., Merver H. S. Biochemical defects in two types of human hepatic prphyria. N. Engl. J. Med 1970:283:954.)

Conform mecanismului propus de reglare a sintezei ALA sintetazei de către sistemul de represiune - derepresină, administrarea de hematine la pacienții cu POP poate reduce inducerea ALA sintetazei și, prin urmare, atenua cursul bolii.

Porfiria erntropoetică congenitală este o boală congenitală și mai rară moștenită în mod autosomal recesiv. Natura moleculară această boală nu este cunoscută exact; s-a stabilit însă că se caracterizează printr-un anumit dezechilibru în activitățile relative ale uroporfirinogen-III-cosintazei și uroporfirinogen-1-sintazei. Formarea uroporfirinogenului I în termeni cantitativi depășește semnificativ sinteza uroporfirinogenului III, izomerul normal în calea de sinteză a hemului. Cu toate că tulburare genetică se răspândește la toate celulele, se manifestă dintr-un motiv necunoscut în principal în țesutul eritropoietic. Pacienții cu porfirie eritropoietică congenitală excretă cantități mari de izomeri de tip I ai uroporfirinogenului și coproporfirinogenului; în urină, ambii acești compuși sunt oxidați spontan la uroporfirina 1 și coproporfirina I, pigmenți fluorescenți roșii. A fost raportat un caz în care a existat o ușoară creștere a concentrației uroporfirinei III, dar raportul dintre izomerii de tip I și III a fost de aproximativ 100:1. Totuși, eritrocitele circulante conțin cantități mari de uroporfirina I cea mai mare concentrație a acestei porfirine a fost observată în celulele măduvei osoase (dar nu și în hepatocite).

Probabil datorită formării unor cantități mai mici din adevăratul precursor al hemului, uroporfirinogenul III, și a deficienței relative de hem care rezultă în țesuturile eritropoetice ale pacienților, este indusă ALA sintetaza. Această inducție duce la o supraproducție de porfirinogeni de tip I. Împreună cu o creștere a sintezei ALA sintetazei și o supraproducție de porfirinogeni de tip I, crește formarea și excreția de porfobilinogen și ALA. Astfel, pe baza abaterilor biochimice, este posibil să se prezică aspectul simptome clinice, similare cu cele observate în POP, dar în plus, se remarcă fotosensibilitatea pielii,

datorită naturii spectrului de absorbție al compușilor porfirinei, care se formează în cantități mari. Pacienții au crăpături la nivelul pielii și se observă adesea fenomene hemolitice.

Coproporfiria ereditară este o tulburare autosomal dominantă cauzată de un deficit de coproporfirinogen oxindază, o enzimă mitocondrială responsabilă de conversia coproporfirinogenului III în protoporfirinogen IX. Coproporfirinogenul III este excretat în cantități mari din organism prin fecale, iar datorită solubilității sale în apă, este excretat în cantități mari prin urină. La fel ca uroporfirinogenul, coproporfirinogenul se oxidează rapid în lumină și aer, transformându-se în pigmentul roșu coproporfirina.

Capacitatea limitată de a sintetiza hem în această boală (mai ales în condiții de stres) duce la dereprimarea ALA sintetazei. Ca urmare, există o formare în exces de ALA și porfobilinogen, precum și alți intermediari pe calea sintezei hemului, care se formează în etapele premergătoare etapei blocate ereditar. În consecință, pacienții cu coproporfirie ereditară prezintă toate semnele și simptomele asociate cu un exces de ALA și porfobilinogen care sunt caracteristice porfiriei acute intermitente, dar în plus au o fotosensibilitate crescută datorită prezenței cantităților excesive de coproporfirinogeni și uroporfirinogeni. În această boală, administrarea de hematină poate induce, de asemenea, reprimarea cel puțin parțială a ALA sintetazei și atenuarea simptomelor asociate cu supraproducția de intermediari biosintetici hem.

Porfiria mozaică, sau fotocoproporfiria ereditară, este o afecțiune autosomal dominantă în care există un blocaj parțial al conversiei enzimatice a protoporfirinogenului în hem. În mod normal, această transformare este realizată de două enzime, protoporfirinogen oxidaza și ferochelataza, localizate în mitocondrii. Judecând după datele obținute cu privire la cultura fibroblastelor cutanate, la pacienții cu porfirie mozaică, conținutul de protoporfirinogen oxidază este doar jumătate din cantitatea normală. La pacienții cu porfirie mozaică, există o lipsă relativă a conținutului de hem în condiții de stres, precum și o stare deprimată a ALA sintetazei hepatice. După cum sa menționat mai sus, activitatea crescută a ALA sintetazei duce la supraproducția tuturor intermediarilor de sinteză a hemului în regiunile dinainte de stadiul blocat. Astfel, pacienții cu porfirie mozaică excretă cantități în exces de ALA, porfobilinogen, uroporfirina și coproporfirina în urină și excretă uroporfirina, coproporfirina și protoporfirina în fecale. Urina pacienților este pigmentată și fluoresce, iar pielea este sensibilă la lumină în același mod ca și la pacienții cu porfirie cutanată tardivă (vezi mai jos).

Porfiria tardio cutanată este probabil cea mai comună formă de porfirie. Este de obicei asociată cu un fel de afectare a ficatului, în special cu consumul excesiv de alcool sau supraîncărcare cu ioni de fier. Natura tulburării metabolice nu a fost stabilită cu precizie, dar cauza probabilă este o deficiență parțială a uroporfinogen decarboxilazei. Tulburarea pare a fi transmisă ca o trăsătură autosomal dominantă, dar penetranța genetică variază și în majoritatea cazurilor depinde de prezența disfuncției hepatice. După cum a fost prezis, urina conține cantități crescute uroporfirine de tip I și III; în același timp, excreția urinară de ALA și porfobilinogen este relativ rară. Uneori, urina conține o cantitate foarte semnificativă de porfirine, dându-i o nuanță roz; atunci când este acidulat, cel mai adesea dă o fluorescență roz în regiunea ultravioletă.

Ficatul conține cantități mari de porfirine și, prin urmare, are fluorescență puternică, în timp ce eritrocitele și celulele măduvei osoase nu au fluorescență. şef manifestare clinică cu porfiria cutanată tardivă este crescută fotosensibilitatea pielii. La pacienți nu se observă activitate crescută a ALA sintetazei și, respectiv, conținut în exces de porfobilinogen și ALA în urină; aceasta se coreleaza cu absenta atacurilor acute caracteristice porfiriei acute intermitente.

