Metabolismul proteinelor

Obiectivele Nevoile de proteină în alimentaţie. Starea dinamică a proteinelor. Valoarea biologică a proteinelor. Bilanţul azotat. Digestia proteinelor în stomac şi intestin. Endo- şi exopeptidazele, specificitatea de acţiune a proteinkinazelor. Proenzimele proteinkinazelor şi mecanismul convertirii lor la enzime active. Reglarea secreţiei sucului gastric, pancreatic şi intestinal. Absorbţia aminoacizilor în intestin. Putrefacţia aminoacizilor în intestin. Alimentaţia proteică parenterală. Compoziţia sucului gastric şi modificările lui în patologie

Proteinele – substanţe macromoleculare de natură polipeptidică. Au un rol fundamental atît prin funcţiile lor structurale (matricea tuturor ţesuturilor) cît şi dinamice (rol de transport, control metabolic, medierea unor reacţii biochimice etc.)

Necesarul de proteină în alimentaţie Sunt substanţe nutritive deosebit de importante: sunt singura sursă de N asimiabil de organism; sunt furnizatoare de AA esenţiali Aportul zilnic exogen de proteine este: La un adult – 100-120 g La un efort fizic – 130-150 g La copii – 55-75 g

Starea dinamică a proteinelor Proteinele din organism se reînnoiesc permanent. Pentru menţinerea constantă a proporţiei lor în ţesuturi, vitezele de sinteză şi de degradare a proteinelor trebuie să fie egale, ceea ce constituie o stare dinamică staţionară.

Vitezele de reînnoire a proteinelor se exprimă prin timpul de înjumătăţire (T1/2), ce diferă în diferite organe. De exemplu: T1/2 Pr musculare = 30 zile; T1/2 Pr hepatice = 5-6 zile; T1/2 enzimelor = ore, minute.

Bilanţul azotat- BA Starea dinamică a proteinelor este reflectată de BA. BA al organismului - raportul dintre cantitatea de N îngerat şi cantitatea de N excretat din organism (urină, fecale, salivă, gl.sudoripare) exprimat în g/24 ore. Deosebim 3 tipuri de BA: echilibrat - Nîng = Nexcr; pozitiv – cantitatea de N îngerat > N eliminat (specific pentru organisme în creştere, femeile în perioada de gestaţie, lactaţie); negativ – cantitatea de N ingerat< N eliminat. BA negativ se întîlneşte la persoanele de vârsta a treia şi în patologii: cancerul, însoţit de caşexie, tuberculoză, nefrite, combustii, înaniţie.

Starea funcţională normală a organismului depinde de aportul de proteine (AA) din exterior. De menţionat, că ea este influenţată nu numai de cantitatea ei ci şi de calitatea proteinelor alimentare, ce au valoarea biologică diferită.

Valoarea biologică a proteinelor VB înaltă posedă proteinele ce au o componenţă structurală mai apropiată de cea a proteinelor umane şi care pot fi hidrolizate complet în TGI. VB a proteinelor alimentare este determinată de 2 factori: AA ce întră în componenţa lor - de cantitatea AA indispensabili - AA care nu se sintetizează în celulele organismului ( 8 AA: Val, Leu, Ile; Liz, Met, Tre, Tri, Fen şi AA semidispensabili - Arg, His). 2. capacitatea organismului de a asimila AA proteinei date.

Valoarea biologică a proteinelor Lipsa sau carenţa unui AA indispensabil din alimente duce la afectarea absorbţiei celorlalţi AA. În aceste cazuri creşterea, dezvoltarea şi funcţionarea organismelor vii e determinată de acea substanţa indispensabilă, care e absorbită din alimente în cantitate cea mai mică (legitatea de minimum a lui Liebig).

Fondul metabolic comun (FMC) al AA Spre deosebire de glucide, ce se acumulează în muşchi şi ficat, sau lipide, ce se depun în ţesutul adipos, proteinele şi AA nu depozitează. Unica rezervă a lor o prezintă FMC al AA FMC- este totalitatea AA liberi în organism de origine atât exogenă (alimentele) cât şi endogenă (degradarea proteinelor) care sunt utilizaţi pentru sinteza proteinelor de către celule. Ei prezintă circa 30g din totalitatea de 15kg de proteinele ale organismului. Cantitatea majoră o constituie AA sanguini (0,35-0,65g/l). În condiţii extremale (nu este aport de AA din mediul ambiant) FMC este completat prin degradarea proteinelor plasmatice şi ale ficatului.

Digestia proteinelor în TGI Digestia proteinelor are loc în stomac şi intestinul subţire sub acţiunea E proteolitice (hidrolaze) din sucul gastric, pancreatic şi intestinal. Toate aceste E catalizează hidroliza legăturii peptidice între ele există diferenţe de specificitate. sunt secretate de celulele producătoare în forme inactive – numite proenzime (zimogeni). Activarea are loc prin: proteoliză parţială (detaşarea unor oligopeptide de la capetele lor sau din interior, în urma căreia are loc formarea conformaţiei active a CA al E.) autocatalitic

E proteolitice Se disting: endo- şi exopeptidaze. Endopeptidazele – care asigură scindarea legăturilor peptidice din interiorul lanţurilor polipeptidice. Exopeptidazele – E ce scindează legăturile peptidice formate de AA terminali.

E proteolitice ale sucului gastric Pepsina gastrixina renina (sugari).

Pepsina se sintetizează de celulele principale ale mucoasei stomacului sub formă de pepsinogen. Pepsinogenul este activat la pepsina> 1. proteoliză parţială (H+ (HCl)) 2. autocatalitic H+ Pepsinogen -------------→ Pepsină -42 AA PH optim 1-1,5 este endopeptidază, Specificitatea - atacă legăturile peptidice la care participă – prin grupările aminice – AA aromatici şi într-o mică măsură - Met, Leu şi AA dicarboxilici

Gastrixina (pepsina C) – un analog structural al pepsinei. pH-ul optim de acţiune ~3, deaceia activitatea ei predomină la copii. Specificitatea de acţiune se manifestă asupra legăturile peptidice din interiorul lanţurilor proteice, formate de a/a dicarboxilici. Chimozina (renina) este prezentă în sucul gastric al sugarilor. În prezenţa ionilor de Ca2+ chimozina transformă cazeina laptelui în paracazeină (hidrolizată apoi de pepsină). Punctul izoelectric al reninei – 4,5. În stomac, ca urmare a acţiunei hidrolitice specifice a pepsinei şi gastrixinei, din proteine se obţin polipeptide şi eventual oligopeptide, nu însă AA liberi.

Rolul HCl denaturarea parţială a proteinelor alimentare şi hidroliza proteinelor compuse; activarea pepsinogenului; menţinerea pH optim; acţiune antimicrobiană; participă la absorbţia Fe2+ Stimulează secreţia secretinei

Sinteza HCl în stomac un proces complex asigurat de celulele secundare ale mucoasei. CA Sinteza acidului carbonic: CO2 + H2O ---→ H2CO3 disociază + H2CO3 ---------→ HCO3ˉ + H Protonii H+ sunt transportaţi în lumenului stomacului printr-un mecanism asemănător cu transportarea protonilor dependent de ATP la funcţionarea ATP-azei din membrana internă a MC. Ionii de Clˉ provin din NaCl sanguin. NaCl +H2CO3 →NaHCO3 (în plasmă) +HCl (se secretează)

Reglarea secreţiei HCl În reglarea secreţiei HCl în mucoasa gastrică un rol important îi revine H- K- ATP-azei E e localizată în membrana apicală a celulelor epiteliale din mucoasă Este alcătuită din 2 subunităţi α (funcţie catalitică) şi o β subunitate (glicoproteid, ce determină localizarea E în membrană şi reglează funcţia ei de transport) Rolul: catalizează hidroliza ATP la ADP+P, cuplată cu sistemul de schimb al H intracelular pe K extracelulart

Secreţia HCl din celule este activat de: Gastrină, histamină, acetilcholină Histamina acţionează nemijlocit, pe când gastrinele prin mărirea cantităţii de histamină activează adenilatciclaza, care la rîndul ei prin intermediul AMPc şi PK-aza activează carbanhidraza (e activă în formă fosforilată). În rezultat creşte cantitatea de H+ - ce se foloseşte la sinteza HCl. Secretina şi somatostatina inhibă secvenţa prin diminuarea formării gastrinelor (4 polipeptide sintetizate în partea pilorică a stomacului).

