Transcript کوفاکتورها و متابولیسم فلزات - دانشکده پزشکی تهران

‫دانشگاه علوم پزشکی تهران‬
‫دانشکده پزشکی پردیس همت‬
‫گروه بیوشیمی‬
‫دکتر میترا نوربخش‬
‫ و‬،‫ اکسیژن‬،‫ هیدروژن‬،‫کربن‬
‫نیتروژن‬
Na, K, Ca, Mg, P, S, Cl
99.0%
0.0%
1.0%
0.9%
0.1%
main body composition
major elements
Fe, Cu, Zn, Se, Mn, Co
trace elements
Cr, Mo, Ni, V
F, I
‫آهن ‪Fe‬‬
‫‪ ‬خانم م‪.‬آ‪ .‬به علت خستگی عمومی به پزشک‬
‫مراجعه کرده است‪.‬‬
‫‪ ‬سابقه بیماری ندارد و دارو مصرف نمی کند‪.‬‬
‫‪ ‬معاینات بالینی طبیعی هستند‪.‬‬
‫‪ ‬بیمار ظاهر رنگ پریده دارد‪.‬‬
‫‪ ‬پزشک به کم خونی فقر آهن مشکوک می شود‪.‬‬
‫‪ ‬پزشک از او در مورد میزان خونریزی عادت ماهیانه‬
‫یا خونریزی های دیگر سؤال می کند‪ .‬چرا؟‬
‫آهن موجود در بدن‬
‫‪50 mg/Kg‬‬
‫حدود ‪ 3-4 g‬در یک انسان‬
‫بزرگسال معمولی‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫فرم های مختلف مانند‬
‫سیتوکروم ها‬
‫آنزیم های آهن‪-‬سولفور دار‬
‫پروتئین ذخیره کننده آهن‬
‫پروتئین ناقل آهن‬
‫‪30%‬‬
‫آهن موجود‬
‫در‬
‫هموگلوبین‬
‫‪60%‬‬
‫‪10%‬‬
‫آهن موجود در‬
‫میوگلوبین‬
‫آهن موجود در بدن‬
‫آهن کاربردی‬
‫آهنی که در عملکرد‬
‫پروتئین ها نقش‬
‫دارد‬
‫آهن ذخیره ای‬
‫فریتین‬
‫هموسیدرین‬
‫‪.1‬‬
‫هم‬
‫آهن موجود در پروتئین به صورت ِ‬
‫‪ ‬مثل هموگلوبین‬
‫‪.2‬‬
‫آهن موجود در پروتئین به صورت مجموعه آهن و‬
‫گوگرد‬
‫‪ ‬مثل سیتوکروم ها‬
‫‪.3‬‬
‫کوفاکتور آنزیم ها‬
‫‪ ‬مثل آنزیم سوکسینات دهیدروژناز‬
‫فروپروتوپورفیرین‬
‫)‪(Fe-PP-IX‬‬
‫هموگلوبین‬
‫انتقال اکسیژن‬
‫میوگلوبین‬
‫ذخیره اکسیژن‬
‫نقش در عملکرد‬
‫اکسیژن‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫سیتوکروم ها‬
‫کاتاالز‬
‫پراکسیداز‬
‫‪ NO‬سنتاز‬
‫پروتئین های‬
‫هم‬
‫حاوی ِ‬
‫نقش آنزیمی‬
‫آهن در ساختمان سیتوکروم ‪c‬‬
‫‪Fe3+‬‬
‫‪Fe3+‬‬
‫‪e- Cyt a/a3‬‬
‫‪Cyt c‬‬
‫‪Fe2+‬‬
‫‪Fe2+‬‬
‫‪Fe3+‬‬
‫‪e-‬‬
‫‪Cyt b‬‬
‫‪Fe2+‬‬
‫‪e-‬‬
‫الکترون حاصل‬
‫از واکنشهای‬
‫اکسیداسیون‬
‫‪ ‬پزشک برای تأیید تشخیص‪ ،‬آزمایشات هماتولوژی‬
‫بیوشیمیایی درخواست می کند‪.‬‬
‫‪ ‬آزمایشات متعدد هستند ولی دو تا از آنها عبارتند‬
‫از‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪(Total Iron Binding Capacity) TIBC‬‬
‫فریتین‬
‫‪( Fe3+‬یون فریک)‬
‫در شرایط فیزیولوژیک طبیعی‪:‬‬
‫‪• 1/9 completely saturated‬‬
‫‪• 4/9 half saturated‬‬
‫‪• 4/9 unsaturated‬‬
‫میزان اشباع ترانسفرین در‬
‫حالت طبیعی‬
‫‪% 33-30‬‬
‫‪Transferrin‬‬
‫‪- β1‬گلیکوپروتئین‬
‫فریک‬
‫‪Fe3+‬‬
