Порфирии биохимия. У гемоглобина есть молекулярные болезни

Порфирины представляют собой циклические соединения, образованные четырьмя пиррольными кольцами, связанными между собой метенильными мостиками (рис. 33.1). Характерным свойством порфиринов является их способность образовывать комплексы с ионами металлов, связывающимися с атомами азота пиррольных колец. Примерами служат железопорфирины, в частности гем, входящий в состав гемоглобина, и магний - содержащий порфирин хлорофилл - пигмент растений, участвующий в фотосинтезе.

В природе металлопорфирины связываются с белками, в результате образуются соединения, играющие важную роль в биологических процессах. К ним относятся:

A. Гемоглобин - железопорфирины, связанные с белком глобином. Гемоглобины обладают способностью обратимо связывать кислород, они транспортируют этот газ в системе кровообращения (см. гл. 6). Структура гема показана на рис. 6.2.

Б. Эритрокруорины - железопорфиринопротеины, находящиеся в крови и тканевых жидкостях некоторых беспозвоночных; выполняют такую же функцию, как и гемоглобин.

B. Миоглобины-дыхательные пигменты, находящиеся в мышечных клетках позвоночных и беспозвоночных. Примером служит миоглобин из сердечной мышцы лошади, закристаллизованный Теореллом

Рис. 33.1. Молекула порфина. Кольца обозначены цифрами I, II, III и IV. Места присоединения замещающих групп обозначены номерами 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. Метенильные мостики обозначены буквами .

Рис. 33.2. Уропорфирин III.

в 1934 г. Молекула миоглобина сходна по структуре с субъединицей гемоглобина.

Г. Цитохромы - соединения, функционирующие как переносчики электронов в окислительновосстановительных реакциях. Важным примером служит цитохром с, молекулярная масса которого составляет около 13000, содержащий 1 грамм - атом железа на моль белка.

Д. Каталазы - железопорфириновые ферменты; несколько каталаз получено в кристаллическом виде. В растениях каталазная активность незначительна, сходные функции у них выполняет другой железопорфириновый фермент - пероксидаза.

Е. Трнптофанпнрролаза. Этот фермент катализирует окисление триптофана в формилкинуренин. Он также является железопорфириновым белком.

Структура порфиринов

Встречающиеся в природе порфирины являются соединениями, у которых 8 атомов водорода порфиринового ядра замещены различными боковыми группами, как показано на рис. 33.1. Упрощенный способ изображения положения заместителей предложен Фишером: пиррольные кольца (без метенильных мостиков) изображаются как выступы крестообразной структуры, пронумерованные вершины которой являются местами присоединения заместителей (рис. 33.2). Различные порфирины показаны на рис. 33.2, 33.3 и 33.4; использованы следующие сокращения: А (ацетат) = - СН2СООН; Р (пропионат) = - СН,СН2СООН; М(метил) = - СН,; V (винил) = - СН = СН2.

Расположение замещающих группы А и Р в уропорфирине асимметрично (в кольце IV по сравнению с другими кольцами порядок присоединения ацетатных и пропионатных групп изменен на обратный). Порфирин с такого типа асимметричным замещением классифицируется как порфирин типа III. Порфирин с полностью симметричным расположением замещающих групп классифицируется как порфирин типа I. В природе встречаются только порфирины типа I и III, причем тип III встречается значительно чаще (рис. 33.3).

Оба соединения, приведенные на рис. 33.4, относятся к порфиринам типа III (метильные группы расположены асимметрично, как в копропорфирине типа III). Однако иногда их классифицируют как принадлежащие к типу IX, поскольку они оказались на девятом месте в серии изомеров, постулированных Гансом Фишером, автором пионерских исследований в области химии порфиринов.

Биосинтез порфиринов

Хлорофилл - растительный пигмент фотосинтезирующей системы и гем - железопротопорфирин гемоглобина животных синтезируются в живых клетках по общему метаболическому пути. Исходным материалом являются «активный сукцинат» - сукцинил-СоА, образующийся в митохондриях в реакциях цикла лимонной кислоты, и аминокислота глицин. Необходима также «активация» глицина пиридоксальфосфатом. Вероятно, глицин образует

Рис. 33.3. Уропорфирины и копропорфирины.

Рис. 33.4. Присоединение железа к протопорфирину приводит к образованию гема.

с пиридоксалем шиффово основание; далее а-углерод глицина присоединяется к карбонильному углероду сукцината. Продуктом реакции конденсации глицина с сукцинил-СоА является а-амино-Р-кетоадипиновая кислота, она быстро де-карбоксилируется с образованием -амино-левулината (АЛК) (рис. 33.5). Эта стадия катализируется ферментом -сннтазой. Вероятно, именно этот фермент является скорость - контролнрующнм при биосинтезе порфиринов в печени млекопитающих. Синтез аминолевулиновой кислоты происходит в митохондриях. В цитозоле фермент АЛК-дегидратаза катализирует конденсацию двух молекул AJIK с образованием двух молекул воды и одной молекулы порфобилиногена (рис. 33.5). АЛК-дегидратаза является Zn-содержащим ферментом и ингибируется ионами свинца.

Образование тетрапиррола (т. е. порфирина) осуществляется путем конденсации четырех монопирролов, образующихся из порфобилиногена (рис. 33.6). Несущий аминогруппу углерод молекулы порфобилиногена («бывший» а-углерод глицина) становится углеродом метиленовой группы (), соединяющей соседние пиррольные кольца в тетрапиррольную структуру. Хотя превращение порфибилиногена в порфирин может происходить просто при нагревании в кислой среде (например, в кислой моче), в тканях это превращение катализируется специфическими ферментами.

Как уже было отмечено выше, в природе встречаются только порфирины типов I и III; то обстоятельство, что более широко представлены изомеры типа III, можно объяснить тем, что биологически важные порфирины (гем и цитохромы) являются изомерами типа III.

В настоящее время детали образования уропорфириногенов путем конденсации порфобилиногенов не ясны. Образование из порфобилиногена уропорфириногена III, интермедиата при биосинтезе гема, катализируется комплексом двух ферментов.

Рис. 33.5. Биосинтез порфобилиногена. АЛК-синтаза находится в митохондриях, тогда как АЛК-дегидратаза находится в цитозоле.

Рис. 33.6. Превращение порфобилиногена в уропорфириногены.

Уропорфириноген-1-синтаза, называемая также порфобилиногендезаминазой, катализирует in vitro конденсацию порфобилиногена в уропорфириноген I (рис. 33.6). Однако в присутствии второго фермента - уропорфириноген-Ш-косннтазы в результате взаимодействия двух ферментов происходит образование уропорфириногена III, а не его симметричного изомера (уропорфириногена I) (рис. 33.6). При нормальных условиях образуется почти исключительно изомер типа III, но при некоторых видах порфирии (рассматриваемых ниже) синтезируются в значительном количестве изомеры типа I.

Обратите внимание, что в этих уропорфириногенах пиррольные кольца соединены метиленовыми мостиками, т.е. у них нет сопряженной системы. Поэтому эти соединения (и вообще все порфириногены) бесцветны. Однако порфириногены легко подвергаются автоокислению в соответствующие порфирины. Окисление стимулируется светом и уже образовавшимися порфиринами.

Уропорфириноген III превращается в копропорфириноген III путем декарбоксилирования всех ацетатных групп (А), вместо которых остаются метильные группы (М). Эта реакция катализируется уропорфириногендекарбокснлазон, которая также способна катализировать превращение уропорфириногена I в копропорфириноген I (рис. 33.7). Копропорфириноген III далее поступает в митохондрии, где превращается в протопорфириноген III, а затем в протопорфирин III. Это превращение, вероятно, включает несколько стадий. Митохондриальный фермент копропорфириногеноксидаза катализирует декарбоксилирование

Рис. 33.7. Декарбоксилирование уропорфириногенов с образованием копропорфириногенов (в цитозоле). А - ацетатная группа, М - метильная группа, Р - пропионильная группа

и окисление двух пропионовых боковых цепей, это приводит к образованию протопорфириногена. Этот фермент действует только на копропорфириноген типа III, чем, по-видимому, и объясняется отсутствие протопорфирина типа I в природных материалах. Окисление протопорфириногена в протопорфирин катализируется другим митохондриальным ферментом - протопорфириногеноксидазой. В печени млекопитающих превращение копропорфириногена в протопорфирин требует присутствия молекулярного кислорода.

Образование гема

Завершающей стадией синтеза гема является включение в протопорфирин двухвалентного железа; эта реакция катализируется митохондриальным ферментом гемсинтазой или феррохелатазой (рис. 33.4). Реакция легко идет и в отсутствие фермента, однако при добавлении тканевых препаратов ее скорость намного выше благодаря присутствию в тканях ферментов, катализирующих образование хелатов железа.

Сводная схема биосинтеза производных порфирина из порфобилиногена представлена на рис. 33.8. Биосинтез гема идет в большинстве тканей млекопитающих, за исключением зрелых эритроцитов, которые не содержат митохондрий.

Описанные выше порфириногены бесцветны и по сравнению с соответствующими окрашенными порфнринами содержат 6 дополнительных атомов водорода. В настоящее время ясно, что именно эти восстановленные порфирины (порфириногены), а не соответствующие порфирины являются интермедиатами при биосинтезе протопорфирина и гема.

Регуляция биосинтеза гема

Скорость-лимитирующей реакцией синтеза гема является конденсация сукцинил-СоА и глицина, приводящая к образованию АЛК (рис. 33.5); эта реакция катализируется синтазой аминолевулиновой кислоты (-синтазой). В нормальных тканях, способных осуществлять синтез гема, уровень АЛК-синтазной активности значительно ниже уровня других ферментов, участвующих в синтезе гема. Однако -синтаза является регуляторным ферментом. Полагают, что гем путем взаимодействия с молекулой апорепрессора является отрицательным регулятором синтеза АЛК-синтазы. Механизм репрессии схематически показан на рис. 33.9. Вероятно, на этой стадии происходит также ингибирование гемом по

Рис. 33.8. Стадии биосинтеза производных порфирина из порфобилиногена.

