Porfyriny Jindra Kučerová Porfyriny —Cyklické sloučeniny tvořené 4 pyrrolovými kruhy spojenými methinovými můstky (=CH-); u porfyrinogenů methylenovými můstky (-CH2-). —Tvoří komplexy s ionty kovů (např. Fe v hemoglobinu, myoglobinu, cytochromech, katalase; Co ve vitaminu B12; Mg v chlorofylu). —Barevné v různých odstínech červeně (na rozdíl od bezbarvých porfyrinogenů). Zbarvení je dáno systémem konjugovaných dvojných vazeb v jejich molekule, které absorbují viditelné světlo. Hemoglobin —Hemoglobin se skládá ze dvou párů globinových řetězců, čtyř cyklických protoporfyrinů IX a čtyř atomů dvojmocného železa, umístěných v centru každého protoporfyrinu. —Dospělí jedinci: —muži 130 – 175 g/l —ženy 120 – 160 g/l — Struktura hemu —Hem obsahuje: ◦4 atomy dusíku (N) ◦1 železnatý kation (Fe2+) → vázán uprostřed tetrapyrolového skeletu koordinačně kovalentními vazbami — Fig%252015-A Struktura globinu —Globin je tvořen dvěma páry řetězců (asi 97% představuje tetramer a2b2 HbA1, maximálně 3,2% představuje tetramer a2d2 HbA2 a pouze stopy připadají na HbF b2g2) —Struktura hemoglobinu se mění během embryonálního, fetálního a postnatálního života —Embryonální a fetální hemoglobin vykazují vyšší afinitu ke kyslíku než adultní hemoglobiny Syntéza hemoglobinu —probíhá v erytroblastech v kostní dřeni, — ne v erytrocytech! — Syntéza hemu — hlavně v kostní dřeni (Hb) a játrech (cytochromy) — buněčná lokalizace: mitochondrie a cytoplazma — substráty: sukcinyl-CoA + glycin — významné meziprodukty: Økys. d-aminolevulová (= 5-aminolevulová, ALA) Øporfobilinogen (PBG = derivát pyrolu) Øuroporfyrinogen III (= porfyrinogen – prekurzor hemu) Øprotoporfyrin IX (= přímý prekurzor hemu) ◦● klíčový regulační enzym: ALA-syntáza — Kyselina δ-aminolevulová (ALA) —syntéza hemu začíná v mitochondrii — Porfobilinogen (PBG) Uroporfyrinogen → koproporfyrinogen III —Čtyři porfobilinogeny kondenzují za vzniku lineárního terapyrrolu. Z každého vzniklého methylenového můstku se přitom uvolní jeden ion NH4+. Tento terapyrrol cyklizuje za odštěpení čtvrtého NH4+za vzniku porfyrinogenu III, obsahujícího již porfinový skelet. Následující reakce mění postraní řetězce a stupeň nasycenosti porfinu. Dekarboxylace acetátových substituentů A za vzniku methylů vede ke koproporfyrinogenu III. Vytvořením methinových můstků místo methylenových a konverzí dvou propionátů P na vinyly vzniká protoporfyrin IX. F24_07B Protoporfyrinogen IX → protoporfyrin IX F24_08 Hem ferrochelatase iont Fe2+ je inkorporován do protoporfyrinu IX reakce je katalyzována enzymem ferrochelatázou (hemsyntázou) Regulace biosyntézy hemu —Enzym ALA-syntáza je hlavní regulační enzym, který je inhibován hemem na úrovni transkripce i allostericky. —ALA-syntáza vyžaduje přítomnost pyridoxalfosfátu. —Některá léčiva a steroidní hormony mohou zvyšovat expresi genu pro ALA-syntázu. Ø —Enzym porfobilinogen syntáza je inhibován Pb2+ ionty v případě otravy olovem. — —Enzym ferrochelatáza (hemsyntáza) je také inhibován olovnatými ionty v případě otravy olovem. —Její aktivita je ovlivněna dostupností Fe2+ a kyseliny askorbové. — Dělení a klasifikace porfyrií —Porfyrie patří do skupiny poruch biosyntézy hemu, které se projevují charakteristickým klinickým obrazem. — Primární a sekundární —primární porfyrie označujeme všechny porfyrie způsobené vrozeným defektem některého z enzymů biosynetické dráhy hemu, zatímco za sekundární porfyrie jsou považovány defekty získané, ať už v důsledku například intoxikace (otrava olovem), nebo při některých systémových onemocněních, jako jsou například chronické hepatopatie či lymfoproliferativní onemocnění (nejčastěji se jedná o sekundární koproporfyrinurie). — Dělení a klasifikace porfyrií —Akutní a chronické —Tento typ klasifikace nejlépe respektuje způsob manifestace porfyrické choroby. Mezi akutní porfyrie řadíme akutní intermitentní porfyrii (AIP) a dále hereditární koproporfyrii (HK) a porfyrii variegatu (PV). Plumboporfyrie (Dossova porfyrie) způsobená vrozeným defektem dehydratázy kyseliny delta aminolevulové je také akutní porfyrií, je však extrémně vzácná a v České republice nebyla doposud diagnostikována. Mezi chronické porfyrie patří u nás nejčastější porfyria cutanea tarda (PCT) a dále pak velmi vzácné erytropoetická protoporfyrie (EPP) a kongenitální erytropoetická porfyrie (CEP, Güntherova porfyrie). — Dělení a klasifikace porfyrií —Další dělení —Jiným způsobem klasifikace je dělení patofyziologické v závislosti na zdroji nadměrné produkce porfyrinů. Takto lze tyto choroby dělit na porfyrie erytropoetické a hepatální. Mezi porfyrie erytropoetické patří CEP a EPP, mezi hepatální řadíme AIP, HK, PV a PCT. — Charakteristiky akutních porfyrií - Akutní intermitentní porfyrie (AIP) —AIP byla poprvé popsána v roce 1889 holandským lékařem Stokvisem. —Je to nejčastější akutní porfyrie v České republice s incidencí 1/30 000. Jedná se o autozomálně dominantně dědičné onemocnění jehož podkladem je defekt profobilinogen (PBG) deaminázy. —Zajímavý je fakt, že u značné části jedinců s genetickým defektem nedochází k manifestaci onemocnění, a to i přes zvýšenou exkreci porfyrinů močí. Charakteristickým rysem akutní ataky AIP je vysoký odpad PBG močí (20 až 200 násobek hodnot oproti normálu). —Z hlediska klinického obrazu je nejvýznamnějším souborem příznaků břišní symptomatologie, i když neurologické symptomy nebývají vzácností. Charakteristickým laboratorním rysem je elevace PBG v moči, která přetrvává často i mezi jednotlivými atakami, při normálním odpadu porfyrinu stolicí. Charakteristika akutních porfyrií- Hereditární koproporfyrie (HK —HK je onemocnění popsané poprvé v roce 1955, které svou klinickou manifestací velmi připomíná AIP, avšak u pacientů s HK občas dochází i k rozvoji kožních lézí. — Jedná se tedy o poměrně méně častý typ porfyrické choroby. —Z hlediska diagnostického je typicky nacházena u pacientů s atakou HK elevace koproporfyrinu v moči a stolici. V této souvislosti nutno však připomenout, že u celé řady onemocnění a stavů, jako jsou například chronické hepatopatie, hemolytické anémie, hemoblastózy či podávání určitých léků, dochází k tzv. sekundární koproporfyrinurii, při které však dochází k exkreci porfyrinu močí maximálně do 500 ug/24 hodin (norma do 200 ug/24 hodin), zatímco u ataky HK je hodnota 500 ug prakticky vždy překročena. Charakteristika akutních porfyrií- Porphyria variegata (PV) —PV byla poprvé popsána v roce 1937, variegata se nazývá pro variabilní manifestaci zahrnující neurologické příznaky, kožní symptomatologii nebo obojí. Užíván je i název jihoafrická porfyrie pro její vysokou prevalenci v bělošské populaci Jihoafrické republiky. —Tato prevalence dosahuje neuvěřitelné tři případy na 1000 obyvatel a je důsledkem četných sňatků v imigrantské populaci holandských osadníků. —V České republice je poměrně vzácná. Z hlediska klinického obrazu se od AIP liší zejména přítomností kožních příznaků, častějším výskytem neurologické symptomatologie. Exkrece kyseliny delta aminolevulové (ALA) a PBG nebývá v atace tak vysoká, jako je tomu u AIP, mimo ataku pak dochází k normalizaci exkrece těchto prekurzorů. —Od AIP i HK lze PV odlišit pomocí vyšetření plazmatických porfyrinů a dále zvýšenou exkrecí protoporfyrinů stolicí. Významné je také vyšetření plazmatického emisního maxima porfyrinů. Od HK lze PV odlišit chromatografickou analýzou porfyrinů v moči a ve stolici. Shrnutí- akutní porfyrie —Léčba atak akutních porfyrií je založena na podávání