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LE PORFIRIE Sono malattie legate alla mancanza di uno degli enzimi che convertono lacido δ amminolevulinico (ALA) nelleme Leme entra nella costituzione.

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Presentazione sul tema: "LE PORFIRIE Sono malattie legate alla mancanza di uno degli enzimi che convertono lacido δ amminolevulinico (ALA) nelleme Leme entra nella costituzione."— Transcript della presentazione:

1 LE PORFIRIE Sono malattie legate alla mancanza di uno degli enzimi che convertono lacido δ amminolevulinico (ALA) nelleme Leme entra nella costituzione di: emoglobina e mioglobina, citocromi, perossidasi e catalasi. Le protoporfirine sono molecole fluorescenti Le porfirie sono classificate in eritroidi o epatiche a seconda della sede anatomica maggiormente colpita Re Giorgio III Mary Stuart

2 Nelle porfirine i sostituenti possono essere disposti in modo asimmetrico (porfirine III) o simmetrico (porfirine I) La protoporfirina IX è di tipo III

3 Leme è una forma di ferro solubile biologicamente disponibile per il trasporto di elettroni. La presenza di doppi legami coniugati fa sì che esso assorba nellUV e che sia fluorescente

4 Eme nellemoglobina

5 Citocromo c

6 Eme nella catalasi

7 Spettro di assorbimento Spettro di fluorescenza

8 La prima reazione della via metabolica che porta alla sintesi delleme

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13 Propionil CoA-----> Metilmalonil CoA----> Succinil CoA CH3 CH2 C=O CoA CH3 CH-COOH C=O CoA COOH CH2 C=O CoA Biotina Vitamina B12

14 Sintesi porfirinica (EME) Cellule eritroidi 85% Fegato 15% Delta-ammino levulinico sintasi Porfobiligeno sintasi Porfobilinogeno deaminasi Uroporfirinogeno cosintasi III Uroporfirinogeno decarbossilasi Coproporfirinogeno ossidasi

15 Delta ALA Sintasi: 2 isoforme mRNA della forma eritrocitaria mRNA presente nelle altre cellule

16 Anemia sideroblastica Dovuta a mutazioni della forma eritrocitaria della ALA sintasi Porta ad un accumulo di ferro nel mitocondrio pero la sintesi delleme e difettosa

17 Matrice mitocondriale citosol Complesso Chaperone- ALA sintasi Trasportatore + proteasi Chaperone + ATP ALA sintasi Attiva (emivita 60 min)

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19 Sintesi delleme La condensazione del succinilCoA e della glicina dà l -amino- -chetoadipato che viene decarbossilato a δ -aminolevulinato (ALA) dalla ALA sintasi, un enzima mitocondriale che costituisce la tappa limitante della via Nel citosol 2 molecole di ALA vengono condensate dalla ALA deidratasi a dare il porfobilinogeno

20 Sintesi delleme 2 molecole di porfobilinogeno condensano testa-coda, grazie alla uroporfobilinogeno sintasi, a dare lanello tetrapirrolico Luroporfobilinogeno III viene decarbossilato a coproporfobilinogeno III che entra nel mitocondrio dove verrà convertito a protorfirinogeno III a protoporfirina IX e infine a eme Lultimo passaggio è lintroduzione dellatomo di ferro ad opera della ferrochelatasi

21 Shemin pathway E la via di biosintesi dellacido δ-aminolevulinico (ALA) degli animali La reazione è catalizzata dalla ALA sintasi che utilizza PLP come cofattore, a partire da glicina e succinil CoA Nelle piante, nei batteri e negli archea la sintesi parte dallacido glutammico

22 La δ -acido aminolevulinico sintasi è un omodimero Ciascun monomero è costituito da 3 domini: il dominio centrale lega il PLP e contribuisce alla dimerizzazione La proteina umana ha una similarità del 49% con quella cristallizzata Mutazioni che alterano il folding, inattivano lenzima e impediscono la dimerizzazione causano lanemia sideroblastica δ -acido amino levulinico sintasi di Rodobacter capsulatus δ -acido aminolevulinico sintasi

