PORFIRINAS Y PIGMENTOS BILIARES

Porfirinas Porfirinas Son compuestos cíclicos que se forman por el enlace de 4 anillos

pirrol, mediante puentes de metino (-HC=)

Una propiedad de estos es la formación de complejos con iones metálicos unidos al átomo de nitrógeno de los anillos de pirrol. Ejm: -porfirina de hierro (hem de la hemoglobina)

-porfirina con magnesio (clorofila: pigmento fotosintético de los vegetales)

Algunas proteínas que contienen hem (hemoproteínas), están ampliamente distribuidas en la naturaleza:

Porfirinas Porfirinas

En la molécula de porfina los anillos se designan con 1, II, Ill y IV. Las posiciones en donde pueden efectuarse sustituciones en los anillos están numeradas 1,2, 3, 4,5,6, 7 y 8. Los puentes metenilo (-HC =) se designan como α, β. γ y δ.

Xenobióticos: compuestos cuya estructura química en la naturaleza es poco frecuente o inexistente debido a que son compuestos sintetizados por el hombre en el laboratorio. La mayoría han aparecido en el medio ambiente durante los últimos 100 años.

Porfirinas Porfirinas Las porfirinas que existen en la naturaleza son compuestos en los

que los ocho átomos numerados de hidrógeno, han sido sustituidos por diversas cadenas laterales en el núcleo de la porfina

Como un medio sencillo para mostrar estas sustituciones, Fischer propuso una fórmula corta para representar la molécula de porfirina, en la cual se omiten los puentes metenil y en la que cada anillo pirrólico se presenta como una abrazadera rectangular con la posición de los ocho sustituyentes enumerados

Uropofirina III. A (acetato) = -CH2COOH; P (propionato) = -CH2CH2COOH.

Porfirinas Porfirinas La disposición de los sustituyentes acetato (A) y propionato (P) en

la uroporfirina que se muestra en la figura es asimetrica (en el anillo IV. el orden esperado de los sustituyentes acético y propiónico, se encuentra invertido). Una porfirina con este tipo de sustitución asimétrica se clasifica como porfirina tipo 111.

Una porfirina tipo 1 es aquella con un arreglo completamente simétrico de los grupos sustituyentes.

En la naturaleza sólo existen las porfirinas tipos 1 y 111, y de estas la serie de tipo 111 es la más abundante e importante, debido a que incluye al hem.

Porfirinas Porfirinas

Uroporfirina I Uroporfirina III

Coproporfirina I Coproporfirina III

A (acetato), P (propionato), M (metil) -CH3

Hem Hem El hem y su precursor inmediato, la protoporfirina IX , son

porfirinas de tipo 111,( es decir, los grupos metílicos están asimétricamente distribuidos como en la coproporfirina de tipo 111).

V (vinilo), -CH = CH2.

Síntesis de HemSíntesis de Hem Se sintetiza a partir de succinil-CoA que proviene del C.A.C en las

mitocondrias y del a.a glicina. El fosfato de piridoxal (PLP), también es necesario en esta reacción para "activar" a la glicina.

El producto de la reacción de condensación entre la succinilCoA y la glicina es el ácido alfa-amino-beta-cetoadípico, que al ser rápidamente descarboxilado se convierie en el delta-aminolevulinato (ALA). Este paso es catalizado por la enzima ALA sintasa (ALAS), que controla la velocidad en la biosíntesis de pofirinas en el hígado de los mamíferos. También se sintetiza en células precursoras eritroides en la médula ósea.

ALAS1: forma hepática, su síntesis aumenta en ausencia de hem y disminuye en su presencia

ALAS2: forma eritroide, el hem no causa regulación La síntesis de ALA tiene lugar en las mitocondrias. En el citosol, dos

moléculas de ALA son condensadas por medio de la enzima ALA deshidratasa para formar dos moléculas de agua y una de porfobilinógeno

Síntesis de HemSíntesis de Hem ALA deshidratasa es una enzima que contiene zinc y es sensible a la

inhibición por plomo, como se presenta en la intoxicación por el metal.

Biosíntesis del porfobilinógeno Se encuentra la ALA sintasa en las mitocondnas, mientras que la ALA deshidratasa se halla presente en el citosol.

Síntesis de Hem Síntesis de Hem

Regulación síntesis de HemRegulación síntesis de Hem

Las porfirinas tienen color y muestran Las porfirinas tienen color y muestran fluorescenciafluorescencia

Cuando porfirinas disueltas en ácidos minerales fuertes o en solventes orgánicos, se iluminan con luz ultravioleta, emiten una fuerte fluorescencia de color rojo, lo cual se usa para detectar pequeñas cantidades de porfirinas libres.

Los enlaces dobles que unen los anillos pirrol en las porfirinas son la causa de la absorción y la fluorescencia típicas de esos compuestos

Aplicación: tratamiento de ciertos tipos de cáncer, por fototerapia

PorfiriasPorfirias

Son trastornos genéticos o adquiridos del metabolismo del hem

Catabolismo del grupo hemCatabolismo del grupo hem

En condiciones funcionales, en el adulto humano se destruyen de 1 a 2 x 108 entrocitos cada hora. Por tanto, en un día, una persona de 70 kg de peso, recambia aproximadamente 6 g de hemoglobina.