принципу обратной связи, однако главный регуляторный эффект гема состоит в том, что синтез -синтазы значительно ускоряется в отсутствие гема и замедляется в его присутствии. Скорость обновления -синтазы в печени млекопитающих в норме велика (время полужизни около 1 ч), что не является неожиданным для фермента, катализирующего скорость - лимитирующую реакцию.

Рис. 33.9. Регуляция синтеза гема на стадии, катализируемой АЛК-синтазой, по механизму репрессии и дерспрессии синтеза АЛК-синтазы с участием гема и его гипотетического апорепрессора. Штриховая линия показывает отрицательную регуляцию путем репрессии синтеза АЛК-синтазы.

Многие соединения различной структуры, включая применяемые в настоящее время инсектициды, канцерогенные и фармацевтические препараты, могут значительно повышать содержание в печени АЛК-синтазы. Большинство лекарственных соединений метаболизируется в печени системой, в которую входит специфический гемопротеин цитохром Р-450. В процессе метаболизма этих соединений значительно возрастает потребление гема системой цитохрома Р-450, в результате чего внутриклеточная концентрация гема снижается. Это в свою очередь вызывает дерепрессию синтеза АЛК-синтазы и как следствие - повышение скорости синтеза гема для обеспечения потребностей клетки.

На индукцию АЛК-синтазы в печени оказывают действие и некоторые другие факторы. Глюкоза может тормозить индукцию АЛК-синтазы; железо в хелатной форме оказывает синергический эффект при индукции печеночной АЛК-синтазы; стероиды способствуют дерепрессии АЛК-синтазы in vivo лекарственными препаратами. Введение же в организм гематина может препятствовать дерепрессии АЛК-синтазы (подобное же действие характерно и для гемопротеинов). В эритропоэтических тканях активность АЛК-синтазы возрастает при гипоксии, в то же время на активность АЛК-синтазы в печени гипоксия не оказывает влияния.

Важная роль этих регуляторных механизмов будет обсуждаться ниже, когда будут рассматриваться заболевания, относящиеся к группе порфирий.

Химия порфиринов

Благодаря присутствию третичных азотов в двух пирроленовых кольцах порфирины обладают свойствами слабых оснований. Порфирины же, содержащие карбоксильные группы в одной или нескольких боковых цепях, являются также и кислотами. Их изоэлектрические точки находятся в пределах значений в области этих значений порфирины легко выпадают в осадок.

Различные порфириногены бесцветны, тогда как все порфирины окрашены. При изучении порфиринов и их производных большое значение имеют характерные, для них спектры поглощения как в видимой, так и в ультрафиолетовой области. Примером может служить кривая поглощения раствора порфирина в 5%-ной соляной кислоте (рис. 33.10). Обратите внимание на резкий максимум поглощения вблизи длины волны 400 нм. Это отличительный признак порфинового ядра, характерный для всех порфиринов независимо от природы боковых цепей. Этот максимум называют полосой Соре, по имени ее первооткрывателя. Гематопорфирин в кислой среде имеет помимо полосы Соре два более слабых максимума при 550 и 592 нм.

Если растворы порфиринов в сильных минеральных кислотах или органических растворителях облучать ультрафиолетовым светом, они испускают

Рис. 33.10. Спектр поглощения гематопорфирина (-ный раствор гематопорфирина в 5%-ной ).

интенсивное красное флуоресцентное свечение. Эта флуоресценция столь характерна, что часто используется для обнаружения малых количеств свободных порфиринов. Поглощение и флуоресценция порфиринов обусловлены наличием двойных связей; как уже упоминалось, восстановление метенильных мостиков (путем присоединения водородов) в метиленовые приводит к образованию бесцветных порфиркногенов.

Присоединение металла к порфирину изменяет его спектр поглощения в видимой области. Примером может служить протопорфирин - предшественник гема, свободный от железа. В щелочном растворе в спектре порфирина имеется несколько узких и интенсивных полос поглощения (при 645, 591 и 540 нм), тогда как для гема характерна широкая полоса поглощения в виде плато, простирающегося от 540 до 580 нм.

Определение порфиринов

Копропорфирины и уропорфирины представляют значительный клинический интерес, поскольку при порфириях наблюдается увеличение экскреции этих соединений. Копропорфирины I и III растворимы в смесях эфира и ледяной уксусной кислоты, из которых их можно затем экстрагировать соляной кислотой. Уропорфирины, напротив, в этих смесях нерастворимы, но частично растворимы в этилацетате, и их можно экстрагировать соляной кислотой. Полученные солянокислые растворы при облучении ультрафиолетовым светом дают характерное красное флуоресцентное свечение. Характерные полосы поглощения могут быть зарегистрированы с помощью спектрофотометра.

Таблица 33.1. Верхние пределы нормальной экскреции порфиринов и их предшественников и содержание их в эритроцитах

В табл. 33.1 приведены верхние пределы нормальной экскреции порфиринов и их предшественников. У здоровых людей содержание в моче копропорфиринов составляет в среднем около на изомер типа I приходится в среднем , на изомер типа III - 53 . Отклонение от этого нормального соотношения при экскреции копропорфиринов типа I и III может служить диагностическим признаком при некоторых заболеваниях печени.

Последовательно образующиеся в процессе синтеза гема из АЛК интермедиаты становятся все более гидрофобными. Образование копропорфириногена сопровождается удалением ацетильных групп уропорфириногена; при превращении копропорфириногена в протопорфириноген происходит декарбоксилирование двух пропионильных групп. Это повышение гидрофобности отражается на распределении интермедиатов биосинтеза гема в составе мочи и фекалий. Более полярный уропорфириноген декретируется преимущественно с мочой, тогда как более гидрофобные копропорфириноген и протопорфириноген оказываются преимущественно в желчи и удаляются в составе фекалий.

Урс А. Мейер (Urs А. Меуег)

Порфирии представляют собой патологию, связанную с наследственными или приобретенными аномалиями биосинтеза гема. Порфирины, эти тетрапирроловые пигменты, выполняют роль промежуточных продуктов этого пути и образуются из предшественников - ?-аминолевулиновой кислоты (АЛК) и порфобилиногена. Гем, комплекс двухвалентного железа с протопорфирином IX, функционирует в качестве простетической группы гемопротеинов, таких как гемоглобин, цитохромы, каталаза и триптофаноксигеназа. Его биосинтез жизненно важен и происходит во всех аэробных клетках.

Примечание. +-экскреция усилена, ++-умеренно повышена, +++-резко повышена, (+)-усилена у некоторых

Рис. 312-2. Схема биосинтеза гема.

АЛК - ?-аминолевулиновая кислота, ПБГ - порфобилиноген, УРО`ГЕН - уропорфириноген, А - уксусная кислота, Р - пропионовая кислота, М - метил, V - винил.

Биохимические аспекты. Последовательность реакций синтеза гема из субстратов глицина и сукцинил-фермента А через АЛК и порфобилиноген (ПБК) катализируется четырьмя митохондриальными и четырьмя цитозольными ферментами (рис. 312-2). В регуляции биосинтеза гема в разных тканях существуют различия.

В печени скорость образования гема ограничивается реакцией, катализируемой АЛК-синтазой. Ферменты, действующие после АЛК-синтазы, определяются в избытке. Главным регулятором АЛК-синтазы служит конечный продукт всего пути - гем, который репрессирует фермент по механизму отрицательной обратной связи. Повышенные потребности в геме удовлетворяются путем новообразования АЛК-синтазы. Ее синтез в печени индуцируется большим числом жирорастворимых веществ, стероидами и химическими соединениями, которые служат субстратами и индукторами гемопротеиновых цитохромов P450 - конечных оксидаз на пути микросомного метаболизма фармакологических средств. Эта индукция модулируется многочисленными генетическими, метаболическими и факторами окружающей среды. При порфириях, при которых симптомы провоцируются некоторыми лекарственными препаратами, взаимозависимость синтеза гема и микросомального окисления этих препаратов приобретает большое значение.

В клетках костного мозга, в которых происходит полный синтез гема, ограничивающая скорость реакция также катализируется АЛК-синтазой, но о ее роли в синтезе гема во время деления, дифференцировки и созревания клеток эритроидного ряда известно мало. В процессе созревания этих клеток из них исчезают ядра и митохондрии" и, следовательно, митохондриальные ферменты синтеза гема, тогда как цитозольные ферменты, катализирующие реакции между АЛ К и копропорфириногеном, сохраняются. В связи с этим эритроциты можно использовать для диагностики порфирий, связанных с дефектом только цитозольного фермента.

Регуляция синтеза гема в костном мозге и печени различна. В печени основной детерминантой образования гема служит уровень АЛК-синтазы, тогда как в костном мозге синтез гема запускается сложным процессом дифференцировки эритроидной клетки. Именно поэтому, вероятно, дефекты ферментов синтеза гема в эритроидных клетках и печени проявляются по-разному.

Порфириногены занимают промежуточное положение между порфобилиногеном и протопорфирином. Они бесцветны и не флюоресцируют. За исключением протопорфирина, порфирины - это побочные продукты, которые покидают путь биосинтеза вследствие необратимого окисления соответствующего порфириногена. Порфирины не выполняют физиологической функции, но в силу своей окраски и флюоресценции определяют необычный цвет мочи и эритроцитов у некоторых больных.

От расположения двух замещенных боковых цепей на пирроловом кольце порфиринов зависят структурные типы изомеров, которые нумеруются от I до IV. В природе найдены только типы I и III, причем только тип III служит субстратом конечных этапов реакции, ведущей к образованию протопорфирина IX и гема. При распаде гема образуются не порфирины, а нециклические тетрапирролы, называемые желчными пигментами.

