کوفاکتورها و متابولیسم فلزات

1. دانشگاه علوم پزشکی تهران دانشکده پزشکی پردیس همت گروه بیوشیمی کوفاکتورها ومتابولیسم فلزات دکتر میترا نوربخش

2. عناصر موجود در بدن کربن، هیدروژن، اکسیژن، و نیتروژن Na, K, Ca, Mg, P, S, Cl Metal Fe, Cu, Zn, Se, Mn, Co Cr, Mo, Ni, V F, I

3. آهن Fe

4. به شرح حال زیر توجه کنید • 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؟

5. فرم های مختلف مانند • سیتوکروم ها • آنزیم های آهن-سولفور دار • پروتئین ذخیره کننده آهن • پروتئین ناقل آهن آهن آهن موجود در بدن 50 mg/Kg حدود g 4-3 در یک انسان بزرگسال معمولی آهن موجود در هموگلوبین آهن موجود در میوگلوبین

6. آهن موجود در بدن آهن ذخیره ای آهن کاربردی آهنی که در عملکرد پروتئین ها نقش دارد هموسیدرین فریتین

7. آهن کاربردی • آهن موجود در پروتئین به صورت هِم • مثل هموگلوبین • آهن موجود در پروتئین به صورت مجموعه آهن و گوگرد • مثل سیتوکروم ها • کوفاکتور آنزیم ها • مثل آنزیم سوکسینات دهیدروژناز

8. هِم (Heme) فروپروتوپورفیرین (Fe-PP-IX)

9. سیتوکروم ها • کاتالاز • پراکسیداز • NO سنتاز

10. آهن در ساختمان سیتوکروم c

11. انتقال الکترون به وسیله سیتوکروم هانقش آهن Fe3+ Fe3+ Fe3+ الکترون حاصل از واکنشهای اکسیداسیون e- e- e- Cyt a/a3 Cyt c Cyt b Fe2+ Fe2+ Fe2+

12. ساختمان مجموعه آهن و گوگرددر ساختمان پروتئین

13. بازگشت به شرح حال خانم م.آ. • پزشک برای تأیید تشخیص، آزمایشات هماتولوژی بیوشیمیایی درخواست می کند. • آزمایشات متعدد هستند ولی دو تا از آنها عبارتند از: • TIBC(Total Iron Binding Capacity) • فریتین

14. انتقال آهن در سرم به وسیله ترانسفرین Fe3+ (یون فریک) • در شرایط فیزیولوژیک طبیعی: • 1/9 completely saturated • 4/9 half saturated • 4/9 unsaturated Transferrin میزان اشباع ترانسفرین در حالت طبیعی 30-33 % β1 -گلیکوپروتئین

15. فریک فرو Fe 2+ Fe3+ pH اسیدی pH قلیایی و خنثی

16. سؤال • چرا در هنگام عفونت نباید آهن مصرف کرد؟ • چرا مصرف بیش از حد آهن فرد را نسبت به عفونت آسیب پذیر می کند؟

17. اتصال آهن به ترانسفرین به طور کامل وابسته به اتصال یک آنیون به آن است که در حالت فیزیولوژیک این آنیون بیکربنات است.

18. گیرنده ترانسفرین هترودایمر پیوند دی سولفید

19. ترانسفرین متصل به آهن ترانسفرین بدون آهن انتقال آهن به داخل سلول توسط ترانسفرین و گیرنده آن 1 2 4 3

20. لاکتوفرینlactoferrin • یک گلیکوپروتئین موجود در شیر. • دو جایگاه برای اتصال آهن دارد. • نقش: • خاصیت ضد میکروبی • تسهیل انتقال و ذخیره آهن در شیر

21. فریتینFerritin مهمترین پروتئین ذخیره کننده آهن هسته مرکزی فریک-هیدروکسید-فسفات پوسته پلی پپتیدی آپوفریتین فریتین

22. L subunit H subunit تبدیل یون های فرو به فریک

23. انتقال آهن از ترانسفرین به فریتین Fe

24. میزان فریتین متناسب با مقدار ذخیره آهن در بدن است ورود و خروج آهن از هسته مرکزی فریتین فریتین

25. تنظیم مقدار آهن در بدن IRP-1 IRP-2 IRPs: Iron Regulatory Proteins IRE: Iron Responsive Element IRP حاوی آهن نمی تواند به IRE متصل شود IRP بدون آهن می تواند به IRE متصل شود