Protoporfiria, sau protoporfiria eritropoetică, pare să se datoreze unei deficiențe moștenite în mod dominant a activității ferochelatazei în mitocondriile tuturor țesuturilor; clinic, această boală se manifestă ca urticarie acută cauzată de expunerea la lumina soarelui. Globulele roșii, plasma și fecalele conțin cantități crescute de protoporfirina IX, iar reticulocitele (globule roșii imature) și pielea (când sunt examinate prin biopsie) deseori fluoresc cu lumină roșie.

Probabil și ficatul contribuie la creșterea producției de protoporfirina IX, dar nu se observă excreția urinară a porfirinelor și a precursorilor acestora.

Porfiria dobândită (toxică) poate fi cauzată de acțiunea unor compuși toxici precum hexaclorbenzenul, sărurile de plumb și alte metale grele, precum și medicamente precum griseofulvina. Metalele grele sunt inhibitori ai unui număr de enzime din sistemul de sinteză a hemului, inclusiv ALA dehidratază, uroporfirinogen sintetaza și ferochelatază.

Hemul este un grup protetic de multe proteine: hemoglobina, mioglobina, citocromii CPE mitocondrial, citocromul P 450 implicat în oxidarea microzomală. Enzimele catalaza, peroxidaza, citocrom oxidaza contin hem ca coenzima.

Toate celulele corpului au proteine ​​care conțin hem; prin urmare, sinteza hemului are loc în toate celulele, cu excepția eritrocitelor, care, după cum se știe, nu au un sistem de sinteză a proteinelor.

Descompunerea hemului în celulele RES produce bilirubina pigmentului biliar. Catabolizarea suplimentară a bilirubinei în ficat, intestine și rinichi duce la formarea de produși finali ai descompunerii hemei stercobilinei și urobilinei, care sunt conținute în fecale și, respectiv, în urină. Fierul eliberat în timpul descompunerii hemului este din nou folosit pentru sinteza proteinelor care conțin fier.

I. STRUCTURA ȘI BIOSINTEZA HEMA a. structura hemului

Hemul constă din ion feros și porfirină (Fig. 13-1). Structura porfirinelor se bazează pe porfină. Porphin este alcătuit din patru inele pirol legate prin punți metan (Fig. 13-1). În funcție de structura substituenților din inelele pirolice, se disting mai multe tipuri de porfirine: protoporfirine, etioporfirine, mezoporfirine și coproporfirine. Protoporfirinele sunt precursorii tuturor celorlalte tipuri de porfirine.

Hemii diferitelor proteine ​​pot conține tipuri diferite porfirine (vezi pct. 6). Hemul hemoglobinei conține protoporfirina IX, care are 4 radicali metil, 2 vinil și 2 reziduuri de acid propionic. Fierul din hem este în stare redusă (Fe +2) și este legat prin două legături covalente și două legături de coordonare de atomii de azot ai inelelor pirol. Când fierul este oxidat, hemul este convertit

la hematină (Fe 3 +). Cea mai mare cantitate de hem este conținută în eritrocitele pline cu hemoglobină, celulele musculare cu mioglobină și celulele hepatice, datorită conținutului ridicat de citocrom P 450 din ele.

b. biosinteza hemului

Hemul este sintetizat în toate țesuturile, dar cu cea mai mare rată în măduva osoasă și ficat (Fig. 13-2). În măduva osoasă, hemul este necesar pentru sinteza hemoglobinei în reticulocite, în hepatocite - pentru formarea citocromului P 450.

Prima reacție de sinteză a hemului - formarea acidului 5-aminolevulinic din glicină și succinil-CoA (Fig. 13-3) are loc în matricea mitocondrială, unde unul dintre substraturile acestei reacții, succinil-CoA, se formează în CTC. Această reacție este catalizată de enzima 5-aminolevulinat sintetaza dependentă de piridoxal.

Din mitocondrii, acidul 5-aminolevulinic intră în citoplasmă. În citoplasmă au loc etape intermediare ale sintezei hemului: combinarea a 2 molecule de acid 5-aminolevulinic într-o moleculă de porfobilinogen (Fig. 13-4), dezaminarea porfobilinogenului cu formarea hidroximetilbilanului, conversia enzimatică a hidroximetilbilanei într-o moleculă. a uroporfobilinogenului III, decarboxilarea acestuia din urmă cu formarea coproporfirinogenului III. Hidroximetilbilanul se poate transforma și neenzimatic în uroporfirinogen I, care este decarboxilat în coproporfirinogen I. Din citoplasmă, coproporfirinogenul III intră din nou în mitocondrii, unde au loc reacțiile finale de sinteză a hemului. Ca rezultat a două reacții oxidative succesive, co-proporfirinogenul III este transformat în protoporfirinogen IX, iar protoporfirinogenul IX este transformat în protoporfirinogen IX. Enzima ferochelataza, atașând fierul divalent la protoporfirina IX, o transformă în hem (Fig. 13-2). Sursa de fier pentru sinteza hemului este feritina, proteina care depune fier. sin-

Orez. 13-1. Structura porfinei (A), protoporfirinei IX (B) și hemoglobinei (C). Porfina este o structură ciclică formată din patru inele pirol legate prin punți metan. Protoporfirina IX are patru radicali metil, doi vinil și două resturi de acid propionic. În hemul hemoglobinei, Fe 2+ formează două legături covalente și două legături de coordonare cu atomii de azot din inelele pirolice ale protoporfirinei IX.

hemul sintetizat se combină cu lanțurile α- și β-po-lipepeptidice ale globinei pentru a forma hemoglobina. Hemul reglează sinteza globinei: cu scăderea ratei de sinteza a hemului, sinteza globinei în reticulocite este inhibată.

B. REGLAREA BIOSINTEZEI HEMELOR

Reacția de reglare a sintezei hemului este catalizată de enzima 5-aminolevulinat sintază dependentă de piridoxal. Viteza de reacție este reglată alosteric și la nivelul translației enzimei.

Hemul este un inhibitor alosteric și corepresor al sintezei 5-aminolevulinat-sintezei (Fig. 13-5).

În reticulocite, sinteza acestei enzime în stadiul de translație este reglată de fier. La locul inițierii ARNm care codifică enzima, există o secvență de nucleotide care formează o buclă în ac de păr, care se numește element sensibil la fier (din engleză. element sensibil la fier, IRE) (Fig. 13-6).

La concentrații mari de fier în celule, formează un complex cu reziduurile de cisteină ale proteinei de reglementare care leagă fierul. Interacțiunea fierului cu proteina reglatoare care leagă fierul determină o scădere a afinității acestei proteine ​​pentru elementul IRE al ARNm care codifică 5-aminolevulinat sintaza și continuarea translației (Fig. 13-6, A). La concentratii scazute fier fier-legator

Orez. 13-2. Sinteza hemei. Numerele din diagramă indică enzimele: 1 - 5-aminolevulinat sintetaza; 2 - 5-aminol-vulinat dehidratază; 3 - porfobilinogen deaminaza; 4 - uroporfirinogen III cosintaza; 5 - uroporfirina-genă decarboxilază; 6 - coproporfirinogen III oxidaza; 7 - protoporfirinogen oxidază; 8 - ferochelatază. Literele denotă substituenți în inelele pirol: M - metil, B - vinil, P - resturi de acid propionic, A - acetil, PF - fosfat de piridoxal. Feritina, o proteină care stochează fier în celule, servește ca donor de fier.