Врожденная эритропоэтическая порфирия

Определение. Врожденная эритропоэтическая порфирия (ВЭП, болезнь Гюнтера, врожденная светочувствительная порфирия, эритропоэтическая уропорфирия) - это редкое, рецессивно наследуемое заболевание, проявляющееся хронической светочувствительностью с обезображивающими повреждениями кожи и гемолитической анемией.

Генетика, частота и патогенез. Больные представляют собой гомозигот по аутосомно-рецессивному гену. У гетерозигот порфириновый обмен нарушается редко, внешне они выглядят здоровыми. Лежащий в основе болезни ферментный дефект не установлен, но может заключаться в функциональном неравновесии активностей порфобилиногендезаминазы и косинтазы уропорфириногена III. Эта аномалия экспрессируется исключительно в созревающих клетках эритроидного ряда и приводит к резкой гиперпродукции уропорфириногена I, тогда как продукция уропорфириногена III не изменяется или несколько повышена. Уропорфириноген I не может использоваться для синтеза гема, но превращается в копропорфириноген I. Уропорфирин I, копропорфириноген I и копропорфирин I накапливаются в тканях и в избыточных количествах экскретируются с мочой и калом.

Клинические проявления и диагностика. У больных порфирины накапливаются еще в период внутриутробного развития. Уже в родах или вскоре после них обычно начинает отделяться розовая или красная моча, тогда как светочувствительность кожи, периодический гемолиз и спленомегалия могут появиться позднее. Часто определяют гипертрихоз и окрашивание зубов и костей в красный цвет. Смерть может наступить уже в детстве. При более длительном выживании у больного появляются большие калечащие рубцы, особенно на коже пальцев рук, носа и ушей. В моче определяют большие количества уропорфирина I, копропорфирина и порфиринов с 7, 6, 5 и 3 карбоксильными группами, тогда как экскреция АЛ К и ПБГ не изменяется. В кале обнаруживают большие количества копропорфирина I. Нормобласты, ретикулоциты и эритроциты содержат большие количества уропорфирина I и малое количество копропорфириногена I. Нормобласты и ретикулоциты проявляют интенсивно красную флюоресценцию. В соответствии с нормальной экскрецией АЛ К и ПБГ неврологическая патология отсутствует.

Лечение. Необходимо исключить воздействие солнечного света. В некоторых случаях гемолитическая анемия, экскреция порфиринов и светочувствительность уменьшаются после спленэктомии. Применение инфузий гематина и перорального введения?-каротина пока не вышло за рамки эксперимента.

Печеночные порфирии

Три печеночные порфирии (ИОП, НКП и ПП) во многом сходны. Все они наследуются как аутосомный доминантный признак. Острые приступы угрожающей жизни неврологической патологии провоцируются разнообразными препаратами, гормонами и другими факторами, во время которых с мочой экскретируются большие количества АЛК и ПБГ, но виды порфиринов в моче и кале различны (см. рис. 312-1).

Интермиттирующая острая порфирия. Определение. Интермиттирующая острая порфирия [ИОП, острая интермиттирующая порфирия (ОИП), пирролопорфирия] характеризуется повторными приступами неврологических и психических симптомов. Светочувствительность отсутствует. Первично нарушается функция порфобилиногендезаминазы.

Генетика, частота и патогенез. Аномалия наследуется как аутосомный доминантный признак с непостоянной экспрессивностью. Аномальный ген встречается с частотой 1:10000-1:50000, но в некоторых регионах она может быть выше. Гомозиготы не встречались. Причина болезни заключается в частичной (50 %) недостаточности порфобилиногендезаминазы, превращающей ПБГ в уропорфириноген I. На генном уровне эта недостаточность может обусловливаться не одним, а несколькими механизмами, но наиболее частая мутация обусловливает уменьшение количества иммунореактивного фермента белка. В печени частичная недостаточность фермента приводит к повышению активности и/или индуцибельности АЛК-синтазы лекарственными средствами и другими факторами и, следовательно, к повышению образования и экскреции с мочой АЛК и ПБГ. В этих условиях порфирины не накапливаются, и поэтому светочувствительность кожи не повышена. При ИОП сниженная активность порфобилиногендезаминазы определяется в печени, эритроцитах, культуре кожных фибробластов, лейкоцитах и клетках амниотической жидкости. Таким образом, ферментный дефект имеет место и во внепеченочных тканях, но его метаболические последствия в них не проявляются. Недостаточность фермента при отсутствии приобретенных факторов необязательно приводит к клинически выраженной острой порфирии, и только у "/з больных и даже менее, страдающих этим генетическим дефектом, когда-либо возникает приступ порфирии. Связь между генетическим дефектом и неврологическими нарушениями остается невыясненной.

Клинические проявления и диагностика. Симптомы болезни редко появляются до пубертатного возраста. Обычно первым и наиболее ярким симптомом приступа порфирии служит боль в животе. Она может быть умеренной или очень сильной, коликообразной, локализованной или генерализованной, иррадиирует в спину или поясницу. Боль связана, вероятно, с автономной нейропатией, сопровождающейся нарушением двигательной активности желудочно-кишечного тракта с чередующимися спазматическими и расширившимися участками кишечника. Живот обычно мягкий, и боль при надавливании не усиливается. Из-за часто сопутствующих лихорадочного состояния и лейкоцитоза острый приступ порфирии может имитировать любой воспалительный процесс в брюшной полости. Часты выраженная рвота и запор. Неврологические и психические аномалии проявляются по-разному. Могут нарушаться функции периферических нервов, автономной нервной системы, ствола мозга, черепных нервов или головного мозга. Нередки тахикардия и лабильная гипертензия с постуральной гипотензией, задержка мочи и чрезмерная потливость. Гипертензия и тахикардия коррелируют с повышенной экскрецией катехоламинов. Периферическая нейропатия обусловливается вовлечением в процесс преимущественно двигательных нервов, но может присоединиться и чувствительный компонент. Глубокие сухожильные рефлексы снижены или отсутствуют. Типичны невритные боли в конечностях, области гипо- и парестезий, а также вялое свисание стоп и кистей. Может развиться параплегия или полная вялая квадриплегия. В прошлом основной причиной смерти служил паралич дыхательной мускулатуры. При вовлечении в процесс черепных нервов могут атрофироваться зрительный нерв, присоединяться офтальмоплегия и дисфагия. При более выраженных повреждениях ЦНС появляются бред, кома и судороги. Несмотря на обратимость нейропатии, остаточные парезы могут сохраняться в течение ряда лет после острого приступа. Многие больные в течение продолжительного времени остаются раздражительными, эмоционально неустойчивыми с сохраняющимися функциональными нарушениями. У 1/3 больных нарушается психика, могут развиться органический мозговой синдром с беспокойством, дезориентацией и зрительными галлюцинациями. Иногда определяется выраженная гипонатриемия. Это может быть обусловлено несколькими причинами (в том числе выведением натрия через желудочно-кишечный тракт, неоправданным введением жидкости и сольтеряющей формой нефропатии из-за токсического эффекта АЛК), но ведущей служит, по-видимому, неадекватная секреция антидиуретического гормона. В ряде случаев присоединяется столь выраженная гипомагниемия, что развивается тетания.

Острые приступы продолжаются в течение нескольких дней и даже месяцев и варьируют по частоте и тяжести. В периоды ремиссий симптомы болезни ослабляются или полностью исчезают. Клинические (и биохимические) проявления могут провоцироваться обычными (терапевтические) дозами барбитуратов, противосудорожных средств, эстрогенами, контрацептивами или алкоголем. Все эти вещества окисляются гемопротеинами системы цитохрома Р450. Во время острых приступов метаболизм некоторых из них в печени может нарушаться. У некоторых женщин ухудшение состояния коррелирует с менструальным циклом и латентная порфирия может стать явной в поздние сроки беременности или вскоре после родов. Приступы могут провоцироваться и длительным периодом сниженного потребления калорий (голодание).

Лабораторные данные. Для острых приступов характерна избыточная экскреция с мочой АЛК и ПБГ, причем по этому признаку ИОП не отличается от НКП или ПП. Уровень АЛК и ПБГ в моче не коррелирует с выраженностью симптоматики. Простым и надежным скрининг-тестом, помогающим диагностировать острый приступ ИОП, НКП и ПП, служит качественное определение порфобилиногена в моче (тесты Уотсона-Шварца или Хоша). При нейропсихических нарушениях эти тесты почти всегда положительны, однако для этого требуется, чтобы концентрация ПБГ в моче превышала верхнюю границу нормы в 3-5 раз. В связи с этим оба теста при латентной форме болезни или нормализации экскреции ПБГ после купирования приступа могут быть отрицательными. Иногда требуется количественное определение экскретируемых с мочой АЛК и ПБГ с помощью хроматографических методов. При латентной форме ИОП с нормальной экскрецией АЛК и ПБГ диагноз может быть установлен на основании результатов определения активности порфобилиногендезаминазы в эритроцитах, лейкоцитах или культивируемых фибробластах кожи. Однако у здоровых и больных ИОП эти результаты перекрываются, и точно поставить диагноз не всегда возможно.

При ИОП в соответствии с ферментным дефектом усилена экскреция предшественников порфиринов - АЛК и ПБГ, поэтому свежеполученная моча обычно бесцветна, содержит мало предобразованного уро- или копропорфирина. При стоянии она может темнеть, так как ПБГ спонтанно полимеризуется в уропорфирин и порфобилин - темно-коричневый пигмент неизвестного строения. У некоторых больных, однако, определяют достаточное количество образующихся неферментативным путем пигментов, чтобы придавать свежеполученной моче темно-красный цвет. Концентрация порфиринов в кале обычно находится в пределах нормы.

Общепринятые функциональные печеночные пробы не изменяются, за исключением усиления задержки бромсульфалеина. В периферической крови несколько уменьшена масса эритроцитов, уменьшается и объем крови или отмечается транзиторная нормохромная нормоцитарная анемия. Метаболические изменения в период острого приступа заключаются в гиперхолестеринемии на фоне повышения уровня липопротеинов низкой плотности, повышении уровня тироксина в сыворотке (без гипертиреоза), нарушении толерантности к глюкозе и 5а-восстановления тестостерона в печени. Связь этих аномалий с генетическим дефектом остается неясной.

