Heme është një porfirinë, në qendër të molekulës së së cilës ka jone hekuri Fe2+, të cilët përfshihen në strukturë nga dy lidhje kovalente dhe dy lidhje koordinuese. Porfirinat janë një sistem prej katër pirrolash të shkrirë që kanë komponime metilen (-CH=).
Molekula heme ka një strukturë të sheshtë. Procesi i oksidimit e shndërron hemin në hematinë, të quajtur Fe3+.
Përdorimi i gurëve të çmuar
Heme është një grup i prostatës jo vetëm i hemoglobinës dhe derivateve të saj, por edhe i mioglobinës, katalazës, peroksidazës, citokromit, enzimës së triptofan pirolazës, e cila katalizon oksidimin e troptofanit në formilkinurenin. Ekzistojnë tre liderë në përmbajtjen e gurëve të çmuar:
- eritrocite, të përbëra nga hemoglobina;
- qeliza muskulore që kanë mioglobinë;
- qeliza të mëlçisë me citokrom P450.
Në varësi të funksionit të qelizave, ndryshon lloji i proteinës, si dhe porfirina në hem. Hemi i hemoglobinës përfshin protoporfirinën IX dhe citokrom oksidaza përmban formilporfirinë.
Si formohet hemi?
Prodhimi i proteinave ndodh në të gjitha indet e trupit, por sinteza më produktive e hemit ndodh në dy organe:
- palca e eshtrave prodhon një komponent jo proteinik për prodhimin e hemoglobinës;
- hepatocitet prodhojnë lëndë të para për citokrom P450.
Në matricën mitokondriale, enzima aminolevulinate sintaza e varur nga piridoksal është një katalizator për formimin e acidit 5-aminolevulinik (5-ALA). Në këtë fazë, glicina dhe sucinil-CoA, një produkt i ciklit Krebs, janë të përfshirë në sintezën e hemit. Hemi e pengon këtë reagim. Hekuri, përkundrazi, shkakton reaksionin në retikulocitet me ndihmën e një proteine lidhëse. Me mungesë të fosfatit piridoksal, aktiviteti i sintazës aminolevulinate zvogëlohet. Kortikosteroidet, medikamentet anti-inflamatore jo-steroide, barbituratet dhe sulfonamidet janë stimulues të aminolevulinat sintazës. Reaksionet shkaktohen nga rritja e konsumit të hemit nga citokromi P450 për prodhimin e kësaj substance nga mëlçia.
Acidi 5-aminolevulinik, ose sintaza porfobilinogen, hyn në citoplazmë nga mitokondria. Kjo enzimë citoplazmike përmban, përveç molekulës së porfobilinogjenit, edhe dy molekula të tjera të acidit 5-aminolevulinik. Gjatë sintezës së hemit, reaksioni frenohet nga hemi dhe jonet e plumbit. Kjo është arsyeja pse një nivel i rritur në urinë dhe gjak i acidit 5-aminolevulinik do të thotë helmim nga plumbi.
Deaminimi i katër molekulave të porfibilinogjenit nga porfobilinogjen deaminaza në hidroksimetilbilan ndodh në citoplazmë. Më tej, molekula mund të shndërrohet në upoporfirinogjen I dhe dekarboksilate në koproporfirinogjen I. Uroporfirinogjeni III përftohet në procesin e dehidrimit të hidroksimetilbilanit duke përdorur enzimën kosintazë të këtijmolekulat.
Dekarboksilimi i uroporfirinogjenit në koproporfirinogjen III vazhdon në citoplazmë për kthim të mëtejshëm në mitokondritë e qelizave. Në të njëjtën kohë, oksidaza e koproporfirinogjenit III dekarboksilon molekulat e protoporfirinogjenit IV (+ O2, -2CO2) me oksidim të mëtejshëm (-6H+) në protoporfirinë V me ndihmën e oksidazës protoporfirinogjene. Inkorporimi i Fe2+ në fazën e fundit të enzimës së ferrokelatazës në molekulën e protoporfirinës V përfundon sintezën e hemit. Hekuri vjen nga ferritina.
Veçoritë e sintezës së hemoglobinës
Prodhimi i hemoglobinës është prodhimi i hemit dhe globinës:
- hema i referohet një grupi protetik që ndërmjetëson lidhjen e kthyeshme të oksigjenit me hemoglobinën;
- globina është një proteinë që rrethon dhe mbron molekulën heme.