Orez. 13-3. Reacția de formare a acidului 5-aminolevulinic.

proteina se atașează de elementul sensibil la fier situat la capătul 5’-netradus al ARNm, iar translația 5-aminolevulinat sintazei este inhibată (Fig. 13-6, B).

5-aminolevulinat dehidrataza este, de asemenea, inhibată alosteric de hem, dar deoarece activitatea acestei enzime este de aproape 80 de ori mai mare decât activitatea 5-aminolevulinat sintazei, aceasta are o semnificație fiziologică mică.

Orez. 13-4. Reacția de formare a porfobilinogenului.

Orez. 13-5. Reglarea sintezei hemului și hemoglobinei. Hemul, prin principiul feedback-ului negativ, inhibă 5-aminolevulinat sintaza și 5-aminolevulinat dehidrataza și este un inductor de translație α- și β lanțurile hemoglobinei.

Orez. 13-6. Reglarea sintezei aminolevulinat sintetazei. A - la o concentrație mare de fier în reticulocite, se atașează de proteina care leagă fierul și reduce afinitatea acestei proteine ​​pentru elementul sensibil la fier (IRE) al ARN-ului mesager care codifică 5-aminolevulinat sintetaza. Factorii de inițiere a translației proteinelor se leagă de ARNm și inițiază translația 5-aminolevulinat sintazei. B - cu un conținut scăzut de fier în reticulocite, proteina care leagă fierul are o afinitate mare pentru IRE și interacționează cu aceasta. Factorii de inițiere a translației proteinelor nu se pot atașa de ARNm și traducerea se oprește.

Deficitul de fosfat piridoxal și medicamentele, care sunt analogii săi structurali, reduc activitatea 5-amino-levulinat sintetazei.

D. TULBURĂRI ÎN BIOSINTEZA HEMA. PORFIRIE

Tulburările ereditare și dobândite ale sintezei hemului, însoțite de creșterea conținutului de porfirinogeni, precum și de produsele lor de oxidare în țesuturi și sânge și apariția lor în urină, sunt numite porfirii („porfirina” în greacă înseamnă violet). Urina pacientului este roșie.

Porfirii ereditare sunt cauzate de defecte genetice ale enzimelor implicate

în sinteza hemului, cu excepția 5-aminolevulinat sintetazei. În aceste boli, se observă o scădere a formării hemului. Deoarece hemul este un inhibitor alosteric al 5-aminolevulinat sintazei, activitatea acestei enzime crește, iar acest lucru duce la acumularea de produși intermediari ai sintezei hemului - acid 5-aminolevulinic și porfirinogeni.

În funcție de locația principală proces patologic distinge între porfirii ereditare hepatice și eritropoetice. Porfirii eritropoetice sunt însoțite de acumularea de porfirine în normoblaste și eritrocite, iar porfirii hepatice - în hepatocite.

În formele severe de porfirie, se observă tulburări neuropsihice, disfuncții ale RES și leziuni ale pielii. Porfirinogenii nu sunt colorați și nu au fluorescență, dar la lumină sunt ușor transformați în porfirine. Acestea din urmă prezintă fluorescență roșie intensă la lumină ultravioletă. În pielea la soare, ca urmare a interacțiunii cu porfirinele, oxigenul trece în starea singlet. Oxigenul singlet provoacă o accelerare a peroxidării lipidice a membranelor celulare și distrugerea celulelor; prin urmare, porfirii sunt adesea însoțite de fotosensibilitate și ulcerație a zonelor de piele expuse. Tulburările neuropsihiatrice din porfirii sunt asociate cu faptul că 5-aminolevulinatul și porfirinogenii sunt neurotoxine.

Uneori, în formele ușoare de porfirie ereditară, boala poate fi asimptomatică, dar administrarea de medicamente care sunt inductori ai sintezei 5-aminolevulinat sintazei poate provoca o exacerbare a bolii. Inductorii sintezei 5-aminolevulinat sintetazei sunt medicamente cunoscute precum sulfonamidele, barbituricele, diclofenacul, voltarenul, steroizii, progestatorii. În unele cazuri, simptomele bolii nu apar până la pubertate, când o creștere a formării de β-steroizi determină inducerea sintezei 5-aminolevulinat sintazei. Porfiria se observă și în caz de otrăvire cu săruri de plumb, deoarece plumbul inhibă 5-aminolevulinat dehidrataza și ferochelataza. Unele erbicide și insecticide care conțin halogeni sunt inductori ai sintezei 5-aminolevulinat-sintazei, astfel încât ingestia lor este însoțită de simptome de porfirie.

II. SCHIMB DE FIER

Corpul unui adult conține 3-4 g de fier, din care doar aproximativ 3,5 mg

este în plasma sanguină. Hemoglobina are aproximativ 68% din fierul întregului organism, feritina - 27%, mioglobina - 4%, transferină - 0,1%, Toate enzimele care conțin fier reprezintă doar 0,6% din fierul prezent în organism. Sursele de fier din biosinteza proteinelor care conțin fier sunt fierul alimentar și fierul eliberat în timpul defalcării constante a eritrocitelor în celulele ficatului și splinei.

Într-un mediu neutru sau alcalin, fierul se află în stare oxidată - Fe 3+ , formând complexe mari, ușor de agregat cu OH - , alți anioni și apă. La valori scăzute ale pH-ului, fierul este redus și se disociază ușor. Procesul de reducere și oxidare a fierului asigură redistribuirea acestuia între macromoleculele din organism. Ionii de fier au o afinitate mare pentru mulți compuși și formează complexe chelate cu aceștia, modificând proprietățile și funcțiile acestor compuși, astfel încât transportul și depunerea fierului în organism se realizează prin proteine ​​speciale. În celule, fierul este depus de proteina feritina; în sânge, este transportat de proteina transferină.

A. absorbția fierului în intestin

În alimente, fierul se află în principal în stare oxidată (Fe 3+) și face parte din proteine ​​sau săruri ale acizilor organici. Eliberarea fierului din sărurile acizilor organici este facilitată de mediul acid al sucului gastric. Cea mai mare cantitate de fier este absorbită în duoden. Acidul ascorbic conținut în alimente restabilește fierul și îi îmbunătățește absorbția, deoarece doar Fe 2+ intră în celulele mucoasei intestinale. Cantitatea zilnică de alimente conține de obicei 15-20 mg de fier și doar aproximativ 10% din această cantitate este absorbită. Corpul unui adult pierde aproximativ 1 mg de fier pe zi.

