porfyriny klinicko-biochemická diagnostika a metody stanovení Zdravotnická škola, Hradec Králové Stredná zdravotnícka škola, Bánská Bystrica porfyriny klinicko-biochemická diagnostika a metody stanovení

porfyriny - názvosloví, struktura pyrol – 5-členná heterocyklická dusíkatá sloučenina pyrolová barviva biologické pigmenty, obsahují 4 pyrolová jádra spojená 1C můstky, jsou součástí hemoglobinu, myoglobinu, žlučových barviv a vitaminu B12 porfiny cyklické tetrapyroly – 4 jádra spojená methinovými můstky (=CH-)  systém konjugovaných vazeb – tmavě červené zabarvení porfyriny - substituované porfiny (odlišují se substituenty vázanými na postranních řetězcích k pyrolovým jádrům) např. hem porfyrinogen - vzniká redukcí porfyrinů, makrocyklická sloučenina obsahující čtyři pyrolová jádra spojená methyle- novými můstky (-CH2-)  bezbarvé

typ porfyrinu - podle pořadí a druhu substituentů H3C CH CH2 Fe2+ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 19 20 N 18 H2C HC CH3 H3C CH2CH2CO2- H3C CH2CH2CO2-

porfyrin - hem – Fe -protoporfyrin IX - metaloporfyrin H2C HC H3C CH2CH2CO2- CH3 CH CH2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 19 20 N 18 Fe2+ cyklický tetrapyrol konjugovaný systém dvojných vazeb Fe 2+ - vázané uprostřed kruhu koordinačně kovalentními vazbami (koordinační č.6 – tj.6 vazeb -4 x pyrol, 1x protein, 1 x kyslík)

porfyriny - vlastnosti substituované porfiny – methyl, vinyl, acetyl, propionyl, … (např. hem) metaloporfyriny – mezi dusíky pyrolů je komplexně vázaný atom kovu – najčastěji Fe (Hb, myoglobin) prekurzory hemu

porfyriny - vlastnosti roztoky absorbují viditelné světlo v úzkém páse s maximem 400 nm = tzv. Soretův pás (využívá se při stanovení – po excitaci UV světlem vzniká červená fluorescence) v úzkém páse s maximem 400 nm = tzv. Soretův pás stupeň fluorescence 1 2 3 4 5 vlnová délka (nm) 300 400 600 500 700

+ biosyntéza porfyrinů -ALA východzí látky – aminokyseliny (glycin) tvorba kyseliny d-aminolevulové (d-ALA) z glycinu a sukcinylCoA (zdroj Krebsův cyklus), reakci katalyzuje syntáza kyseliny d-aminolevulové – klíčový enzym syntézy porfyrinů probíhá v mitochondriích citrátový cyklus sukcinylCoA + GLYCIN syntáza kyseliny -aminolevulové -ALA

porfobilinogen syntáza biosyntéza porfyrinů vznik porfobilinogenu – 1 prekurzor pyrolu z 2 molekul d-ALA, enzymem porfobilinogen syntetázou dehydratace probíhá v cytoplazmě 2H2O COOH CH2 O = C H - C - H H - N - H COOH CH2 C C - H N H NH2 C = O NH2 COOH CH2 porfobilinogen syntáza

+ biosyntéza porfyrinů vznik prekurzorů hemu – protoporfyrin IX tvorba hemu – enzym hemsyntáza (též název ferrochelatáza) citlivá na nedostatek Fe, inhibované těžkými kovy, hlavně Pb (otrava!) kostní dřeň, játra probíhá v mitochondriích H2C HC H3C CH2CH2CO2- CH3 CH CH2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 19 20 N 18 Fe2+ protoporfyrin IX Fe2+ + hemsyntáza

biosyntéza hemu převzato z knihy- Color Atlas of Biochemistry Thieme 1996. ISBN 0-86577-584-2 J. Koolman, K.H.Röhm.

porfyrie poruchy metabolizmu porfyrinů, resp. hemu koncentrace porfyrinů zvýšená v játrech nebo v erytrocytech defekty spojené s vysokou koncentrací d-ALA enzymové bloky způsobují kumulaci porfyrinogenů a jejich oxid. deriváty způsobují fotosenzitivitu (kyslíkové radikály)

porfyrie akutní a chronické akutní – AIP – akutní intermitentní porfyrie chronické – PCT – porfyria cutanea tarda vrozené (primární) a získané (sekundární) vrozené – dědičný podklad získané – otravy, např. olovem, barbituráty, steroidními hormony

V San Francisku byl zadržen pozoruhodný člověk. Měl vyloženě upíří vzhled a neloupil v obchodech ani bankách, ale v místních nemocnicích, kde kradl krevní konzervy, které konzumoval. Na psychiatrické klinice, kam byl umístěn, nepřijímal žádnu potravu a vyžadoval jen tyto krevní konzervy. Primář kliniky pro něj neměl žádné pochopení. Prohlásil, že muž bude dostávat normální stravu jako ostatní pacienti. Ale vzápětí několik místních lékařů proti jeho jednání ostře protestovalo. Uvědomili si, že „upírství“ tohoto muže má konkrétní příčinu a že nejde jen o obyčejné psychické vyšinutí. V té době totiž způsobila velký ohlas práce kanadského biochemika Dr. Dolfina, přednesená na chemickém sympóziu v Los Angeles. Dolfin ve své přednášce, snad vůbec poprvé, upozornil na příčinnou souvislost „upírství“ s těžkou krevní chorobou nazývanou porfyrie.