Лечение. Лечение в период острого приступа при ИОП, НКП и ПП одинаково. Некоторые острые приступы можно, по-видимому, купировать путем введения больших количеств (500 г/сут) углеводов (глюкозный эффект), хотя объективных методов исследований эффективности этого лечения не проводилось. Рекомендуется внутривенное введение глюкозы со скоростью 20 г/ч. Если состояние больного за 48 ч непрерывного введения глюкозы не улучшится или если нейропсихическая симптоматика прогрессирует, следует ввести внутривенно гематин (4 мг/кг за 10-15 мин каждые 12 ч в течение 3-6 дней). Он имеется в продаже (пангематин) в виде лиофилизированного порошка. Растворы готовят непосредственно перед инфузией. При использовании гематина в рекомендованных дозах осложнения развиваются крайне редко. Иногда сообщают о тромбофлебите в месте инфузии, коагулопатии (проявляется тромбоцитопенией, удлинением протромбинового времени, некоторым изменением тромбопластинового времени и гипофибриногенемией) и гемолизе. Как гематин, так и глюкоза у экспериментальных животных противодействуют индукции печеночной АЛК-синтазы и за 48 ч могут нивелировать биохимические изменения и обусловить улучшение состояния больного. Для предупреждения и/или коррекции гипонатри-, гипомагни- и азотемии важно проводить поддерживающее лечение при тщательном контроле за состоянием водно-электролитного обмена. Тахикардию и гипертензию следует купировать бета-адреноблокаторами. Перечень «безопасных» или «вероятно безопасных» средств для больных с латентной или явной формой ИОП, НКП и ПП приведен в табл. 312-2. Если вовремя не установить диагноз при прогрессировании неврологической симптоматики, острые приступы сопряжены с высоким риском смерти. Большинство больных полностью выздоравливают, но неврологическая симптоматика может сохраняться в течение нескольких месяцев и лет. Наиболее важна профилактика острого приступа путем инструктажа больного о необходимости избегать воздействия провоцирующих факторов, например лекарственных веществ, стероидов, потребления алкоголя или намеренного голодания.

Таблица 312-2. Вещества, считающиеся безопасными (или вероятно безопасными) для больных с интермиттирующей острой порфирией, наследственной копропорфирией и пестрой порфирией

Наследственная копропорфирия

Определение и генетика. Наследственная копропорфирия (НКП) представляет собой печеночную порфирию, характеризующуюся приступами нейропсихических расстройств, идентичных таковым при ИОП и ПП. Кроме того, у некоторых больных повышена светочувствительность кожи. Первичный генетический дефект заключается в частичной недостаточности копропорфириногеноксидазы. Болезнь наследуется как аутосомный доминантный признак. Частота ее неизвестна, так как в большинстве случаев клиническая симптоматика отсутствует.

Патогенез и клинические проявления. При НКП экскретируются большие количества копропорфирина III, особенно с калом. Экскреция АЛК и ПБГ усиливается во время острых приступов (положительные тесты Уотсона-Шварца или

Хоша), но в период ремиссии она обычно остается в пределах нормы. Острые приступы неотличимы от таковых при ИОП и ПП и провоцируются теми же факторами. Светочувствительность кожи повышена примерно у "/з больных. Частичную недостаточность копропорфириногеноксидазы можно обнаружить в лейкоцитах и культуре кожных фибробластов.

Лечение идентично таковому при ИОП.

Пестрая порфирия

Определение. Пестрая порфирия (ПП, южноафриканская генетическая порфирия) характеризуется как острыми приступами нейропсихических нарушений, так и хронической чувствительностью кожи к солнечному свету и механическим травмам. Первичный ферментный дефект на пути синтеза гема заключается в частичной недостаточности протопорфириногеноксидазы.

Генетика, частота и патогенез. Пестрая порфирия наследуется как аутосомный доминантный признак. Она особенно распространена среди представителей европеоидной популяции Южной Африки, где ее частоту оценивают в 1:400, причем часто заболевают потомки женщин, эмигрировавших в Кейптаун из Голландии в 1688 г. В других регионах больные встречаются реже, но все же их выявляют во многих странах. Ферментный дефект обусловливает экскрецию больших количеств протопорфирина с желчью и калом (с менее выраженным усилением экскреции копропорфирина с калом) и АЛК, ПБГ и копропорфирина с мочой во время острых приступов.

Клинические проявления и диагностика. Явная ПП развивается обычно на втором-третьем 10-летии жизни. Клиника заключается в острых приступах болей в животе и нейропсихических нарушениях на фоне повреждения кожи, вызванного солнечными лучами. Неврологические и кожные проявления могут сосуществовать или появляются в разное время. У большинства больных, проживающих в Южной Африке, после незначительных механических травм на открытых участках кожи появляются ссадины, поверхностные эрозии и волдыри. На их месте часто остаются депигментированные или пигментированные рубцы. Заживление задерживается при вторичной инфекции. Кожа лица и рук у больных обычно гиперпигментирована, а женщины часто страдают гирсутизмом. Кожные повреждения неотличимы от таковых при хронической кожной порфирии (ХКП). Резкое обострение кожных изменений может быть связано со случайными заболеваниями печени, предположительно сопровождающимися снижением экскреции порфиринов с калом и одновременно усилением их экскреции с мочой. Острые приступы нейропсихических расстройств неотличимы от таковых при ИОП и НКП и провоцируются теми же факторами. Характерным химическим признаком служит постоянная экскреция больших количеств прото- и копропорфирина даже в тех случаях, когда клиническая симптоматика минимальна или вообще отсутствует. Количество протопорфирина превышает количество копропорфирина, т. е. ситуация обратна той, которая имеет место при НКП. Экскреция АЛК, ПБГ и порфиринов с мочой у больных при бессимптомной форме или у тех, у кого появляются только кожные изменения, либо не изменяется, либо несколько усилена. Во время острых приступов экскреция АЛК и ПБГ с мочой повышается (положительные тесты Уотсона-Шварца или Хоша), увеличивается и экскреция с мочой копропорфирина и уропорфирина. Содержание порфиринов в эритроцитах находится в пределах нормы, что отличает пеструю порфирию от протопорфирии.

Лечение. Профилактика и лечение при острых приступах инфузиями глюкозы и, возможно, гематина те же, что и при ИОП и НКП, хотя опыт применения гематина при ПП более ограничен. Рекомендуется избегать воздействия прямых солнечных лучей и носить защитную одежду (шляпы, перчатки). Прогноз сходен с таковым при ИОП или несколько более благоприятен.

Хроническая кожная порфирия

Определение. Хроническая кожная порфирия (ХКП, симптоматическая кожно-печеночная порфирия, симптоматическая порфирия) - наиболее распространенная из всех порфирий. Она характеризуется хроническими изменениями кожи, частой печеночной патологией (и печеночным сидерозом), особенностью экскреции порфиринов с мочой. Заболевание обусловлено, вероятно, врожденной или приобретенной недостаточностью печеночной уропорфириногендекарбоксилазы. Неврологические нарушения отсутствуют.

Генетика, частота и патогенез. Хроническую кожную порфирию считали приобретенным заболеванием из-за ее спорадического (и обычно несемейного характера) начала в зрелом возрасте и частой связи с алкогольным повреждением печени и ее сидерозом.

Распространенность болезни не установлена, но у больных алкоголизмом с перегрузкой железом развивается часто, как, например, среди племен банту в Южной Африке. Она может быть и семейной патологией, передаваясь как аутосомный доминантный признак с непостоянной экспрессивностью (семейная ХКП). Врожденный дефект заключается в некотором снижении активности уропорфириногендекарбоксилазы в печени, эритроцитах и культуре фибробластов. Клинически и химически выявлены латентные носители дефекта. При спорадической ХКП частичная недостаточность уропорфириногендекарбоксилазы обнаруживается только в печени. Неизвестно, является ли это результатом генетического или приобретенного (токсический) механизма. Недостаточность (какова бы ни была ее этиология) уропорфириногендекарбоксилазы, которая катализирует превращение уропорфириногена в копропорфириноген, приводит к нарушению печеночного синтеза гема с последующим развитием светочувствительности кожи только при воздействии дополнительных факторов, например перегрузки железом, обычно в сочетании с повреждением печени и длительным приемом эстрогенов. Механизм, посредством которого перегрузка железом и гормоны вызывают клиническую экспрессию латентной ХКП, неизвестен. В отличие от ИОП, НКП и ПП ферментный дефект при ХКП не служит результатом нарушенной регуляции в цепи реакций синтеза гема в печени, и активность АЛК-синтазы не изменяется или лишь несколько усиливается даже при явной патологии. Это, вероятно, объясняет отсутствие острых нейропсихических приступов, обычно нормальный уровень АЛК и ПБГ в моче и переносимость таких средств, как барбитураты.

Клинические проявления и диагностика. Единственным выраженным проявлением болезни служит повышенная светочувствительность кожи. Ее изменения идентичны таковым при ПП. Они обычно появляются исподволь, чаще всего у мужчин в возрасте 40-60 лет, и заключаются в усиленной пигментации кожи лица, повышении ее чувствительности к травмам, в эритеме, а также появлении пузырей и язв. Часто появляются склеродерматозные изменения и чрезмерный рост волос в области лба, скуловой области и предплечий.

Обычно выявляют патологию печени, часто связанную с алкоголизмом, и почти всегда - ее сидероз, хотя количество скопившегося железа варьирует и редко бывает значительным. Может наступить спонтанная ремиссия. Иногда клиническая симптоматика провоцируется эстрогенами (включая контрацептивы) или известными гепатотоксическими веществами. При ХКП увеличена частота сахарного диабета, кроме того, она сочетается с системной красной волчанкой и другими аутоиммунными синдромами.

