Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Βιοχημικές και φυσιολογικές λειτουργίες του ήπατος

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "Βιοχημικές και φυσιολογικές λειτουργίες του ήπατος"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Βιοχημικές και φυσιολογικές λειτουργίες του ήπατος
Τατιάνα Σιδηροπούλου, ΠΓΝ Αττικόν

2 Ενδιάμεσος μεταβολισμός
Μεταβολισμός - πρωτεϊνών - υδατανθράκων - λιπιδίων Χολή – Εντεροηπατική κυκλοφορία

3 Μεταβολισμός πρωτεϊνών
Παραγωγή και Αποδόμηση Αμινοξέων – Πεπτιδίων – Πρωτεϊνών Αμινοξέα κετοξέα, γλουταμίνη και αμμωνία Κύκλος Krebs-Henseleit Απομακρύνει την αμμωνία (Ν) από τον οργανισμό Τρανσαμίνωση Οξειδωτική απαμίνωση

4 Μεταβολισμός πρωτεϊνών
προπηκτικοί παράγοντες, ορμόνες, κυττοκίνες, χυμοκίνες, ουσίες οξείας φάσης, πρωτείνες μεταφοράς λευκωματίνη 15% (12-15 γρ/ημέρα ... 0,5χλγ) Κολλοειδωσμωτική πίεση κυριότερη πρωτεϊνη δέσμευσης και μεταφοράς α-εμβρυική πρωτείνη (A-FP) λεκιθικό σάκο, εντεροκύτταρα, ηπατοκύτταρα εμβρυική, νεογνική ηλικία (1 έτος) κυριότερη πρωτεϊνη δέσμευσης και μεταφοράς μετέπειτα αυξάνεται σε ηπατοκυτταρικό πολλαπλασιασμό (βλάβη/τραύμα, φλεγμονή, νεοπλασία) Positive acute-phase proteins serve different physiological functions for the immune system. Some act to destroy or inhibit growth of microbes, e.g., C-reactive protein, mannose-binding protein[1], complement factors, ferritin, ceruloplasmin, Serum amyloid A and haptoglobin. Others give negative feedback on the inflammatory response, e.g. serpins. Alpha 2-macroglobulin and coagulation factors affect coagulation, mainly stimulating it. This pro-coagulant effect may limit infection by trapping pathogens in local blood clots. Also, some products of the coagulation system can contribute to the innate immune system by their ability to increase vascular permeability and act as chemotactic agents for phagocytic cells. "Positive" acute-phase proteins: Protein Immune system function C-reactive protein Opsonin on microbes [2] Serum amyloid P component Opsonin Serum amyloid A Recruitment of immune cells to inflammatory sitesInduction of enzymes that degrade extracellular matrix Complement factors Opsonization, lysis and clumping of target cells. Chemotaxis Mannan-binding lectin Mannan-binding lectin pathway of complement activation Fibrinogen, prothrombin, factor VIII,von Willebrand factor Coagulation factors, trapping invading microbes in blood clots.Some cause chemotaxis Plasminogen Degradation of blood clots Alpha 2-macroglobulin Inhibitor of coagulation by inhibiting thrombin.[3]Inhibitor of fibrinolysis by inhibiting plasmin Ferritin Binding iron, inhibiting microbe iron uptake Hepcidin[4] Stimulates the internalization of ferroportin, preventing release of iron bound by ferritin within intestinal enterocytes and macrophages Ceruloplasmin Oxidizes iron, facilitating for ferritin, inhibiting microbe iron uptake Haptoglobin Binds hemoglobin, inhibiting microbe iron uptake Orosomucoid(Alpha-1-acid glycoprotein, AGP) Steroid carrier Alpha 1-antitrypsin Serpin, downregulates inflammation Alpha 1-antichymotrypsin Serpin, downregulates inflammation [ Negative"Negative" acute-phase proteins decrease in inflammation. Examples include albumin,[5] transferrin,[5] transthyretin,[5] retinol-binding protein, antithrombin, transcortin. The decrease of such proteins may be used as markers of inflammation. The physiological role of decreased synthesis of such proteins is generally to save amino acids for producing "positive" acute-phase proteins more efficiently. Theoretically, a decrease in transferrin could additionally be decreased by an upregulation of transferrin receptors, but the latter does not appear to change with inflammation.[6][edit]

5 Μεταβολισμός υδατανθράκων
Σημαντικός ομοιοστατικός ρυθμιστής γλυκόζης Παράγοντες που επηρρεάζουν νευροενδοκρινική κατάσταση (ινσουλίνη, κατεχολαμίνες, γλυκαγόνη) [γλυκόζη] Παραγωγή γλυκόζης ≠ Παραγωγή γλυκαγόνου postprandial = πολυμερισμός γλυκόζης σε γλυκαγόνο (glycogen synthase) νηστεία = αποδόμηση γλυκαγόνου σε γλυκόζη (glycogen phosphorylase)

6 Μεταβολισμός υδατανθράκων
>24 ώρες ή παρατεταμένη άσκηση: ΗΠΑΤΙΚΗ ΝΕΟΓΛΥΚΟΓΕΝΕΣΗ από: γαλακτικό γλυκερόλη (προϊόν υδρόλυσης τριγλυκεριδίων) γλυκογενικά αμινοξέα (αλανίνη, γλουταμίνη) ΡΥΘΜΙΣΤΕΣ γλυκαγόνη κατεχολαμίνες ινσουλίνη

7 Μεταβολισμός λιπιδίων
ΛΙΠΑΡΑ ΟΞΕΑ Οξείδωση Παραγωγή Πρόσληψη Απελευθέρωση Διατήρηση Πηγές ενδοηπατικών λιπαρών οξέων ελεύθερα λιπαρά οξέα εκ νέου λιπογένεση υδρόλυση κυτταροπλασματικών τριγλυκεριδίων ηπατοκυτταρική πρόσληψη και μεταβολισμό λιποπρωτεινών

