کوفاکتورها و متابولیسم فلزات
عناصر موجود در بدن
کربن، هیدروژن، اکسیژن، و نیتروژن
Na, K, Ca, Mg, P, S, Cl
Fe, Cu, Zn, Se, Mn, Co
Cr, Mo, Ni, V
F, I
Metal
آهن Fe
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 سوال می کند. چرا؟
آهن
آهن موجود در هموگلوبین
فرم های مختلف مانند
سیتوکروم ها
آنزیم های آهن-سولفور دار
پروتئین ذخیره کننده آهن
پروتئین ناقل آهن
آهن موجود در میوگلوبین
آهن موجود در بدن
50 mg/Kg
حدود g 4-3 در یک انسان بزرگسال معمولی
آهن موجود در بدن
آهن کاربردی
آهن ذخیره ای
آهنی که در عملکرد پروتئین ها نقش دارد
فریتین
هموسیدرین
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
هِم (Heme)
فروپروتوپورفیرین (Fe-PP-IX)
سیتوکروم ها
کاتالاز
پراکسیداز
NO سنتاز
انتقال الکترون به وسیله سیتوکروم ها نقش آهن
آهن در ساختمان سیتوکروم c
انتقال الکترون به وسیله سیتوکروم ها نقش آهن
الکترون حاصل از واکنشهای اکسیداسیون
e-
Cyt b
Fe2+
Fe3+
e-
Cyt c
e-
Cyt a/a3
Fe2+
Fe2+
Fe3+
Fe3+
ساختمان مجموعه آهن و گوگرد در ساختمان پروتئین
بازگشت به شرح حال خانم م.آ.
پزشک برای تایید تشخیص، آزمایشات هماتولوژی بیوشیمیایی درخواست می کند.
آزمایشات متعدد هستند ولی دو تا از آنها عبارتند از:
TIBC (Total Iron Binding Capacity)
فریتین
انتقال آهن در سرم به وسیله ترانسفرین
Transferrin
Fe3+ (یون فریک)
در شرایط فیزیولوژیک طبیعی:
1/9 completely saturated
4/9 half saturated
4/9 unsaturated
میزان اشباع ترانسفرین در حالت طبیعی
30-33 %
Fe 2+ Fe3+
pH اسیدی
pH قلیایی و خنثی
فرو
فریک
سوال
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.
گیرنده ترانسفرین
انتقال آهن به داخل سلول توسط ترانسفرین و گیرنده آن
ترانسفرین متصل به آهن
ترانسفرین بدون آهن
1
4
3
2
لاکتوفرین lactoferrin
یک گلیکوپروتئین موجود در شیر.
دو جایگاه برای اتصال آهن دارد.
نقش:
خاصیت ضد میکروبی
تسهیل انتقال و ذخیره آهن در شیر
فریتین Ferritin مهمترین پروتئین ذخیره کننده آهن
آپوفریتین
فریتین
پوسته
پلی پپتیدی
هسته مرکزی
فریک-هیدروکسید-فسفات
L subunit
H subunit
تبدیل یون های
فرو به فریک
انتقال آهن از ترانسفرین به فریتین
ورود و خروج آهن از هسته مرکزی فریتین
فریتین
میزان فریتین متناسب با مقدار ذخیره آهن در بدن است
تنظیم مقدار آهن در بدن
IRP حاوی آهن
نمی تواند به IRE متصل شود
IRP بدون آهن
می تواند به IRE متصل شود
IRPs: Iron Regulatory Proteins
IRE: Iron Responsive Element
IRP-1
IRP-2
اتصال IRP به IRE
mRNA رسپتور ترانسفرین
افزایش سنتز پروتئین گیرنده ترانسفرین
mRNA فریتین
کاهش سنتز پروتئین آپوفریتین
mRNA گیرنده ترانسفرین
mRNA آپوفریتین
IRP-1
IRP-1
افزایش سنتز پروتئین گیرنده ترانسفرین
کاهش سنتز پروتئین آپوفریتین
ارزیابی بیوشیمیایی کم خونی فقر آهن
اندازه گیری فریتین
اندازه گیری هموگلوبین
TIBC: Total Iron Binding Capacity
Fe3+
Excess Fe3+
اندازه گیری مقدار آهن
TIBC
جذب آهن از روده باریک
آهن و TIBC در شرایط فیزیولوژیک و پاتولوژیک
Iron
TIBC
Iron overload
ارثی:
نقص ژنتیکی باعث جذب بیش از حد آهن می شود
idiopathic
hemochromatosis
کسانی که به دلیل کم خونی هایی مثل تالاسمی خون دریافت می کنند
درمان با شلاتورهای آهن مانند desferrioxamine
درمان با خونگیری های دوره ای
رسوب آهن به صورت هموسیدرین
اکسیداسیون آهن
Ferroxidase
Ferroxidase I (ceruloplasmin)
Ferroxidase II
Zn روی
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.