Экскреция уропорфирина и в меньшей степени копропорфирина с мочой усиливается. Моча может иметь розовый или коричневый цвет. Экскреция АЛК и ПБГ с мочой обычно не изменяется (отрицательные тесты Уотсона-Шварца или Хоша). Кроме уропорфирина, основного порфирина мочи, в ней находят и промежуточные порфирины (в частности, гептакарбоксильный). Увеличение содержания порфиринов в кале выражено слабее и обычно ограничено копропорфириновой фракцией. Диагноз устанавливают на основании сочетания повышения светочувствительности кожи, печеночной патологии, повышенной экскреции уропорфирина с мочой, отсутствия увеличения предшественников порфиринов (АЛК, ПБГ) и нейропсихических приступов в анамнезе.

Приобретенная токсическая порфирия, напоминающая ХКП, может развиться у лиц, случайно подвергшихся воздействию гексахлорбензена, полихлорированных бифенилов, тетрахлордибензо-р-диоксина (ТХДД) и других полихлорированных углеводородов. Кроме того, известно несколько случаев ХКП, сочетающейся с доброкачественными или злокачественными первичными опухолями печени.

Лечение. Отказ от приема алкоголя обычно приводит к улучшению состояния больного. Выведение железа из печени путем повторных кровопусканий также может обусловливать длительную ремиссию: еженедельно или реже забирают 400 мл крови (или эквивалентное количество эритроцитов) при тщательном наблюдении за уровнем гемоглобина и белков плазмы. У больных, которым кровопускание противопоказано, вывести уропорфирины из печени и добиться ремиссии можно, вероятно, с помощью малых доз хлорохина (125 мг дважды в неделю). Однако он может оказывать токсическое действие на печень. Альтернативой служит также хелатообразующее средство дефероксамин. Местное экранирование от солнца и пероральный прием каротиноидов не оказывают защитного действия.

Протопорфирии

Определение. Протопорфирия (ПрП, эритропоэтическая протопорфирия, эритропеченочная протопорфирия) - заболевание, при котором некоторая светочувствительность кожи сочетается с высокой концентрацией протопорфирина в эритроцитах, обусловленной недостаточностью феррохелатазы. Протопорфирин может накапливаться и в печени.

Генетика, частота и патогенез. Протопорфирия наследуется как аутосомный доминантный признак с непостоянной экспрессивностью. Активность феррохелатазы, катализирующей включение двухвалентного железа в протопорфирин, снижена в костном мозге, периферической крови, печени и культивируемых фибробластах кожи. Эта недостаточность приводит к чрезмерному накоплению протопорфирина в зрелых нормобластах, ретикулоцитах и молодых эритроцитах. По мере старения эритроцитов протопорфирин поступает из них в плазму. Светочувствительность" кожи опосредуется протопорфирином плазмы и кожи и вызывается видимой частью спектра (380-560 нм). Светочувствительность кожи обнаруживает сезонную вариабельность. У некоторых больных печень принимает участие в избыточной продукции порфиринов или, наоборот, может поглощать протопорфирин из плазмы. Многие носители этого дефекта остаются клинически (и химически) здоровыми, и диагноз можно установить только с помощью исследования ферментов.

Клинические проявления и диагностика. Некоторая светочувствительность кожи возникает обычно в детстве. Пребывание на солнце приводит к появлению зуда, эритемы и иногда отека (солнечная крапивница). Через несколько часов или дней эти явления стихают, не оставляя рубцов. Кожные проявления могут возникать лишь после длительного пребывания на солнце. В других случаях начальные изменения кожи прогрессируют до хронической экзематозной фазы (солнечная экзема). При этом заболевании кожа достаточно устойчива к механическим воздействиям, на ней не образуются волдыри в отличие от ПП и ХКП. Не определяются также эритродонтия, гипертрихоз и гиперпигментация. Не наступает и приступов нейропсихических нарушений.

Протопорфирия - болезнь обычно доброкачественная, но может сопровождаться патологией печени, желчных путей или крови. При ней увеличивается частота холелитиаза, причем в состав желчных камней входит протопорфирин. Иногда патология печени вследствие отложения большого количества протопорфирина может прогрессировать до цирроза, приводящего к смерти больного, поэтому у каждого больного следует проводить обычные функциональные печеночные пробы. Нередко протопорфирия сопровождается некоторой анемией.

Диагноз основан на обнаружении высоких концентраций протопорфирина в эритроцитах. При флюоресцентной микроскопии можно видеть большое число флюоресцирующих красным цветом эритроцитов. Уровень протопорфирина может быть повышен и в плазме и кале, тогда как в моче его количество, а также АЛК и ПБГ обычно не изменяется.

Лечение. Местная защита от солнца обычно неэффективна. Пероральный прием?-каротина (обычно в виде смеси р-каротина и кантаксантина) существенно повышает переносимость солнечных лучей. Содержание каротина в сыворотке следует поддерживать на уровне 6000-8000 мкг/л.

Порфирины выполняют роль промежуточных продуктов этого пути и образуются из предшественников - d-аминолевулиновой кислоты (АЛК) и порфобилиногена (ПБГ).

Ниже указаны основные этапы синтеза гемма (в скобках указаны ферменты, которые воздействуя на субстрат стоящий с ними в одной строке образуют вещество в ниже идущей строке):

глицин + янтарная кислота – коэнзим А (АЛК-синтетаза)
альфа-амино-бета-кето-адипиновая кислота
дельта-аминолевулиновая кислота (АЛК-дегидрогеназа)
порфобилиноген (ПБГ-дезаминаза)
уропорфириноген lll (Декарбоксилаза)
копропорфириноген lll (КПГ-оксидаза)
протопорфириноген IX (Оксидаза)
протопорфирин IX (Гемсинтетаза)
гем (двухвалентное железо)
глобингемоглобин А

Следует заметить что из порфобилиногена могут образовываться уропорфириноген l и копропорфириноген l при блокировании нормального хода синтеза (значение в развитии порфирии см. далее)

Гем , комплекс двухвалентного железа с протопорфирином IX, функционирует в качестве простетической группы гемопротеинов, таких как гемоглобин, цитохромы, каталаза и триптофаноксигеназа. Его биосинтез жизненно важен и происходит во всех аэробных клетках.

Каждая порфирия характеризуется особенностями гиперпродукции, накопления и экскреции промежуточных продуктов биосинтеза гема. Эти особенности отражают метаболическую экспрессию дефицита отдельных ферментов биосинтеза.

К порфириям не следует относить приобретенные заболевания и интоксикации, при которых выявляется повышенное содержание порфиринов в моче (порфиринурия) или эритроцитах (порфиринемия).

Основные клинические проявления порфирии заключаются в перемежающихся приступах дисфункции нервной системы и/или чувствительности кожи к солнечным лучам.

Неврологический синдром обычно провоцируется приемом таких препаратов, как барбитураты, и заключается в:
болях в животе
периферической нейро¬патии
нарушениях психики

Нейропсихические симптомы появляются только при порфириях, при которых резко усилена продукция предшественников порфиринов - АЛК и порфобилиногена.

Патогенез неврологических нарушений неясен.

Светочувствительность кожи связана непосредственно с повышенным накоплением порфиринов, хотя при разных нарушениях кожные проявления неодинаковы.

Светочувствительность обусловлена фотодинамическим действием порфиринов и опосредуется, вероятно, образующимся синглет-кислородом с последующим развитием деструктивных процессов, таких как перекисное окисление липидов лизосомных мембран.

Доминантно наследуемые порфирии человека экспрессируются по-разному. Могут определяться лишь биохимические или ферментативные изменения. Подобное латентное течение болезни может оказаться одной из стадий или продолжается в течение всей жизни больного. В других случаях симптоматика может провоцироваться лекарственными препаратами, гормонами или повреждением печени.

Классификация

Порфирии подразделяют обычно на две основные группы в соответствии с основными местами синтеза гема, в которых проявляются «ошибки» метаболизма:
эритропоэтическая
печеночная

Единственная чисто эритропоэтическая форма порфирии - врожденная эритро-поэтическая (ВЭП)- встречается редко.

При протопорфирии (ПрП) порфирины накапливаются как в клетках эритроидного ряда, так и в печеночной ткани.

При интермиттирующей острой порфирии, наследственной копропорфирии и пестрой порфирии (соответственно ИОП, НКП и ПП) доминантно наследуемая недостаточность ферментов обусловливает нарушение биосинтеза гема преимущественно в печени без видимых нарушений образования гемоглобина.

Хроническую кожную порфирию (ХКП) ранее считали приобретенной печеночной. Однако у большинства (если не у всех) больных обнаруживают наследственную недостаточность уропорфириногендекарбоксилазы.

Приобретенную порфирию, напоминающую ХКП , обусловливают воздействие полихлорированных углеводородов и опухоли печени.

Отравление свинцом также сопровождается нарушением синтеза порфиринов и гема.

Некоторое усиление экскреции порфиринов или их предшественников с мочой, равно как и накопление порфиринов в эритроцитах, может сопровождать многие клинические состояния.

При вторичных феноменах симптомы и признаки порфирии отсутствуют.

Биохимические аспекты

Последовательность реакций синтеза гема из субстратов глицина и сукцинил-фермента А через АЛК и порфобилиноген (ПБГ) катализируется четырьмя митохондриальными и четырьмя цитозольными ферментами.

В регуляции биосинтеза гема в разных тканях существуют различия. В печени скорость образования гема ограничивается реакцией, катализируемой АЛК-синтазой. Ферменты, действующие после АЛК-синтазы, определяются в избытке. Главным регулятором АЛК-синтазы служит конечный продукт всего пути - гем, который репрессирует фермент по механизму отрицательной обратной связи. Повышенные потребности в геме удовлетворяются путем новообразования АЛК-синтазы. Ее синтез в печени индуцируется большим числом жирорастворимых веществ, стероидами и химическими соединениями, которые служат субстратами и индукторами гемопротеиновых цитохромов P450 - конечных оксидаз на пути микросомного метаболизма фармакологических средств. Эта индукция модулируется многочисленными генетическими, метаболическими и факторами окружа-ющей среды. При порфириях, при которых симптомы провоцируются некоторыми лекарственными препаратами, взаимозависимость синтеза гема и микросомального окисления этих препаратов приобретает большое значение.