26. اتصال IRP به IRE افزایش سنتز پروتئین گیرنده ترانسفرین mRNA رسپتور ترانسفرین

27. کاهش سنتز پروتئین آپوفریتین mRNA فریتین

28. IRP-1 افزایش سنتز پروتئین گیرنده ترانسفرین mRNA گیرنده ترانسفرین IRP-1 کاهش سنتز پروتئین آپوفریتین mRNA آپوفریتین

29. TIBC: Total Iron Binding Capacity Fe3+ Excess Fe3+ TIBC اندازه گیری مقدار آهن

31. آهن و TIBC در شرایط فیزیولوژیک و پاتولوژیک Iron TIBC

32. Iron overload کسانی که به دلیل کم خونی هایی مثل تالاسمی خون دریافت می کنند ارثی: نقص ژنتیکی باعث جذب بیش از حد آهن می شود کبد سیروز و تومور کبد پانکراس دیابت ملیتوس قلب نارسایی قلبی درمان با شلاتورهای آهن مانند desferrioxamine idiopathic hemochromatosis درمان با خونگیری های دوره ای تجمع آهن

33. رسوب آهن به صورت هموسیدرین

34. اکسیداسیون آهن Ferroxidase Ferroxidase I (ceruloplasmin) Ferroxidase II

35. Zn روی

36. روی در بدن • مقدار کل روی در بدن : 1.5-2.5 g • بیشتر روی داخل سلول های عضلات ، استخوان، کبد و سایر بافتهای بدن است. • کمتر از 0.2% کل روی بدن در پلاسما است.

37. نقش بیوشیمیایی روی کاتالیتیک کو-کاتالیتیک ساختمانی انگشت روی آنزیم ها قسمتی از ساختمان پروتئین هایی که به DNA (توالی افزاینده) متصل می شوند. • RNA و DNA پلیمراز • سوپراکسید دیسموتاز • کربوکسی پپتیداز • لاکتات دهیدروژناز • آلدولاز مثال

38. انگشت روی • برخی فاکتورهای رونویسی • گیرنده هورمون های استروئیدی

39. اهمیت روی در بدن • تقویت سیستم ایمنی و کاهش ابتلا به عفونت ها • رشد و تولید مثل • ترمیم زخم

40. مس Cu

41. انتقال مس در پلاسما • 90% : متصل به سرولوپلاسمین • 6 اتم مس به هر مولکول سرولوپلاسمین متصل می شود. • 10%: متصل به آلبومین چون مس از آلبومین راحتتر جدا می شود، آلبومین در انتقال مس به بافتها اهمیت بیشتری دارد.

42. سرولوپلاسمین • نقش در متابولیسم آهن : • فرواکسیداز I : تبدیل فرو به فریک • انتقال آهن از سیستم رتیکولواندوتلیال به پلاسما

43. بیماری ویلسون جهش ژنتیکی نقص در انتقال مس به داخل صفرا نقص در اتصال مس به سرولوپلاسمین کاهش سرولوپلاسمین در خون تجمع مس در کبد، مغز و سایر بافتها

44. بیماری ویلسون • نارسایی پیشرونده کبد • عوارض عصبی • رسوب مس در قرنیه

45. علائم کمبود مس • عوارض نورولوژیک • کم خونی • کاهش مینرال ها در استخوان • شکنندگی عروق

46. نقش بیوشیمیایی مس • تشکیل ساختمان و فعالیت بسیاری از آنزیم ها • مثال: • سیتوکروم c- اکسیداز • آمین اکسیدازها • مونواکسیژنازها • لیزیل اکسیداز • سوپراکسید دیسموتاز متابولیسم نوروترانسمیترها سنتز کلاژن دفاع بدن در برابر اکسیدان ها

47. ارزیابی مقدار مس در بدن اندازه گیری سرولوپلاسمین پلاسما اندازه گیری مس پلاسما

48. Mnمنگنز

49. اهمیت منگنز • کوفاکتور • آرژیناز • ایزوسیترات دهیدروژناز • انولاز • فسفوترانسفرازها • تشکیل استخوان • سنتز پروتئوگلیکان ها در غضروف • سنتز هموگلوبین

50. Cr کروم