Cantitatea de fier care este absorbită în celulele mucoasei intestinale, de regulă, depășește nevoile organismului. Fluxul de fier din enterocite în sânge depinde de viteza de sinteză a proteinei apoferitinei din acestea. Apoferitina „capcană” fierul în enterocite și se transformă în feritină, care rămâne în enterocite. În acest fel, debitul este redus

eliberarea fierului în capilarele sanguine din celulele intestinale. Când necesarul de fier este scăzut, rata sintezei apoferitinei crește (vezi mai jos „Reglarea intrării fierului în celule”). Deversarea constantă a celulelor mucoasei în lumenul intestinal eliberează organismul de excesul de fier. Cu o lipsă de fier în organism, apoferitina aproape că nu este sintetizată în enterocite. Fierul provenit din enterocite în sânge transportă transferina proteinei plasmatice sanguine (Fig. 13-7).

B. TRANSPORTUL FIERULUI ÎN PLASMA SANGUINĂ ŞI PENTRAREA SA ÎN CELULE

În plasmă, fierul transportă proteina transferrina. Transferrina este o glicoproteină care este sintetizată în ficat și leagă doar fierul oxidat (Fe 3+). Fierul care intră în sânge este oxidat de enzima feroxidază, cunoscută sub numele de proteina plasmatică ce conține cupru, ceruloplasmină. O moleculă de transferină poate lega unul sau doi ioni de Fe 3+, dar simultan cu anionul CO 3 2- pentru a forma un complex transferină-2 (Fe 3+ -CO 3 2-). În mod normal, transferrina sanguină este saturată cu fier cu aproximativ 33%.

Transferrina interacționează cu receptorii specifici membranei celulare.

Ca rezultat al acestei interacțiuni, în citosolul celulei se formează complexul Ca 2+ -calmodulină-PKC, care fosforilează receptorul transferinei și determină formarea unui endozom. O pompă de protoni dependentă de ATP situată în membrana endozomului creează un mediu acid în endozom. În mediul acid al endozomului, fierul este eliberat din transferină. După aceea, complexul receptor-apotransferină revine la suprafața membranei plasmatice a celulei. La o valoare neutră a pH-ului fluidului extracelular, apotransferina își schimbă conformația, se separă de receptor, intră în plasma sanguină și devine capabilă să lege din nou ionii de fier și să fie inclusă într-un nou ciclu de transport al acesteia în celulă. Fierul din celulă este folosit pentru sinteza proteinelor care conțin fier sau este depus în proteina feritină.

Feritina este o proteină oligomerică cu o greutate moleculară de 500 kD. Este format din lanțuri polipeptidice grele (21 kD) și ușoare (19 kD) care alcătuiesc 24 de protomeri. Un set diferit de protomeri din oligomerul de feritină determină formarea mai multor izoforme ale acestei proteine ​​în diferite țesuturi. Feritina este o sferă goală care poate conține până la 4500 de ioni ferici, dar de obicei conține mai puțin de 3000. Lanțuri grele

Orez. 13-7. Intrarea fierului exogen în țesuturi.În cavitatea intestinală, fierul este eliberat din proteinele și sărurile acizilor organici din alimente. Absorbția fierului este favorizată de acidul ascorbic, care restabilește fierul. În celulele mucoasei intestinale, excesul de fier primit se combină cu proteina apoferitina pentru a forma feritina, în timp ce feritina oxidează Fe2+ la Fe3+. Intrarea fierului din celulele mucoasei intestinale în sânge este însoțită de oxidarea fierului de către enzima ferooxidază din serul sanguin. În sânge, Fe3+ transportă transferina proteinei serice. În țesuturi, Fe2+ este utilizat pentru sinteza proteinelor care conțin fier sau se depune în feritină.

feritina oxidează Fe 2+ la Fe 3+ . Fierul sub formă de hidroxid de fosfat este situat în centrul sferei, a cărei înveliș este formată de partea proteică a moleculei. Acesta intră și este eliberat prin canalele care pătrund în învelișul proteic al apoferitinei, dar fierul poate fi depus și în partea proteică a moleculei de feritină. Feritina se găsește în aproape toate țesuturile, dar în cea mai mare cantitate în ficat, splină și măduva osoasă. O parte nesemnificativă a feritinei este excretată din țesuturi în plasma sanguină. Deoarece fluxul de feritină în sânge este proporțional cu conținutul său în țesuturi, concentrația de feritină în sânge este un indicator important de diagnostic al rezervelor de fier din organism în timpul anemie prin deficit de fier. Metabolismul fierului în organism este prezentat în Fig. 13-8.

C. REGLEMENTAREA VENITURILOR DE FIER ÎN CELULE

Conținutul de fier în celule este determinat de raportul dintre ratele de intrare, utilizare și depunere a acestuia și este controlat de două mecanisme moleculare. Rata de intrare a fierului în celulele non-eritroide depinde de cantitatea de proteine ​​receptorilor de transferină din membrana lor. Excesul de fier în celule depune feritina. Sinteza receptorilor de apoferitină și transferină este reglată la nivelul translației acestor proteine ​​și depinde de conținutul de fier din celulă.

La capătul 3’ netradus al ARNm al receptorului transferinei și la capătul 5’ netradus al ARNm al apoferitinei, există bucle în ac de păr - elemente sensibile la fier IRE (Fig. 13-9 și 13-10). Mai mult, ARNm al receptorului de transfer

Orez. 13-8. Metabolizarea fierului în organism.

Orez. 13-9. Reglarea sintezei apoferitinei. A - cu o scădere a conținutului de fier din celulă, proteina care leagă fierul are o afinitate mare pentru IRE și interacționează cu aceasta. Acest lucru previne atașarea factorilor proteici de inițiere a translației la ARNm care codifică apoferitina, iar sinteza apoferitinei se oprește; B - cu o creștere a conținutului de fier în celulă, interacționează cu proteina care leagă fierul, în urma căreia afinitatea acestei proteine ​​pentru IRE scade. Factorii de inițiere a translației proteinelor se atașează la ARNm care codifică apoferitina și inițiază translația apoferitinei.

rina are 5 bucle, în timp ce ARNm apoferitinei are doar 1.

Aceste regiuni ARNm pot interacționa cu proteina reglatoare de legare a IRE. La concentrații scăzute de fier în celulă, proteina de legare a IRE se leagă de ARNm de apoferitină IRE și previne atașarea factorilor proteici de inițiere a translației (Fig. 13-9, A). Ca urmare, rata de translație a apoferitinei și conținutul acesteia în celulă scade. În același timp, la concentrații scăzute de fier în celulă, proteina de legare a IRE se leagă de elementul sensibil la fier al ARNm al receptorului transferinei și previne distrugerea acestuia de către enzima RNază (Fig. 13-10, A). Acest lucru determină o creștere a numărului de receptori

transferină și accelerarea pătrunderii fierului în celule.