В клетках костного мозга, в которых происходит полный синтез гема, ограничивающая скорость реакция также катализируется АЛК-синтазой, но о ее роли в синтезе гема во время деления, дифференцировки и созревания клеток эритроидного ряда известно мало. В процессе созревания этих клеток из них исчезают ядра и митохондрии и, следовательно, митохондриальные ферменты синтеза гема, тогда как цитозольные ферменты, катализирующие реакции между АЛК и копропорфириногеном, сохраняются. В связи с этим эритроциты можно использовать для диагностики порфирий, связанных с дефектом только цитозольного фермента.
Регуляция синтеза гема в костном мозге и печени различна. В печени основной детерминантой образования гема служит уровень АЛК-синтазы, тогда как в костном мозге синтез гема запускается сложным процессом дифференцировки эритроидной клетки. Именно поэтому, вероятно, дефекты ферментов синтеза гема в эритроидных клетках и печени проявляются по-разному.
Порфириногены занимают промежуточное положение между порфобилиногеном и протопорфирином. Они бесцветны и не флюоресцируют. За исключением протопорфирина, порфирины - это побочные продукты, которые покидают путь биосинтеза вследствие необратимого окисления соответствующего порфириногена. Порфирины не выполняют физиологической функции, но в силу своей окраски и флюоресценции определяют необычный цвет мочи и эритроцитов у некоторых больных.

От расположения двух замещенных боковых цепей на пирроловом кольце порфиринов зависят структурные типы изомеров, которые нумеруются от I до IV. В природе найдены только типы I и III, причем только тип III служит субстратом конечных этапов реакции, ведущей к образованию протопорфирина IX и гема. При распаде гема образуются не порфирины, а нециклические тетрапирролы, называемые желчными пигментами.

Врожденная эритропоэтическая порфирия

Врожденная эритропоэтическая порфирия (ВЭП) синонимы:болезнь Гюнтера, врожденная светочувствительная порфирия, эритропоэтическая уропорфирия) - это
редкое
рецессивно наследуемое заболевание
проявляющееся хронической светочувствительностью
проявляющееся обезображивающими повреждениями кожи
проявляющееся гемолитической анемией

Больные представляют собой гомозигот по аутосомно-рецессивному гену. У гетерозигот порфириновый обмен нарушается редко, внешне они выглядят здоровыми.

Патогенез

Лежащий в основе болезни ферментный дефект не установлен, но может заключаться в функциональном неравновесии активностей порфобилиногендезаминазы и косинтазы уропорфириногена III.

Эта аномалия экспрессируется исключительно в созревающих клетках эритроидного ряда и приводит к резкой гиперпродукции уропорфириногена I, тогда как продукция уропорфириногена III не изменяется или несколько повышена. Уропорфириноген I не может использоваться для синтеза гема, но превращается в копропорфириноген I. Уропорфирин I, копропорфириноген I и копропорфирин I накапливаются в тканях и в избыточных количествах экскретируются с мочой и калом.

Клиника

У больных порфирины накапливаются еще в период внутриутробного развития. Уже в родах или вскоре после них обычно начинает отделяться розовая или красная моча, тогда как светочувствительность кожи, периодический гемолиз и спленомегалия могут появиться позднее. Часто определяют гипертрихоз и окрашивание зубов и костей в красный цвет. Смерть может наступить уже в детстве.

При более длительном выживании у больного появляются большие калечащие рубцы, особенно на коже пальцев рук, носа и ушей.

Диагностика

В моче определяют большие количества уропорфирина I, копропорфирина и пор-фиринов с 7, 6,5 и 3 карбоксильными группами, тогда как экскреция АЛК и ПБГ не изменяется.

В кале обнаруживают большие количества копропорфирина I.

Нормобласты, ретикулоциты и эритроциты содержат большие количества уропорфи¬рина I и малое количество копропорфириногена I. Нормобласты и ретикулоциты проявляют интенсивно красную флюоресценцию. В соответствии с нормальной экскрецией АЛ К и ПБГ неврологическая патология отсутствует.

Лечение

Необходимо исключить воздействие солнечного света.

В некоторых случаях гемолитическая анемия, экскреция порфиринов и светочувствительность уменьшаются после спленэктомии.

Применение инфузий гематина и перорального введения b-каротина пока не вышло за рамки эксперимента.

Печеночные порфирии

Три печеночные порфирии (ИОП, НКП и ПП) во многом сходны . Все они наследуются как аутосомный доминантный признак. Острые приступы угрожающей жизни неврологической патологии провоцируются разнообразными препаратами, гормонами и другими факторами, во время которых с мочой экскретируются большие количества АЛК и ПБГ, но виды порфиринов в моче и кале различны.

Интермиттирующая острая порфирия.

Интермиттирующая острая порфирия (ИОП, острая интермиттирующая порфирия (ОИП), пирролопорфирия) характеризуется:
повторными приступами неврологических и психиче¬ских симптомов
светочувствительность отсутствует
первично нарушается функция порфобилиногендезаминазы

Аномалия наследуется как аутосомный доминантный признак с непостоянной экспрессивностью. Аномальный ген встречается с частотой 1:10000-1:50000, но в некоторых регионах она может быть выше. Гомозиготы не встречались.

Патогенез

Причина болезни заключается в частичной (50 %) недостаточности порфобилиногендезаминазы, превращающей ПБГ в уропорфириноген I. На генном уровне эта недостаточность может обусловливаться не одним, а несколькими механизмами, но наиболее частая мутация обусловливает уменьшение количества иммунореактивного фермента белка.

В печени частичная недостаточность фермента приводит к повышению активности и/или индуцибельности АЛК-синтазы лекарственными средствами и другими факторами и, сле-довательно, к повышению образования и экскреции с мочой АЛК и ПБГ. В этих условиях порфирины не накапливаются, и поэтому светочувствительность кожи не повышена.

При ИОП сниженная активность порфобилиногендезаминазы определяется в печени, эритроцитах, культуре кожных фибробластов, лейкоцитах и клетках амниотической жидкости.

Таким образом, ферментный дефект имеет место и во внепеченочных тканях, но его метаболические последствия в них не проявляются. Недостаточность фермента при отсутствии приобретенных факторов необязательно приводит к клинически выраженной острой порфирии, и только у /з больных и даже менее, страдающих этим генетическим дефектом, когда-либо возникает приступ порфирии. Связь между генетическим дефектом и неврологическими нарушениями остается невыясненной.

Клиническая картина

Симптомы болезни редко появляются до пубертатного возраста.
1. Обычно первым и наиболее ярким симптомом приступа порфирии служит боль в животе.
Она может быть умеренной или очень сильной, коликообразной, локализованной или генерализованной, иррадиирует в спину или поясницу.
Боль связана, вероятно, с автономной нейропатией, сопровождающейся нарушением двигательной активности желудочно-кишечного тракта с чередующимися спазматическими и расширившимися участками кишечника.
Живот обычно мягкий, и боль при надавливании не усиливается.
Из-за часто сопутствующих лихорадочного состояния и лейкоцитоза острый приступ порфирии может имитировать любой воспалительный процесс в брюшной полости.
Часты выраженная рвота и запор.

2. Неврологические и психические аномалии проявляются по-разному.
Могут нарушаться функции периферических нервов, автономной нервной системы, ствола мозга, черепных нервов или головного мозга.
Нередки тахикардия и лабильная гипертензия с постуральной гипотензией, задержка мочи и чрезмерная потливость.
Гипертензия и тахикардия коррелируют с повышенной экскрецией катехоламинов.
Периферическая нейропатия обусловливается вовлечением в процесс преимущественно двигательных нервов, но может присоединиться и чувствительный компонент.
Глубокие сухожильные рефлексы снижены или отсутствуют. Типичны невритные боли в конечностях, области гипо- и парестезий, а также вялое свисание стоп и кистей.
Может развиться параплегия или полная вялая квадриплегия.
В прошлом основной причиной смерти служил паралич дыхательной мускулатуры.
При вовлечении в процесс черепных нервов могут атрофироваться зрительный нерв, присоединяться офтальмоплегия и дисфагия.
При более выраженных повреждениях ЦНС появляются бред, кома и судороги.
Несмотря на обратимость нейропатии, остаточные парезы могут сохраняться в течение ряда лет после острого приступа.
Многие больные в течение продолжи¬тельного времени остаются раздражительными, эмоционально неустойчивыми с сохраняющимися функциональными нарушениями.
У 1/3 больных нарушается пси¬хика, могут развиться органический мозговой синдром с беспокойством, дезориентацией и зрительными галлюцинациями.
Иногда определяется выраженная гипонатриемия. Это может быть обусловлено несколькими причинами (в том числе выведением натрия через желудочно-кишечный тракт, неоправданным введением жидкости и сольтеряющей формой нефропатии из-за токсического эффекта АЛК), но ведущей служит, по-видимому, неадекватная секреция антидиуретического гормона.
В ряде случаев присоединяется столь выраженная гипомагниемия, что развивается тетания.
Острые приступы продолжаются в течение нескольких дней и даже месяцев и варьируют по частоте и тяжести. В периоды ремиссий симптомы болезни ослабляются или полностью исчезают.

Клинические и биохимические проявления могут провоцироваться обычными (терапевтические) дозами барбитуратов, противосудо¬рожных средств, эстрогенами, контрацептивами или алкоголем. Все эти вещества окисляются гемопротеинами системы цитохрома Р450. Во время острых приступов метаболизм некоторых из них в печени может нарушаться. У некоторых женщин ухудшение состояния коррелирует с менструальным циклом и латентная порфирия может стать явной в поздние сроки беременности или вскоре после родов. Приступы могут провоцироваться и длительным периодом сниженного потребления калорий (голодание).