Schema influenţei gastrinei la sinteza HCl

E proteolitice ale sucului pancreatic: tripsina (endopeptidaza), chimotripsina (endopeptidaza), elastaza (endopeptidaza), carboxipeptidaza (exopeptidaza).

Tripsina: Endopeptidază Se sintetizează sub formă de tripsinogen este convertit în tripsină prin: 1.proteoliză limitată (îndepărtarea din capătul N-terminal a unui hexapeptid) sub acţiunea enterochinazei (E secretată de mucoasa intestinală) autocatalitic. Enterochinaza Tripsinogenul-----------------→Tripsina Ca2+ Specificitatea: hidrolizează legăturile peptidice cu participarea grupelor carboxil ale lizinei şi argininei. Tripsina participă şi la activarea altor E din lumenul intestinului.

Chimotripsina se sintetizează din chimotripsinogen: sub acţiunea tripsinei (prin îndepărtarea a două dipeptide) autocatalitic. tripsinei Chimotripsinogen-------→chimotripsina Ca2+ Deosebim câteva forme de chimotripsine – α, δ şi p Specificitatea: hidrolizează legăturile peptidice formate de grupa –COOH a Phe, Tyr, Tri. scindează amide, esteri, derivaţi acil.

Elastaza Se obţine din proelastază (sub acţiunea tripsinei) Specificitatea: catalizează hidroliza legăturile peptidice formate de AA hidrofobi relativ mici: Gli, Ala, Ser. Carboxipeptidaza A: Este o exopeptidază Este o metaloproteină (E ce conţine Zn) Specificitatea: scindează legăturile peptidice formate de AA aromatici Atunci cînd ionul de Zn =>Ca – se declanşează activitatea esterazică Carboxipeptidaza B: - acţionează asupra legăturile peptidice din capătul C terminal, formate de Arg şi Lyz

E sucului intestinal Aminopeptidazele: exopeptidaze Ala aminopeptidaza → specifică numai pentru Ala Leu aminopeptidaza → conţine Zn, pe care o poate activa Mn e specifică pentru toţi AA N terminali Dipeptidazele: glicil-glicină; prolinaza (COOH), prolidaza (NH). Sub acţiunea tuturor acestor enzime are loc scindarea totală a proteinei pînă la AA liberi.

Reglarea proteazelor Reglarea secreţiei enzimatice se face cu participarea următoarelor substanţe active: gastrina - stimulează secreţia pepsinogenului şi a HCl. Histamina - stimulează secreţie HCl.

sinteza şi secreţia sucului pancreatic e reglată de: secretină şi colecistokinină Secretina stimulează eliminarea unui suc pancreatic bogat în bicarbonaţi şi sărac în E, ce are menirea de a: neutraliza HCl, ce pătrunde cu bolul alimentar din stomac de a crea pH optim pentru acţionarea E pancreatice – 7,5-8,5. Sinteza secretinei în mucoasa duodenului este stimulată de HCl. Colecistokinina - stimulează eliminarea unui suc pancreatic bogat în E (stimulează contracţia vezicii biliare) şi sărac în bicarbonaţi.

Absorbţia are loc la nivelul intestinului subţire este un proces activ cu solicitare de energie, cuplat cu transportul ionilor de Na. Absorbţia AA prin difuzie e limitată. Transportul în celulele epiteliale intestinale se efectuează cu ajutorul unor proteine specializate, numite translocaze. Există următoarele translocaze de grup: pentru AA neutri cu molecule mici pentru AA neutri cu molecule mari (a/a aromatici) pentru AA bazici şi cisteină pentru AA acizi pentru Pro şi hidroxiprolină După alimentaţie, concentraţia max de AA în sânge se înregistrează la o oră.

Putrefacţia AA în intestin O parte din AA alimentelor este scindată de E microflorei intestinale, ce catalizează reacţii deosebite de cele din ţesuturi. Acest proces se numeşte putrefacţie. La scindarea Cis, Met (conţin sulf), în intestin se formează H2S, metilmercaptanul (CH3SH). Ornitina şi Lys se decarboxilează cu formarea aminelor - putrescina şi cadaverina.

3. La o decarboxilare bacteriană din Phe, Tyr, Trp se formează aminele biogene corespunzătoare – feniletilamina, tiramina, triptamina. 4. Degradarea catenelor laterale ale AA ciclici duc la formarea produselor toxice: din Tyr se formează crezol, fenol; din Trn – scatol, indol.

Neutralizarea Aceste produse toxice se absorb din intestin şi sînt neutralizate în ficat. în ficat - în prealabil substanţele toxice sînt oxidate (scatol – scatoxil, indol – indoxil). Ficatul conţine E specifice – arilsulfotransferaza şi UDP – glucoroniltransferaza – ce transferă resturile de acid (a sulfuric sau glucuronic) la substanţele toxice, rezultând compuşi conjugaţi netoxici, eliminaţi prin urină. Menţionăm că resturile de acid sunt în formele active: A sulfuric – PAPS - 3’ –fosfoadenozin –5’fosfosulfat A glucuronic - UDP-glucuronat scatoxil + UDP-glucuronat---scatoxilglucuronat + UDP indoxil + PAPS --- indoxilsulfat + PAP

Sarea de potasiu a indoxilsulfatului se numeşte indican. Cantitatea de indican din urină indică gradul de putrefacţie în intestin şi starea funcţională a ficatului.

Proba Kwick Metodă de apreciere a funcţiei de detoxifiere a ficatului Se administrează 4 g benzoat de Na, care conjungîndu-se în ficat cu glicină formează acid hipuric eliminat cu urina. Dacă funcţia de barieră a ficatului este normală, peste 6 ore în urină se determină nu mai puţin de 3,6 g acid hipuric

Soarta aminoacizilor absorbiţi. AA: Participă la formarea fondului metabolic comun al AA care vor fi utilizaţi pentru: sinteza proteinelor sinteza glucidelor sinteza lipidelor sinteza hormonilor sinteza de baze azotate purinice, pirimidinice sinteza hemului Sinteza neurotranslatorilor Sinteza porfirinelor Sinteza anserinei, carnozinei Formarea aminelor biogene

Transportul aminoacizilor în celule. Se realizează cu ajutorul: Transportorilor membranari (reglaţi de insulină) ciclului  Glutamil Transferazic (activ în intestin, creier, rinichi, glande salivare) E-  glutamiltransferaza Co - glutationul

Glutamatul Aminoacid în afara celulei Membrana citoplasmatică Gama- Glutamil Transferaza Translocaza Gama Glutamil Cisteinil Glicina Cisteinil Glicina Purtător Gama Glutamil AA Dipeptidaza Glutation sintetaza -GlutamilcicloTrasferaza Glicina Gama Glutamil Cisteina Eliberarea AA AA în celulă Cisteina -Glutmil Cisteinil Sintetaza 5-Oxoprolina 5 oxoprolin Glutamatul

Căile generale de catabolizare a AA

Obiectivele: Soarta aminoacizilor absorbiţi. Transportul aminoacizilor în celule. Metabolizarea NH2-grupelor: Dezaminarea aminoacizilor. Tipurile. Glutamatdehidrogenaza. Transaminarea aminoacizilor. Aminotransferazele şi importanţa clinică a determinării activităţii transanminazelor. Dezaminarea indirectă a aminoacizilor. Decarboxilarea aminoacizilor. Influenţa aminelor biogene asupra funcţiilor fiziologice ale organismului. Detoxifierea aminelor biogene. Metabolizarea -cetoacizilor rezultaţi din aminoacizi. Detoxifierea amoniacului: sinteza glutaminei, carbamoilfosfatului, aminarea reductivă a -cetoglutaratului. Biosinteza ureei. Importanţa clinică a determinării ureei în sînge şi în urină. Biosinteza aminoacizilor neesenţiali în organismul animal.

