Hème est une porphyrine, au centre de la molécule de laquelle se trouvent des ions de fer Fe2+, qui sont inclus dans la structure par deux liaisons covalentes et deux liaisons de coordination. Les porphyrines sont un système de quatre pyrroles fusionnés ayant des composés de méthylène (-CH=).
La molécule d'hème a une structure plate. Le processus d'oxydation convertit l'hème en hématine, désignée Fe3+.
Utiliser des gemmes
Hème est un groupe prostatique non seulement de l'hémoglobine et de ses dérivés, mais aussi de la myoglobine, de la catalase, de la peroxydase, des cytochromes, de l'enzyme tryptophane pyrollase, qui catalyse l'oxydation du troptophan en formylkynurénine. Il existe trois leaders dans le contenu gemma:
- érythrocytes, constitués d'hémoglobine;
- cellules musculaires contenant de la myoglobine;
- cellules hépatiques avec cytochrome P450.
Selon la fonction des cellules, le type de protéine change, ainsi que la porphyrine dans l'hème. L'hème de l'hémoglobine comprend la protoporphyrine IX et la cytochrome oxydase contient la formylporphyrine.
Comment se forme l'hème ?
La production de protéines se produit dans tous les tissus du corps, mais la synthèse d'hème la plus productive se produit dans deux organes:
- la moelle osseuse produit un composant non protéique pour la production d'hémoglobine;
- les hépatocytes produisent les matières premières du cytochrome P450.
Dans la matrice mitochondriale, l'enzyme dépendante du pyridoxal, l'aminolévulinate synthase, est un catalyseur de la formation d'acide 5-aminolévulinique (5-ALA). A ce stade, la glycine et le sucinyl-CoA, un produit du cycle de Krebs, sont impliqués dans la synthèse de l'hème. L'hème inhibe cette réaction. Le fer, au contraire, déclenche la réaction dans les réticulocytes à l'aide d'une protéine de liaison. Avec un manque de phosphate de pyridoxal, l'activité de l'aminolévulinate synthase diminue. Les corticostéroïdes, les anti-inflammatoires non stéroïdiens, les barbituriques et les sulfamides sont des stimulants de l'aminolévulinate synthase. Les réactions sont causées par une augmentation de la consommation d'hème par le cytochrome P450 pour la production de cette substance par le foie.
L'acide 5-aminolévulinique, ou porphobilinogène synthase, pénètre dans le cytoplasme à partir des mitochondries. Cette enzyme cytoplasmique contient, en plus de la molécule de porphobilinogène, deux autres molécules d'acide 5-aminolévulinique. Lors de la synthèse de l'hème, la réaction est inhibée par les ions hème et plomb. C'est pourquoi une augmentation du taux d'acide 5-aminolévulinique dans l'urine et le sang signifie un empoisonnement au plomb.
La désamination de quatre molécules de porphybilinogène de la porphobilinogène désaminase en hydroxyméthylbilane se produit dans le cytoplasme. De plus, la molécule peut se transformer en upoporphyrinogène I et se décarboxyler en coproporphyrinogène I. L'uroporphyrinogène III est obtenu dans le processus de déshydratation de l'hydroxyméthylbilane à l'aide de l'enzyme cosynthase de cemolécules.
La décarboxylation de l'uroporphyrinogène en coproporphyrinogène III se poursuit dans le cytoplasme pour un retour ultérieur dans les mitochondries des cellules. Dans le même temps, la coproporphyrinogène III oxydase décarboxyle les molécules de protoporphyrinogène IV (+ O2, -2CO2) par une oxydation supplémentaire (-6H+) en protoporphyrine V à l'aide de la protoporphyrine oxydase. L'incorporation de Fe2+ au dernier stade de l'enzyme ferrochélatase dans la molécule de protoporphyrine V complète la synthèse de l'hème. Le fer provient de la ferritine.
Caractéristiques de la synthèse de l'hémoglobine
La production d'hémoglobine est la production d'hème et de globine:
- hème fait référence à un groupe prothétique qui assure la liaison réversible de l'oxygène à l'hémoglobine;
- globine est une protéine qui entoure et protège la molécule d'hème.