Odată cu creșterea conținutului de fier în celulă, ca urmare a interacțiunii sale cu proteina de legare a IRE, grupele SH ale centrului activ al acestei proteine ​​sunt oxidate și scade afinitatea pentru elementele ARNm sensibile la fier. Acest lucru duce la două consecințe:

În primul rând, translația apoferitinei este accelerată (Fig. 13-9, B);

În al doilea rând, proteina de legare a IRE eliberează buclele în ac de păr ale ARNm al receptorului de transferină și este distrusă de enzima RNază, ca urmare, rata sintezei receptorului de transferină scade (Fig. 1310, B). Accelerarea sintezei apoferitinei și inhibarea sintezei trans-

Orez. 13-10. Reglarea sintezei receptorilor de transferină. A - la un conținut scăzut de fier în celulă, proteina sensibilă la fier are o afinitate ridicată pentru ARNm IRE care codifică proteina receptorului transferinei. Atașarea unei proteine ​​care leagă fierul la ARNm IRE previne distrugerea acesteia de către RNază și sinteza proteinei receptorului de transferină continuă; B - La continut ridicat fier în celulă, afinitatea proteinei de legare a fierului pentru IRE scade și ARNm devine disponibil pentru acțiunea RNazei, care o hidrolizează. Distrugerea ARNm duce la o scădere a sintezei proteinei receptorului transferinei.

ferina determina o scadere a continutului

fier în celulă. În general, aceste mecanisme reglează conținutul de fier din celule și utilizarea acestuia pentru sinteza proteinelor care conțin fier.

D. TULBURĂRI ALE METABOLISMULUI FIERULUI

Anemia cu deficit de fier poate apărea cu sângerări recurente, sarcină, nașteri frecvente, ulcere și tumori.

Tractul gastro-intestinal, după operații la tractul gastro-intestinal. În cazul anemiei feriprive, dimensiunea eritrocitelor și pigmentarea lor scad (eritrocite hipocrome de dimensiuni mici). În eritrocite, conținutul de hemoglobină scade, saturația transferinei cu fier scade, iar concentrația feritinei în țesuturi scade. Motivul acestor modificări este lipsa fierului în organism, în urma căreia sinteza hemului și feritinei în țesuturile non-eritroide și a hemoglobinei în celulele eritroide scade.

Hemocromatoza. Când cantitatea de fier din celule depășește volumul depozitului de feritină, fierul se depune în partea proteică a moleculei de feritină. Ca urmare a formării unor astfel de depozite amorfe de exces de fier, feritina este transformată în hemosiderin. Hemo-siderina este slab solubilă în apă și conține până la 37% fier. Acumularea de granule de hemosiderin în ficat, pancreas, splină duce la deteriorarea acestor organe - hemocromatoză. Hemocromatoza se poate datora unei creșteri ereditare a absorbției de fier în intestin, în timp ce conținutul de fier din organismul pacienților poate ajunge la 100 g. Această boală este moștenită într-o manieră autosomal recesivă, iar aproximativ 0,5% dintre caucazieni sunt homozigoți pentru hemocromatoză. gena. Acumularea de hemosiderine în pancreas duce la distrugerea celulelor β ale insulelor Langerhans și, ca urmare, la diabet zaharat. Depunerea hemosiderinei în hepatocite provoacă ciroza hepatică, iar în miocardiocite - insuficiență cardiacă. Pacienții cu hemocromatoză ereditară sunt tratați cu sângerare regulată, săptămânal sau o dată pe lună, în funcție de severitatea stării pacientului. Transfuziile frecvente de sânge pot duce la hemocromatoză, în aceste cazuri, pacienții sunt tratați cu medicamente care leagă fierul.

III. CATABOLISMUL HEMOGLOBINELOR

Eritrocitele au un timp scurt viata (aproximativ 120 de zile). În condiții fiziologice, aproximativ 1-2x10 eritrocite pe zi sunt distruse în corpul unui adult. Catabolismul lor apare în principal în celulele reticuloendoteliale ale splinei, ganglionilor limfatici, măduvei osoase și ficatului. Odată cu îmbătrânirea eritrocitelor, conținutul de acizi sialici din compoziția glicoproteinelor membranei plasmatice scade. Componentele carbohidrate modificate ale glicoproteinelor membranelor eritrocitare sunt legate de receptorii celulelor RES, iar eritrocitele sunt „cufundate” în ele prin endocitoză. Defalcarea eritrocitelor din aceste celule începe cu descompunerea hemoglobinei în hem și globină și hidroliza ulterioară a părții proteice a hemoglobinei de către enzimele lizozomale.

A. CATABOLISM HEMA

Prima reacție a catabolismului hemului are loc cu participarea complexului enzimatic dependent de NADPH hemoxigenaza. Sistemul enzimatic este localizat în membrana ER, în zona lanțurilor de transport de electroni de oxidare microzomală. Enzima catalizează clivajul legăturii dintre două inele pirolice care conțin reziduuri de vinil, dezvăluind astfel structura inelului (Fig. 13-11). În timpul reacției, se formează un rol liniar de tetrapir - biliverdină(pigment galben) și monoxid de carbon (CO), care se obține din carbonul grupării metinil. Hemul induce transcrierea genei hemoxigenazei, care este absolut specifică pentru hem.

Ionii de fier eliberați în timpul descompunerii hemului pot fi utilizați pentru sinteza de noi molecule de hemoglobină sau pentru sinteza altor proteine ​​care conțin fier. Biliverdina este redusă la bilirubină de către o enzimă dependentă de NADPH biliverdin reductază. Bilirubina se formează nu numai din descompunerea hemoglobinei, ci și din catabolismul altor proteine ​​care conțin hem, cum ar fi citocromii și mioglobina. Odată cu descompunerea a 1 g de hemoglobină, se formează 35 mg de bilirubină și aproximativ 250-350 mg de bilirubină pe zi la un adult. Metabolizarea ulterioară a bilirubinei are loc în ficat.