Căi generale şi particulare de catabolizare a AA căile de degradare, legate de transformarea grupărilor NH2; decarboxilarea gr. α COOH ale a/a – cu formarea aminelor biogene. căile de degradare a scheletelor de atomi de carbon ale a/a;

Căile generale de catabolizare pot fi divizate în următoarele grupe: Dezaminarea. Transaminarea Decarboxilarea

Dezaminarea – scindarea grupelor NH2 din poziţia  ale AA sub formă de NH3

reductivă hidrolitică intramoleculară oxidativă Sunt posibile 4 tipuri de dezaminare: reductivă +2H R-CH-COOH -----→ R-CH2-COOH + NH3 ׀ NH2 hidrolitică +H2O R-CH-COOH ------→ R-CH-COOH + NH3 ׀ ׀ NH2 OH intramoleculară R-CH2-CH-COOH → R-CH=CH-COOH + NH3 oxidativă +1/2O2 R-CH-COOH -------→ R-C-COOH + NH3 ׀ ׀׀ NH2 O

Dezaminarea oxidativă Pentru majoritatea organismelor, inclusiv omul şi animalele, este caracteristică – DO directă indirectă - transdezaminare a. transaminare b. Dezaminarea acidului glutamic

DO directă E – oxidazele Co -L-AA → FMN şi FAD;D-AA → FAD FADH2+O2--------FAD+H2O2 H2O2-----------H2O+1/2O2

DO a AA În ţesuturi la pH fiziologic e activă numai oxidaza D-AA, pe când toţi AA alimentari (ţesuturile org.) => L AA. pH optim pentru L oxidaze => pH=10,0 => în condiţii fiziologice e activă numai L-enzima, ce catalizează dezaminarea oxidativă a a. glutamic => glutamatdehidrogenaza (enzima anaerobă). Co - NADP+ , NAD+ GluDH =>compusă din 6 subunităţi Activatori: ADP, GDP inhibitori: ATP, GTP

Oxidativ direct în organism sunt dezaminaţi 3 AA: Ser, Tre (E- dehidrataze; Co- B6), Cis (E- desulfhidratază)

Transaminarea este transferul aminogrupei de la orice AA la α-cetoacid, cu formarea unui nou AA şi nou cetoacid fără formarea de NH3. sunt reacţii reversibile; E → transaminaze (aminotransferaze); coenzime piridoxalfosfat (PALP) şi piridoxaminfosfatul (PAMP); E manifestă specificitate de grup (utilizând în calitate de S cîţiva AA) excepţie => Liz şi treonina.

În calitate de acceptor de gr.NH2 servesc 3 cetoacizi: α-cetoglutaratul => Glu piruvat → Ala; OA → Asp

Alaninaminotransferaza (ALAT sau GPT- glutamic piruvic transaminază) Aspartataminotransferaza (ASAT sau GOT – glutamic-OA transaminază) Creşterea nivelului seric al lor este cauza leziunilor celulare la nivelul ţesutului afectat (sd de citoliză a ţesuturilor în care se află aceste E) ALAT – se află în faza solubilă a celulei şi în C % mult mai mari în hepatocite (raportul nivelul hepatic/nivelul extrahepatic: 10/1) ASAT – ficat, inimă,muşchii sceletici (raportul nivelul hepatic/nivelul extrahepatic: 1/1)

ALAT: ASAT: hepatita infecţioasă; hepatite antiicterice - perioada de incubare; hepatopatie toxică; hepatita cronică. în ciroza ficatului şi icterul mecanic cresc puţin. ASAT: ↑ infarct miocardic în 95%; ↑raportului DE RITTIS (GOT/GPT, normă 1,33) ↑ activ. sale apare peste 4-6 ore, manifestându-se celor 24-36 ore; după 3-7 zile => activitate atinge valori normale.

Mecanismul transaminării 1. Legarea PALP de un rest de Lys al E (compus de tip bază Schiff)

2. PALP reacţionează cu AA, formând o bază Schiff, care se detaşează de molecula E 3. deplasarea dublei legături (aldemina –cetimină), eliberarea alfa-cetoacidului şi formarea intermediară a PAMP

Mecanismul transaminării Prima etapă

Mecanismul transaminării A doua etapă

Sensul biologic al reacţiilor de transaminare constă în „adunarea”sau “colectarea” gr.NH2 ale tuturor AA în structura moleculei de acid glutamic. Glu => pătrunde în mitocondrii => dezaminarea propriu zisă a acidului glutamic E – glutamatdehidrogenaza (GluDH) Co - NADP+ , NAD+

Reacţia de transdezaminare În prima etapă toţi AA întră într-o reacţie de transaminare cu -cetoglutaratul, rezultînd Glu - localizat în citoplasmă. Glu este dezaminat cu participarea enzimei glutamatdehidrogenaza (GluDH) - mitocondrii

Soarta α cetoacizilor rezultaţi din AA Biosinteza AA dispensabili-transreaminare (sinteza AA din α cetoacizii corespunzători) Biosinteza Gl şi glicogenului Biosinteza AG şi lipidelor Ciclul Krebs – pînă la CO2 şi H2O

Sinteza AA neesenţiali din intermediarii de degradare a glucidelor: glutamat + piruvat------- -cetoglutarat + alanina 3-fosfoglicerat ----------- serina ---- glicină ribozo-5-fosfat –fosforibozilpirofosfat--His din metaboliţii ciclului Krebs prin transreaminare 1. -cetoglutarat + NH3 ------ glutamat 2. glutamat + oxaloacetat----- -cetoglutarat + aspartat din aminoacizi esenţiali O2+ NADPH2 Phe----- --------- Tyr+ NADP+ H2O Met --------------- Cys

Ficat Proteinele celulare AA Ceto acizii Ala din muşchi Glu din muşchi şi alte ţesuturi

Decarboxilarea AA scindarea CO2 de la gr. α-carboxil a AA cu formarea de amine biogene. E- decarboxilaza (Co- PALP)

aminele biogene Triptofan → triptamină 5 oxotriptofan → serotonină 3, 4 dioxifenilalanină → dofamină histidina → histamină glutamatul → γ aminobutirat

GLU ▬►gamma-aminobutitar (GABA)

Rolul aminelor biogene Serotonina – mediator chimic, vasoconstrictor: la reglarea TA t corpului Respiraţiei filtraţiei renale este mediator al SNC participă în dezvoltarea alergiei, toxicozei în timpul gravidităţii, diatezelor hemoragice. Dofamina → sinteza catecolaminelor Histamina: vazodilatator, ↑ secreţia HCl, participă în reacţiile de sensibilizare şi desensibilizare a organismului. γ aminobutiratul – efect inhibitor în substanţa cenuşie a creierului. Se utilizează pentru tratarea afecţiunilor sistemului nervos, provocate de excitaţii excesive.

Neutralizarea aminelor biogene E– mono- sau diaminooxidazele Proces ireversibil 2 etape: R-CH2-NH2 + E-FAD+ H2O →R-COH+ NH3 + E-FADH2 E-FADH2 + O2 → E-FAD + H2O2 2H2O2 → H2O +O2

Soarta amoniacului NH3 se formează în următoarele procese: dezaminarea AA; detoxifierea aminelor biogene; degradarea BA purinice şi pirimidinice; dezaminarea amidelor AA (Asn, Gln); Putrefacţia AA în intestinul gros sub acţiunea microflorei

NH3 – o combinaţie toxică, îndeosebi pentru celulele nervoase. Efectul toxic se exprimă prin C% mare de ioni de amoniu, ce dezechilibrează reacţia catalizată de GluDH, cu formarea Glu (o transformare excesivă). Această cauzează epuizarea α-cetoglutaratului (produs intermediar al ciclului Krebs) – cu reducerea reacţiilor de generare a ATP. Carenţa energetică conduce la micşorarea sintezei mediatorilor nervoşi şi dereglarea transmiterii impulsului – blocarea funcţiei SNC. α-cetoglutarat + NH4 + NADPH + H+ → glutamat +NADP

Căile de neutralizare a NH3 1.În ţesuturi(muşchi, creier, glande): are loc sinteza glutaminei sub acţiunea glutaminsintetazei citoplasmatice (ATP şi Mg) → Glu + NH3 + ATP → Gln + ADP + Pa - proces ireversibil Gln – sânge – ficat şi rinichi c% Gln în sînge - de 3-5 ori mai mare faţă de alţi AA

2. În ficat şi rinichi:Gln (sub acţiunea glutaminazei mitocondriale): Gln +H2O => Glu + NH3 –proces ireversibil Aceste 2 etape împreună - ciclul glutamină-glutamic În ficat - 80-90% din conţinutul total de NH3 - sinteza ureei. În tubii renali NH3 este neutralizat cu formarea sărurilor de amoniu. NH3 + H+ + Cl- → NH4Cl

Ciclul Ala-Gl În muşchi: AA (prin dezaminare oxidativă)- NH3 NH3+alfa-cetoglutarat▬►Glu (GDH) Glu+Piruvat ▬► alfa-cetoglutarat +Ala În sânge: Ala ▬► în ficat În ficat: Ala + alfa-cetoglutarat ▬►Piruvat+Glu (GDH—NH3—uree) Piruvatul prin gluconeogeneză --- Gl Gl în sânge ▬►muşchi ▬►piruvat

Sinteza ureei (Krebs-Henseleit) ciclul ornitinic sau ureogenetic în mitocondrii: Sinteza carbomoil fosfatului E –carbomoilfosfatsin-tetază (E biotinică, modulată pozitiv de N-acetilglutamat)

2. Transferul carbomoilfosfatului pe ornitină- citrulinei E- ornitin-carbomoil-transferază

În citozol: Condensarea citrulinei cu Asp

E- Arginaza: Activată- Co, Mn Inhibată- ornitină şi Lyz

Arginaza Ureea ATP Citrulin Ornitin ArgininoSuccinat Aspartat Ornitin Carbamoil Transferaza Citrulin Ornitin ArgininoSuccinat Sintetaza Aspartat Arginaza Ureea ATP Arginino Succinat Liaza Arginina ArgininoSuccinat

Stoichiometria procesului CO2+NH3+3ATP+Asp+2H2O Urea+2ADP+2Pi+AMP+PPi+fumarat Pentru sinteza ureei sunt necesare 4 legături macroergice fosfat Ureea este netoxică – se elimină prin urină (15-30g/24 ore)- variază proporţional cu cantitatea de proteine îngerate

Relaţia ciclul ornitinic- ciclul Krebs Ciclul ornitinic e dependent energetic şi metabolic de ciclul Krebs: Energetic – sinteza ATP în ciclul Krebs şi consumul lui în ciclul ornitinic Metabolic – fumarat (se include în ciclul Krebs) ----OA OA---prin transaminare --- Asp Asp---ureogeneză

Urea Cycle Enzymes in mitochondria: 1. Ornithine Trans- carbamylase Enzymes in cytosol: 2. Arginino- Succinate Synthase 3. Arginino- succinase 4. Arginase.

METABOLISMUL INTERMEDIAR AL UNOR AMINOACIZI

OBIECTIVELE Metabolismul fenilalaninei, tirozinei şi triptofanului. Rolul acestor aminoacizi în sinteza altor compuşi. Metionina. S-Adenozilmetionina. Rolul acestui aminoacid în organism. Sinteza creatinei. Acidul tetrahidrofolic. Rolul lui în sinteza serinei, metioninei, glicinei, timinei. Metabolismul glicinei, serinei şi cisteinei. Metabolismul aminoacizilor dicarboxilici. Glutamina şi rolul ei în organism; glutaminaza rinichilor. Patologia metabolismului proteic. Tulburările congenitale ale metabolismului aminoacizilor.

Soarta scheletului de carbon

Utilizarea scheletului de carbon al AA Scheletul de carbon al celor 20AA se modifică în: piruvat, acetil CoA; acetoacetil CoA; OA, alfa-cetoglutarat; succinil CoA; fumarat. AA glucoformatori: servesc pentru sinteza Gl AA cetoformatori: servesc pentru sinteza de lipide şi corpi cetonici. Leu – exclusiv cetogen AA gluco şi cetoformatori: Phe, Tyr, Trp, Ile, Lys

Soarta scheletului de carbon

Metabolismul Phe (Fen) şi Tyr A. Sinteza Fen – AA esenţial Tyr – AA neesenţial- se sintetizează din Fen

Lipsa fenilalaninhidroxilazei – fenilcetonurie – acumularea Phe- fenilpiruvat- fenillactat sau fenilacetat (eliminaţi prin urină). În ficat fenilacetat + Gln- fenilacetilGln (urina) Fenilpiruvatul - substanţă toxică în special pentru SNC Retard mental Demielinizări ireversibile Diminuată sinteza DOPA- melaninei; serotoninei. Dietă strictă (până la 6 ani)

B. Catabolismul Fen şi Tyr Pînă la fumarat şi acetoacetat

Alcaptonuria - lipsa homogentizinatoxidazei: acumularea a Alcaptonuria - lipsa homogentizinatoxidazei: acumularea a.homogentizinic în ţesuturi şi eliminarea lui cu urina (urina se colorează în albastru sau negru). Colorarea ţesuturilor (conjunctiv:cartilagiile nasului, urechile se întunecă). Tirozinemia de tip I- lipsa de fumarilacetoacetaza, maleilacetoacetaza: vomă, diaree, deficienţa de creştere (acută- exitus 6-8 luni, cronică – moartea la 10 ani) Tirozinemia de tip II – lipsa Tyr transaminazei ficatului – mărirea c%Tyr, afecţiuni a pielii şi ochiului, retard mintal moderat, dereglarea coordonării mişcărilor Tirozinemia neonatală- deficit de hidroxifenilpiruvathidroxilaza- mărirea c% de Fen şi Tyr în sânge; în urină: Tyr, tiramina, hidroxifenilacetat.

C. Reacţiile metabolice Din Phe şi Tyr se sintetizează: dopamină Adrenalina, noradrenalina (hormonii medulosuprarenali); Iodtironinele (triiodtironina, tiroxina)- hormonii tiroidei; Melanina (pigmentul organismului); biosinteza proteinelor, enzimelor, unor hormoni, peptidelor biologic active etc.

