Metabolismo del hemo y del hierro Prof. Dra. Diana L.Kleiman. Departamento de Bioquímica Humana Facultad de Medicina 2013

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1 Metabolismo del hemo y del hierro Prof. Dra. Diana L.Kleiman Departamento de Bioquímica Humana Facultad de Medicina 2013

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3 Porfirina

4 Espectro de absorción de las porfirinas

5 HEMO

6 El hígado sintetiza 15% citocromo P450 y otras hemoproteínas (catalasa, NOS, peroxidasa, etc) Células eritroides 85% Hemoglobina

7 δala sintetasa (reacción mitocondrial) ALA dehidrasa (citosólica)

8 Piridoxal fosfato (Vitamina B6 y Mg ++)

9 La ALA-S se sintetiza en el citosol y se importa a la mitocondria ALA-S1 (ubicua) y ALAS-2 (células eritroides) Proteína naciente unida a péptido señal Participación de chaperonas Importación mitocondrial Escisión de péptido señal, plegamiento dependiente de ATP Paso limitante de la velocidad en la síntesis de porfirinas

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13 Formación de uroporfirinógeno I y III Cofactor : Dipirrometano unido a grupo SH de la enzima Formación de intermediario lineal hidroximetil bilano (4 PBG) Ciclización independiente de enzima En humanos, la deficiencia de URO I sintasa, da lugar a un tipo de porfiria neurológica (PORFIRIA AGUDA INTERMITENTE). Se acumula ALA y PBG. Se degrada para dar porfobilina en orina (color marrón).

14 Porfiria eritropoyética congénita Déficit de Uroporfirinógeno III CoS Acumulación de URO-I Fotosensibilidad

15 Uroporfirinógeno decarboxilasa

16 DAB C Porfiria Cutánea Tarda 50% actividad de URO-D Enfermedad autosómica dominante (familiar) o adquirida - Porfiria Cutánea tarda: Sensibilidad a la luz por acúmulo de porfirinas. - Formación de especies reactivas del oxígeno - Lesiones dérmicas - Agentes desencadenantes: TCDD, PCBs, HCB, estrógenos, hierro

17 Propiedades fotosensibilizadoras de las porfirinas Porfirinas Absorción de luz UV estado electrónico excitado reacción con estructuras biológicas u oxígeno molecular oxígeno singulate daños a los tejidos, oxidación de lípidos de membrana, daño oxidativo a ADN y ARN

18 Porfiria cutánea tarda

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20 Coproporfirinógeno oxidasa Coproporfirinógeno III pasa a mitocondria Coproporfirinógeno oxidasa: espacio intermembrana Conversión de grupos propiónico en vinilo Requerimiento absoluto de oxígeno Deficiencia enzimática: Coproporfiria hereditaria

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22 Protoporfirina IX

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24 Ferroquelatasa Enzima de la MMI Enzima sulfhídrilica. Se activa por reactivos reductores de grupos SH. El O 2 tiene efecto inhibitorio (oxidación del hierro ferroso a férrico y de los grupos SH) Forma parte de complejo multienzimático (CPO+PPO+FC) > Protoporfirina (Zn)/hemoglobina ferropenia Patología: Protoporfiria eritropoyética

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26 Regulación de la síntesis de hemo

27 Regulación de la síntesis de hemo en hígado Inducción-Represión de la ALA-S Inhibición de la traducción de ALA-S por hemina Transferencia de la enzima del citosol a mitocondria, por altas conc. de hemina Procesamiento del precursor citosólico del mrna de ALA-S (hemo) Actividad de la Hidroximetilbilano sintetasa regulable por hemo (tratamiento con hematina) (Control secundario). Otros: glucosa, hormonas esteroideas

28 Regulación síntesis de hemo en células eritroides Ferroquelatasa y Porfobilinógeno sintasa son las enzimas limitantes Hemo controla adquisición de hierro de la transferrina. La velocidad de la síntesis de hemo está íntimamente relacionada a la disponibilidad de hierro para la ferroquelatasa. Hemo controla la síntesis coordinada de la globina

29 Usos terapéuticos de las porfirinas y metaloporfirinas Tratamiento de la hiperbilirrubinemia por Sn-protoporfirina (inhibición de HO) Porfirinas, agentes quimioterapéuticos (Terapia fotodinámica)

30 PORFIRIAS Son un grupo de trastornos provocados por deficiencias de las enzimas implicadas en la síntesis del hemo.

31 Clasificación de las porfirias Según el sitio de expresión de la falla metabólica: Eritropoyéticas, hepáticas y hepatoeritropoyéticas Según las manifestaciones clínicas Agudas, cutáneas, o mixtas

32 PORFIRIAS Enfermedades autosomales dominantes, salvo la Porfiria eritropoyetica congénita. Las tres porfirias más frecuentes son: * Porfiria cutánea tardía (UROD) * Porfiria aguda intermitente (PBGdeaminasa) * Protoporfiria eritropoyética (Ferroquelatasa)

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34 Porfirias agudas Síntomas inespecíficos de tipo neurovisceral: dolor abdominal, trastornos psiquiátricos y síntomas neurológicos, siendo el primero la forma más frecuente.