Cuando se destruye la hemoglobina en el cuerpo, la globina se degrada hasta sus a.a constituyentes, mismos que se reutilizan y el hierro hémico se incorpora a la reserva de dicho metal, también para su reutilización.

La porción porfirínica libre de hierro del hem es degradada, principalmente en las células reticuloendoteliales del hígado, bazo y médula ósea.

El catabolismo del hem de todas Ias hemoproteinas, se lleva a cabo mediante un sistema complejo de enzimas llamado hem oxigenasa. cuando el hem de las hemoproteínas llega al sistema hem oxigenasa, por lo general, el hierro ya ha sido oxidado a la forma férrica, constituyendo la hemina.

Catabolismo del grupo hemCatabolismo del grupo hemLa hemina se reduce a hem con el NADPH, y con Ia ayuda de más NADPH se añade oxígeno al puente alfa-metino entre los pirroles I y II de la porfirina. El ion ferroso nuevamente es oxidado a la forma férrica. Con la adición de oxígeno, se libera ion férrico y se produce monóxido de carbono y una cantidad equimolar de biliverdina.

En las aves y los anfibios, se excreta biliverdina de color verde; en los mamíferos, una enzima soluble, la biliverdina reductasa, reduce el puentemetino entre los pirroles III y IV a un grupo metileno,produciéndose bilirrubina, un pigmento de color amarillo

Catabolismo del grupo hemCatabolismo del grupo hem

Se estima que 1 g de hemoglobina da 35 mg de bilirrubina. En humanos adultos cada día se forman de 250 a 300 mg de bilirrubina, derivada principalmente de la hemoglobina

La bilirrubina que se forma en tos tejidos perifericos se transporta al hígado por la albúmina plasmática. El metabolismo posterior de la bilirrubina tiene lugar primordialmente en ese órgano. Puede dividirse en tres procesos:

1) captación de la bilirrubina por las células del parenquima hepático

2) conjugación de la bilirrubina en el retículo endoplásmico liso

3) secreción de bilirrubina conjugada en la bilis.

1. 1. Captación de bilirrubina porCaptación de bilirrubina por el el hígado hígado

La bilirrubina es poco soluble en el plasma y en el agua pero en el primero está ligada a proteínas, específicamente a la albúmina. Cada molécula de albúmina tiene al parecer un sitio de alta afinidad y uno de afinidad baja para la bilirrubina.

En 100 mL de plasma, aproximadamente 25 mg de bilirrubina pueden estar enlazadas estrechamente a la albúmina en su sitio de afinidad elevada. La bilirrubina que sobrepasa esta cantidad puede enlazarse solo débilmente y por tanto puede desprenderse con facilidad y difundirse en los tejidos.

Numerosos compuestos, como los antibióticos y otros medicamentos compiten con la bilirrubina por el sitio de enlace de alta afinidad en la albúmina. De ese modo, estos compuestos pueden desplazara la bilirrubina de la albúmina y por tanto, tienen efectos clínicos significativos

En el hígado la bilirrubina se separa de la albúmina y se capta en la superficie sinusoidal de los hepatocitos por medio de un sistema saturable, mediado por un sistema de transporte facilitado

Una vez que la bilirrubina entra en los hepatocitos, esta se une a proteínas citosólicas (ligandina y proteína Y), que ayudan a mantenerla solubilizada antes de su conjugación y previenen su salida hacia el torrente sanguíneo

2. Conjugación de la bilirrubina2. Conjugación de la bilirrubina La bilirrubina es no polar y puede persistir en las células (por ejemplo, ligada

a lípidos) si no se convierte en hidrosoluble. Los hepatocitos la convierten en el tipo polar, que es la variedad que se excreta en la bilis, mediante la adición de moléculas de ácido glucurónico.

Este proceso se denomina también conjugación y puede emplear otras moléculas polares aparte del ácido glucurónico (por ejemplo, el sulfato).

La conjugación de la bilirrubina es catalizada por la enzima glucuronosiltransferasa, localizada principalmente en el retículo endoplasmático, usa ácido UDP glucurónico como donador de glucuronósilo y se denomina billirrubina UGT. El mono glucurónido de bilirrubina es un intermedio que en seguida se convierte en diglucurónido.

La mayor parte de la bilirrubina que se excreta en la bilis de los mamíferos lo hace como diglucurónido de bilirrubina

3. Secreción de bilirrubina conjugada3. Secreción de bilirrubina conjugada La secreción de bilirrubina conjugada en la bilis se lleva a cabo por un

mecanismo de transporte activo, el cual es probable que sea el factor limitante de la velocidad para el proceso completo del metabolismo hepático de la bilirrubina.

Conforme la bilirrubina conjugada llega al íleon terminal y al intestino grueso, los glucurónidos son separados por enzimas bacterianas especificas (beta glucuronidasas) y el pigmento es reducido posteriormente por la flora fecal a un grupo de compuestos tetrapirrólicos incoloros llamados urobilinógenos

En el íleon terminal y en el intestino grueso, una pequeña fracción de urobilinógeno es resorbida y excretada a través del hígado para constituir el ciclo intrahepático del urobilinógeno

La mayor parte de los urobilinógenos incoloros formados en el colon por la flora intestinal, son oxidados ahí a urobilinas (compuestos con color), que son excretadas en las heces

Resumen Resumen