A vasmetabolizmus zavarai és a porfiriák Klinikai Biokémia 2015 Laboratóriumi Medicina Intézet
Vas Lehet 2+ vagy 3+ Ferro (2+) redukált Ferri (3+) oxidált Fe +++ + e - Fe ++ Redox állapot változások teszik lehetővé testszerte az elektron transzportot Redox állapot változásra van szükség a vas anyagcseréhez A vas szerepe Oxigén szállítás Haemoglobin Oxigén raktár Myoglobin Energia termelés Cytochromok (oxidatív foszforiláció) Krebs-ciklus enzimei Más Májban detoxikáció (cytochrom p450)
A vas megoszlása
A vas metabolizmus A vas reaktív átmeneti fém, a szervezetben fehérje komplexeivel van jelen Mind hiánya, mind feleslege sejtkárosodást, betegséget okoz A szervezet vastartalma a felszívódás oldalán regulált A vasvesztés (bőr, vérvesztés) nem szabályozott folyamat A test vastartalma a vörösvértestek vasának újrafelhasználásából származik (makrofágok)
A vas eloszlása a szervezetben Totál vas kb. 4 g Vörösvértestek - 50% Myoglobin 7% Vasraktár: ferritin formájában-30% Csontvelő (7%) RES (7%) Máj (25%) Más hem fehérjék - 5% Cytochromok A szérumban - 0.1%
Rutin laboratóriumi vizsgálatok Szérum vas Szérum transzferrin TVK (TIBC) transzferrin szaturáció Szérum ferritin Szolubilis transzferrin receptor
Szérum vas Több mint 95% transzferrinhez kötve Vasat szállít a test különböző részeihez (pl. bél, máj, csontvelő, makrofágok) A szérum vas meghatározás rutin laboratóriumi teszt A szérum vas meghatározás korlátai A vas státus (?) meghatározására csak akkor alkalmas ha szintje kiugróan magas pl. vas mérgezés Alacsony vas szint : Vashiány Akut vagy krónikus gyulladás; menstruáció Magas vas szint: Vas túlterhelés Fogamzásgátló tabletta, terhesség, közvetlenül vasbevitel után Szérum transzferrinnel együtt határozzuk meg, a transzferrin szaturáció kiszámítása miatt
77 kda molsúlyú fehérje A májban termelődik Minden transzferrin molekula két Fe 3+ (oxidált) iont köt meg A szérum vas 95%-át szállítja. Általában 30%-ban telitett vassal. Transzferrin Rutin laboratóriumi teszt a vas státus meghatározásához Régi vizsgálati módszer TVK (teljes vaskötő kapacitás) Magas szérum transzferrin szint: Alacsony vasraktár Alacsony szérum transzferrin szint: Magas vasraktár Más állapotokban Emelkedett szint : magas ösztrogén szint (terhesség,orális kontraceptívum) Csökkent szint: malnutrició, krónikus májbetegség, krónikus betegségek (pl. tumor), fehérjevesztéses állapotok, veleszületett hiány, újszülöttek, akut fázis fehérje (negatív hatás).
Transzferrin szaturáció Megadja %-os formában, hogy a transzferrin kötőhelyei hány százalékban telitettek vassal (TIBC,TVK) A szenzitivitás növelése érdekében két mérési paraméter eredményeit kombinálja Vas túlterhelés Magas szérum vas és alacsony transzferrin szint miatt: magas szaturáció (50 100%) A legjobb szérum marker az emelkedett vasháztartás kimutatására Használható a vas túlterhelés szűrésére
Fehérjék a vas metabolizmusában Transzferrin (2 Fe +++ ) szállító a plazmában Felszíni transzferrin receptor Ferritin (tároló fehérje) Hemosziderin vas túlterhelésnél, módosult ferritin forma Legújabban központi szerepet tulajdonítanak Hepcidin Ferroportin
Transzferrin receptor A transzferrinről átveszi és a sejtbe juttatja a vasat Felismeri és megköti a transzferrint Receptor + transzferrin endocitózis Vas bekerülése a sejtbe vastranszporteren keresztül (DMT1) Receptor + transzferrin visszatér a sejtfelszínre Transzferrin leválása a receptorról
Szolubilis transzferrin receptor Sejtfelszíni receptor csonka formája (fragment) Megtalálható a keringésben Magas szérum szint: vashiányban Alacsony szérum szint: vas túlterhelésben A vashiány diagnózisának felállításában, gyulladásos állapotokban van információs értéke
Vasraktár - Ferritin Vasraktár a májban és szinte az összes többi sejtben. 460,000 Da nagyságú fehérje Külső kagyló : apoferritin, 22 fehérje alegységből épül fel Súlyra 20% vasat, molekulánként 4.500 atom vasat képes megkötni. Kis része a keringésben is megtalálható (a szérum vas kevesebb mint 1%-át tartalmazza). Ellenőrzött formában raktározza és szabadítja fel a vasat a sejtekből.