‫‪ pH‬قلیایی‬
‫و خنثی‬
‫فرو‬
‫‪Fe 2+‬‬
‫‪pH‬‬
‫اسیدی‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫چرا در هنگام عفونت نباید آهن مصرف‬
‫کرد؟‬
‫چرا مصرف بیش از حد آهن فرد را نسبت‬
‫به عفونت آسیب پذیر می کند؟‬
‫‪ ‬اتصال آهن به ترانسفرین به طور کامل‬
‫وابسته به اتصال یک آنیون به آن است که‬
‫در حالت فیزیولوژیک این آنیون بیکربنات‬
‫است‪.‬‬
‫هترودایمر‬
‫پیوند‬
‫دی سولفید‬
‫ترانسفرین‬
‫متصل به‬
‫آهن‬
‫ترانسفرین‬
‫بدون آهن‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪4‬‬
‫‪3‬‬
‫‪ ‬یک گلیکوپروتئین موجود در‬
‫شیر‪.‬‬
‫‪ ‬دو جایگاه برای اتصال آهن‬
‫دارد‪.‬‬
‫‪ ‬نقش‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫خاصیت ضد میکروبی‬
‫تسهیل انتقال و ذخیره آهن‬
‫در شیر‬
‫هسته مرکزی‬
‫فریک‪-‬هیدروکسید‪-‬فسفات‬
‫فریتین‬
‫پوسته‬
‫پلی پپتیدی‬
‫آپوفریتین‬
‫‪L subunit‬‬
‫‪H subunit‬‬
‫تبدیل یون‬
‫های‬
‫فرو به فریک‬
Fe
‫میزان فریتین متناسب با مقدار‬
‫ذخیره آهن در بدن است‬
‫ورود و خروج آهن از‬
‫هسته مرکزی فریتین‬
IRPs: Iron Regulatory Proteins
IRP-1
IRP-2
IRE: Iron Responsive Element
‫ حاوی آهن‬IRP
‫ متصل‬IRE ‫نمی تواند به‬
‫شود‬
‫ بدون آهن‬IRP
‫ متصل‬IRE ‫می تواند به‬
‫شود‬
‫افزایش‬
‫سنتز پروتئین‬
‫گیرنده‬
‫ترانسفرین‬
‫‪ mRNA‬رسپتور ترانسفرین‬
‫کاهش سنتز‬
‫پروتئین‬
‫آپوفریتین‬
‫‪ mRNA‬فریتین‬
‫‪IRP-1‬‬
‫افزایش سنتز پروتئین‬
‫گیرنده ترانسفرین‬
‫‪ mRNA‬گیرنده ترانسفرین‬
‫‪IRP-1‬‬
‫کاهش سنتز پروتئین‬
‫آپوفریتین‬
‫‪ mRNA‬آپوفریتین‬
‫‪Fe3+‬‬
‫‪Excess Fe3+‬‬
‫اندازه گیری‬
‫مقدار آهن‬
Iron
TIBC
‫‪Iron overload‬‬
‫ارثی‪:‬‬
‫نقص ژنتیکی باعث جذب‬
‫بیش از حد آهن می شود‬
‫کسانی که به دلیل کم خونی‬
‫هایی مثل تاالسمی خون‬
‫دریافت می کنند‬
‫کبد‬
‫‪idiopathic‬‬
‫‪hemochromatosis‬‬
‫سیروز و تومور کبد‬
‫درمان با‬
‫تجمع آهن‬
‫های‬
‫خونگیری‬
‫قلب آهن مانند‬
‫نارسایی قلبی‬
‫دوره ای‬
‫‪desferrioxamine‬‬
‫ملیتوس‬
‫دیابت‬
‫پانکراس‬
‫شالتورهای‬
‫درمان با‬
Ferroxidase
Ferroxidase II
Ferroxidase I
(ceruloplasmin)
‫‪ Zn‬روی‬
‫‪ ‬مقدار کل روی در بدن ‪1.5-2.5 g :‬‬
‫‪ ‬بیشتر روی داخل سلول های عضالت ‪ ،‬استخوان‪،‬‬
‫کبد و سایر بافتهای بدن است‪.‬‬
‫‪ ‬کمتر از ‪ 0.2%‬کل روی بدن در پالسما است‪.‬‬
‫نقش‬
‫بیوشیمیایی‬
‫روی‬
‫انگشت روی‬
‫قسمتی از ساختمان‬
‫پروتئین هایی که‬
‫به ‪( DNA‬توالی‬
‫افزاینده) متصل‬
‫می شوند‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫‪ RNA‬و ‪ DNA‬پلیمراز‬
‫سوپراکسید دیسموتاز‬