Лабораторные данные

Для острых приступов характерна избыточ¬ная экскреция с мочой АЛК и ПБГ, причем по этому признаку ИОП не отличается от НКП или ПП. Уровень АЛК и ПБГ в моче не коррелирует с выраженностью симптоматики. Простым и надежным скрининг-тестом, помогающим диагностировать острый приступ ИОП, НКП и ПП, служит качественное определение порфобилиногена в моче (тесты Уотсона -Шварца или Хоша). При нейропсихических нарушениях эти тесты почти всегда положительны, однако для этого требуется, чтобы концентрация ПБГ в моче превышала верхнюю границу нормы в 3-5 раз. В связи с этим оба теста при латентной форме болезни или нормализации экскреции ПБГ после купирования приступа могут быть отрицательными. Иногда требуется количественное определение экскретируемых с мочой АЛК и ПБГ с помощью хроматографических методов.

При латентной форме ИОП с нормальной экскрецией АЛК и ПБГ диагноз может быть установлен на основании результатов определения активности порфобилиногендезаминазы в эритроцитах, лейкоцитах или культивируемых фибробластах кожи. Однако у здоровых и больных ИОП эти результаты перекрываются, и точно поставить диагноз не всегда возможно.

При ИОП в соответствии с ферментным дефектом усилена экскреция пред-шественников порфиринов - АЛК и ПБГ, поэтому свежеполученная моча обычно бесцветна, содержит мало предобразованного уро- или копропорфирина. При стоянии она может темнеть, так как ПБГ спонтанно полимеризуется в уропорфирин и порфобилин - темно-коричневый пигмент неизвестного строения. У некоторых больных, однако, определяют достаточное количество образующихся нефермента-тивным путем пигментов, чтобы придавать свежеполученной моче темно-красный цвет.

Концентрация порфиринов в кале обычно находится в пределах нормы.

Общепринятые функциональные печеночные пробы не изменяются, за исклю-чением усиления задержки бромсульфалеина.

В периферической крови несколько уменьшена масса эритроцитов, уменьшается и объем крови или отмечается транзиторная нормохромная нормоцитарная анемия.

Метаболические изменения в период острого приступа заключаются в гиперхолестеринемии на фоне повышения уровня липопротеинов низкой плотности, повышении уровня тироксина в сыворотке (без гипертиреоза), нарушении толерантности к глюкозе и 5а-восстановления тестостерона в печени. Связь этих аномалий с генетическим дефектом остается неясной.

Лечение
Лечение в период острого приступа при ИОП, НКП и ПП одинаково.
Некоторые острые приступы можно, по-видимому, купировать путем введения больших количеств (500 г/сут) углеводов (глюкозный эффект), хотя объек¬тивных методов исследований эффективности этого лечения не проводилось.
Реко¬мендуется внутривенное введение глюкозы со скоростью 20 г/ч. Если состояние больного за 48 ч непрерывного введения глюкозы не улучшится или если нейропсихическая симптоматика прогрессирует, следует ввести внутривенно гематин (4 мг/кг за 10-15 мин каждые 12 ч в течение 3-6 дней). Он имеется в продаже (пангематин) в виде лиофилизированного порошка. Растворы готовят непосредственно перед инфузией. При использовании гематина в рекомендованных дозах осложнения развиваются крайне редко. Иногда сообщают о тромбофлебите в месте инфузии, коагулопатии (проявляется тромбоцитопенией, удлинением протромбинового времени, некоторым изменением тромбопластинового времени и гипофибриногенемией) и гемолизе.
Как гематин, так и глюкоза у экспериментальных животных противодействуют индукции печеночной АЛК-синтазы и за 48 ч могут нивелировать биохимические изменения и обусловить улучшение состояния больного.
Для предупреждения и/или коррекции гипонатри-, гипомагни- и азотемии важно проводить поддерживающее лечение при тщательном контроле за состоянием водно-электролитного обмена.
Тахикардию и гипертензию следует купировать бета-адреноблокаторами.
Если вовремя не установить диагноз при прогрессировании неврологической симп-томатики, острые приступы сопряжены с высоким риском смерти.
Большинство больных полностью выздоравливают, но неврологическая симптоматика может сохраняться в течение нескольких месяцев и лет.
Наиболее важна профилактика острого приступа путем инструктажа больного о необходимости избегать воздействия провоцирующих факторов, например лекарственных веществ, стероидов, потребления алкоголя или намеренного голодания.

Наследственная копропорфирия

Наследственная копропорфирия (НКП) представляет собой печеночную порфирию, характеризующуюся приступами нейропсихических расстройств, идентичных таковым при ИОП и ПП.

У некоторых больных повышена светочувствительность кожи.
Первичный генетический дефект заключается в частичной недостаточности копропорфириногеноксидазы.
Болезнь наследуется как аутосомный доминантный признак.

Частота ее неизвестна, так как в большинстве случаев клиническая симптоматика отсутствует.

При НКП экскретируются большие количества копропорфирина III, особенно с калом.

Экскреция АЛК и ПБГ усиливается во время острых приступов (положительные тесты Уотсона -Шварца или Хоша), но в период ремиссии она обычно остается в пределах нормы. Острые приступы неотличимы от таковых при ИОП и ПП и провоцируются теми же факторами.

Светочувствительность кожи повышена примерно у 1/3 больных. Частичную недостаточность копропорфириногеноксидазы можно обнаружить в лейкоцитах и культуре кожных фибробластов.
Лечение идентично таковому при ИОП.

Пестрая порфирия

Пестрая порфирия (ПП, южноафриканская генетическая порфирия) характеризуется как острыми приступами нейропсихических нарушений, так и хронической чувствительностью кожи к солнечному свету и механическим травмам.

Первичный ферментный дефект на пути синтеза гема заключается в частичной недостаточности протопорфириногеноксидазы.
Пестрая порфирия наследуется как аутосомный доминантный признак.

Она особенно распространена среди представителей европеоидной популяции Южной Африки, где ее частоту оценивают в 1:400. В других регионах больные встречаются реже, но все же их выявляют во многих странах.

Ферментный дефект обусловливает экскрецию больших количеств протопорфирина с желчью и калом (с менее выраженным усилением экскре¬ции копропорфирина с калом) и АЛК, ПБГ и копропорфирина с мочой во время острых приступов.

Явная ПП развивается обычно на втором-третьем 10-летии жизни.

Клиника заключается в острых приступах болей в животе и нейропсихических нарушениях на фоне повреждения кожи, вызванного солнечными лучами.
Неврологические и кожные проявления могут сосуществовать или появляются в разное время. У большинства больных, проживающих в Южной Африке, после незначительных механических травм на открытых участках кожи появляются ссадины, поверхностные эрозии и волдыри. На их месте часто остаются депигментированные или пигментированные рубцы. Заживление задерживается при вторичной инфекции. Кожа лица и рук у больных обычно гиперпигментирована, а женщины часто страдают гирсутизмом. Кожные повреждения неотличимы от таковых при хронической кожной порфирии (ХКП). Резкое обострение кожных изменений может быть связано со случайными заболеваниями печени, предположительно сопровождающимися снижением экскреции порфиринов с калом и одновременно усилением их экскреции с мочой.
Острые приступы нейропсихических расстройств неотличимы от таковых при ИОП и НКП и провоцируются теми же факторами.
Характерным химическим признаком служит постоянная экскреция больших количеств прото- и копропорфирина даже в тех случаях, когда клиническая симптоматика минимальна или вообще отсутствует. Количество протопорфирина превышает количество копропорфирина, т. е. ситуация обратна той, которая имеет место при НКП. Экскреция АЛК, ПБГ и порфиринов с мочой у больных при бессимптомной форме или у тех, у кого появляются только кожные изменения, либо не изменяется, либо несколько усилена.

Во время острых приступов экскреция АЛК и ПБГ с мочой повышается (положительные тесты Уотсона - Шварца или Хоша), увеличивается и экскреция с мочой копропорфирина и уропорфирина. Содержание порфиринов в эритроцитах находится в пределах нормы, что отличает пеструю порфирию от протопорфирии.

Лечение - профилактика и лечение при острых приступах инфузиями глюкозы и, возможно, гематина те же, что и при ИОП и НКП, хотя опыт применения гематина при ПП более ограничен. Рекомендуется избегать воздействия прямых солнечных лучей и носить защитную одежду (шляпы, перчатки). Прогноз сходен с таковым при ИОП или несколько более благоприятен.

Хроническая кожная порфирия

Хроническая кожная порфирия (ХКП, симптоматическая кожно-печеночная порфирия, симптоматическая порфирия) - наиболее распространенная из всех порфирий.

Она характеризуется хроническими изменениями кожи, частой печеночной патологией (и печеночным сидерозом), особенностью экскреции порфиринов с мочой.

Заболевание обусловлено, вероятно, врожденной или приобретенной недостаточностью печеночной уропорфириногендекарбоксилазы.

Неврологические нарушения отсутствуют.

Хроническую кожную порфирию считали приобретенным заболеванием из-за ее спорадического (и обычно несемейного характера) начала в зрелом возрасте и частой связи с алкогольным повреждением печени и ее сидерозом.

Распространенность болезни не установлена, но у больных алкоголизмом с перегрузкой железом развивается часто, как, например, среди племен банту в Южной Африке.

Она может быть и семейной патологией , передаваясь как аутосомный доминантный признак с непостоянной экспрессивностью (семейная ХКП).

Врожденный дефект заключается в некотором снижении активности уропорфириноген-декарбоксилазы в печени, эритроцитах и культуре фибробластов. Клинически и химически выявлены латентные носители дефекта.