Sinteza catecolaminelor

2. Sinteza melaninei

Albinismul apare în rezultatul deficienţei echipamentului enzimatic participant la biosinteza melaninei. Bolnavul este lipsit de pigment: alb absolut (pielea şi părul se decolorează) dezvoltaţi mintal normal. Sunt afectaţi de razele solare directe (pielea se afectează, apare hiperemie, ulceraţii etc.)

Metabolismul Trh A.Trh – AA esenţial, glucogen şi cetogen B. Catabolismul Trh: acetoacetil CoA—Acetil CoA în timpul catabolizării produce: Ala - piruvat NAD şi NADP (din hidroxiantranilat)

Maladia Hartnup Insuficienţa E implicate în catabolismul Trh (tiptofan pirolaza) Uriticărie a pielii Retard mintal, ataxie cerebrală Mătirea c% de Trh şi indolacetic în urină În colon: sub influienţa microflorei bacteriene Trh---- indolilacetic

C. Reacţiile metabolice: sinteza serotoninei sinteza triptaminei sinteza Ala Sinteza NAD

Metionina. S-Adenozilmetionina A. Met – AA esenţial, glucogen S-adenozil metionina - donor de gruparea CH3

B. Catabolismul Met – succinil CoA: Met---S-adenozilMet---S-adenozil-homocistein--homocistein+adenozin

b. Homocisteina+Ser---cistationina c. Cistationina---NH3, Cis, cetobutirat d. Cetobutiratul---propionil CoA----metilmalonil CoA---succinil CoA

C. Reacţiile metabolice S-adenozil-Met participă la sinteza: Fosfatidilcolinei Adrenalinei Creatinei La metilarea BA purinice şi pirimidinice: N1-metiladenozin, metilguanozin (N2,N7)

Creatinfosfatul – singurul compus cu legături macroergice pe care organismul îl poate depozita în muşchi. La un efort fizic se eliberează ATP mai rapid decît formarea lui pe seama glicolizei sau a LR Creatinina se elimină cu urina

Acidul tetrahidrofolic - THF Derivat al AF AF+NADPH+H------dihidrofolat +NADP DHF +NADPH+H-----THF +NADP

Rolul de transportator al unor fragmente cu un atom de carbon: -metil (-CH3), -metilen (CH2-), -metenil (-CH=), -formil (- CH=O) -oximetil (-CH2-OH) -formil amino (-CH=NH) THF participă ca coenzimă în reacţiile de biosinteză a serinei, glicinei, metioninei, timinei.

La sinteza Gli (Ser)

Metabolismul glicinei, serinei şi cisteinei Gli, Ser, Cis – AA neesenţiali, glucogeni A. Sinteza Gli: Tre Ser CO2+NH3+N5-N10-metilenTHF din etanolamina

A. Sinteza Ser: a. din Gli b. din 3-fosfoglicerat c. din fosfatidilserina

Formation of Serine Glucose 3 Steps Inhibits Dehydrogenase Glycolysis NAD+ NADH + H+ 3 Steps 3-Phospho- glycerate 3-Phospho- hydroxypyruvate Pyruvate Inhibits Glutamate Transaminase a-Ketoglutarate Phosphatase Serine (Ser) 3-Phosphoserine

Sinteza Cis: din Ser +homocisteină din cistină

B. Catabolismul Gli: Gli ---Ser----Piruvat Gli---a glioxilic (+NH3)----CO2+acid formic (captat de FH4) Gli---CO2+NH3+N5-N10-metilenTHF Ser:- piruvat: Serindehidratazei Prin transaminare cu piruvatul –hidroxipiruvat—2fosfoglicerat---fosfoenolpiruvat---piruvat Cis:- piruvat +sulfit (sulfat)

Reacţiile metabolice a Gli Gli participă la sinteza: Serinei Creatinei Hemului Glutationului AB conjugaţi Acidului hipuric purinelor Gli intră în componenţa colagenului Gli---–glicinamida ( intră în componenţa oxitocinei, vasopresinei)

Reacţiile metabolice a Ser Ser participă la sinteza: Cis Gli Sfingolipidelor (SM) Etanolaminei (la sinteza cholinei) Fosfatidilserinei Fosfatidiletanolaminei

Reacţiile metabolice ale Cis Formarea legăturilor disulfidice din proteine, E, Co La sinteza: glutationului taurinei (AB) fosfopanteteinei (grupare prostetică a PPA şi grupă funcţională a HSCoA)

AA dicarboxilici Asp şi Glu – AA neesenţiali, glucoformatori Sinteza: prin reacţii de transaminare Din alfa cetoglutarat (Glu) Catabolismul: Asp - OA Glu – alfa - cetoglutarat

Reacţiile metabolice Glu participă la sinteza: Gln Pro Arg γ aminobutiratului γ carboxiglutamatului Glutationului Este implicat în reacţiile de DO; transaminare

Reacţiile metabolice Asp participă la sinteza: Asn Ureei BA purinice şi pirimidinice

METABOLISMUL NUCLEOPROTEINELOR

OBIECTIVELE Digestia şi absorbţia acizilor nucleici. Biosinteza nucleotidelor purinice, reglarea. Biosinteza nucleotidelor pirimidinice, reglarea. Degradarea nucleotidelor purinice şi pirimidinice în ţesuturi. Guta.

Digestia şi absorbţia NP NP alimentare se supun în TGI următoarelor modificări: în stomac - denaturarea NP - separarea componentei nucleinice de proteină. (P – se digeră după mecanismul clasic) În intestin – sub acţiunea endonucleazelor (dribonucleazelor sau ribonucleazelor, E pancreatice) – se scindează polinucleotidele pînă la oligonucleotide Sub acţiunea fosfodiesterazelor (pancreatice) – se eliberează 5-3 nucleotide, iar a nucleotidazelor (intestinale) are loc scindarea până la nucleozide şi P Nucleozidele sub acţiunea nucleozidazelor sunt scindate până la BA (purinice sau pirimidinice) şi pentoză (R sau dR)

Absorbţia R sau dR şi P – se absorb prin difuzie BA purinice în celulele mucoasei intestinale sunt transformate în acid uric, eliminat apoi din circulaţie prin urină BA pirimidinice – se transportă cu ajutorul transportatorilor membranari O parte din produşii de digestie a NP – se absorb sub formă de nucleozide

BA purinice şi pirimidinice alimentare nu sunt utilizate la sinteza AN tisulari Fondul nucleotidelor în organism se realizează prin: Sinteza de novo Conversia parţială a ribonucleotidelor în dribonucleotide Interconversia nucleotidelor Reutilizarea bazelor purinice

Biosinteza “de novo “a nucleotidelor purinice 1. Sinteza IMP Are loc în citozol Succesiune de 10 reacţii (Gli, Asp, Gln, CO2, FH4) Necesită Mg, K, ATP. Se consumă 6 legături ~P (proces exergonic) ireversibil Predomină în ficat

2. Formarea 5-fosforibozil-aminei

Reglarea La nivelul PRPP sintetazei: A: Pi I: AMP, GMP, ATP,GTP,NAD, FAD, CoA Gln amidotransferaza: A: Gln, PRPP I: AMP,GMP,IMP, azaserina, acivicina (anologii structurali ai Gln)

Sinteza inozin monofosfatului (IMP) Glucoza-6-P Ciclul pentozofosfat PRPP sintetaza ATP AMP 5-fosforibozil 1 pirofosfat (PRPP) Riboza-5-P 5-fosfo--ribozilamină Glu PRPP amidotransferasa Gln inozin monofosfat (IMP) AA: Gli + Gln + Asp Cofactori: N10-formil THF N5N10-metenil THF Se consumă 6 leg P, Proces ireversibil Sinteza inozin monofosfatului (IMP)

Precursorii nucleului purinic

Sursa de atomi pentru IMP

Biosinteza nucleotidelor cu legături fosfat macroergice

Reglarea la nivelul AMP şi GMP Inhibiţie feed-back de produşi finali: AMP-inhibă Adenilosuccinat sintetaza GMP- inhibă IMP DH Utilizarea “încrucişată” ca substrate ATP stimulează sinteza GMP GTP - stimulează sinteza AMP

Înhibiţia alosterică a sintezei purinelor; PRPP sintetaza PRPP amido-transferaza IMP GMP AMP GDP ADP inhibiţia alosterică Înhibiţia alosterică a sintezei purinelor; ATP stimulează sinteza GMP; GTP stimulează sinteza AMP.

