Catabolismul hemului

Introducere

In ciuda faptului ca rolul cel mai important al aminoacizilor este acela de a se incorpora de proteina si deasemenea de a asigura degradarea oxidativa, un rol cheie il au si in biosinteza diferitilor compusi datorita prezentei azotului in moleculele lor.

Hemul prezinta o importanta primordiala datorita prezentei gruparii prostetice a hemoglobinei si a unui numar mic de enzime cum ar fi : citocromii rosii si citocromii P450. El este foarte important deasemenea datorita numarului mare de de boli genetice ce sunt asocaite cu deficiente ale enzimelor folosite in biosinteza sa.

Aceste deficiente sunt rapid observate datorita faptului ca in majoritatea cazurilor se formeaza compusi precum , si altii intermediari ce prezinta coloratii ciudate si apar in circulatia sanguina, in urina si in alte tesuturi, precum oasele si muschii.

Catabolismul hemului :

Hem-ul se afla in cea mai mare concentratie in celulele rosii, celule ce au o durata de viata de 120 zile. Exista deci o secretie de aproximativ 6g/zi de hemoglobina. Totusi sunt 2 mari probleme, prima problema ar fi ca inelul porfirinic este hidrofob si trebuie solublizat pentru a fi excretat, si a doua problema ar fi ca ionul de fier ar trebui conservat pentru o noua sinteza a hemului.

In mod normal eritrocitele batrane sunt fagocitate si hemul din alte surse sunt fagocitate de catre celulele sistemului reticuloendotelial. Globina este reciclata si convertita in aminoacizi care la randul lor sunt folositi sunt catabolizati sau reciclati.

Hemul este oxidat de catre o enzima numita hem oxigenaza ce se afla in reticulul endoplasmatic.

Procesul de oxidare are loc la nivelul hemului iar ionul Fe este redus la Fe de catre hem oxigenaza. In urma reacteie de oxidare se formeaza un produs tetrapirolic numit biliverdina, ionul Fe si monoxid de carbon (CO). Este singura reactie cunoscuta din corpul uman in urma careia este produs CO. Cea mai mare parte a CO este eliminata de catre plamani

In urmatoarea reactie ce are loc o alta punte metilenica este redusa de catre biliverdin reductaza formandu-se astfel bilirubina.

Biliverdina este o molecula mai putin conjugata decat biliverdina, dealtfel se si observa o schimbare de culoare in molecula de la verde albastrui(biliverdina) la rosu-portocaliu(bilirubina).

Urmatoarele schimbari catabolice in structura tetrapirorilor sunt responsabile pentru schimbarile progresive ale culorii in cazul unui hematom sau al unei leziuni, in care tesutul isi schimba culoarea de la rosu portocaliu la galben. Bilirubina periferica este transporta spre ficat in asociere cu albumina.

In hepatocite , UDP glucuronil transferaza adauga de 2 ori mai mult acid glucuronic pentru a solubiliza bilirubina si astfel se produce derivatul sau mai solubil bilirubin diglucuronida. Solubilitatea marita a tetrapirolilor faciliteaza eliminarea sa odata cu pigmentii biliari

La persoanele ce prezinta o hemoliza crescuta, sau cu afectiuni la nivelul ficatului, mai precis obstructia cailor biliare, bilirubina si precursorii sai se acumuleaza in sistemul circulator, rezultand astfel hiperbilirubinemia, care este cauza unei pigmentari anormale a corpului numita icter. La persoanele normale bilirubina intestinala este activata de catre bacterii pentru a produce produsii finali ai porfirinei, uroblinogenii si urobilinele, produsi ce sunt prezenti in materile fecale. Bilirubina si produsii sai catabolici sunt cunoscuti sub denumirea de pigmenti biliari.

Aspectele clinice ale metabolismului hemului

Problemele clinice asociate cu metabolismul hemului sunt de 2 tipuri.

In primul rand sunt deficiente ce au loc datorita dereglarilor enzimatice la nivelul biosintezei hemului. Astfel de deficiente se numesc porfirii si au ca efect o crestere a intermediarilor din sinteza hemului, in urina si in serul sangvin.

In al 2-lea rand mai sunt deficiente genetice la nivelul metabolismului bilirubinei, deficiente ce duc la hipebilirubinemie.

Bilirubina este un produs toxic al catabolizei hemului. Corpul elimina bilirubina atunci cand aceasta este transportata spre ficat alaturi de albumina. In ficat aceasta interactioneaza cu acidul glucuronic si astfel devine solubila in apa. Glucuronatul este apoi excretata in bila. Persoanele cu un nivel ridicat de bilirubina neconjugata sunt susceptibile de enefalopatie bilirubinica.

Acumularea de bilirubina in plasma duce la producerea icterului.

Au fost indentificate cateva deficiente ereditare in metabolismul bilirubinei au fost identificate: sindromul Gilbert si sindromul Crigler-Najjar rezultat in mare parte datorita hiperbilirubinemiei neconjugate. S-au mai descoperit si sindroamele : Dubin-Johnson si sindromul Rotor sindroame ce se datoreaza hipebilirubinemiei conjugate.

Porfiriile sunt genetice si sunt datorate unor dereglari ce au loc la nivelul sintezei hemului. Aceste dereglari pot fi hepatice sau eritrocitare, depinde de enzima la care se manifesta deficienta.

Opt tipuri de porfirii au fost identificate. Cu exceptia reactiei catalizata de catre ALA-sintetaza, in toate s-au identificat dereglari la nivelul sintezei hemului. Cea mai comuna este AIP(accute intermitent porfiria), ce se datoreaza unei dereglari la nivelul porfobilinogen deaminazei (PBG deaminaza).

Toate porfiriile duc la eliminarea unor compusi biosintetici ai hemului in organism, produsi care inrosesc urina, si atunci cand sunt depozitati la nivelul dinsilor acestia capata o culoare brun rosiatica. Acumularea acestor produsi la nivelul pielii va determina o sensibilitatea a acesteia si astfel pot aparea ulceratii si cicatrici. Cresterea abundenta a parului este deasemenea un alt simptom al porfiriei, astfel pot aparea fire lungi de par pe fata si la extremitati