‫کربوکسی پپتیداز‬
‫الکتات دهیدروژناز‬
‫آلدوالز‬
‫آنزیم ها‬
‫مثال‬
‫‪ .1‬کاتالیتیک‬
‫‪ .2‬کو‪-‬کاتالیتیک‬
‫‪ .3‬ساختمانی‬
‫• برخی فاکتورهای رونویسی‬
‫• گیرنده هورمون های استروئیدی‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪.3‬‬
‫تقویت سیستم ایمنی و کاهش ابتال به عفونت ها‬
‫رشد و تولید مثل‬
‫ترمیم زخم‬
Cu ‫مس‬
‫‪ : %90 ‬متصل به سرولوپالسمین‬
‫‪‬‬
‫‪ 6‬اتم مس به هر مولکول سرولوپالسمین متصل می‬
‫شود‪.‬‬
‫‪ :%10 ‬متصل به آلبومین‬
‫چون مس از آلبومین راحتتر جدا‬
‫می شود‪ ،‬آلبومین در انتقال مس‬
‫به بافتها اهمیت بیشتری دارد‪.‬‬
‫‪ ‬نقش در متابولیسم آهن ‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫فرواکسیداز ‪ : I‬تبدیل فرو به فریک‬
‫انتقال آهن از سیستم رتیکولواندوتلیال به پالسما‬
‫جهش ژنتیکی‬
‫‪ .1‬نقص در انتقال مس به داخل صفرا‬
‫‪ .2‬نقص در اتصال مس به سرولوپالسمین‬
‫تجمع مس در کبد‪،‬‬
‫مغز و سایر بافتها‬
‫کاهش سرولوپالسمین‬
‫در خون‬
‫‪ ‬نارسایی پیشرونده کبد‬
‫‪ ‬عوارض عصبی‬
‫‪ ‬رسوب مس در قرنیه‬
‫‪ ‬عوارض نورولوژیک‬
‫‪ ‬کم خونی‬
‫‪ ‬کاهش مینرال ها در استخوان‬
‫‪ ‬شکنندگی عروق‬
‫‪ ‬تشکیل ساختمان و فعالیت بسیاری از آنزیم ها‬
‫‪ ‬مثال‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫سیتوکروم ‪ -c‬اکسیداز‬
‫آمین اکسیدازها‬
‫متابولیسم نوروترانسمیترها‬
‫مونواکسیژنازها‬
‫سنتز کالژن‬
‫لیزیل اکسیداز‬
‫سوپراکسید دیسموتاز‬
‫دفاع بدن در برابر اکسیدان ها‬
‫اندازه گیری مس‬
‫پالسما‬
‫اندازه گیری‬
‫سرولوپالسمین‬
‫پالسما‬
‫منگنز ‪Mn‬‬
‫‪.1‬‬
‫کوفاکتور‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪.2‬‬
‫تشکیل استخوان‬
‫‪‬‬
‫‪.3‬‬
‫آرژیناز‬
‫ایزوسیترات دهیدروژناز‬
‫انوالز‬
‫فسفوترانسفرازها‬
‫سنتز پروتئوگلیکان ها در غضروف‬
‫سنتز هموگلوبین‬
‫کروم ‪Cr‬‬
‫تقویت کننده اثر انسولین‬
‫فاکتور تحمل گلوکز ‪Glucose tolerance factor‬‬
‫‪ ‬کمبود‬
‫عدم تحمل گلوکز‬
‫کبالت ‪Co‬‬
‫‪ ‬شرکت در ساختمان ویتامین ‪B12‬‬
‫‪ ‬حفظ عملکرد طبیعی مغز استخوان‬
‫مولیبدن ‪Mo‬‬
‫‪ ‬شرکت در ساختمان زانتین اکسیداز‬
‫اسید اوریک‬
‫گزانتین‬
‫هیپوگزانتین‬
‫سلنیوم ‪Se‬‬
‫آیا سلنیوم ریسک بیماریهای قلبی و سرطان را‬
‫کاهش می دهد؟‬
‫‪ ‬گلوتاتیون پراکسیداز )‪(glutathione peroxidase‬‬
‫‪ ‬دیدیناز )‪(deiodinase‬‬
‫‪ ‬تیوردوکسین ردوکتاز )‪(thioredoxin reductase‬‬
‫‪ ‬سایر سلنوپروتئین ها (مانند سلنوپروتئین ‪)P‬‬
‫گلوتاتیون پراکسیداز‬
‫‪H2O2‬‬
‫‪2H2O‬‬
‫‪GSSG‬‬
‫گلوتاتیون اکسید‬
‫‪2GSH‬‬
‫گلوتاتیون احیا‬