Dans la synthèse de l'hème, l'enzyme ferrochélatase ajoute du fer à l'anneau de la structure de la protoporphyrine IX pour produire de l'hème, dont de faibles niveaux sont associés à l'anémie. La carence en fer, cause la plus fréquente d'anémie, réduit la production d'hème et réduit à nouveau le taux d'hémoglobine dans le sang.
Un certain nombre de médicaments et de toxines bloquent directement la synthèse de l'hème, empêchant les enzymes de participer à sa biosynthèse. L'inhibition de la synthèse des médicaments est courante chez les enfants.
Formation de globine
Deux chaînes de globine différentes (chacune avec sa propre molécule d'hème) se combinent pour former l'hémoglobine. Dans la toute première semaine de l'embryogenèse, la chaîne alpha se combine avec la chaîne gamma. Après la naissance de l'enfant, la fusionse produit avec la chaîne bêta. C'est la combinaison de deux chaînes alpha et de deux autres qui constitue la molécule complète d'hémoglobine.
La combinaison des chaînes alpha et gamma forme l'hémoglobine fœtale. La combinaison de deux chaînes alpha et de deux chaînes bêta donne de l'hémoglobine "adulte", qui prévaut dans le sang pendant 18 à 24 semaines à compter de la naissance.
La connexion de deux chaînes forme un dimère - une structure qui ne transporte pas efficacement l'oxygène. Les deux dimères forment un tétramère, qui est la forme fonctionnelle de l'hémoglobine. Un ensemble de caractéristiques biophysiques contrôle l'absorption d'oxygène par les poumons et sa libération dans les tissus.
Mécanismes génétiques
Les gènes codant pour les chaînes alpha globine sont situés sur le chromosome 16, et non sur les chaînes alpha - sur le chromosome 11. En conséquence, ils sont appelés "locus alpha globine" et "locus bêta globine". Les expressions des deux groupes de gènes sont étroitement équilibrées pour la fonction normale des érythrocytes. Le déséquilibre conduit au développement de la thalassémie.
Chaque chromosome 16 possède deux gènes d'alpha-globine identiques. Puisque chaque cellule a deux chromosomes, quatre de ces gènes sont normalement présents. Chacun produit un quart des chaînes alpha de la globine nécessaires à la synthèse de l'hémoglobine.
Les gènes du locus bêta-globine du locus sont localisés séquentiellement, à partir du site actif au cours du développement embryonnaire. La séquence est la suivante: epsilon gamma, delta et bêta. Il existe deux copies du gène gammachaque chromosome 11, et les autres sont présents en exemplaires uniques. Chaque cellule possède deux gènes de bêta-globine, exprimant une quantité de protéines qui correspond exactement à chacun des quatre gènes d'alpha-globine.
Transformations de l'hémoglobine
Le mécanisme d'équilibrage au niveau génétique n'est toujours pas connu de la médecine. Une quantité importante d'hémoglobine fœtale est stockée dans le corps de l'enfant pendant 7 à 8 mois après la naissance. La plupart des gens n'ont que des traces, le cas échéant, d'hémoglobine fœtale après la petite enfance.
La combinaison de deux gènes alpha et bêta produit une hémoglobine A adulte normale. Le gène delta, situé entre gamma et bêta sur le chromosome 11, produit une petite quantité de delta globine chez les enfants et les adultes - l'hémoglobine A2, qui est moins plus de 3 % d'écureuil.
Rapport ALK
Le taux de formation de l'hème est affecté par la formation d'acide aminolévulinique, ou ALA. La synthase qui démarre ce processus est régulée de deux manières:
- de manière allostérique à l'aide d'enzymes effectrices produites au cours de la réaction elle-même;
- au niveau génétique de la production d'enzymes.
La synthèse de l'hème et de l'hémoglobine inhibe la production d'aminolivulinate synthase, formant une rétroaction négative. Les hormones stéroïdes, les anti-inflammatoires non stéroïdiens, les antibiotiques sulfamides stimulent la production de synthase. Dans le contexte de la prise de médicaments, l'absorption de l'hème dans le système du cytochrome P450, qui est important pour la production de ces composés par le foie, augmente.