23 Il meccanismo di reazione comporta il legame delle due molecole di ALA in 2 siti distinti sullenzima (sita A e sito P) Ciascuna di esse forma una base di Schiff con un residuo di Lys Il deficit di PGB sintasi causa una porfiria epatica acuta ALA DEIDRATASI O PGB SINTASI

24 ALA deidratasi (porfobilinogeno sintasi, PGB) da P. aeruginosa Le PGB sono enzimi con masse molecolari di kDa, costituite da 8 subunità Ogni monomero ha un TIM barrel fold, un loop chiude il sito catalitico Nel sito catalitico è presente un metallo che può essere Mg 2+ o Zn 2+ E molto sensibile allinibizione da parte di metalli pesanti (avvelenamento da piombo)

25 La PGB deaminasi e la uroporfilinogeno sintasi creano lasimmetria della porfiria La PGB deaminasi utilizza un cofattore legato covalentemente al sito attivo che deriva da 2 molecole di PGB. Mutazioni a livello di alcune Arg del sito attivo causano Porfiria acuta intermittente (AIP) Mutazioni della sintasi danno la porfiria eritropoietica congenita (malattia di Gunther), caratterizzata dallaccumulo di uroporfirinogeno I che è tossico

26 . La decarbossilasi decarbossila i 4 gruppi acetato a gruppi metile del coproporfirinogeno III. Un deficit di uroporfirinogeno III decarbossilasi causa la porfiria cutanea tarda. Lenzima è un dimero, formato da due monomeri α/β barrel La decarbossilazione successiva converte i gruppi propionici a gruppi vinilici dando il protoporfirinogeno IX ed è catalizzata dalla coproporfirinogeno III ossidasi, localizzata sul lato interno della membrana mitocondriale esterna Un suo defict causa la coproporfiria ereditaria

27 coproporfirinogeno III ossidasi da E. coli Lenzima è un omodimero costituito da un foglietto centrale circondato da -eliche Nel sito catalitico ci sono 4 residui conservati di His

28 Gli ultimi due passaggi consistono in: 1.unossidazione del protoporfirinogeno IX a protoporfirina IX, catalizzata da unossidasi. Lenzima umano è una flavina dimerica che utilizza O 2. il suo deficit causa la porfiria variegata 2.nellinserzione del ferro ad opera della ferrochelatasi. Il Fe 3+ ambientale deve essere ridotto per essere chelato

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30 Difetti a livello di ciascuno degli 7 enzimi della sintesi delleme sono causa di una forma di porfiria

31 A livello subcellulare la biosintesi delleme si svolge in parte nel mitocondrio in parte nel citosol

32 Nel 1913 H. Metz Beyer dimostrò che la malattia fotosensibile mutilante descritta 2 anni prima era dovuta alla presenza di un eccesso di porfirine La luce UV fotoeccita le porfirine che allo stato di tripletto reagiscono con lossigeno molecolare generando il radicale dellossigeno che provoca vari danni

33 I sintomi possono essere di 2 tipi: 1.Lesioni bollose – tipiche dei pazienti affetti da porfiria cutanea tarda (PCT) o da porfiria variegata (VP) 2.Fotosensibilità immediata – tipica dei pazienti affetti da porfiria eritropoietica (EP) Le urine sono rosso scuro e fluorescenti

34 Edema durante un attacco acuto di porfiria eritropoietica Porfiria cutanea tarda

35 Si conoscono 7 diverse porfirie: 1.Il deficit di ALA sintasi – causa lanemia sideroblastica, malattia legata allX 2.Il deficit di acido levulinico deidratasi (ADP) o plumboporfiria – dà una porfiria epatica acuta, a ereditarietà autosomica recessiva, con paralisi progressiva degli arti 3.La porfiria acuta intermittente (AIP) – dovuta al deficit di porfobilinogeno deaminasi; malattia autosomica dominante; tra sintomi dolore addominale, sintomi gastroenterici, deficit motori e sensoriali 4.La porfiria congenita (CP) o malattia di Gunther – dovuta a deficit di uroporfirinogeno III cosintasi. Sintomi: urine brune; fotosensibilizzazione cutanea, fluorescenza rossa dei denti; anemia. E lunica porfiria esclusivamente eritrocitaria.