8 Μεταβολισμός λιπιδίων
ΕΣΤΕΡΟΠΟΙΗΣΗ β-ΟΞΕΙΔΩΣΗ γλυκερόλης και λιπαρών οξέων  τριγλυκερίδια (κύρια μορφή αποθήκευσης ελεύθερων λιπαρών οξέων) VLDL για την μεταφορά τους σε άλλους ιστούς οδός καταβολισμού των λιπαρών οξέων γλυκαγόνη ινσουλίνη

9 Μεταβολισμός λιπιδίων
παράγωγο αποδόμησης αμινοξέων, λιπαρών οξέων και υδατανθράκων δομική μονάδα τριγλυκεριδίων, φωσφολιπιδίων και χοληστερόλης Το ακετυλοσυνένζυμο Α είναι το επίκεντρο του ενδιάμεσου μεταβολισμού Η παραγωγή κετωνοσωμάτων λαμβάνει χώρα όταν υπάρχει πλεόνασμα Ακετυλ-κοΑ και αποτελεί εξωηπατική πηγή ενέργειας σε περίοδο ασιτίας. Αυτοπεριορίζεται από την ινσουλίνη για να αποφευχθεί η κετοξέωση

10 Αποθήκευση και Μεταβολισμός Βιταμίνης Α
Η ρετινόλη μεταφέρεται μέσω των χυλομικρών ως εστέρες λιπαρών οξέων Το ήπαρ προσλαμβάνει λιπαρά οξέα και την αποθηκεύει ως εστέρες ρετινόλης και διατηρεί τα επίπεδα της Βιτ. Α. επίπεδα  υδρόλυση και απελευθέρωση ρετινόλης η οποία συνδέεται με μια πρωτείνη σύνδεσης (RBP) Figure 1. Simple schematic of whole‐body vitamin A metabolism. Illustrated are the digestion, absorption, and initial handling of dietary vitamin A, the processing of vitamin A in the liver, and the transport and recycling of retinol to extrahepatic tissues. See text for more details. ROH, retinol; RE, retinyl esters; chylo, chylomicrons; LPL, lipoprotein lipase; RBP, retinol‐binding protein; TTR, transthyretin; RA, retinoic acid

11 Μεταβολισμός Βιταμίνης D
H βιταμίνη D3 παράγεται στο δέρμα και ενεργοποιείται στο ήπαρ, μετατρέπεται σε 25- υδροξυβιταμίνη D3 Η τελική ενεργοποίηση λαμβάνει χώρα στον νεφρό

12 Μεταβολισμός χολής – εντεροηπατική κυκλοφορία
Παραγωγή χολής ml 85% χολικά άλατα (ή οξέα) -ηλεκτρολύτες, οργανικά ανιόντα, λιπίδια Άλατα είναι φυσικοί ιοντικοί διαλύτες με σημαντικό ρόλο στην απορρόφηση, μεταφορά και έκκριση λιπιδίων. Ενεργοποιούν λιπάσες, καθιστούν δυνατή την εντερική απορρόφηση λιποδιαλυτών βιταμινών, χοληστερόλης, λιπιδίων Διευκολύνουν απέκκριση λιπόφιλων ουσιών (ξενοβιοτικά, χολερυθρίνη, χοληστερόλη και στεροειδή παράγωγα ορμονών)

13 Μεταβολισμός χολής – εντεροηπατική κυκλοφορία
Ανακύκλωση των χολικών αλάτων φορές μέσω της εντεροηπατικής κυκλοφορίας. Πρωτείνες μεταφοράς ρυθμίζουν πρόσληψη(από τα κολποειδή) και έκκριση(στα σωληνάρια) Στον τελικό ειλεό γίνεται ενεργός απορρόφηση (ανακτάται το 95% των αλατών). προσλαμβάνονται από μεταφορείς στις ηπατοκυτταρικές μεμβράνες κολποειδών Fig. 3. Biosynthesis of bile acids and the enterohepatic circulation. Bile acids are synthesized from cholesterol in the liver under feedback regulation of the nuclear orphan receptors farnesoid X receptor (FXR) and lignane X receptor (LXR). They are stored in the gallbladder and released via the bile duct into the duodenum, where they aid in the digestion of dietary fats. Intestinal uptake of bile acids takes place along the entire length of the small intestine, but active re-absorption is confined to the distal ileum to minimize loss off bile salts in the feces. The portal circulation carries bile acids from the intestine to the liver where they are actively absorbed by hepatocytes and secreted into bile.

14 Πηκτικότητα του αίματος
Παράγοντες πήξης και πρόδρομα μόρια Βιταμίνη Κ, γ-καρβοξυλίωση

15 Παράγοντες πήξης και πρόδρομα μόρια
Ηπατοκύτταρα παράγουν τους περισσότερους παράγοντες εκτός από: III (ιστική θρομβοπλαστίνη) IV (ασβέστιο) VIII(von Willebrand) Παράγουν επίσης: ρυθμιστικές πρωτείνες (S, C, Z, PAI [αναστολέας ενεργοποιητή πλασμινογόνου], ATIII) Ζ διευκολύνει αποδόμηση παράγοντα Χα C, S απενεργοποιούν σύμπλεγμα παραγόντων VII-Ia-Va PAI αναστολέας ινωδόλυσης (σερινπρωτεάσηinhibitor ή serpin)