Në sintezën e hemit, enzima ferrokelataza shton hekurin në unazën e strukturës së protoporfirinës IX për të prodhuar hem, nivelet e ulëta të së cilës shoqërohen me anemi. Mungesa e hekurit, si shkaktari më i zakonshëm i anemisë, zvogëlon prodhimin e hemit dhe sërish ul nivelin e hemoglobinës në gjak.
Një numër barnash dhe toksinash bllokojnë drejtpërdrejt sintezën e hemit, duke parandaluar që enzimat të marrin pjesë në biosintezën e tij. Frenimi i sintezës së drogës është i zakonshëm tek fëmijët.
Formimi i globinës
Dy zinxhirë të ndryshëm globine (secila me molekulën e vet heme) kombinohen për të formuar hemoglobinë. Në javën e parë të embriogjenezës, zinxhiri alfa kombinohet me zinxhirin gama. Pas lindjes së fëmijës, bashkimindodh me zinxhirin beta. Është kombinimi i dy zinxhirëve alfa dhe dy të tjerëve që përbën molekulën e plotë të hemoglobinës.
Kombinimi i zinxhirëve alfa dhe gama formon hemoglobinën fetale. Kombinimi i dy zinxhirëve alfa dhe dy beta jep hemoglobinë "të rritur", e cila mbizotëron në gjak për 18-24 javë nga lindja.
Lidhja e dy zinxhirëve formon një dimer - një strukturë që nuk transporton në mënyrë efikase oksigjenin. Dy dimerët formojnë një tetramer, i cili është forma funksionale e hemoglobinës. Një kompleks karakteristikash biofizike kontrollon marrjen e oksigjenit nga mushkëritë dhe lirimin e tij në inde.
Mekanizmat gjenetikë
Gjenet që kodojnë zinxhirët alfa globin janë të vendosura në kromozomin 16, dhe jo zinxhirët alfa - në kromozomin 11. Prandaj, ato quhen "lokus alfa globin" dhe "lokus beta globin". Shprehjet e dy grupeve të gjeneve janë të balancuara ngushtë për funksionin normal të eritrociteve. Mosbalancimi çon në zhvillimin e talasemisë.
Çdo kromozom 16 ka dy gjene alfa globine që janë identike. Meqenëse çdo qelizë ka dy kromozome, katër nga këto gjene janë normalisht të pranishme. Secili prodhon një të katërtën e zinxhirëve alfa të globinës të nevojshme për sintezën e hemoglobinës.
Gjenet e lokusit beta-globin të vendndodhjes ndodhen në mënyrë sekuenciale, duke filluar nga vendi aktiv gjatë zhvillimit embrional. Sekuenca është si më poshtë: epsilon gama, delta dhe beta. Ekzistojnë dy kopje të gjenit gamaçdo kromozom 11, dhe pjesa tjetër janë të pranishme në kopje të vetme. Çdo qelizë ka dy gjene beta të globinës, duke shprehur një sasi proteine që përputhet saktësisht me secilin nga katër gjenet e globinës alfa.
Transformimet e hemoglobinës
Mekanizmi i balancimit në nivel gjenetik ende nuk është i njohur për mjekësinë. Një sasi e konsiderueshme e hemoglobinës fetale ruhet në trupin e fëmijës për 7-8 muaj pas lindjes. Shumica e njerëzve kanë vetëm sasi të vogla të hemoglobinës fetale, nëse ka, pas foshnjërisë.
Kombinimi i dy gjeneve alfa dhe beta prodhon hemoglobinë normale A për të rriturit. Gjeni delta, i vendosur midis gama dhe beta në kromozomin 11, prodhon një sasi të vogël delta globine tek fëmijët dhe të rriturit - hemoglobina A2, e cila është më pak se 3% ketri.
raporti ALK
Shpejtësia e formimit të hemit ndikohet nga formimi i acidit aminolevulinik, ose ALA. Sintaza që fillon këtë proces rregullohet në dy mënyra:
- alosterikisht me ndihmën e enzimave efektore që prodhohen gjatë vetë reaksionit;
- në nivelin gjenetik të prodhimit të enzimës.
Sinteza e hemit dhe hemoglobinës pengon prodhimin e aminolivulinat sintazës, duke formuar një reagim negativ. Hormonet steroide, ilaçet anti-inflamatore jo-steroide, antibiotikët sulfonamidet stimulojnë prodhimin e sintazës. Në sfondin e marrjes së medikamenteve, rritet thithja e hemës në sistemin e citokromit P450, i cili është i rëndësishëm për prodhimin e këtyre përbërësve nga mëlçia.