36 5. La porfiria cutanea tarda (PCT) – è dovuta ad un deficit di uroporfilinogeno decarbossilasi. Sintomi: lesioni bollose sulle parti del corpo esposte alla luce; siderosi e cirrosi epatica 6. La coproporfiria ereditaria (HCP) – malattia autosomica dominante, dovuta a un deficit di coproporfirinogeno ossidasi, enzima mitocondriale. Sintomi neuroviscerali; tetraplegia e paralisi respiratoria; fotosensibilità cutanea 7. La porfiria variegata (VP) – malattia autosomica dominante, dovuta a deficit di protoporfirinogeno ossidasi. Variegata perché possono coesistere disturbi neuroviscerali e fotosensibilità 8. La protoporfiria eritropoietica (EP) – dovuta a deficit di ferrochetalasi, che causa accumulo di protoporfirine libere negli eritrociti, nelle feci e nel plasma. Sintomi: fotosensibilità e compromissione epatica

37 I sintomi sono dovuti anche alla localizzazione dellintermedio che si accumula Le diverse porfirie hanno sintomi diversi (scottature, edema, vesciche) a seconda della solubilità dei diversi intermedi

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39 In presenta di un deficit ereditario non grave alcune porfirie possono essere scatenate da farmaci

40 La porfiria cutanea tarda è spesso una malattia acquisita Radicali liberi provocano la sintesi a livello epatico di un inibitore della uroporfilinogeno decarbossilasi. Consumo di alcool, assunzione di estrogeni e epatiti sono fattori scatenanti la malattia

41 La PCT può essere causata anche da altri agenti epatotossici come lesacloro benzene, un fungicida usato in Turchia negli anni 50 per contrastare linfezione da parte del fungo Tilledia foetida La PCT presenta altri danni epatici: cirrosi, epatocarcinoma La somministrazione di clorochina (che si lega alluroporfirinogeno e ne favorisce lescrezione) dà la remissione dei sintomi in circa 3 mesi

42 Terapia La terapia è sintomatica (protezione dalle radiazioni UV) Nei casi gravi con interessamento epatico si può ricorrere al trapianto di fegato La somministrazione di eme (in forma solubile, arginato di emina) può dare sollievo ai sintomi Nelle forma scatenate da fattori ambientali, riduzione dellassunzione di alcol, farmaci, estrogeni; diete ricche di carboidrati

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46 Tipo I inducibile dal substrato Tipo II costitutivo

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50 Intossicazione da Pb

51 Fonti ambientali Costruzione di condutture per scarichi urbani in aumento fino alla seconda guerra mondiale, poi sostituito con materie plastiche. Batterie Additivo nelle benzine Incenerimento dei rifiuti Industrie metallurgiche NOTA BENE: Il Pb presente negli alimenti deriva soprattutto da inquinamento ambientale

52 Tossicità Assorbimento più elevato nei giovani Bersagli primari i globuli rossi, poi il sistema cardiovascolare, gastrointestinale, nervoso, riproduttivo e renale. Alcuni enzimi della via biosintetica delleme sono suscettibili allintossicazione da Pb: eme sintetasi, - ALAD (deidrasi), ferrochelatasi, -ALAS (sintasi), uroporfirinogeno decarbossilasi e coproporfirinogeno ossidasi.

53 TOSSICITÀ DEL PIOMBO Manifestazioni della tossicità da piombo al variare delle concentrazioni ematiche di PB negli adulti e nei bambini -ALA = -aminolevulinato.

54 Biosintesi delleme Ala-sintasi Ala-deidrasi Ferrochelatasi

55 ALA deidrasi citoplasma ALA deidrasi: ottamero ogni subunità lega 8 ioni Zn, 4 dei quali sono essenziali per lattività; quando Pb si lega al posto dello Zn si ha inibizione enzimatica. I conseguenti alti livelli di ALA nel sangue sono responsabili dei disordini neurologici provocati dal Pb. ALA ha struttura simile a GABA ( -aminobutirrico) mitocondrio

56 Test clinici Misura del Pb ematico (piombemia): il più specifico!!! Misura della protoporfirina: dal momento che il Pb inibisce la ALA-deidrasi e la ferrochelatasi si accumulano acido delta aminolevulinico e protoporfirina; valori di questultima >35 g/dL ; Anche nelle anemie da carenza di Fe Misura della inibizione di ALA-deidrasi


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