B. METABOLISMUL BILIRUBINEI

Bilirubina, formată în celulele RES (splină și măduvă osoasă), este slab solubilă în apă, este transportată prin sânge în combinație cu albumina proteinelor plasmatice din sânge. Această formă de bilirubină se numește bilirubină neconjugată. Fiecare moleculă de albumină leagă 2 (sau chiar 3) molecule de bilirubină, dintre care una este mai strâns legată de proteină (afinitate mai mare) decât celelalte. Odată cu o schimbare a pH-ului sângelui în partea acidă (o creștere a concentrației de corpi cetonici, lactat), sarcina și conformația albuminei se modifică, iar afinitatea pentru bilirubină scade. Prin urmare, bilirubina, legată slab de albumină, poate fi deplasată din centrele de legare și poate forma complexe cu colagenul din matricea extracelulară și lipidele membranare. O serie de compuși medicinali concurează cu bilirubina pentru

Orez. 13-11. Defalcarea hemei. M-(-CH3)-grupare metil; B - (-CH \u003d CH 2) - grupare de vinil; P - (-CH 2 -CH 2 -COOH) - rest de acid propionic. În timpul reacției, o grupare metil este transformată în monoxid de carbon și astfel se dezvăluie structura inelului. Biliverdina formată sub acțiunea biliverdin reductazei este transformată în bilirubină.

centru de albumină de mare afinitate, de mare afinitate.

Absorbția bilirubinei de către celulele parenchimatoase ale ficatului

Complexul albumină-bilirubină, livrat cu fluxul sanguin către ficat, la suprafață

a membranei plasmatice a hepatocitelor se disociază. Bilirubina eliberată formează un complex temporar cu lipidele membranei plasmatice. Difuzia facilitată a bilirubinei în hepatocite este realizată de două tipuri de proteine ​​purtătoare: ligandină (transportă cantitatea principală de bilă-

rubin) și proteina Z. Activitatea captării bilirubinei de către hepatocit depinde de rata metabolismului acestuia în celulă.

Ligandina și proteina Z se găsesc și în celulele rinichilor și intestinelor; prin urmare, în caz de insuficiență a funcției hepatice, ele sunt capabile să compenseze slăbirea proceselor de detoxifiere din acest organ.

Conjugarea bilirubinei în ER neted

În ER neted al hepatocitelor, reziduurile de acid glucuronic sunt atașate la bilirubină - o reacție de conjugare. Bilirubina are 2 grupări carboxil, prin urmare, se poate combina cu 2 molecule de acid glucuronic, formând un conjugat care este foarte solubil în apă - bilirubină di-glucuronid (bilirubină conjugată sau directă) (Fig. 13-12).

Donatorul de acid glucuronic este UDP-glucuronatul. Enzimele specifice, UDP-glucuroniltransferazele (uridin difosfoglucuroniltransferaze) catalizează formarea bilirubinei mono- și diglucuronidelor (Fig. 13-13). Unele medicamente, cum ar fi fenobarbitalul, servesc ca inductori pentru sinteza UDP-glucuroniltransferazelor (vezi pct. 12).

Secreția bilirubinei în bilă

Secreția bilirubinei conjugate în bilă urmează mecanismul de transport activ, adică. față de gradientul de concentrație. Transportul activ este probabil pasul de limitare a vitezei în întregul proces de metabolizare a bilirubinei în ficat. Diglucuronid normal

Orez. 13-12. Structura bilirubindiglucuronidei (bilirubină conjugată, „directă”). Acidul glucuronic este legat de eter la două resturi de acid propionic pentru a forma o acilglucuronidă.

bilirubina - forma principala excreția bilirubinei în bilă, cu toate acestea, prezența unei cantități mici de mono-glucuronid nu este exclusă. Transportul bilirubinei conjugate de la ficat la bilă este activat de aceleași medicamente care pot induce conjugarea bilirubinei. Astfel, se poate spune că rata de conjugare a bilirubinei și transportul activ al glucuronidei de bilirubină de la hepatocite la bilă sunt strict interconectate (Fig. 13-14).

B. CATABOLISMUL BILIRUBINDIGLUCURONIDELOR

În intestin, glucuronidele de bilirubină care intră sunt hidrolizate de către enzimele bacteriene specifice β-glucuronidaze, care hidrolizează legătura dintre bilirubină și reziduul de acid glucuronic. Liber-

Orez. 13-13. Formarea diglucuronidei de bilirubină.

Orez. 13-14. Ciclul bilirubină-urobilinogen în ficat. 1 - Catabolismul Hb în celulele reticuloendoteliale ale măduvei osoase, splinei, ganglionilor limfatici; 2 - formarea formei de transport a complexului bilirubină-albumină; 3 - intrarea bilirubinei în ficat; 4 - formarea bilirubinglucuronidelor;

5 - secreția de bilirubină ca parte a bilei în intestin;

6 - catabolismul bilirubinei sub actiunea bacteriilor intestinale; 7 - îndepărtarea urobilinogenilor cu fecale; 8 - absorbția urobilinogenilor în sânge; 9 - asimilarea urobilinogenilor de către ficat; 10 - intrarea unei părți din urobilinogeni în sânge și excreția de către rinichi cu urină; 11 - nu majoritatea urobilinogenii sunt secretați în bilă.

bilirubina, care a fost produsă în timpul acestei reacții, este restabilită sub acțiunea microflorei intestinale cu formarea unui grup de compuși tetrapirolici incolori - urobilinogeni(Fig. 13-15).

În ileon și intestinul gros, o mică parte din urobilinogeni este absorbită din nou, intră în ficat cu sângele venei porte. Partea principală a urobilinogenului din ficat din compoziția bilei este excretată în intestin și excretată cu

fecalele din organism, o parte din urobilinogenul din ficat intră în fluxul sanguin și este eliminată în urină sub formă de urobilină (Fig. 13-14). În mod normal, majoritatea urobilinogenilor incolori produși în intestinul gros sunt oxidați în rect la un pigment brun sub acțiunea microflorei intestinale. urobilinăși se elimină cu fecale. Culoarea fecalelor se datorează prezenței urobilinei.

Orez. 13-15. Structura unor pigmenți biliari. Mezobilinogenul este un produs intermediar al catabolismului bilirubinei în intestin.

iv. valoare de diagnostic

determinarea concentraţiei de bilirubină în fluide biologice uman

În prezent, pentru determinarea conținutului de bilirubină în serul (plasma) sângelui, se folosește metoda propusă în 1916 de Van der Berg pentru determinarea bilirubinei în serul sanguin, pe baza diazoreacției.

LA stare normală concentrația bilirubinei totale în plasmă este de 0,3-1 mg/dl (1,7-17 μmol/l), 75% din bilirubina totală este în formă neconjugată (bilirubină indirectă). În clinică, bilirubina conjugată se numește directă deoarece este solubilă în apă și poate interacționa rapid cu un reactiv diazo, formând un compus roz - aceasta este reacția directă Van der Berg. Bilirubina neconjugată este hidrofobă, prin urmare este conținută în plasma sanguină într-un complex cu albumina și nu reacționează cu un reactiv diazo până când nu se adaugă un solvent organic, cum ar fi etanolul, care precipită albumina. Bilirubina neconjugată care reacționează cu colorantul azoic numai după precipitarea proteinei se numește bilirubină indirectă.