Faktorët e prodhimit të hemit
Aktivrregullimi i sintezës së hemit përmes nivelit të sintazës ALA reflektohet nga faktorë të tjerë. Glukoza ngadalëson procesin e aktivitetit të sintazës ALA. Sasia e hekurit në qelizë ndikon në sintezën në nivelin e përkthimit.
MRNA ka një lak në pikën e fillimit të përkthimit - një element i ndjeshëm ndaj hekurit. Një rënie në nivelin e sintezës së hekurit ndalon, në një nivel të lartë, proteina ndërvepron me një kompleks hekuri, cisteine dhe squfuri inorganik, i cili arrin një ekuilibër midis prodhimit të hemit dhe ALA.
Çrregullime të sintezës
Shkelja në procesin e sintezës së hemit të biokimisë shprehet në mungesë të njërës prej enzimave. Rezultati është zhvillimi i porfirisë. Forma trashëgimore e sëmundjes shoqërohet me çrregullime gjenetike, ndërsa forma e fituar zhvillohet nën ndikimin e barnave toksike dhe kripërave të metaleve të rënda.
Mungesat enzimatike manifestohen në mëlçi ose në eritrocite, gjë që ndikon në përcaktimin e grupit të porfirisë - hepatike ose eritropoetike. Sëmundja mund të shfaqet në forma akute ose kronike.
Çrregullimet në sintezën e hemit shoqërohen me grumbullimin e produkteve të ndërmjetme - porfirinogjenëve, të cilët oksidohen. Vendi i akumulimit varet nga lokalizimi - në eritrocite ose hepatocite. Niveli i akumulimit të produkteve përdoret për të diagnostikuar porfirinë.
Porfirinogjenët toksikë mund të shkaktojnë:
- çrregullime neuropsikiatrike;
- lezionet e lëkurës për shkak të ndjeshmërisë ndaj fotos;
- çrregullim i sistemit retikuloendotelial të mëlçisë.
Urina bëhet vjollcë me porfirina të tepërtahije. Një tepricë e sintazës aminolevulinate nën ndikimin e barnave ose prodhimin e hormoneve steroide gjatë adoleshencës mund të shkaktojë një përkeqësim të sëmundjes.
Llojet e porfirisë
Porfiria akute intermitente shoqërohet me një defekt në gjenin që kodon deaminazën dhe çon në akumulimin e 5-ALA dhe porfobilinogjenit. Simptomat janë urina e errët, pareza e muskujve të frymëmarrjes, dështimi i zemrës. Pacienti ankohet për dhimbje barku, kapsllëk, të vjella. Sëmundja mund të shkaktohet nga marrja e analgjezikëve dhe antibiotikëve.
Porfiria eritropoetike kongjenitale shoqërohet me aktivitet të ulët të uroporfirinogjen-III-kosintazës dhe nivele të larta të uroporfirinogjen-I-sintazës. Simptomat janë ndjeshmëria ndaj fotos, e cila manifestohet me çarje në lëkurë, mavijosje.
Koproporfiria trashëgimore shoqërohet me mungesë të oksidazës së koproporfirinogjenit, e cila është e përfshirë në shndërrimin e koproporfirinogjenit III. Si rezultat, enzima oksidohet në dritë në koproporfirinë. Pacientët vuajnë nga dështimi i zemrës dhe fotosensitiviteti.
Porfiria e mozaikut është një çrregullim në të cilin ka një bllokim të pjesshëm të shndërrimit enzimatik të protoporfirinogjenit në hem. Shenjat janë fluoreshenca e urinës dhe ndjeshmëria ndaj dritës.
Porfiria e lëkurës Tardor shfaqet me dëmtim të mëlçisë në sfondin e alkoolizmit dhe hekurit të tepërt. Përqendrimet e larta të uroporfirinave të tipit I dhe III ekskretohen në urinë, duke i dhënë asaj një ngjyrë rozë dhe duke shkaktuar fluoreshencë.
Protoporfiria eritropoetike provokohet nga të ulëtaAktiviteti i enzimës ferrochelatase në mitokondri, një burim hekuri për sintezën e hemit. Simptomat janë urtikaria akute nën ndikimin e rrezatimit ultravjollcë. Nivele të larta të protoporfirinës IX shfaqen në eritrocite, gjak dhe feces. Qelizat e kuqe të gjakut të papjekura dhe lëkura shpesh fluoreshojnë me dritë të kuqe.