Interconversiunile şi reutilizarea purinelor La hidroliza AN, nucleozidelor se formează BA purinice libere 1. Nucleotidele +H2O▬►nucleozid +Pi Pe acestă cale se formează inozina şi guanozina: IMP+H2O ▬►inozina +Pi GMP+H2O ▬►guanozina +Pi AMP+H2O ▬►adenozina +Pi Ultima reacţie este neînsemnată – adenozina se formează prin scindarea S-adenozil-homocisteinei

Nucleozidele sunt scindate la BA libere printr-o reacţie fosforolitică, sub acţiunea nucleozid fosforilazei: Nucleozid +Pi <▬► purina+ R-1-P IMP (GMP) +Pi <▬► hipoxantina (G) + R-1-P Adenina prin acestă cale nu se eliberează din adenozină. 2. dezaminarea (AMP-dezaminaza sau GMP-dezaminaza) AMP+H20 ▬► IMP+NH3 GMP+H20 ▬► xantină +NH3

Aceste împreună cu BA sintetizate de novo alcătuiesc fondul metabolic comun accesibil tuturor celulelor

Reutilizarea bazelor purinice Purinele libere se reutilizează în nucleotide şi sunt utilizate din nou la sinteza AN. Se cunosc 2 căi de reîncorporare a bazelor purinice în nucleozide (sau nucleotide) I. Condensarea BA cu PRPP 1. Adenina + PRPP ---AMP +PP E – adenilofosforiboziltransferaza 2. Guanina +PRPP –GMP +PP 3. Hipoxantina +PRPP – --- IMP +PP E – hipoxantin guanilatfosforiboziltransferaza Sinteza din produse finite este mai economă pentru celule decît sinteza de novo.

II cale: Încorporarea purinei în nucleotid în două etape (minoră): 2a.ribozo-1-fosfat + purină <▬► nucleozid+H3PO4 E-nucleozidfosforilaza 2b. nucleozid + ATP ▬► nucleotid +ADP E- nucleozidkinaza

Biosinteza dezoxiribonucleotidelor Reducerea de ribozil (în poziţia 2) din nucleozid difosfaţi în 2- dezoxiribozil 1. Echivalenţii reducători de pe NADPH+H sunt transferaţi pe o proteină mică – tioredoxina , 2. sub acţiunea tioredoxin reductazei – tioredoxina se reduce. 3. sub acţiunea ribonucleozid reductazei se reduce restul ribozil la dezoxiribozil

Catabolismul purinelor

Acidul uric Acidul uric se formează din: Nucleotide exogene (intestin) Din AMP şi GMP rezultate din degradarea AN tisulari Din GMP şi AMP sintetizaţi de novo Acidul uric – compus greu solubil în H2O. În plasmă şi lichidele intersteţiale se găseşte ca sare monosodică- monourat de sodiu, fiind ceva mai solubil. Este un AO puternic Excreţia de acid uric în 24 ore este de 400-600 mg.

Guta Se caracterizează prin hiperuricemie. Deosebim: Primară – rezultat al erorilor înăscute a metabolismului Secundară – cauzată de alte maladii (cancer, insuficienţă renală cronică, traumatisme, chimioterapii, infecţii cronice, acidoza metabolică)

Guta Dureri artritice episodice, cronice – reacţia inflamatorie declanşată de cristalele de urat fagocitate de leucocite Nefrolitiază – favorizată formarea calculilor de urat (în urinele mai acide şi de acid uric) Depozite de acid uric în ţesuturi moi (tofi gutoşi) – creşterea c% uratului în sânge, depăşirea pragului de solubilitate, determină precipitarea uratului monosodic în jurul articulaţiilor de la extremităţi

Guta

Guta. Etiopatogeneza. Factorul decesiv al hiperuricemiei – este creşterea c% de PRPP, rezultatul unei sinteze crescute sau încetinirii ritmului de utilizare. Deficitele enzimatice ce măresc nivelul de PRPP (acid uric) pot fi: PRPP-sintetaza – activitate catalitică crescută (sensibilitate redusă la I) Deficienţa de hipoxantin-guanin- fosforibozil transferazei (HGPRT) -reutilizarea guaninei şi hipoxantinei – la sinteza de IMP şi GMP Deficit de Gl-6 fosfotază (Gl 6 P nu ia calea gluconeogenezei dar a ciclului pentozofosfat – creşte c% de R-5P – creşte C% şi de PRPP.

Tratamentul gutei Administrare de alopurinol (analog structural al hipoxantinei) – inhibă xantinoxidaza şi împedică transformarea hipoxantinei în xantină şi în acid uric. Hipoxantina şi xantina (sunt mai solubile( nu se depun în ţesuturi şi sunt excretate ca produşi finali ai purinelor.

Biosinteza de novo a nucleotidelor pirimidinice Precursorii nucleului pirimidinic:

Biosinteza de novo a nucleotidelor pirimidinice 1. Formarea carbomoil fosfatului (citozolică)

Formarea de UTP şi de CTP 1. UMP +ATP ▬►UDP+ADP 2. UDP +ATP ▬►UTP+ADP CTP se formează din UTP sub acţiunea CTP- sintetazei:

Sinteza CTP

Sinteza de d-TMP Se formează din dUMP dUDPdUTPdUMP dTMP dCDPdCMPdUMP

INHIBITORS OF N5,N10 METHYLENETETRAHYDROFOLATE REGENERATION dUMP dTMP thymidylate synthase DHF N5,N10 – METHYLENE-THF X NADPH + H+ GLYCINE FdUMP dihydrofolate reductase serine hydroxymethyl transferase NADP+ SERINE X THF METHOTREXATE AMINOPTERIN TRIMETHOPRIM

Reglarea metabolismului pirimidinic dATP – inhibă reducerea sa şi stimulează reducerea dUDP şi dCTP TTP – inhibă reducerea pirimidinelor şi stimulează reducerea purinelor.

Reutilizarea nucleotidelor pirimidinice BA pirimidinice nu sunt reutilizate ci degradate (beta-Ala, beta-aminoizobutiric +CO2 +NH3)

Catabolismul pirimidinelor

Catabolismul pirimidinelor

Catabolismul pirimidinelor

METABOLISMUL CROMOPROTEINELOR

Obiectivele Structura chimică şi rolul biologic al cromoproteinelor. Digestia şi absorbţia cromoproteinelor. Biosinteza hemului. Reglarea procesului. Catabolismul hemoglobinei în ţesuturi. Legătura dintre pigmenţii sanguini, biliari, urinari şi a maselor fecale. Importanţa determinării lor în diagnosticul şi diferenţierea icterelor. Metabolismul fierului în organism.