35 Mecanismos propuestos para el desarrollo de los síntomas neuropáticos aumento de los niveles circulantes de ALA que puede interactuar con los receptores de GABA la disminución en la formación de hemoproteinas importantes para el funcionamiento neurológico la disminución de la producción de óxido nitrico, el cual depende de una hemoproteína con la consiguiente disminución del flujo sanguíneo cerebral.

36 PCT Acumulación de hierro: inhibición de ALA-S Consumo de alcohol (induce ALA-S) Hepatitis C Tratamiento con estrógenos Compuestos organoclorados

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40 Catabolismo del Hemo 75% de la bilirrubina deriva de la Hb de los hematíes

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42 Proteínas plasmáticas que participan en el transporte del hemo Hemopexina: Une hemo libre Haptoglobina : forma complejos con la Hb plasmática libre.

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44 NADPH-citocromo P450 reductasa NADPH + H + + O 2 + SOH NADP + + H2O + SOH

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47 Bilirrubina diglucuronidada

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49 Ictericias Valor normal de B.D.: 0,1-0,4 mg/dl B.I.: 0,2-0,7 mg/dl La pigmentación que se produce en la piel cuando la bilirrubina plasmática supera los 2-2,5 mg/dl. Si se detecta ictericia en las escleróticas, la bilirrubina sérica es, por lo menos, de 3.0 mg/100 ml.

50 Ictericia

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60 Metabolismo del hierro

61 Compuestos que contienen hierro Compuestos que sirven para las funciones metabólicas o enzimáticas. (Hemoglobina, mioglobina,citocromos) Compuestos que sirven como formas de almacenamiento de Fe (ferritina, hemosiderina)

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65 Absorción de hierro en el duodeno Los Fe 3+ por la β3-integrina. Luego, son transferidos a la proteína chaperona mobilferrina, que forma parte del complejo proteico, paraferritina La proteína DcytB (duodenal cytochrome b), reduce el Fe 3+ dietario, el cual puede ser incorporado vía DMT1 El Fe 2+ pasa por el transportador de metales divalentes DMT1 (divalent metal transporter) Como grupo hemo

66 La cantidad de ferritina en la sangre es el indicador más sensible de la cantidad de hierro en los depósitos corporales. El exceso de hierro se acumula como hemosiderina (hemocromatosis).

67 Almacenamiento y excreción de hierro en el enterocito Almacenamiento: unido a ferritina como hiérro férrico. En el enterocito el hierro ferrico se reduce a hierro ferroso por la ferritina-reductasa. Excreción: por la proteína ferroportina (Fpn) La hefaestina o la ceruloplasmina plasmática promueven la oxidación del hierro para su incorporación a la apotransferrina circulante

68 Regulación del egreso del hierro hacia el lecho capilar por hepcidina Bajo condiciones de anemia cesa la producción hepática de hepcidina, aumentando por lo tanto el transporte basolateral de hierro a través de la Fpn. Cuando el porcentaje de saturación de la Tf es elevado, se induce la síntesis de hepcidina, degradándose la Fpn, disminuyendo de esta manera la liberación de hierro desde los enterocitos y macrófagos La fefastina (HFE) disminuye la afinidad del TfR por la Tf cargada (compite con el TfR).

69 Transporte de hierro por la Transferrina (Tf) Ferroxidasas: ceruloplasmina (cuproenzima plasmática), y la proteína transmembrana hefaestina. Tf + 2 (Fe 3+ ) + 2 CO 3 2- Tf.2(Fe3+.CO32-)

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71 Ciclo de la transferrina

72 Destinos del ión ferroso en el citoplasma pool de utilización (proteínas celulares que requieren hierro) pool de almacenamiento (ferritina y hemosiderina ) pool regulatorio (variaciones en los niveles intracelulares del metal. )

73 Proteína regulatoria de hierro (IRP-1 e IRP-2) La IRP1 contiene un grupo prostético (Fe4 S4) IRP puede unirse a los IRE (ferritina, eala-s, la DMT-1 del enterocito, la forma mitocondrial de la aconitasa (IRP1) y el mrna del TfR

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75 FIN Suerte en el 3er parcial!!

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