Szérum ferritin Mérés Rutin laboratóriumi teszt vasraktárról ad felvilágosítást Alacsony szérum szint Vashiányra utal (magas specificitás) Magas szérum szint Vastúlterhelés A ferritin szint megnövekedhet a szérumban vashiányban is: Felszabadulás a szövetekből (hepatitis, leukaemia, lymphoma) Akut fázisfehérje (szövetkárosodás, fertőzés, tumor) A mérési eredmények értékelése Alacsony szint mindig vashiányra utal. Más tényezők elfedhetik a hiányt!
További fontos reguláló fehérjék DMT1 (divalens metall transzporterek, pl. enterocytákban) Ceruloplasmin, hephaestin (Fe ++ Fe +++ ) Haptoglobin (plazma Hgb kötés és prezentálás) Hemojuvelin (juvenilis hemochromatózis) mrns vas-felelős molekulák (Fe-S clusterek)
Vas felszívódás DcytB Redukció Fe +++ Fe ++ DMT1 Transzport a sejtekbe Ferritin Tárolás a sejtekben Hephaestin Oxidáció Fe ++ Fe +++ Ferroportin Transzport a sejtekből
VAS (felszívódás és portális forgalom)
Ferroportin és hepcidin A ferroportin az egyedüli fehérje, mely részt vesz a sejtek vas exportjában (makrofágok, enterocyták) A hepcidin a sejtek vaskészletét szabályozza a ferroportin gátlásával/megkötésével (internalizáció, degradáció) A hepcidin a májban szintetizálódik, baktericid sajátságú Gyulladásokban a hepcidin szintje emelkedett, csökkentve a hem szintézishez szükséges fokozott vas ellátást (anémia). A hepcidin-ferroportin interakció zavara vezet valószínüleg a hemochromatózis ismert formáihoz is
Hepcidin 25 aminosavból álló peptid, 2000-ben fedezték fel Antimikróbás hatás Hepatic bacteriocidal protein Fő vas szabályozó hormon a szervezetben A ferroportint inaktiválja Meggátolja a vas kijutását a vékonybélsejtekből Vasvesztés a széklettel a bélsejtek elvesztésekor Csökkent vasfelszívódást eredményez a vékonybélben A májban termelődő hepcidin a vékonybél szintjén ellenőrzi a vasfelszívódást, ezáltal a vasraktárakat HFE és haemojuvelin a hepcidin szabályozásában vesz részt
Hepcidin
Haemochromatosis Vastúlterheléses betegség Oka fokozott vasfelszívódás 1700 óta ismert betegség Érintett szervek: máj, hasnyálmirigy, bőr, szív, izületek, endokrin szervek (bronz diabétesz) Az egyén élete során fokozatosan akkumulálódik a vas (pozitív vas mérleg) Vastúlsúly az egyén 10-es és 20-as éveiben Lerakódás a szervekbe a beteg 30-as éveiben Szervkárosodás a beteg 40-es és 50-es éveiben Cirrhosis és májbetegség a megnövekedett mortalitás oka
Genetika - Haemochromatosis >95% a HFE gén szintjén előforduló (C282Y) mutáció Alacsony hepcidin szinttel társul, a ferroportin túlműködéséhez vezet A vas megnövekedett felszívódása a vékonybél szintjén Más mechanizmusok A DMT1 és a DcytB aktivitásának emelkedése Nem függ össze a hepcidin működésével Korlátozott előfordulás (1 50%) Más gének működése is szükséges
His63Asp Hfe Protein β2 microglobulin s s s s Cys282Tyr Cytosol COOH
Genetika - Haemochromatosis HFE génhez kötött Type 1 HFE defektus HFE génhez nem kötött Type 2a Haemojuvelin defektus Type 2b Hepcidin defektus Type 3 Transferrin receptor defektus Type 4 Ferroportin defektus
Klinikai megjelenés Cirrhosis Hepatocelluláris carcinoma Endocrinopathia Diabetes Hypogonadismus Cardiomyopathia Arthritis
C282Y Heterozygota állapot Cardiovascularis betegség Férfiakban emelkedett kockázat AMI-ra Nőkben emelkedett kockázat cardiovascularis elhalálozásra Diabetes Valószínűsithető az emelkedett kockázat?