نقش بیوشیمیایی روی
آنزیم ها
کاتالیتیک
کو-کاتالیتیک
ساختمانی
RNA و DNA پلیمراز
سوپراکسید دیسموتاز
کربوکسی پپتیداز
لاکتات دهیدروژناز
آلدولاز
انگشت روی
قسمتی از ساختمان پروتئین هایی که به DNA (توالی افزاینده) متصل می شوند.
انگشت روی
برخی فاکتورهای رونویسی
گیرنده هورمون های استروئیدی
اهمیت روی در بدن
تقویت سیستم ایمنی و کاهش ابتلا به عفونت ها
رشد و تولید مثل
ترمیم زخم
دریافت و دفع روی
بیشتر روی پلاسما به آلبومین متصل می شود
مس Cu
Liver
کل مس بدن : حدود 100 mg
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.
سرولوپلاسمین
نقش در متابولیسم آهن :
فرواکسیداز I : تبدیل فرو به فریک
انتقال آهن از سیستم رتیکولواندوتلیال به پلاسما
بیماری ویلسون
نقص در انتقال مس به داخل صفرا
نقص در اتصال مس به سرولوپلاسمین
جهش ژنتیکی
تجمع مس در کبد، مغز و سایر بافتها
کاهش سرولوپلاسمین در خون
بیماری ویلسون
نارسایی پیشرونده کبد
عوارض عصبی
رسوب مس در قرنیه
علائم کمبود مس
عوارض نورولوژیک
کم خونی
کاهش مینرال ها در استخوان
شکنندگی عروق
نقش بیوشیمیایی مس
تشکیل ساختمان و فعالیت بسیاری از آنزیم ها
مثال:
سیتوکروم c- اکسیداز
آمین اکسیدازها
مونواکسیژنازها
لیزیل اکسیداز
سوپراکسید دیسموتاز
سنتز کلاژن
متابولیسم نوروترانسمیترها
دفاع بدن در برابر اکسیدان ها
ارزیابی مقدار مس در بدن
اندازه گیری مس پلاسما
اندازه گیری سرولوپلاسمین پلاسما
Mn منگنز
اهمیت منگنز
کوفاکتور
آرژیناز
ایزوسیترات دهیدروژناز
انولاز
فسفوترانسفرازها
تشکیل استخوان
سنتز پروتئوگلیکان ها در غضروف
سنتز هموگلوبین
Cr کروم
اهمیت کروم
تقویت کننده اثر انسولین
فاکتور تحمل گلوکز Glucose tolerance factor
کمبود عدم تحمل گلوکز
Co کبالت
اهمیت کبالت
شرکت در ساختمان ویتامین B12
حفظ عملکرد طبیعی مغز استخوان
Mo مولیبدن
اهمیت مولیبدن
شرکت در ساختمان زانتین اکسیداز
هیپوگزانتین
گزانتین
اسید اوریک
Se سلنیوم
آیا سلنیوم ریسک بیماریهای قلبی و سرطان را کاهش می دهد؟
سلنیوم به صورت سلنوسیستئین در ساختمان پروتئین ها وارد می شود
قرار گرفتن سلنوسیستئین در ساختمان پروتئین در فرایند ترجمه
سلنوپروتئین ها
گلوتاتیون پراکسیداز (glutathione peroxidase)
دیدیناز (deiodinase)
تیوردوکسین ردوکتاز (thioredoxin reductase)
سایر سلنوپروتئین ها (مانند سلنوپروتئین P)
فعالیت آنزیم گلوتاتیون پراکسیداز
2H2O
گلوتاتیون احیا
گلوتاتیون اکسید
گلوتاتیون پراکسیداز
H2O2
2GSH
GSSG