16 Βιταμίνη Κ και γ-καρβοξυλίωση
2 φάσεις: γ-καρβοξυλίωση πρόδρομων πρωτεϊνών μέσω της εξαρτώμενης από την vit.K γ-καρβοξυλάσης και την οξείδωση του συν-παράγοντα vit.Kσε εποξείδιο vit.K. Η γ καρβοξυλίωση οδηγεί σε μια μετα-μεταφραστική τροποποίηση του γλουταμικούαμινοξέους σε καρβοξυγλουταμικό γεγονός που επιτρέπει την δημιουργία συμπλεγμάτων με το ασβέστιο και άλλα κατιοντα (προετοιμασία για την συμμετοχή τους στην διαδικασία της πήξης) ακολουθεί η αναγέννηση της βιτ Κ μέσω της αναγωγάσης VKOR. Εκεί δρα και η ουαρφαρίνη A major effort in the laboratory focuses on the carboxylase that converts clusters of Glu’s in vitamin K-dependent proteins to carboxylatedGlu’s to render them active. The carboxylase is a bifunctional enzyme that oxygenates vitamin K and then uses this energy of oxygenation to drive Glucarboxylation. The reaction is complicated and also unique, as the carboxylase has no homology to other known enzymes, and our studies have provided novel insights into the catalytic mechanism. Another interesting and poorly-understood aspect of the mechanism is how the carboxylase can activate multiple vitamin K-dependent proteins in a single tissue even though it has widely different affinities for the vitamin K-dependent proteins Another major focus is on the contribution of other proteins to vitamin K-dependent protein carboxylation. Continuous carboxylation requires recycling of the oxidized vitamin K back to the reduced form, which is accomplished by a vitamin K oxidoreductase (VKOR) that was recently identified. Understanding the function of VKOR is essential, as this enzyme is the target of the anticoagulant drug warfarin that is used by millions of people, for example in the treatment of deep vein thrombosis or atrial fibrillation. Our studies suggest that VKOR reduction of vitamin K may be the limiting step in carboxylation, which we are currently testing.

17 Ερυθροποίηση και ερυθροκυττάρωση
Μεταβολισμός της αίμης Μεταβολισμός της χολερυθρίνης

18 Μεταβολισμός της αίμης
Εμβρυική και νεογνική ηλικία: Βασικό όργανο παραγωγής ερυθροκυττάρων. Παραμένουν αιμοποιητικά κύτταρα σε συγγενείς αιμολυτικές αναιμίες, ανεπάρκεια μυελού οστών, μυελουπερπλαστικά νοσήματα. Στους ενήλικες το 20% της παραγωγή αίμης προέρχεται από το ήπαρ

19 Μεταβολισμός της αίμης
5 αμινολεβουλινικού οξέος (ALA) συνθετάση: ρυθμιστικό όριο για την παραγωγή της αίμης ALA δευδρατάση: ενώνει 2 μόρια ALA για να παραχθεί πορφυροχολινογόνο (PBG) Δημιουργία σύμπλοκου σιδήρου και πρωτοπορφυρίνης ΙΧ μέσω της σιδηροχηλατάσης PBG-δεαμινάση τοποθετεί μόρια PBG σε γραμμική αλληλουχία για να παράγει υδροξυμεθυλοχολάνιο (ΗΜΒ) In the first step of the pathway, ALA is formed from glycine and succinyl-CoA. The synthesis of ALA by ALA-synthetase is under feedback regulation by the amount of heme in the cell. The last step in the pathway is incorporation of iron into PPIX to form heme catalyzed by the enzyme ferrochelatase, and this is rate-limiting. By adding exogenous ALA, the feedback inhibition is bypassed, and PPIX will accumulate because of the limited capacity of ferrochelatase to transform PPIX to heme. Free PPIX is a good PS that effectively causes apoptosis of cells after illumination. PPIX is initially formed in the mitochondria of cells, but rapidly diffuses to other intracellular membrane sites. Οξειδάσες μετατρέπουν σε πρωτοπορφυρίνη ΙΧ Ουροπορφυρινογόνο ΙΙΙ Πρωτοπορφυρινογόνο ΙΙΙ Κοπροπορφυρινογόνο ΙΙΙ προσλαμβάνεται από τα μιτοχόνδρια και μετατρέπεται σε

20 Μεταβολισμός της αίμης
Πορφυρίες: σπάνια γενετικά νοσήματα που χαρακτηρίζονται από διαταραχές στην παραγωγή της αίμης. Οι ασθενείς είναι κλινικά ασυμπτωματικοί μέχρι κάποιος παράγοντας να προκαλέσει την πορφυρική κρίση νευροπάθεια, κοιλιακό άλγος, σκούρα ούρα, ψυχιατρικά συμπτώματα, αρρυθμίες, οξύ και χρόνιο άλγος δερματική ή ερυθροποιητική πορφύρα: φωτοευαισθησία,φλύκταινες, νέκρωση του δέρματος, κνησμός, οίδημα (όχι κοιλιακό άλγος) παράγοντες: ορμόνες του φύλου, γλυκοκορτικοειδή, κάπνισμα, βαρβιτουρικά και άλλα που επάγουν την CYP.

21 Μεταβολισμός της αίμης
X-linked protoporphyria ALA Dehydratase deficiency porphyria (ADP) Erythropoietic Porphyria (EPP) Acute Intermittent Porphyria (AIP) οξεία διαλείπουσα είναι η συχνότερη με επιπολασμό 1:10.000, γυναίκες 5x άνδρες In the first step of the pathway, ALA is formed from glycine and succinyl-CoA. The synthesis of ALA by ALA-synthetase is under feedback regulation by the amount of heme in the cell. The last step in the pathway is incorporation of iron into PPIX to form heme catalyzed by the enzyme ferrochelatase, and this is rate-limiting. By adding exogenous ALA, the feedback inhibition is bypassed, and PPIX will accumulate because of the limited capacity of ferrochelatase to transform PPIX to heme. Free PPIX is a good PS that effectively causes apoptosis of cells after illumination. PPIX is initially formed in the mitochondria of cells, but rapidly diffuses to other intracellular membrane sites. Congenital Erythropoietic Porphyria (CEP) Variegate Porphyria (VP) Porphyria Cutanea Tarda (PCT) Hereditary Coproporphyria (HCP)

22 Μεταβολισμός της χολερυθρίνης
Κύρια πηγή ο μεταβολισμός της αίμης 300 mg χολερυθρίνης (80% προέρχεται από φαγοκυττάρωση γηρασμένων ερυθροκυττάρων στο σπλήνα, ήπαρ και μυελό των οστών) δικτυοενδοθηλιακά κύτταρα εξάγουν την πρωτείνη από την αιμοσφαιρίνη και μετατρέπουν την αίμη  χολερυθρίνη χολερυθρίνη – λευκωματίνη προσλαμβάνεται από τα ηπατοκύτταρα  σύζευξη με γλουκουρονικό οξύ και έκκριση στη χολή των σωληναρίων