Structura chimică şi rolul biologic al CP proteine conjugate: partea proteică+ partea neproteică: pigment (substanţă colorată). Reprezentanţii: clorofila, hemoproteidele Flavoproteidele

Rolul: participă în fotosinteză, respiraţia tisulară, reacţiile de oxido-reducere transportul oxigenului şi CO2 senzaţiile de lumină şi culoare

Hemoproteidele substanţe complexe alcătuite din proteine + hem (heterocicluri tetrapirolice neproteice) şi ioni ai metalelor Reprezentanţii principali: hemoglobina mioglobina, citocromii, catalaza peroxidaza

Structura hemului 4 inele pirolice +Fe +punţi metinice (α, β, γ, δ) 4 radicali metil 2 vinil 2 resturi de a propionic

Digestia hemoproteinelor în tractul digestiv sub influenţa E - se scindează în componenta proteică şi hem. Proteina simplă degradează până la AA după mecanismul clasic Hemul - nu se supune transformărilor şi este eliminat cu masele fecale.

Biosinteza Hemului Succinil CoA + Glicina Ferrohelataza HEM Fe2+  -Aminolevulinat sintaza piridoxal fosfat dependentă -Aminolevulinat  Coproporfirinogen III Protoporfirina IX  MITOCONDRIA -Aminolevulinat (două molecule) CITOPLASMA Aminolevulinat dehidrataza Enzima conţine zinc Porfobilinogen    4 molecule combinate Uroporfirinogen III Coproporfirinogen III

Biosinteza hemului Substanţele iniţiale în sinteza hemului sunt Gli şi succinil-CoA, Localizare: în toate ţesuturile, dar cu intensitate mai mare în celulele sistemului eritroformator din măduvă, ficat şi splină. Etapele: sinteza acidului aminolevulinic Formarea porfobilinogenului Formarea protoporfirinei IX Unirea protoporfirinei IX cu Fe2+

E- aminolevulinatsintaza (mitocondrială)

 ALS este o enzimă: mitocondrială piridoxal fosfat şi Mg++ dependentă masa moleculară de 400000 D. Reglarea -ALA sintazei (alosterică): este inhibată de hem se reglează prin inducţie-represie (sinteza este indusă prin scăderea c% hemului; iar represia – invers) Acţiune inductoare o au: barbituricele, insecticidele, sulfamidele, h. estrogeni Acţiune represoare: glucoza Hipoxia – măreşte activitatea E în ţesuturile eritropoietice, fără efect în ficat

Aminolevulinat dehidrataza este o E citoplasmatică, are ca cofactor ionul de Zn şi PALP. Este inhibată alosteric de hem şi hemoproteine. Activitatea sa este diminuată în saturnism (intoxicaţie cu Plumb) şi în alcoolism (acut sau cronic).

Porphyrin from δ-aminolevulinate/heme (ferrochelatase)

Patru molecule de porfobilinogenă se condensează cu formare de uroporfirinogen III este prezentă în citoplasma hepatocitelor. E- porfobilinogendezaminaza+uroporfirinogencosintaza este termolabilă (se denaturează la 60°C).  

Decarboxilarea uroporfirinogenului III Uroporfirinogen decarboxilaza - este o E citoplasmatică (4 radicali de acid acetic – metil).

Oxidarea Coproporfirinogenului III Coproporfirinogen oxidaza: - E mitocondrială (decarboxilează şi dehidrogenează oxidativ) ce transformă doi radicali propionil în vinil.

Oxidarea protoporfirinogenului Protoporfirinogen oxidaza catalizează formarea legăturilor duble în inelul porfirin

Adiţionarea Fe Ferochelataza fixează atomul de Fer cu formare de hem. Există mai multe izoenzime a ferochelatazei în mitocondrii sau în citoplazmă care conduc la sinteza de hemoglobină, citochromi.

Porfiriile boli metabolice produse de defectele enzimatice în procesul de biosinteză a hemului Se caracterizează prin supraproducţia, acumularea şi eliminarea precursorilor de hem

Clasificarea porfiriilor 1. primare – cauzate de defecte enzimatice ereditare 2. Secundare – sunt consecutive altor afecţiuni ( diabet, intoxicaţie) Porfiriile primare după localizare pot fi: - eritropoietice - hepatice - mixte

Porfiriile eritropoietice Porfiria eritropoietică congenitală (Gunther) Protoporfiria

Porfiriile hepatice Porfiria acută intermitentă Porfiria variegata Coproporfiria ereditară Porfiria cutanea tarda

PORFIRIILE Agent Orange Porfiria deficienţei ALA-dehidratazei Mitochondria GLICINa + SuccinilCoA d-aminolevulinat(ALA) Porfobilinogen(PBG) hidroximetilbilan uroporfirinogen III coproporfirinogen III Protoporfirinogen IX protoporfrin IX Hem Agent Orange ALA sintaza 3p21/Xp11.21 Porfiria deficienţei ALA-dehidratazei ALA dehidrataza 9q34 Porfiria Acută intermitentă PBG dezaminaza 11q23 Uroporfirinogen III cosintaza Porfiria eritropoietică congenitală 10q26 Uroporfirinogen decarboxilaza Porfiria cutanea tarda 1q34 Coproporfirinogen oxidaza coproporfiria erediatară 9 Protoporfirinogen oxidaza porfiria Variegată 1q14 Ferrohelataza protoporfiria eritropoietică 18q21.3

Porfiria eritropoietică congenitală - afecţiune rară - autosomal recesivă Cauza: sinteza defectuoasă a uroporfirinogen III cosintetazei Supraproducerea de uroporfirinogen I şi coproporfirinogen I (elimină prin urină şi masele fecale) – urina e de culoare roşie Eritrocitele se distrug prematur Clinic: Hepatomegalie Fotosensibilitate mare cu producerea de eriteme şi vezicule ce lasă cicatrice Dinţii roşii Anemie hemolitică “Setea de sânge”

Protoporfiria este determinată de deficienţa sintezei ferochelatazei Eritrocitele, plasma şi masele fecale conţin în cantităţi mari protoporfirina IX Reticulocitele şi pielea prezintă fluorescenţă roşie Ciroză urticărie

Porfiria acută intermitentă Activitatea scăzută a uroporfirinogensintetazei Creştereas c% de aminolevulinat şi porfobilinogen (se elimină cu urina, ei sunt incolori, dar în contact cu aerul şi lumina se polimerizează – închid culoarea urinei) Simptome: Dureri abdominale Paralizii periferice Tulburări ale SNC

Porfiria cutanea tarda Cea mai frecventă E cauzată de deficitul uroporfirinogen decarboxilaza se măreşte c% uroporfirinogen I şi III Manifestările clinice: Fotosensibilitatea cutanată (eriteme, vezicule, cicatrice Tulburări abdominale Tulburări neurologice Fluorescenţa ficatului

Coproporfiria ereditară Defect enzimatic în sinteza coproporfirinogenoxidaza (mitocondrială) eliminarea renală şi prin masele fecale a unor cantităţi excesive de coproporfirinogen III (în contact cu aerul se oxidează la coproporfirină III, care este colorată în roşu) Clinic: simptomele porfiriei acute intermitente + fotosensibilitatea cutanată

Porfiria variegata Micşorarea sintezei protoporfirinogen oxidazei + ferochelatazei Mărirea c% de protoporfirină, coproporfirină, uroporfirină La debutul bolii – se măreşte aminolevulinatul şi porfobilinogenul în urină Apare o porfirină atipică- X – hidrofilă, ce are ataşat un rest peptidilic Simptomele clinice – ca la coproporfiria eriditară

Catabolismul Hb Zilnic se degradează 6 g Hb (300 mg de hem) Durata vieţii eritrocitelor este de 120 zile Ruperea membranelor celulelor îmbătrînite ale eritrocitelor – eliberarea Hb 1. Hb + haptoglobina – se formează complexul Hb-Haptoglobină, fagocitat de macrofagele sistemului RE (reticulului endotelial) în special al ficatului, splinei şi ganglionilor limfatici

în RE al ficatului, splinei şi ganglionilor limfatici 2.a. oxidarea microsomială a complexului sub acţiunea hemoxigenazei microsomiale - se obţine un intermediar – hidroxihemina (gr OH la “C” metinic şi fierul în stare oxidată (Fe3+). 2b. scindarea punţii metinice sub acţiunea hemoxigenazei (monooxigenază solicitantă de O2 şi NADPH, se elimină CO – verdoglobina

3. Verdoglobina – pierde Fe şi globina – se transformă în biliverdină 3. Verdoglobina – pierde Fe şi globina – se transformă în biliverdină. Globina este hidrolizată la AA, iar Fe se leagă de transferină (este reciclat sau depozitat în ficat) Biliverdina – pigment biliar de culoare verde.

