Vitamin B12 (kobalamin)   Má komplexní kruhovou strukturu podobnou porfyrinovému kruhu do níž je v centru zapojen kobaltový iont. Podobnost chemické struktury.

Prezentace na téma: "Vitamin B12 (kobalamin)   Má komplexní kruhovou strukturu podobnou porfyrinovému kruhu do níž je v centru zapojen kobaltový iont. Podobnost chemické struktury."— Transkript prezentace:

1 Vitamin B12 (kobalamin) Má komplexní kruhovou strukturu podobnou porfyrinovému kruhu do níž je v centru zapojen kobaltový iont. Podobnost chemické struktury vitamínu B12 a porfyrinů je důvodem, proč protilátky proti koproporfyrinogenu III (to že při porfyrii vznikají je popsané v článku The Pathogenesis of Systemic Chlamydial Infectionsi: Theoretical Considerations of Host Cell Energy Depletion and Its Metabolic Consequences, který přeložil Jelen) mohou křížově reagovat s vitamínem B12. Vitamín je syntetizován výlučně mikroorganismy. U živočichů je skladován v játrech. Z toho důvodu jsou dobrým zdrojem kobalaminu kvasnice (mikroorganismy) a játra. Komerčně využívaný preparát je kyanokobalamin. Po vstřebání přes stěnu střeva do krve je kobalamin navázán na transkobalamin II a krví transportován do jater („skladiště“ i místo použití) nebo do jiných tkání (pouze místo použití). V játrech je uskladněn ve vazbě na transkobalamin I. Po transportu do tkání je kobalamin převeden do cytosolu buněk jako hydroxykobalamin. Hydroxykobalamin je v cytosolu dále přeměněn na methylkobalamin nebo proniká do mitochondrií, kde se mění na deoxyadenosylkobalamin. Různé formy kobalaminu mají různou funkci, obecně ale mají funkci koenzymů (enzymy = katalyzátory = látky které vyvolávají přeměnu jedné konkrétní molekuly v jinou konkrétní molekulu, koenzymy = faktory, které jsou pro správnou funkci enzymů nezbytně nutné).

2 methyl-tetrahydrofolát zapojení do biosyntézy porfyrinů viz Obr. 2
Methylkobalamin je koenzym (koenzym = kofaktor enzymu = důležitá molekula, bez které enzym není funkční) v kobinované přeměně homocysteinu na methionin (důležitá aminokyselina, základní stavební kámen bílkovin) a methyltetrahydrofolátu na tetrahydrofolát (= obnova tetrahydrofolátu, který je tímto použitelný do dalších biochemických reakcí, např. pro syntézu nukleových kyselin). Deoxyadenosylkobalamin je koenzym pro přeměnu methylmalonyl-CoA na sukcinyl-CoA. Sukcinyl-CoA je pak prvním molekulou, ze které se sérií reakcí stanou porfyriny (Obr. 1). Při nedostatku vitamínu B12 je tedy nedostatek kofaktorů methylkobalaminu a deoxyadenosylkobalamin a výše uvedené reakce probíhají pomaleji. Protože ostatní reakce (a tedy i reakce při kterých vzniká homocystein a methylmalony-CoA) fungují normálně, začínají se homocystein a methylmalonát kumulovat a postupně se zvyšuje jejich hladina v krvi (nevím jak, jestli buňka uhyne a ony se dostanou do krve nebo jestli mohou samy difundovat přes neporušenou buněčnou membránu). Obr. 1: Dvě důležité reakce katalyzované enzymy závislými na vitamínu B12 jako koenzymu. homocystein + methyl-tetrahydrofolát methionin + tetrahydrofolát methionin-syntáza methylkobalamin hydroxykobalamin deoxyadenosylkobalamin zapojení do biosyntézy porfyrinů viz Obr. 2 methylmalonyl-CoA sukcinyl-CoA methylmalonyl-CoA-mutáza