23 Μεταβολισμός της χολερυθρίνης
Αντιοξειδωτική Αντιφλεγμονώδης Αντιοξειδωτική Αντιφλεγμονώδης Αναγάση χολοπρασίνης NADPH ΧΟΛΟΠΡΑΣΙΝΗ ΧΟΛΕΡΥΘΡΙΝΗ Οξυγενάση της αίμης ΑΙΜΗ Fe++ O2 Αγγειοδιασταλτική Αντιφλεγμονώδης Αντιαποπτωτική Κυτταροπροστατευτική CO π΄ρωτο στάδιο είναι αυτοπεριοριζόμενο Γουανύλκυκλάσης GTP cGMP

24 ΕΝΔΟΚΡΙΝΗΣ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ
Ήπαρ: ο μεγαλύτερος αδένας του σώματος – σημαντικό ρόλο στο μεταβολισμό των ορμονών και πρωτεινών σύνδεσης τους Παράγουν αγγειοτενσινογόνο, θρομβοποιητίνη, IGF-I προσλαμβάνουν θυροξίνη Τ4 και είτε  Τ3 είτε την απενεργοποιούν απενεργοποιούν πολλές άλλες ορμόνες όπως αλδοστερόνη, αντιδιουρητική ορμόνη, οιστρογόνα, ανδρογόνα, ινσουλίνη.

25 ΑΝΟΣΟΛΟΓΙΚΕΣ – ΦΛΕΓΜΟΝΩΔΕΙΣ αντιδράσεις
Ηπαρ: μεγαλύτερο δικτυοενδοθηλιακό όργανο. Τα ηπατικά μακρόφαγα (Kupffer) αποτελούν 10% ήπατος (προστασία- άμυνα) Φίλτρο: αποδόμηση τοξινών, επεξεργασία αντιγόνων, φαγοκυττάρωση βακτηρίων Ρυθμιστές φλεγμονώδους απάντησης: απομακρύνοντας από την κυκλοφορία ενεργοποιητικές ουσίες επάγουν μέσω παραγωγής και απελευθέρωσης προφλεγμονώδων ουσιών και επιστρατεύουν ουδετερόφιλα προς το ήπαρ Αστεροειδή κύτταρα: αποτελούν την κύρια πηγή παραγωγής μεσοκυττάριας ουσίας. Σε οξειδωτικό στρες ή από τοξικά χημικά (πχ μεθοτρεξάτη) μετατρέπονται σε μυοινοβλάστες σύνθεσης κολλαγόνου το οποίο μπορεί να προκαλέσει εκτεταμένη ίνωση ήπατος. μεσολαβητές : κυττοκίνες, χυμοκίνες, λευκοτριένια, πρωτεάσες, ρίζες αζώοτυ

26 Μεταβολισμός Φαρμάκων και Απέκκριση
Οδοί μεταβολισμού Φάση 1 Φάση 2 Φάση 3 Καθοριστικοί παράγοντες μεταβολισμού Φαρμακοκινητική

27 Μεταβολισμός Φαρμάκων και Απέκκριση
Κέντρο αντιδράσεων βιομετατροπής αυξάνουν την απέκκριση απενεργοποιούν ή μετριάζουν την βιολογική τους δράση ενεργά χημικά παράγωγα  ηπατικές βλάβες (άμεσα ή έμμεσα λόγω ανοσολογικής ευαισθητοποίησης) Οδός φάσης 1: CYP (κυττόχρωμα) και οξειδάσες μικτής δράσης Οδός φάσης 2: σύζευξη με ενδογενή υδατοδιαλυτά υποστρώματα Φάση 3 εξουδετέρωσης: μεταφορείς ενεργ. εξαρτώμενους (ATP-dep) για την απέκκριση στη χολή των σωληναρίων αύξηση πολικότητας φαρμάκων

28 Μεταβολισμός φάσης 1 Οξείδωση, Αναγωγή, Υδρόλυση Μετατρέπουν τα φάρμακα σε περισσότερο πολωμένα συμπλέγματα μέσω εισαγωγής (OH, NH2, SH) είτε απομάκρυνσης μη πολικών ομάδων Τα παράγωγα απεκκρίνονται πιο εύκολα από την χολή ή τα ούρα Υπόστρωμα για συζεύξεις φάσης 2

29 Μικροσωμιακές οξειδάσες – Κυττόχρωμα P450
90% αντιδράσεων περιλαμβάνουν χρήση μικροσωμικών οξειδασών και αιμοπρωτεϊνών της οικογένειας του κυττοχρώματος CYP ήπαρ διαθέτει 20 ισοένζυμα CYP που καταλύουν διάφορες αντιδράσεις οξειδοαναγωγής στεροειδών, λιπιδίων, χολικών αλάτων ζώνη 3 κεντρολοβιακή υψηλότερη συγκέντρωση σε CYP κεντρολοβιακή νέκρωση

30 Μικροσωμιακές οξειδάσες – Κυττόχρωμα P450
χημικά υψηλής δραστικότητας όπως είναι τα αναχθέντα παράγοντα Ο2 που προκαλούν ή επιδεινώνουν μια ηπατική βλάβη Πρόσληψη ηλεκτρονίου από φλαβινοπρωτεινική αναγωγάση - NaDPH Fig. 1. The cytochrome P450 catalytic cycle. The different steps involved in monooxygenation, “uncoupled” activity and “oxidase” activity of cytochrome P450 are compared, and appropriate stoichiometries and corresponding NADPH/O2 molar consumption ratios are given. The generic expression A–B is meant to indicate compounds capable of binding the active site of the cytochrome so as to stimulate a two-electron reduction of the enzyme, consumption of 1 mole each of NADPH and oxygen, and formation of water and the high valentFeO species. The latter, can either be utilized for oxygen insertion (monooxygenation), when B is usually represented by a hydrogen. Alternatively, with halogenated substrate analogs (B = halogen), which are not metabolized and act as uncouplers, FeO will instead utilize another mole of NADPH and its oxygen undergoes full reduction to water. In the “oxidase” mode of operation there is an abortive breakdown of the dioxygen-cytochrome P450 complex, the oxygen moiety being liberated as superoxide anion and, possibly, H2O2. σύνδεση Ο2 στο Fe της αίμης