jednou z největších osobností, byl i geniální houslista porfyrie po podrobnějším vědeckém zkoumání (Adams, 1999) byla ovšem teorie, že by pití krve mohlo potlačit příznaky porfyrie, označená jako nepravděpodobná a založená na nepochopení choroby nemocní porfyrií nemají žádnou chuť na krev a látka, kterou potřebují, neprojde trávením jednou z největších osobností, která trpěla porfyrií, byl i geniální houslista Nicolo Paganini převzato z : http://inkpot.com/classical/paganini.html

vysoký obsah síry v česneku porfyrie http://www.flickr.com/photos/mysterycottage/3090952724 klinické příznaky světloplachost, bizarní zjev (upíří) lidé trpící porfyrií, deficit hemu – potřeba krevních kompenzátů vysoký obsah síry v česneku nevhodný pro pacienty s porfyrií fotosenzitivita – absorpce světla (400 nm) – světlo aktivuje porfyriny v kůži za vzniku volných radikálů, které poškodí buňky kůže - akumulace porfyrinů v kůži → špatně se hojící rány

PCT http://www.flickr.com/photos/27849635@N05/2736327558

porfyrie klinické příznaky akutní bolest břicha neurologické příznaky jaterní léze exkrece hemových prekurzorů do moči a stolice (tmavě červené zabarvení)

porfyrie – biochemické vyšetření celkové porfyriny – odpad močí (24h) - spektrofotometricky – absorpční spektrum okyselené moči v rozsahu 350-450 nm (koncentrace je úměrná výšce Soretova pásu) fyziologické hodnoty: do 200 mg/24h fotolabilní látky! – sběr moči do tmavé nádoby normální moč moč - porfyrie stáním na světle tmavne

porfyrie – biochemické vyšetření moč d-ALA: - fyziologické rozmezí: 1,5 - 7,5 mg / 24h porfobilinogen: - fyziologické rozmezí: 0 - 3,5 mg / 24h princip stanovení: vzorek okyselené moči (pH 6) prochází postupně dvěma chromatografickými kolonami první obsahuje anex - zachytí porfobilinogen druhá kolona obsahující katex zachytí aminolevulovou kyselinu po promytí kolon se odstraní interferující částice, oba analyty jsou eluované (kyselinou octovou, octanem sodným) a spektrofotometricky kvantifikované při 555 nm prostřednictvím Ehrlichovy reakce (tj. reakce s 4-dimethylaminobenzaldehydem)

porfyrie – biochemické vyšetření krev, plazma plazmatické fluorescenční maximum – emisní maximum plazmy, normální plazma nefluoreskuje, poloha maxima dává typ porfyrie (např. PCT - 619 nm) moč, stolice jednotlivé metabolity – metody TLC, HPLC

důležité deriváty porfyrinů chlorofyl (hem a Mg) rostlinné barvivo umožňující fotosyntézu H O CH3OOC Mg 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 19 20 N 18

důležité deriváty porfyrinů žlučová barviva myoglobin kobalamin (vitamin B12) cytochromy C, P450 katalázy

důležité deriváty porfyrinů hem, hemoglobin červené krevní barvivo transportuje kyslík do tkání hemová skupina hemoglobin obsahuje 4 hemové skupiny vázané na 4 řetězce globinových proteinů (2 a a 2 b) Fe2+ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 19 20 N H 18 HOOC histidin O2

odbourávání hemoglobinu (Hb) a hemu Hb – 4x hem a 4x globin (globinové řetězce - aminokyseliny) buňky retikulo-endoteliálního systému (RES) slezina, kostní dřeň, játra, podkoží Hb uvolněný z erytrocytů v krevním oběhu je vychytáván haptoglobinem → RES volný hem – v krvi vázaný na hemopexin slezina vény arterie bílá pulpa červená pulpa

odbourávání hemoglobinu (Hb) a hemu hem se rozpadá na Fe3+, CO a biliverdin, který se dále přemění na žlučová barviva (vyloučí se stolicí) hem hemoxidáza biliverdin biliverdin biliverdin reduktáza bilirubin

návod k vyluštění tajenky pro 3+1: V každém řádku jsou uvedena 4 slova (tj. 3+1). Před každým slovem je v rámečku uvedeno nějaké písmeno. 3 slova k sobě logicky patří a 1 k nim nepatří a je tudíž odlišné. Písmeno v rámečku, které je u odlišného slova se zapisuje do tajenky, která je v dolní části obrázku. chlorofyl A biliverdin Y CO E Fe 3+ H kobalamin tokoferol I bilirubin M myoglobin L 400 nm P UV světlo F fosforescence R Soretův pás O upíři česnek C světloplachost Á ledviny Ý exkrece hemových prekurzorů do moči a stolice jaterní léze S vysoký tlak fotosenzitivita hemoxidáza hemsyntáza T syntáza kys. d-ALA D porfobilinogen syntáza Sukcinyl-CoA glycin pyrol metaloporfyrin Fe-protoporfyrin hem