4. reducerea biliverdinei (NADPH+H) la nivelul punţii γ metinice /biliverdinreductazei/ - bilirubina (galben-portocalie)

5. În sînge: bilirubina se leagă cu albumina şi este transportată la ficat Bilirubină liberă indirectă – 75% din toată cantitatea (2,5-10 mg/l; 8,7-17 µmol/L) Este toxică Nu trece prin filtrul renal Nu se elimină prin bilă Reacţie indirectă cu diazoreactivul

6. În ficat: sub acţiunea bilirubin-UDP-glucoronil-transferazei, bilirubina se conjugă cu a glucuronic activat (UDP glucuronat) – mono şi diglucuronid (hidrosolubili) Bilirubina conjugată, directă Valoarea medie: 2,6 µM/L Sub formă de glucuronid se excretă prin bilă – în intestinul subţire (o cantitate f mică reabsorbită – ficat), dar cea mai mare parte trece în intestinul gros

7. În ileonul terminal şi intestinul gros glucuronidaza (produsă de bacteriile microflorei intestinale) înlătură resturile acidului glucuronic şi transformă bilirubina în mesobilirubină, care suferă o serie de reduceri ------mesobilinogen (urobilinogen), care prin reduceri ulterioare se va transforma în stercobilinogen. Ultimul cu masele fecale se elimină în mediul ambiant – se oxidează pînă la stercobilină

8. O parte din mesobilinogen (urobilinogen), se reabsoarbe în sistemul v portae – se intorc în ficat – se scindează la dipiroli, care se elimină cu bila în intestin – ciclul entero-hepatic al pigmenţilor biliari 9. alta - se reabsoarbe la nivelul venelor hemoroidale, care prin sistemul v cava inferior nimereşte în sistemul general. Se elimină pe cale renală cu urina (0,5-2,4 mg timp de 24 ore)

Catabolismul hemoglobinei Eritrocit Stercobilin excreted in feces Urobilinogen formed by bacteria Excreţia cu urina Urobilin Heme Globin Hemoglobina RINICHI CO Biliverdina IX Heme oxygenase O2 Reabsorbţia in sînge INTESTIN Cu bila spre intestin Bilirubina (insolubilă în apă) NADP+ NADPH Biliverdin reductaza Bilirubin diglucuronat (solubil în apă) 2 UDP-glucuronat Ficat Bilirubin (insolubilă în apă) Prin sînge spre ficat Catabolismul hemoglobinei

Dereglările catabolismului Hb Icterul – ce se caracterizează prin: Hiperbilirubinemie - creşterea c% bilirubinei în sânge Coloraţia specifică a tegumentelor (galbena) şi lichidelor biologice

Cauzele hiperbilirubinemiei Creşterea v de formare a bilirubinei (creşterea degradării hemului); Scăderea capacităţii ficatului de a capta bilirubina Scăderea capacităţii ficatului de a conjuga bilirubina Perturbarea mecanismului eliminării prin bilă Tulburări extrahepatice ale fluxului biliar

3 tipuri de icter Prehepatic – hemolitic Hepatic (hepatocelular) –parenhimatos Posthepatic – obstructiv

Tipuri de ictere A. hemolitic Exces de hemoliză  bilirubina neconjugată (în sînge)  bilirubina conjugată (se elimină cu bila) B. Hepatic  bilirubina neconjugată (în sînge)  bilirubina conjugată C. Obstructiv  bilirubina neconjugată (în sînge)  bilirubina conjugată

Icterul hemolitic - prehepatic Cauza – hemoliza masivă (degradarea exagerată a eritrocitelor) însoţit de o creştere a bilirubinei libere (indirecte), care depăşeşte capacitatea de conjugare a ficatului. Pe contul ei creşte şi bilirubina totală.

Icterul hepatic (hepatocelular) Premicrosomal Microsomal postmicrosomal

Hepato premicrosomal Sindrom Defect Bilirubina Clinic Crigler-Najjar I - AR Incapacitatea ficatului de a produce UDP-glucuroniltransferazei Bilirubinei indirecte  Bilirub directă-abs în bilă Icter profund Dereglări SNC Crigler-Najjar II - AD Defect parţial UDP-glucuroniltransferazei Bilirubinei indirecte  Semnele bolii sunt mai puţin severe

3. Boala Gilbert Cauzele: Legarea atipică mai stabilă a bilirubinei la albuminele sanguine; deficienţa captării bilirubinei libere de către ficat C% bilirubinei indirecte , fără modificări în urină şi masele fecale 4. Icterul neonatal “fiziologic”- hemoliza eritrocitelor +”imaturitatea” ficatului de a prelua, conjuga şi excreta bilirubina (deficit de UDP- glucoronat):  C% bilirubinei indirecte

Hepatic microsomal- hepatocelular Apare în hepatite acute virale, infecţioase; cronice, alcoolice, medicamentoase şi ciroze hepatice. Provocat de afectarea principalelor funcţii hepatice privind metabolismul pigmenţilor biliari (captarea, conjugarea şi excreţia) Creşte bilirubina totală, directă, indirectă; urobilinogenul în urină

Hepatic postmicrosomal Provocat de perturbarea eliminării bilirubinei în bilă şi colestazei exclusiv intrahepatice A. Ereditar: 1. Sd Dubin-Johnson – defect al secreţiei bilirubinei conjugate în canaliculele biliare (biliubina conjugată mărită, culoarea ficatului este închisă) 2. Sd Rotor – asemănător cu Sd Dubin-Johnson, dar nu se produce sinteza pigmentului brun în ficat B. Dobândit – ciroza postnecrotică, biliară; atrezie canaliculă biliară

Hepatic postmicrosomal Creşte c% E, ce denotă colestaza (fosfotaza alcalină, gama glutamiltransferaza, 5-nucleotidaza)+ creşterea bilirubinei directe şi indirecte, urobilinogenul urinar micşorat sau lipseşte, dar se detectează pigmenţi şi săruri biliare

Icter posthepatic – mecanic - obstructiv Tulburarea fluxului biliar – perturbarea eliminării bilei (blocarea canalelor biliare) Cauzele: Litiaza biliară Neoplasme (căi biliare) 1. Creşte f mult bilirubina directă (conjugată) – în sânge cât şi în urină - mai mare ca în icterul hepatic; 2. cresterea sarurilor biliare, 3. hipercolesterolemie, 4. Urobilina şi urobilinogenul vor fi normale sau scazute (în caz de obstrucţie totală – scaunul este decolorat).

Icterele cu patogenie mixta în afară de faptul că un icter mecanic poate duce la leziuni hepatocelulare, ca un icter prin hepatita poate determina trombi biliari sau ca un icter hemolitic poate avea si cauze inflamatorii hepatice si elemente obstructive, exista unele ictere care de la bun inceput au o patogenie mixta. Asa este cazul in toxiinfectiile grave (septicemia cu B. perfringens, spirochetoza icterohemoragica, pneumonia grava etc), in care icterul este hepatic si totodata hemolitic.