31 Μικροσωμιακές οξειδάσες – Κυττόχρωμα P450
Επαγωγείς του κυττοχρώματος φαινοβαρβιτάλη, φενυντοΐνη (πολλές ισομορφές) αλκοολ (CYP2E1, CYP3A4) καπνός (CYP1A2) ισονιαζίδη (CYP2E1) ριφαμπικίνη, hypericum (CYP3A4) Αύξηση μεταβολισμού τους Ενεργοποίηση παραγωγής αλκαλικής φωσφατάσης και γ-γλουταμικής τρασνπεπτιδάσης Ενεργοποίηση μεταγραφικών ρυθμιστών των ορφανών πυρηνικών υποδοχέων – ηπατική προσαρμογή στη χρόνια χορήγηση φαρμάκων Fig. 1. The cytochrome P450 catalytic cycle. The different steps involved in monooxygenation, “uncoupled” activity and “oxidase” activity of cytochrome P450 are compared, and appropriate stoichiometries and corresponding NADPH/O2 molar consumption ratios are given. The generic expression A–B is meant to indicate compounds capable of binding the active site of the cytochrome so as to stimulate a two-electron reduction of the enzyme, consumption of 1 mole each of NADPH and oxygen, and formation of water and the high valentFeO species. The latter, can either be utilized for oxygen insertion (monooxygenation), when B is usually represented by a hydrogen. Alternatively, with halogenated substrate analogs (B = halogen), which are not metabolized and act as uncouplers, FeO will instead utilize another mole of NADPH and its oxygen undergoes full reduction to water. In the “oxidase” mode of operation there is an abortive breakdown of the dioxygen-cytochrome P450 complex, the oxygen moiety being liberated as superoxide anion and, possibly, H2O2.

32 Μοριακή γενετική βάση επαγωγής του CYP
Οι επαγωγείς ενεργοποιούν πυρηνικούς υποδοχείς όπως τον PXR ή τον CAR οι οποίοι συνδέονται σε νουκλεοτιδικές αλληλουχίες σε περιοχές που αυξάνουν την απάντηση ΠΡΙΝ από τα δομικά γονίδια της CYP. Τα συστήματα αυτά ενεργοποιούν τον προαγωγό (promoter) παρακάτω στο CYP και συνεπώς επάγουν την σύνθεση του mRNA για τις πρωτείνες του CYP PXR: pregnane X receptor CAR: constitutive androstane receptor REM: responsive enhancer module PXR ligand : rifampicin CAR ligand: phenobarbital The pregnane X receptor (PXR, also called SXR or PAR) is a recently identified orphan nuclear receptor (Kliewer et al. 1998). It mediates the induction of CYP3A4 (Bertilsson et al. 1998, Blumberg et al. 1998, Lehmann et al. 1998) and CYP3A7 (Pascussi et al. 1999) as well as the human carboxylesterases HCE-1 and HCE-2 (Zhu et al. 2000). Recent results indicate that CYP2C8 and CYP2C9 are also regulated by PXR (Pascussi et al. 2000). PXR, similarly to its principal target gene CYP3A4, is mainly expressed in liver, small intestine, and colon (Bertilsson et al. 1998, Blumberg et al. 1998, Lehmann et al. 1998). Its ligands include a wide variety of structurally diverse, low-affinity exogenous and endogenous chemicals, e.g. steroid hormones and steroid metabolites, such as progesterone, estrogen, corticosterone, 5β -pregnane, and androstanol (Blumberg et al. 1998, Moore et al. 2000a), and dietary compounds, such as coumestrol (Blumberg et al. 1998) and carotenoids (Pichard-Garcia et al. 2000). Recently, it was shown that hyperforin, a constituent of St. John’s wort, a herbal remedy for depression, is the most potent PXR activator reported with EC50 of 23 nM (Moore et al. 2000b). Pharmaceuticals activating PXR include rifampicin, phenobarbital, nifedipine, clotrimazole, RU486 (mifepristone), and metyrapone (Harvey et al. 2000, Moore et al. 2000a). Many of the PXR ligands are also shared by CAR (Moore et al. 2000a) (discussed in chapter ). Upon ligand binding, PXR forms a heterodimer with the retinoid X receptor-α (RXRα) and transactivates ER6 (everted repeat with a 6 bp spacer) elements upstream of the CYP genes (Figure 2) (Waxman 1999). RXR serves as a common heterodimerization partner for many orphan nuclear receptors, including CAR. The binding of PXR/RXR to ER6 is followed by recruitment of coactivator proteins, e.g. SRC-1 (steroid receptor coactivator-1), and transcriptional activation of the respective gene (Savas et al. 1999). A recent report provided evidence for a second binding site for PXR in the ~ 7800 bp upstream 5’-flanking region of the CYP3A4 gene having ER6-like binding sites (Goodwin et al. 1999). PXR and RXRα are induced by glucocorticoid receptor (GR) (Pascussi et al. 2000). Thus, the activation of GR by glucocorticoids, such as dexamethasone, leads to the induction of PXR/RXR and to the increase of CYP3A4 induction by endogenous and exogenous compounds. PXR, and also CAR, expression is down-regulated by the inflammatory cytokine interleukin-6 (Pascussi et al. 2000). This could partly explain the observed repression of several CYPs by cytokines (Abdel-Razzak et al. 1993, Muntane-Relat et al. 1995). PXR-null mice were recently produced showing no induction by typical mouse CYP3A inducers (Xie et al. 2000). The loss of PXR did not alter the basal CYP3A expression in mice. Transgenic mice containing human PXR were also produced showing induction by human specific inducers, such as rifampicin. Constitutively active receptor (CAR, also called constitutive androstane receptor) is a novel orphan nuclear receptor, which was originally characterized as a constitutive activator of retinoid acid response elements (RARE). It is called “constitutive” because of its ability to transactivateRAREs and other response elements without being bound to ligand (Baes et al. 1994, Tzameli et al. 2000). CAR is predominantly expressed in liver (Baes et al. 1994), and it mediates the induction of CYP2B6 and, to a lesser extent, CYP3A4 (Sueyoshi et al. 1999, Tzameli et al. 2000). Recent results indicate that CYP2C8 and CYP2C9 are also regulated by CAR (Pascussi et al. 2000). CAR is down-regulated by the inflammatory cytokine interleukin-6, which could explain the repression of CYPs by inflammatory mediators (Abdel-Razzak et al. 1993, Muntane-Relat et al. 1995). Importantly, CAR was recently shown to mediate the widely studied induction of CYP2B genes by phenobarbital, the classic inducer of xenobiotic metabolism (discussed below) (Honkakoski et al. 1998a). However, the only activator shown to bind to human CAR is 5β -pregnane. Phenobarbital is not a CAR ligand (Moore et al. 2000a). Deactivators or inverse agonists, such as androstanol and clotrimazole, also bind to human CAR (Forman et al. 1998, Moore et al. 2000a). CAR acts differently than the more traditional receptors: as mentioned above, CAR is constitutively active without ligand. Upon binding an inverse agonist, CAR is deactivated through the release of the co-activator SRC-1 from the ligand-binding domain (Forman et al. 1998, Moore et al. 2000a). In contrast, agonist binding to CAR results in a further increase in the basal binding of CAR to SRC-1 (Moore et al. 2000a). Similarly to PXR, CAR requires the heterodimerization partner RXR to enable binding to DNA. CAR/RXR heterodimers bind to a conserved 51-base pair element called PBREM (phenobarbital-responsive enhancer module) in the 5’-flanking region of the CYP2B genes and to the ER6 element of the CYP3A4 gene (Honkakoski et al. 1998a, Sueyoshi et al. 1999). PBREM has been shown to mediate the induction by phenobarbital and phenobarbital-like inducers (Honkakoski et al. 1998b). It has been proposed that CAR is deactivated in vivo by endogenous inverse agonist steroids related to androstanol, thus suppressing CYP2B6 transcription (Figure 3). This suppression is overcome by agonist binding to CAR, which abolishes the inhibitory inverse agonists from CAR leading to the induction of CYP2B6 (Waxman 1999).