Facteurs de production d'hème
Activéla régulation de la synthèse de l'hème par le niveau d'ALA synthase est reflétée par d'autres facteurs. Le glucose ralentit le processus d'activité de l'ALA synthase. La quantité de fer dans la cellule affecte la synthèse au niveau de la traduction.
MRNA a une boucle en épingle à cheveux au site de début de traduction - un élément sensible au fer. Une diminution du niveau de synthèse du fer arrête, à un niveau élevé, la protéine interagit avec un complexe de fer, de cystéine et de soufre inorganique, ce qui permet d'atteindre un équilibre entre la production d'hème et d'ALA.
Troubles de synthèse
La violation dans le processus de synthèse de l'hème de la biochimie se traduit par une déficience de l'une des enzymes. Le résultat est le développement de la porphyrie. La forme héréditaire de la maladie est associée à des troubles génétiques, tandis que la forme acquise se développe sous l'influence de médicaments toxiques et de sels de métaux lourds.
Les carences enzymatiques se manifestent dans le foie ou les érythrocytes, ce qui affecte la définition du groupe de porphyrie - hépatique ou érythropoïétique. La maladie peut survenir sous des formes aiguës ou chroniques.
Les perturbations de la synthèse de l'hème sont associées à l'accumulation de produits intermédiaires - les porphyrinogènes, qui sont oxydés. Le lieu d'accumulation dépend de la localisation - dans les érythrocytes ou les hépatocytes. Le niveau d'accumulation des produits est utilisé pour diagnostiquer la porphyrie.
Les porphyrinogènes toxiques peuvent causer:
- troubles neuropsychiatriques;
- lésions cutanées dues à la photosensibilité;
- perturbation du système réticulo-endothélial du foie.
L'urine devient violette avec un excès de porphyrinesombre. Un excès d'aminolévulinate synthase sous l'influence de médicaments ou de la production d'hormones stéroïdiennes pendant l'adolescence peut provoquer une exacerbation de la maladie.
Espèce de porphyrie
La porphyrie aiguë intermittente est associée à un défaut du gène qui code pour la désaminase et conduit à l'accumulation de 5-ALA et de porphobilinogène. Les symptômes sont des urines foncées, une parésie des muscles respiratoires, une insuffisance cardiaque. Le patient se plaint de douleurs abdominales, de constipation, de vomissements. La maladie peut être causée par la prise d'analgésiques et d'antibiotiques.
La porphyrie érythropoïétique congénitale est associée à une faible activité de l'uroporphyrinogène-III-cosynthase et à des taux élevés d'uroporphyrinogène-I-synthase. Les symptômes sont la photosensibilité, qui se manifeste par des fissures dans la peau, des ecchymoses.
La coproporphyrie héréditaire est associée à un manque de coproporphyrinogène oxydase, qui est impliquée dans la conversion du coproporphyrinogène III. En conséquence, l'enzyme est oxydée à la lumière en coproporphyrine. Les patients souffrent d'insuffisance cardiaque et de photosensibilité.
La porphyrie mosaïque est un trouble caractérisé par un blocage partiel de la conversion enzymatique du protoporphyrinogène en hème. Les signes sont la fluorescence de l'urine et la sensibilité à la lumière.
La porphyrie cutanée tardive apparaît avec des lésions hépatiques sur fond d'alcoolisme et d'excès de fer. Des concentrations élevées d'uroporphyrines de type I et III sont excrétées dans l'urine, lui donnant une couleur rosâtre et provoquant une fluorescence.
La protoporphyrie érythropoïétique est provoquée par une faibleactivité de l'enzyme ferrochélatase dans les mitochondries, une source de fer pour la synthèse de l'hème. Les symptômes sont une urticaire aiguë sous l'influence du rayonnement ultraviolet. Des niveaux élevés de protoporphyrine IX apparaissent dans les érythrocytes, le sang et les matières fécales. Les globules rouges immatures et la peau émettent souvent une fluorescence rouge.