3 Kyselina listová (folát)
Skládá se z pteridinu, kyseliny p-aminobenzoové a kyseliny glutamové. Jeho největšími zdroji jsou kvasnice, játra a listová zelenina. Aktivní formou kyseliny listové je tetrahydrofolát, který vzniká redukcí folátu folátreduktázou. Tetrahydrofolát je přenašečem aktivovaných jednouhlíkových zbytků (methyl, methylen, methenyl, formyl a formimin). Všechny jsou metabolicky směnitelné (tj. účinkem specifických enzymů jsou jednouhlíkové zbytky navázané na tetrahydrofolát odstraňovány a případně vyměňovány za jiné). Tetrahydrofolát tedy slouží jako jakýsi dárce těchto jednouhlíkových zbytků v konkrétní reakci (Viz Obr. 1 – reakce katalyzovaná methionin-syntázou kdy methyl-tetrahydrofolát předá za přítomnosti tohoto enzymu methylovou skupinu homocysteinu. Z homocyteinu se tím pádem stává methionin a z methyl-tetrahydrofolátu tetrahydrofolát. Tetrahydrofolát se zase v nějaké jiné reakci může znovu metylovat a takto recyklovaný se může zase stát dárcem metylové skupiny. Podobné je to i s ostatními jednouhlíkatými zbytky). Kdesi na anglické verzi chlamydiového blogu jsem se dočetla, že zatímco nedostatek vitamínu B12 a folátu způsobí zvýšení krevních hladin homocysteinu i methylmalonátu, tak suplementace samotným folátem může hladinu homocysteinu vrátit k původním nízkým hodnotám. Toto pravděpodobně souvisí se zapojením tetrahydrofolátu do reakce katalyzované methionin-syntázou, zatímco na reakci katalyzované methylmalonyl-CoA-mutázou se folát nepodílí. Oproti tomu v Harperově biochemii se píše, že nadbytek kyseliny listové neodstraní ani homocystinurii, ani methylmalonovou acidurii (obě látky přestupují z krve do moči a tudy se vylučují z organismu). Tak to budu muset ještě někde dohledat.

4 Porfyrie a diagnostika porfyrie
Trochu se možná bude překrývat s Jelenovým překladem, ale v biologii všechno souvisí se vším, takže se omlouvám. Klinické příznaky porfyrie jsou výsledkem bloku v metabolické dráze biosyntézy porfyrinů. Tím pádem vzniká nedostatek konečných produktů metabolismu porfyrinů a zároveň se kumulují meziproduktů metabolismu porfyrinů. Na těchto faktech je založena i diagnostika porfyrií. Porfyrie se při infekci chlamydiemi může vyskytovat ve třech formách Aktuní záchvaty porfyrie – podobné primární (geneticky podmíněné) porfyrii, jsou příčinou vysokých hladin porfyrinů v krvi, nejsem si jistá správným překladem, ale asi jen v obdobích zvýšených nároků na množství hemu Interferece s normální intenzitou produkce hemu – způsobuje mírně ale neustále zvýšenou hladinu porfyrinů Nárazové uvolňování relativně velkých množství porfyrinů v případě antibiotické terapie – porfyriny jsou uvolňovány z napadených buněk ničených antibiotikem Porfyrie vzniká typicky u pacientů, kteří mají infekcí Cpn napadena játra. Pokud játra nejsou napadena, porfyrie většinou nevznikne. Chlamydie po infekci buněk začnou využívat jejich energii ve formě ATP. Nedostatek energie se projeví zejména v mitochondriích (buněčné organely hospodařící v buňce s energií). Funkce mitochondrií je narušená a tím je narušená i biosyntéza porfyrinů. Kritickým místem syntézy porfyrinů je proto finální metabolizace protoporfyrinogenu III na protoporfyrin III a hem, která probíhá v mitochondriích. V případě infekce chlamydiemi je tedy dráha biosyntézy porfyrinů zpomalena v místě syntézy protoporfyrinogenu III, protoporfyrinu III a hemu. Předcházející meziprodukty (ALA až koproporfyrinogen) se tím pádem v buňce hromadí (protože jejich syntéza narušená není). Hromadění těchto metabolitů je ještě potencováno mechanismem zpětné vazby. Za fyziologických podmínek je nedostatek hemu pro buňku signálem ke zvýšení jeho syntézy. K tomu dochází tím, že buňka zvýší produkci enzymu ALA-syntáza. V případě infekce chlamydiemi je hemu nedostatek (viz bod 1) a proto se buňka zvyšuje produkci ALA-syntázy, což vede k dalšímu urychlení počáteční fáze syntézy porfyrinů a hromadění meziproduktů ALA až koproporfyrinogenu.