33 Μεταβολισμός φάσης 2 Σύζευξη μεταξύ ξενοβιοτικών (ή μεταβολίτων τους) με ενδογενή υδρόφιλα μόρια μέσω των: γλουκουρονυλ-τρανσφεράση UDP γλυκουρονοσυλ-τρανσφεράση σουλφατάσες γλουταθειονο-S-τρανσφεράση ακετυλο-Ν-τρανσφεράση αμινοξύ-Ν-τρανσφεράση Συζευγμένα παράγωγα είναι λιγότερο δραστικά, λιγότερο τοξικά, περισσότερο υδρόφιλα, απεκκρίνονται ευκολότερα στη χολή και τα ούρα

34 Αλλαγές με την πάροδο του χρόνου...
Αλλαγές με την πάροδο του χρόνου... Είδος αντίδρασης Παράγωγα Αλλαγή με την ηλικία Φάση 1 Οξείδωση Υδρόλυση Αναγωγή Ενεργοί μεταβολίτες Αύξηση Φάση 2 Σύζευξη Ανενεργοί μεταβολίτες Μείωση

35 Φάση 3 εξουδετέρωσης Οι αντιδράσεις φάσης 3 εμπλέκουν συγκεκριμένους μοριακούς μεταφορείς που διευκολύνουν την απέκκριση ξενοβιοτικών και ενδογενών συμπλεγμάτων ABC πρωτείνεςμεταφοράς ή αλλιώς ATP-Binding- Cassette transport proteins

36 Φάση 3 εξουδετέρωσης Περιλαμβάνουν
CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) σωληναριακοί μεταφορείς χαλκού (canalicular copper transporters) MDR (multidrug resistance protein) MDR-1 εντοπίζεται στις σωληναριακές επιφάνειες των ηπατοκυττάρων και καθιστά ικανή την χολική απέκκριση κατιονικών συμπλεγμάτων (μετάξυ των οποίων και αντικαρκινικά φάρμακα)

37 Φάση 3 εξουδετέρωσης MRP-1 (multidrug resistance related protein) απεκκρίνει συζευγμένα μόρια. Εντοπίζεται στις πλάγιες επιφάνειες των ηπατοκυττάρων και μπορεί να μεταφέρει συζευγμένα φάρμακα προς τα κολποειδή. MRP-2 εντοπίζεται στην σωληναριακή επιφάνεια των ηπατοκυττάρων και απεκκρίνει σύζευξεις φαρμάκων και ενδογενών απόβλητων (διγλυκουρονίδιο χολερυθρίνης, συζεύξεις γλουταθείονης- λευκοτριενίων) προς τα χοληφόρα

38 Καθοριστικοί παράγοντες μεταβολισμού
Γενετικοί Περιβαντολλογικοί: παχυσαρκία, νηστεία, ΣΔ  προς τα άνω ρύθμιση του CYP2E1 Συστηματικές φλεγμονώδεις διαταραχές, πυρετός, διαλύματα ελεύθερου αζώτου, διαλύματα πλούσια σε άζωτο, ηπατική κίρρωση  προς τα κάτω ρύθμιση των CYP Υποθυροειδισμός προς τα κάτω ρύθμιση των CYP1Α Υπουποφυσισμόςπρος τα κάτω ρύθμιση των CYP3Α4

39 Φαρμακοκινητική Η εξουδετέρωση των φαρμάκων εξαρτάται από:
ενδογενή ηπατική κάθαρση (intrinsic hepatic clearance) ηπατική αιματική ροή σύνδεση με πρωτείνες ΕΝΔΟΓΕΝΗ ΗΠΑΤΙΚΗ ΚΑΘΑΡΣΗ ΠΟΣΟΣΤΟ ΑΠΟΣΠΑΣΗΣ ΦΑΡΜΑΚΟΥ ΗΠΑΤΙΚΗ ΑΙΜΑΤΙΚΗ ΡΟΗ (EXTRACTION RATIO, ER) Το ER αποτελεί μέτρηση της απόδοσης του ήπατος για την αποβολή ή εξουδετέρωση ενός φαρμάκου