La pacienții cu patologie hepatocelulară, însoțită de o creștere prelungită

concentrații de bilirubină conjugată în sânge, se găsește o a treia formă de bilirubină plasmatică, în care bilirubina se leagă covalent de albumină și, prin urmare, nu poate fi separată în mod obișnuit. În unele cazuri, până la 90% din bilirubina totală din sânge poate fi în această formă.

A. Icter

Cauzele hiperbilirubinemiei pot fi o creștere a producției de bilirubină dincolo de capacitatea ficatului de a o excreta sau deteriorarea ficatului care duce la secreția afectată a bilirubinei în bilă în cantități normale. Hiperbilirubinemia este, de asemenea, observată cu blocarea căilor biliare ale ficatului.

În toate cazurile, conținutul de bilirubină totală din sânge crește. Când se atinge o anumită concentrație, se difuzează în țesuturi, colorându-le în galben. Îngălbenirea țesuturilor din cauza depunerii bilirubinei în ele se numește icter. Din punct de vedere clinic, icterul poate să nu apară până când concentrația de bilirubină în plasma sanguină depășește limita superioară a normei de mai mult de 2,5 ori, adică. nu va depăși 50 µmol/l.

1. Icter hemolitic (prehepatic).

Se știe că capacitatea ficatului de a forma glucuronide și de a le elibera în bilă este de 3-4 ori mai mare decât formarea lor în condiții fiziologice. Icterul hemolitic (prehepatic) este rezultatul hemolizei intense a globulelor roșii. Este cauzată de formarea excesivă a bilirubinei, depășire

capacitatea ficatului de a-l excreta. Icterul hemolitic se dezvoltă atunci când capacitatea de rezervă a ficatului este epuizată. Cauza principală a icterului suprahepatic este anemia hemolitică ereditară sau dobândită. Cu anemie hemolitică cauzată de sepsis, boala de radiatii, deficit de glucozo-6-fosfat dehidrogenază a eritrocitelor, talasemie, transfuzie de grupe sanguine incompatibile, intoxicații cu sulfonamide, cantitatea de hemoglobină eliberată din eritrocite pe zi poate ajunge până la 45 g

(la o rată de 6,25 g), ceea ce crește semnificativ formarea bilirubinei. Hiperbilirubinemia la pacienții cu icter hemolitic se datorează unei creșteri semnificative (103-171 μmol/l) a concentrației sanguine a bilirubinei neconjugate legate de albumină (bilirubină indirectă). Formarea în ficat și intrarea în intestin a unor cantități mari de bilirubinglucuronide (bilirubină directă) duce la creșterea formării și excreției de urobilinogeni cu fecale și urină și culoarea lor mai intensă (Fig. 13-16).

Orez. 13-16. Ciclul bilirubină-urobilinogen în icterul hemolitic. 1 - Catabolismul Hb se desfășoară într-un ritm crescut; 2 - în sânge, concentrația de bilirubină indirectă este crescută de aproximativ 10 ori; 3 - albumina este eliberată din complexul bilirubină-albumină; 4 - activitatea reacției de glucuronidare crește, dar este mai mică decât rata de formare a bilirubinei; 5 - secreția de bilirubină în bilă este crescută; 6, 7,10 - conținutul crescut de urobilinogeni în fecale și urină le conferă o culoare mai intensă; urobilinogenul este absorbit din intestin în sânge (8) și intră în ficat prin vena portă (9).

Unul dintre principalele semne ale icterului hemolitic este creșterea conținutului de bilirubină neconjugată (indirectă) din sânge. Acest lucru îl face ușor de diferențiat de icterul mecanic (subhepatic) și hepatocelular (hepatic).

Bilirubina neconjugată este toxică. Bilirubina neconjugată hidrofobă, lipofilă, ușor solubilă în lipidele membranei și pătrunzând ca urmare în mitocondrii, decuplează respirația și fosforilarea oxidativă în acestea, perturbă sinteza proteinelor, fluxul ionilor de potasiu prin membrana celulară și organele. Acest lucru afectează negativ starea sistemului nervos central, provocând o serie de simptome neurologice caracteristice la pacienți.

Icterul nou-născuților

Un tip privat de icter hemolitic al nou-născuților este „icterul fiziologic”, observat în primele zile de viață ale unui copil. Motivul creșterii concentrației de bilirubină indirectă în sânge este hemoliza accelerată și insuficiența funcției proteinelor și enzimelor hepatice responsabile de absorbția, conjugarea și secreția bilirubinei directe. La nou-născuți, nu numai activitatea UDP-glucuroniltransferazei este redusă, dar, aparent, sinteza celui de-al doilea substrat al reacției de conjugare UDP-glucuronat nu este suficient de activă.

Se știe că UDP-glucuroniltransferaza este o enzimă inductibilă (vezi secțiunea 12). Nou-născuților cu icter fiziologic li se administrează medicamentul fenobarbital, al cărui efect inductor a fost descris în secțiunea 12.

Una dintre complicațiile neplăcute icter fiziologic» - encefalopatie bilirubinică. Când concentrația de bilirubină neconjugată depășește 340 µmol/l, aceasta trece prin bariera hematoencefalică a creierului și provoacă leziuni ale creierului.

2. Icter hepatocelular (hepatic).

Icterul hepatocelular (hepatic) este cauzat de afectarea hepatocitelor și a capilarelor biliare, de exemplu, în cazurile acute. infecții virale, hepatită cronică și toxică.

Motivul creșterii concentrației de bilirubină în sânge este înfrângerea și necroza unei părți a celulelor hepatice. Există o întârziere a bilirubinei în ficat, care este facilitată de o slăbire bruscă a proceselor metabolice în hepatocitele afectate, care își pierd capacitatea de a îndeplini în mod normal diferite funcții biochimice și fiziologice, în special, transferul bilirubinei conjugate (directe) din celule în bilă față de un gradient de concentrație. Pentru icterul hepatocelular, este caracteristic că în locul diglucuronidelor de bilirubină predominante în mod normal, în celula hepatică afectată se formează în principal monoglucuronide.

(Fig. 13-17).

Ca urmare a distrugerii parenchim hepatic bilirubina directă rezultată intră parțial cerc mare circulație, ducând la icter. Excreția biliară este, de asemenea, afectată. Bilirubina intră în intestine mai puțin decât în ​​mod normal.

În cazul icterului hepatocelular, crește concentrația în sânge atât a bilirubinei totale, cât și a ambelor fracții sale - neconjugată (indirectă) și conjugată (directă).