sloučenin hemu, které zpětnovazebně inhibují aktivity enzymů v biosyntetické dráze hemu, a tím snižují produkci jednotlivých meziproduktů vyvolávajících příznaky akutní porfyrie. —V České republice je k dispozici hem-arginát (Normosang, Leiras). Charakteristika chronických porfyrií- Porphyria cutanea tarda (PCT) —PCT je nejčastější porfyrií v České republice s výskytem jednoho případu na zhruba pět tisíc obyvatel, což je podstatně více než v jiných zemích. —Udává se, že výskyt PCT je vyšší v zemích s vysokým abúzem alkoholu (což jistě svádí k nelichotivým asociacím, uvážíme-li vysoký výskyt PCT v České republice) a v oblastech s vysokým výskytem infekce virem hepatitidy C. —V klinickém obraze dominují kožní příznaky charakterizované bulózními lézemi, kožní vulnerabilitou a jizvením na oblastech kůže exponované slunci, dále pak postižení jaterní tkáně ve formě chronické hepatopatie, která přechází asi v jedné třetině případů v cirhózu jater. Významnou komplikací onemocnění je rozvoj hepatocelulárního karcinomu s popisovanou incidencí čtyři až 47 procent. Charakteristika chronických porfyrií - Kongenitální erytropoetická porfyrie (CEP) —Klinický obraz je značně různorodý - od těžké hemolytické anémie vznikající už in utero až po mírné formy s pozdním začátkem příznaků ve formě kožních lézí. U většiny pacientů se však už krátce po narození objevuje výrazná fotosenzitivita vedoucí k těžkému kožnímu postižení rezultujícímu v deformity, jizvení a k mutilacím tkání. K dalším klinickým rysům patří poměrně závažná hemolytická anémie, jizvení rohovky, které má za následek slepotu, erytrodontie, tedy ukládání porfyrinů v zubech, které fluoreskují po ozáření ultrafialovým světlem, a dále osteopatie způsobená také ukládáním porfyrinů v kostech. Charakteristika chronických porfyrií-Erytropoetická protoporfyrie (EPP) —Charakteristickým diagnostickým markerem pro EPP je elevace volného protoporfyrinu v erytrocytech, typické emisní maximum zvýšených plazmatických porfyrinů při 633 až 634 nm a také zvýšený odpad protoporfyrinu stolicí. V léčbě se uplatňuje podávání beta-karotenu, který snižuje intenzitu kožních symptomů, dále cholestyramin, který vyvazuje protoporfyrin ve střevním lumen a zabraňuje jeho enterohepatální cirkulaci. Je-li přítomen sekundární hypersplenismus, je na místě indikace k splenektomii. Musí být upravena životospráva a eventuálně korigován deficit železa. Hemoglobinopatie —Definice: vrozené, geneticky podmíněné poruchy primární struktury hemoglobinových řetězců nazýváme hemoglobinopatie. Teoreticky může být postižen kterýkoli z hemoglobinových řetězců (a,b,d,g,e) Hemoglobinopatie S – srpkovitá anémie —Dědičná hemolytická choroba, která se vyskytuje u homozygotních nosičů abnormálního hemoglobinu S (HbS). Heterozygotní nosičství HbS je relativně benigním nálezem většinou bez anemického syndromu, s nevýznamným zkrácením přežívání erytrocytů —U HbS je v beta řetězci v pozici 6 nahrazen zbytek kyseliny glutamové za valin, a tím dochází ke změně vlastností hemoglobinu. Kyselina glutamová je polární a hydrofilní, váže na svůj postraní řetězec vodu, zatímco valin je hydrofobní, nepolární. Tím se stává HbS po deoxygenaci 50x méně rozpustný než hemoglobin A. Hemoglobinopatie C —Autozomálně recesivně dědičná choroba erytrocytů, kdy postiženými jsou homozygotní nosiči HbC —Dochází k záměně kyseliny glutamové v 6.pozici na beta řetězci za lyzin. Důsledkem je odlišná rozpustnost hemoglobinu, v deoxygenované formě tento hemoglobin tvoří krystaly Další hemoglobinopatie —Choroby z hemoglobinu D —Hemoglobinopatie E —Choroby z nestabilních hemoglobinů —Hemoglobinopatie s hemoglobiny M —Hemoglobinopatie s hemoglobiny s odchylnou afinitou ke kyslíku Don't Worry Be Happy!!!