40 Φαρμακοκινητική Φάρμακα με υψηλό δείκτη ER ~ αποσπώνται αποτελεσματικά από τα ηπατοκύτταρα (αναστολείς διάυλων Ca++, β-αποκλειστές, οποιειδή, τρικυκλικά αντικαταθλιπτικά) Φάρμακα με χαμηλό δείκτη ER ~ πτωχή απόσπαση από τα ηπατοκύτταρα (ουαρφαρίνη, ασπιρίνη, αλκόολ, αντιεπιληπτικά) Τύπος ηπατικής αποβολής Ποσοστό απόσπασης Ρυθμός ηπατικού μεταβολισμού φαρμάκων Περιοριζόμενη από τη ροή (flow-dependent) ή αλλιώς αποβολή πρώτης τάξης Υψηλό ER. Το περισσότερο φάρμακο κατά την πρώτη δίοδο από το ήπαρ (first pass) Ταχύς. Τα φάρμακα με υψηλό ER μεταβολίζονται ταχύτατα και οι καθάρσεις τους είναι ίσες με την αιματική ροή Περιοριζόμενη από την ικανότητα των ηπατοκυττάρων (capacity-limited) ή αλλιώς αποβολή μηδενικής τάξης Χαμηλό ΕR.Η κάθαρση καθορίζεται από τη συγκέντρωση τους στο πλάσμα Βραδύς. Αν η ικανότητα του ήπατος να εξουδετερώσει το Φ είναι < από το ρυθμό χορήγησης τα επίπεδα αυξάνουν.

41 Εκτίμηση του ήπατος Κλινική εκτίμηση Βασικές εργαστηριακές δοκιμασίες
ανίχνευση ηπατοκυτταρικής βλάβης εκτίμηση ηπατικής σύνθεσης πρωτεινών ανίχνευση χολοστατικών διαταραχών Δοκιμασίες για συγκεκριμένες νόσους Ποσοτικές ηπατικές δοκιμασίες

42 Κλινική εκτίμηση Ιστορικό:
αλκοολισμός αθέμιτη χρήση φαρμάκων σεξουαλική συμπεριφορά μεταγγίσεις αίματος επαγγελματική έκθεση σε ηπατοτοξίνες παλαιά επεισόδια ικτέρου (αναισθησία;) γενετικές ασθένειες (αιμοχρωμάτωση, έλλειψη α1 αντιθρυψίνης, νόσος Wilson) Συμπτώματα: ανορεξία, κόπωση, μεταβολές ύπνου, γενική αδιαθεσία, ήπιες αλλαγές στην προσωπικότητα, Ευρύματα: κνησμός, κοιλιακό άλγος, δυσπεψία, αλλαγές στο χρωματισμό ούρων και κοπράνων Εκτίμηση: ίκτερος, ασκίτης, αραχνοειδείς σπίλοι, ξανθελάσματα, εγκεφαλοπάθεια, παλαμιαίο ερύθημα, ηπατική οσμή

43

44

45 Βασικές εργαστηριακές δοκιμασίες
Η ηπατοκυτταρική βλάβη είναι η πιο συχνή αιτία αύξησης επιπέδων της αμινοτρανσφεράσης αλανίνης (ALT) και της αμινοτρανσφεράσης ασπαρτικού (AST). Εμπλέκονται στη γλυκονεογένεση Σπάνια AST, ALT χωρίς ηπατοκυτταρική βλάβη (μϋική βλάβη) ήπια ( ΙU/L) στεάτωση, φάρμακα, κατανάλωση αλκόολ, αιμοχρωμάτωση, χολόσταση, χρόνια ιογενής ηπατίτιδα, νεοπλάσματα, κίρρωση μέτρια ( ΙU/L) οξεία ιογενής ηπατίτιδα, ηπατική βλάβη επαγόμενη από φάρμακα, εξάρσεις χρόνιας ηπατικής νόσου μεγάλη ( ΙU/L) οξεία ηπατίτιδα σε έδαφος χρόνιας ηπατικής νόσου ακραία (>2000 ΙU/L) μαζική ηπατική νέκρωση από κεραυνοβόλο ηπατίτιδα (ιογενή, φάρμακα, amanita phalloides), ήπαρ σε καταπληξία (shock liver), υποξική ηπατίτιδα, οξεία απόφραξη χοληφόρων, αυτοάνοση ηπατίτιδα

46 Ανίχνευση ηπατοκυτταρικής βλάβης
Η γαλακτική δευδρογενάση (LDH) αυξάνεται όταν: ηπατοκυτταρική βλάβη εξωηπατικές διαταρραχές (αιμόλυση, ραβδομυόλυση, νέκρωση όγκων, οξεία εγκεφαλικά επεισόδια, ΟΕΜ) κεραυνοβόλο ιογενή ηπατίτιδα, ηπατίτιδα επαγόμενη από φάρμακα ή υποξική ηπατίτιδα Αν και αλκαλική φωσφατάση  κακοήθη διήθηση ήπατος Η γλουταθειόνη-S-τρανσφεράση (GST) είναι ειδική δοκιμασία για ορισμένα μοντέλα ηπατικής βλάβης επαγόμενης από φάρμακα βραχύ χρόνο ημισείας ζωής (90’) απελευθερώνεται ταχέως στην κυκλοφορία μετά από ηπατική βλάβη διαδοχικές μετρήσεις  πορεία της βλάβης ζώνη 3 (κεντρολοβιακή) – ευπάθεια σε φάρμακα, υποξία

47 Εκτίμηση ηπατικής σύνθεσης πρωτεϊνών
Λευκωματίνη ορού(ALB)δείκτης της πρωτεινοσύνθεσης αλλά τα αίτια υπολευκωματιναιμίας: ηπατική σύνθεση νεφρικές απώλειες αυξημένος καταβολισμός έκπτυξη του όγκου πλάσματος κακή κατανομή ολικής ALB σώματος Ολική μάζα μπορεί να είναι φυσιολογική ακόμα και σε κιρρωτικούς t½ ALB είναι 3 εβδομάδες