5 Meziprodukty metabolismu porfyrinů přecházejí z buněk do krve
Meziprodukty metabolismu porfyrinů přecházejí z buněk do krve. Zvýšené množství ALA a porfobilinogenu v krvi je zodpovědné za neuropsychické příznaky doprovázející infekci. Zvýšené hladiny porfyrinogenů (uroporfyrinogen III, koproporfyrinogen III) způsobí postupné ukládání těchto látek v kůži a jiných tkáních. Zde se spontánně oxidují na uroporfyrin a koproporfyrin (spontánní oxidace je pomalejší než oxidace účinkem slunečního záření, ale funguje taky), které jsou silně fotosenzibilizující (tj. způsobí, že kůže je velmi citlivá vůči slunečnímu záření, reakcí kůže je většinou nějaký typ vyrážky). Meziprodukty metabolismu porfyrinů (ALA až koproporfyrinogen) přítomné v krvi se vylučují z organismu močí a stolicí. Uroporfyrinogen a koproporfyrinogen je možno prokázat v moči pomocí „Poor man’s porphyrin test“ tak, že se moč (jednorázově odebraná) nechá stát na slunci 3 hodiny. Porfyrinogeny v moči se světlem rychle oxidují a zabarví moč do červenohněda. Dr. Stratton udává, že terapie metronidazolem může sama o sobě způsobit ztmavnutí moči (nevím proč, možná, že po této terapii napadené pacientovy buňky masívně uhynou a uvolní se z nich velké množství porfyrinogenů, kterých je tolik, že je v moči patrný i podíl porfyrinogenů spontánně oxidovaných na porfyriny). V případě, že je moč sama o sobě tmavá, měla by v průběhu testu ztmavnout ještě víc. U stolice ztmavnutí není možné sledovat, protože fyziologicky obsahuje velké množství bezbarvých urobilinogenů (za fyziologických podmínek je hemoglobin z poškozených erytrocytů degradován na bilirubin a tento vylučován žlučí do střeva, zde se dále degraduje na urobilinogeny), které jsou mikroflórou střeva oxidovány na tmavé urobiliny dřív, než jsou vyloučeny z těla. Přítomnost meziproduktů metabolismu porfyrinů je v moči a stolici možno detekovat i laboratorně. Pro laboratorní vyšetření je třeba dodat vzorky postupně sbírané po dobu 24 hodin. Při vyšetření je využíváno jednak toho, že porfyriny absorbují viditelné světlo o vlnové délce 400 nm a jednak faktu, že po osvícení UV světlem fluoreskují v červené oblasti. Dalším indikátorem porfyrie je podle dr. Strattona vysoký hemoglobin a hematokrit. To vysvětlit neumím, podle Harperovy biochemie má být při porfyrii naopak anémie (snížený hemoglobin). To mi zní logičtěji, protože přece když je porušená syntéza hemu, je i málo hemoglobinu a pak není důvod, aby byl zvýšený. A mám taky pocit, že pár lidí v blogu psalo, že mají/měli lehkou anémii. Nedostatek vitamínu B12 podle dr. Strattona zřejmě souvisí s tvorbou protilátek proti porfyrinům přítomným při porfyrii v krvi. Tyto protilátky mohou křížově reagovat s vitamínem B12, protože má podobnou strukturu jako porfyrfiny. Imunitní systém pak vitamín s navázanými protilátkami degraduje, čímž vzniká nedostatek tohoto vitamínu. Nenašla jsem žádnou práci, která by tento mechanismus popisovala nebo vysvětlovala. Osobně se mi tvorba protilátek proti porfyrinům zdá dost nepravděpodobná. Porfyrin je sám o sobě dost malá molekula. Navíc protilátky se tvoří především proti proteinům (i když ne výlučně). No, možná že porfyriny patří do těchto výjimek. Další diagnostickou možností porfyrie je tedy buď přímá detekce snížené hladiny vitamínu B12 v organismu nebo detekce zvýšených hladin homocysteinu a methylmalonátu v krvi (nepřímá detekce, viz kapitola o vitamínu B12).

6 Obr. 2: Biosyntéza porfyrinů a jejich regulace
MITOCHONDRIE CYTOZOL Obr. 1 sukcinyl-CoA + glycin ALA-syntáza kyselina δ-aminolevulová (ALA) porfobilinogen světlo uroporfyrinogen III uroporfyrin III Zpětnovazebná regulace málo hemu  indukce ALA-syntázy dostatek hemu  inhibice ALA-syntázy světlo protoporfyrinogen III koproporfyrinogen III koproporfyrin III protoporfyrin III porfyrinogeny jsou bezbarvé porfyriny jsou zbarvené červenohnědě hem proteiny hemoproteiny hemoglobin myoglobin cytochromy katalázy tryptofanpyroláza krevní a svalové barvivo buněčné enzymy