A porfíriákról általában Ritka betegségcsoport, oka a haem bioszintézis enzimeinek működési zavara (enzim gyengeség). A porphyriák egy része autoszomális domináns módon öröklődik az érintett egyének 50%-a normál enzim aktivitással rendelkezik. Az érintett egyénekben a haem prekurzorok szaporodnak fel, melyek magas koncentrációban toxikusak. Bizonyos formáknál a betegség tüneteit súlyosbíthatják: gyógyszerek, kémiai anyagok, táplálékok és a napfény.
A pofiriák laboratóriuma Bioszintézis Enzimek Köztes metabolitok Kórképek, tünetek Diagnosztikus lehetőségek Vizelet metabolitok Vér plazma, vörösvértest (enzimek) Széklet Szövetminta
Delta-aminolevulinsav szintézis
DALA PBG
Porfirin váz
The main types of human porphyria Disorder Acute porphyrias ALA dehydratase deficiency porphyria (ADP) Acute intermittent porphyria (AIP) Enzyme defect Neuroviscera l crises Skin lesions Inheritance OMIM# ALAD + - AR 125270 PBGD + - AD 176000 Hereditary coproporphyria (HCP) CPO + + 1,2 AD 121300 Variegate porphyria (VP) PPOX + + 1,2 AD 600923 Non-acute porphyrias Congenital erythropoietic porphyria (CEP) Porphyria cutanea tarda (PCT) Erythropoietic protoporphyria (EPP) UROS - + 2 AR 263700 UROD - + 2 Complex 176090, 176100 FECH - + 3 AD 177000 1 Skin lesions and neurovisceral crises may occur alone or together; 2 fragile skin, blisters; 3 acute photosensitivity without fragile skin, blisters. AD:autosomal dominant AR: autosomal recessive. ALA: 5-aminolevulinate; PBGD: porphobilinogen deaminase (hydroxymethylbilane synthase); CPO:coproporphyrinogen oxidase; PPOX protoporphyrinogen oxidase; UROS: uroporphrinogen III synthase; UROD: uroporphyrinogen decarboxylase; FECH: ferrochelatase.
Akut intermittáló porphyria (AIA) PBG és DALA emelkedés (toxikus előanyagok) Oliguria Hiponatrémia Vízmérgezés Akut hasi tünetek Neurológiai kórjelek Intermittáló tüneteket súlyosbító faktorok Nincsenek bőrtünetek
Porphyria Cutanea Tarda (PCT) A leggyakrabban előforduló forma : prevalenciája 1: 5.000-1: 25.000 Lehet öröklött vagy szerzett Mindkét formának a máj uroporphyrinogén dekarboxiláz enzimének csökkent működése az oka Vas, halogénezett szénhidrogének csökkenthetik az enzim aktivitását Klinikai megjelenés: a fénynek kitett területek bullozus (hólyagos) dermatitisze A fényérzékenység oka az uroporphyrin + részlegesen a dekarboxilált porphyrinek jelenléte a bőrben Nincsenek neurológiai, pszihiátriai tünetek és hasi fájdalmak
Vastoxicitás A vas károsíthatja a szöveteket A hidrogén-peroxid szabadgyökké való átalakulását katalizálja A szabad gyökök megtámadhatják a: Sejtmembránokat Fehérjéket DNS -t Vas túlsúly: tumorok kapcsán, kardiális toxicitás, egyéb faktorok