48 Εκτίμηση ηπατικής σύνθεσης πρωτεϊνών
Χρόνος προθρομβίνης (PT) t½ προπηκτικών παραγόντων είναι 4hγια τον VII μέχρι 4dγια το ινωδογόνο γρήγορα στην ηπατική ανεπάρκεια PT και INR χρησιμοποιούνται στην εκτίμηση και παρακολούθηση οξείας ηπατικής δυσλειτουργίας και σε αλγόριθμους για την αναγκαιότητα μεταμόσχευσης ήπατος (Child-Pugh, MELD, PELDscore) ασθενείς με ΟΗΑ λόγω φαρμάκων ή με ενεργό ηπατική νόσο

49 Ανίχνευση χολοστατικών διαταραχών
Αλκαλική φωσφατάση (AP) έλεγχο διαταραχών ήπατος και χοληφόρων (ηπατίτιδες, κακοήθεις νεοπλασίες, χολοστατική νόσος) ισοένζυμα σε μεμβράνες όλου του σώματος – μή ειδική (οστά, έντερο, νεφρούς, λευκά αιμοσφαίρια, πλακούντα, νεοπλάσματα) αύξηση σε χολόσταση – αυξάνεται μετά το πρώτο 24ωρο διότι αντανακλά την αύξηση παραγωγής της και απελευθέρωσης της αύξηση σε σημαντική απόφραξη ή κακοήθη νεοπλασία

50 Ανίχνευση χολοστατικών διαταραχών
5’ νουκλεοτιδάση δείκτης ηπατοχολικής διαταραχής (πιο ειδικός από AP) υπάρχει σε πολλούς ιστούς αλλά > ήπαρ επίπεδα μπορεί να παραμείνουν φυσιολογικά μέχρι και κάποιες ημέρες γ-γλουταμική τρανσπεπτιδάση (γ-GPT) επίπεδα αυξάνουν παράλληλα με την AP δεν περιέχεται στα οστά και χρησιμεύει στη ΔΔ μεταξύ οστικής και ηπατικής αύξησης της AP

51 Ανίχνευση χολοστατικών διαταραχών
Χολερυθρίνη ορού (BIL) έλεγχος ηπατικής εκκριτικής δυσλειτουργίας φυσιολογικά BILtot< 1 mg/dL(10% ενηλίκων έχουν αυξημένη ασύζευκτη χολερυθρίνη – σύνδρομο Gilbert– χαμηλά επίπεδα UDP-γλουκουρονοσύλ – τρανσφεράσης) BILtot>4 mg/dL ίκτερος BILdir απόφραξη ροής χολής παραγωγή μεγαλύτερης ποσότητας συζευγμένης BIL από αυτή που μπορούν να μεταφερθείπρος τα χολαγγεία BILind περισσότερη χολερυθρίνη από αυτή που μπορούν να συζεύξουν (προηπατικοί παράγοντες) Αιμόλυση: αύξηση και των 2

52 Δοκιμασίες για συγκεκριμένες νόσους
ορολογικός έλεγχος (ιογενείς, μικροβιακές ή αυτοάνοσες νόσοι) A, B, C, E, CMV, EBV Hep. B, C, πρωτοπαθή σκληρυντική χολαγγείτιδα: ΑΝΑ, Ab-LMF, cryo-Ab Ab-ασιαλογλυκοπρωτεϊνικών υποδοχέων (αυτοάνοση ηπατίτιδα, Hep A) Ab-μιτοχονδριακά (πρωτοπαθή χολική κίρρωση)

53 Δοκιμασίες για συγκεκριμένες νόσους
γενετικός έλεγχος (μεταβολικές παθήσεις) α1- AT, ανάλυση φαινοτύπου νόσος Wilson: σερουλοπλασμίνης ορού, χαλκού ούρα καρκινικοί δείκτες α – FP(ειδικότητα 90% για ηπατοκαρκίνωμα, ευαισθησία %) des – γ- καρβοξυλιωμένη προθρομβίνη (ειδικότητα 91% για ηπατοκαρκίνωμα, κατάλληλο για follow-up)

54 Ποσοτικές ηπατικές δοκιμασίες
Ολική ηπατοκυτταρική μάζα εκτιμάται με την μέτρηση της κάθαρσης κάποιας ουσίας που αποβάλλεται από το ήπαρ βρωμοσουλφοφθαλείνη πράσινο ινδοκυανίνης ερυθρό Βεγγάλης Ικανότητα ήπατος να μεταβολίζει φάρμακα κάθαρση καφείνης (peros, μέτρηση μεταβολιτών στο σάλιο) δοκιμασία MEGX (βαρέως πάσχοντες, ενδοφλέβια χορήγηση λιδοκαίνης, 15’ μέτρηση MEGX)

55

56 Το ήπαρ συνθέτει όλες τις παρακάτω πρωτείνες εκτός από:
προθρομβίνη λευκωματίνη ινωδογόνο γ-ανοσοσφαιρίνη

57 Το ήπαρ συνθέτει όλες τις παρακάτω πρωτείνες εκτός από:
προθρομβίνη λευκωματίνη ινωδογόνο γ-ανοσοσφαιρίνη

58 Το ήπαρ είναι το αποκλειστικό όργανο όπου:
Γίνεται η βιοσύνθεση της ουρίας Αποδομείται το γλυκογόνο σε γλυκόζη Γίνεται η σύνθεση της ηπαρίνης Όλα τα παραπάνω

59 Το ήπαρ είναι το αποκλειστικό όργανο όπου:
Γίνεται η βιοσύνθεση της ουρίας Αποδομείται το γλυκογόνο σε γλυκόζη Γίνεται η σύνθεση της ηπαρίνης Όλα τα παραπάνω

60 Νηστεία 24 ωρών: Γλυκογονόλυση Καταβολισμός και αποδόμηση πρωτεινων
Οξέωση Παραγωγή κετονικών σωματων Όλα τα παραπάνω

61 Νηστεία 24 ωρών: Γλυκογονόλυση Καταβολισμός και αποδόμηση πρωτεινων
Οξέωση Παραγωγή κετονικών σωματων Όλα τα παραπάνω

62


Κατέβασμα ppt "Βιοχημικές και φυσιολογικές λειτουργίες του ήπατος"

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google