Deoarece mai puțină bilirubinglucuronid intră în intestin, cantitatea de urobilinogen formată este, de asemenea, redusă. Prin urmare, fecalele sunt ipocolice, adică. mai putin colorate. Urina, dimpotrivă, are o culoare mai intensă datorită prezenței nu numai a urobilinelor, ci și a bilirubinei conjugate, care este foarte solubilă în apă și se excretă prin urină.

3. Icter mecanic sau obstructiv (subnoapte).

Icterul mecanic sau obstructiv (sub-hepatic-noapte) se dezvoltă atunci când există o încălcare a secreției biliare în duoden. Aceasta poate fi cauzată de blocarea căilor biliare, cum ar fi boala litiază biliară, tumora pancreatică, vezica biliara, ficat, duoden, inflamație cronică pancreasul sau îngustarea postoperatorie a căii biliare comune (fig. 13-18).

Cu blocarea completă a căii biliare comune, bilirubină conjugată în compoziție

Orez. 13-17. Încălcarea ciclului bilirubină-urobilinogen în icterul hepatocelular.În ficat, rata de reacție a glucuronidării bilirubinei este redusă (4), prin urmare, crește concentrația de bilirubină indirectă în sânge; din cauza unei încălcări a parenchimului hepatic, o parte din bilirubinglucuronida formată în ficat intră în sânge (12) și apoi este îndepărtată din organism cu urină (10). Urobilinele și bilirubinglucuronidele sunt prezente în urina pacienților. Cifrele rămase corespund etapelor metabolismului bilirubinei din Fig. 13-16.

bila nu intră în intestin, deși hepatocitele continuă să o producă. Deoarece bilirubina nu intră în intestin, nu există produse ale catabolismului său de urobilinogeni în urină și fecale. Scaunul este decolorat. Deoarece căile normale de excreție a bilirubinei sunt blocate, aceasta se scurge în sânge, astfel încât concentrația de bilirubină conjugată în sângele pacienților este crescută. Bilirubina solubilă este excretată în urină, dându-i o culoare portocalie-maro bogată.

B. DIAGNOSTICUL DIFERENȚIAL AL ​​ITEREI

La diagnosticarea icterului, trebuie avut în vedere că, în practică, icterul de orice tip este rareori observat într-o formă „pură”. O combinație de un tip sau altul este mai frecventă. Deci, cu icter hemolitic sever, însoțit de o creștere a concentrației de bilirubină indirectă, suferă inevitabil diverse corpuri, inclusiv ficatul, care poate contribui cu elemente

Orez. 13-18. Încălcarea ciclului bilirubină-urobilinogen în icterul obstructiv. Din cauza obstrucției vezicii biliare, bilirubinglucuronida nu este secretată în bilă (5); lipsa bilirubinei în intestin duce la decolorarea fecalelor (6); bilirubinglucuronidul solubil este excretat de rinichi în urină (10). Nu există urobiline în urină; glucuronida de bilirubină formată în ficat intră în fluxul sanguin (12), în urma căreia conținutul de bilirubină directă crește. Cifrele rămase corespund etapelor metabolismului bilirubinei din Fig. 13-16.

icter parenchimatos, i.e. creșterea bilirubinei directe în sânge și urină. La rândul său, icterul parenchimatos, de regulă, include elemente mecanice. Cu icterul subhepatic (mecanic), de exemplu, cu cancerul capului pancreasului, hemoliza crescută este inevitabilă ca urmare a intoxicației cu cancer și, ca urmare, a creșterii bilirubinei directe și indirecte în sânge.

Deci, hiperbilirubinemia poate fi rezultatul unui exces atât de legat, cât și de liber

bilirubina. Măsurarea concentrațiilor lor separat este necesară atunci când se face un diagnostic de icter. Dacă concentrația bilirubinei plasmatice<100 мкмоль/л и другие тесты функции печени дают нормальные результаты, возможно предположить, что повышение обусловлено за счёт непрямого билирубина. Чтобы подтвердить это, можно сделать анализ мочи, поскольку при повышении концентрации непрямого билирубина в плазме прямой билирубин в моче отсутствует.

În diagnosticul diferențial al icterului, este necesar să se țină cont de conținutul de urobilinogeni din urină. În mod normal, aproximativ 4 mg de urobilinogeni sunt excretați din organism în compoziția urinei pe zi. Dacă o cantitate crescută de urobilinogeni este excretată în urină, atunci aceasta este o dovadă a insuficienței hepatice, de exemplu, cu icter hepatic sau hemolitic. Prezența în urină nu numai a urobilinogenilor, ci și a bilirubinei directe indică leziuni hepatice și o încălcare a fluxului de bilă în intestin.

B. TULBURĂRI EREDITARICE ALE METABOLISMULUI BILIRUBINEI

Sunt cunoscute mai multe boli în care icterul este cauzat de tulburări ereditare ale metabolismului bilirubinei.

Aproximativ 5% din populație este diagnosticată cu icter ereditar cauzat de tulburări genetice în structura proteinelor și enzimelor responsabile de transportul (captarea) bilirubinei indirecte către ficat și de conjugarea acesteia cu acidul glucuronic. Această patologie este moștenită în mod autosomal dominant. În sângele pacienților, concentrația de bilirubină indirectă este crescută.

Există 2 tipuri de icter ereditar cauzat de o încălcare a reacției de glucuronare în ficat - formarea bilirubinei directe.

Primul tip este caracterizat prin absența completă a UDP-glucuroniltransferazei. Bolnav-

nie se moștenește în mod autosomal recesiv. Introducerea fenobarbitalului, un inductor al UDP-glucuroniltransferazei, nu duce la o scădere a nivelului de bilirubină. Copiii mor la o vârstă fragedă din cauza dezvoltării encefalopatiei bilirubinei.

Al doilea tip se caracterizează printr-o scădere a activității (insuficienței) UDP-glucuronil transferazei, hiperbilirubinemia apare din cauza bilirubinei indirecte. Icterul răspunde bine la tratamentul cu fenobarbital.

Încălcarea transportului activ al glucuronidelor bilirubinei formate în celulele hepatice în bilă este caracteristică icterului moștenit în mod autosomal dominant. Se manifestă prin hiperbilirubinemie datorată bilirubinei directe și bilirubinuriei (bilirubina directă se determină în urină).

Hiperbilirubinemia familială la nou-născuți este asociată cu prezența inhibitorilor competitivi ai conjugării bilirubinei (estrogeni, acizi grași liberi) în laptele matern. În timpul alăptării, inhibitorii de conjugare a bilirubinei se găsesc în serul sanguin al bebelușului. O astfel de hiperbilirubinemie a fost numită tranzitorie. Hiperbilirubinemia dispare atunci când copilul este transferat la hrănire artificială. Hiperbilirubinemia netratată duce la dezvoltarea encefalopatiei bilirubinei și la moarte precoce.