При спорадической ХКП частичная недостаточность уропорфириногендекарбоксилазы обнаруживается только в печени. Неизвестно, является ли это результатом генетического или приобретенного (токсический) механизма. Недостаточность (какова бы ни была ее этиология) уропорфириногендекарбоксилазы, которая катализирует превращение уро-порфириногена в копропорфириноген, приводит к нарушению печеночного синтеза гема с последующим развитием светочувствительности кожи только при воздействии дополнительных факторов, например перегрузки железом, обычно в сочетании с повреждением печени и длительным приемом эстрогенов.

Механизм, посредством которого перегрузка железом и гормоны вызывают клиническую экспрессию латентной ХКП, неизвестен.

В отличие от ИОП, НКП и ПП ферментный дефект при ХКП не служит результатом нарушенной регуляции в цепи реакций синтеза гема в печени, и активность АЛК-синтазы не изменяется или лишь несколько усиливается даже при явной патологии. Это, вероятно, объясняет отсутствие острых нейропсихических приступов, обычно нормальный уровень АЛК и ПБГ в моче и переносимость таких средств, как барбитураты.

Клинические проявления - единственным выраженным проявлением болезни служит повышенная светочувствительность кожи. Ее изменения идентичны таковым при ПП. Они обычно появляются исподволь, чаще всего у мужчин в возрасте 40-60 лет, и заключаются в усиленной пигментации кожи лица, повышении ее чувствительности к травмам, в эритеме, а также появлении пузырей и язв. Часто появляются склеродерматозные изменения и чрезмерный рост волос в области лба, скуловой области и предплечий.

Обычно выявляют патологию печени, часто связанную с алкоголизмом, и почти всегда - ее сидероз, хотя количество скопившегося железа варьирует и редко бывает значительным. Может наступить спонтанная ремиссия.

Иногда клиническая симптоматика провоцируется эстрогенами (включая контрацептивы) или известными гепатотоксическими веществами. При ХКП увеличена частота сахарного диабета, кроме того, она сочетается с системной красной волчанкой и другими аутоиммунными синдромами.

Экскреция уропорфирина и в меньшей степени копропорфирина с мочой усиливается. Моча может иметь розовый или коричневый цвет. Экскреция АЛК и ПБГ с мочой обычно не изменяется (отрицательные тесты Уотсона-Шварца или Хоша). Кроме уропорфирина, основного порфирина мочи, в ней находят и промежуточные порфирины (в частности, гептакарбоксильный). Увеличение содержания порфиринов в кале выражено слабее и обычно ограничено копропорфириновой фракцией.

Диагноз устанавливают на основании сочетания повышения светочувствительности кожи, печеночной патологии, повышенной экскреции уропорфирина с мочой, отсутствия увеличения предшественников порфиринов (АЛК, ПБГ) и нейропсихических приступов в анамнезе.

Приобретенная токсическая порфирия, напоминающая ХКП, может развиться у лиц, случайно подвергшихся воздействию гексахлорбензена, полихлорированных бифенилов, тетрахлордибензо-р-диоксина (ТХДД) и других полихлорированных углеводородов. Кроме того, известно несколько случаев ХКП, сочетающейся с доброкачественными или злокачественными первичными опухолями печени.

Лечение . Отказ от приема алкоголя обычно приводит к улучшению состояния больного. Выведение железа из печени путем повторных кровопусканий также может обусловливать длительную ремиссию: еженедельно или реже забирают 400 мл крови (или эквивалентное количество эритроцитов) при тщательном наблюдении за уровнем гемоглобина и белков плазмы. У больных, которым кровопускание противопоказано, вывести уропорфирины из печени и добиться ремиссии можно, вероятно, с помощью малых доз хлорохина (125 мг дважды в неделю). Однако он может оказывать токсическое действие на печень. Альтернативой служит также хелатообразующее средство дефероксамин. Местное экранирование от солнца и пероральный прием каротиноидов не оказывают защитного действия.

Протопорфирии

Протопорфирия (ПрП, эритропоэтическая протопорфирия, эритропеченочная протопорфирия)- заболевание, при котором некоторая светочувствительность кожи сочетается с высокой концентрацией протопорфирина в эритроцитах, обусловленной недостаточностью феррохелатазы. Протопорфирин может накапливаться и в печени.

Протопорфирия наследуется как аутосомный доминантный признак с непостоянной экспрессивностью.

Активность феррохелатазы, катализирующей включение двухвалентного железа в протопорфирин, снижена в костном мозге, периферической крови, печени и культивируемых фибробластах кожи. Эта недостаточность приводит к чрезмерному накоплению протопорфирина в зрелых нормобластах, ретикулоцитах и молодых эритроцитах. По мере старения эритроцитов протопорфирин поступает из них в плазму.

Светочувствительность кожи опосредуется протопорфирином плазмы и кожи и вызывается видимой частью спектра (380-560 нм). Светочувствительность кожи обнаруживает сезонную вариабельность.

У некоторых больных печень принимает участие в избыточной продукции порфиринов или, наоборот, может поглощать протопорфирин из плазмы.

Многие носители этого дефекта остаются клинически (и химически) здоровыми, и диагноз можно установить только с помощью исследования ферментов.

Клинические проявления . Некоторая светочувствительность кожи возникает обычно в детстве. Пребывание на солнце приводит к появлению зуда, эритемы и иногда отека (солнечная крапивница). Через несколько часов или дней эти явления стихают, не оставляя рубцов. Кожные проявления могут возникать лишь после длительного пребывания на солнце. В других случаях начальные изменения кожи прогрессируют до хронической экзематозной фазы (солнечная экзема). При этом заболевании кожа достаточно устойчива к механическим воздействиям, на ней не образуются волдыри в отличие от ПП и ХКП. Не определяются также эритродонтия, гипертрихоз и гиперпигментация. Не наступает и приступов нейропсихических нарушений.
Протопорфирия - болезнь обычно доброкачественная, но может сопровождаться патологией печени, желчных путей или крови. При ней увеличивается частота холелитиаза, причем в состав желчных камней входит протопорфирин. Иногда патология печени вследствие отложения большого количества протопорфирина может прогрессировать до цирроза, приводящего к смерти больного, поэтому у каждого больного следует проводить обычные функциональные печеночные пробы. Нередко протопорфирия сопровождается некоторой анемией.

Диагноз основан на обнаружении высоких концентраций протопорфирина в эритроцитах. При флюоресцентной микроскопии можно видеть большое число флюоресцирующих красным цветом эритроцитов. Уровень протопорфирина может быть повышен и в плазме и кале, тогда как в моче его количество, а также АЛК и ПБГ обычно не изменяется.

Лечение . Местная защита от солнца обычно неэффективна. Пероральный прием b-каротина (обычно в виде смеси р-каротина и кантаксантина) существенно повышает переносимость солнечных лучей. Содержание каротина в сыворотке следует поддерживать на уровне 6000-8000 мкг/л.

Участвующих в синтезе гема, за исключением аминолевулинатсинтазы. При этих заболеваниях отмечают снижение образования гема. Поскольку гем - аллостерический ингибитор аминолевулинатсинтазы, то активность этого фермента повышается, и это приводит к накоплению промежуточных продуктов синтеза гема - аминолевулиновой кислоты и порфириногенов (уропорфирогена I, выделяющегося в больших количествах с мочой, т.к. он не дает нужного протопорфирина IX, нужного для синтеза гема).

При тяжёлых формах порфирии наблюдают нейропсихические расстройства, нарушения функций РЭС, повреждения кожи. Порфириногены не окрашены и не флуоресцируют, но на свету они легко превращаются в порфирины. В этом случае моча окрашена в красный цвет. Последние проявляют интенсивную красную флуоресценцию в ультрафиолетовых лучах. В коже на солнце в результате взаимодействия с порфиринами кислород переходит в синглетное состояние. Синглетный кислород вызывает ускорение ПОЛ клеточных мембран и разрушение клеток, поэтому порфирии часто сопровождаются фотосенсибилизацией и изъязвлением открытых участков кожи. Нейропсихические расстройства при порфириях связаны с тем, что аминолевулинат и порфириногены являются нейротоксинами. Такие больные на фоне анемии, испытывают неосознанную потребность в свежей крови.

Иногда при лёгких формах наследственных порфирии заболевание может протекать бессимптомно, но приём лекарств, являющихся индукторами синтеза аминолевулинатсинтазы, может вызвать обострение болезни. Индукторами синтеза аминолевулинатсинтазы являются такие известные лекарства , как сульфаниламиды, барбитураты, диклофенак, вольтарен, стероиды, гестагены. В некоторых случаях симптомы болезни не проявляются до периода полового созревания, когда повышение образования β-стероидов вызывает индукцию синтеза аминолевулинатсинтазы. Порфирии наблюдают и при отравлениях солями свинца, так как свинец ингибирует аминолевулинатдегидратазу и феррохелатазу. Некоторые галогенсодержащие гербициды и инсектициды являются индукторами синтеза аминолевулинатсинтазы, поэтому попадание их в организм сопровождается симптомами порфирии.

При изучении статической биохимии были рассмотрены виды гемоглобина, гемоглобинозы и значение 2,3-дифосфоглицерата. (Образование токсичных форм кислорода и роль пентозного цикла распада глюкозы, обеспечивающего целостность эритроцита см. в темах «Биологическое окисление» и «Анаэробное окисление глюкозы».)

Выше указывалось, что регуляторную функцию биосинтеза гема выполняет железо и его особенности обмена.

Обмен железа

Содержание и функция железа . В организме содержится 4-5 г железа: в виде резервного (1/4) и функционально-активного (3/4). 62-70 % железа находится в гемоглобине эритроцитов, 5-10 % - в миоглобине, остальное - в тканях, где оно участвует во многих метаболических процессах: в составе энзимов-цитохромов, которые обеспечивают митохондриальный транспорт электронов, синтез ДНК и деление клеток, метаболизм гормонов мозгового вещества надпочечников, детоксикационные механизмы, с участием цитохрома Р 450 . Резервное железо постоянно переходит в функциональное и обратно. Так, за счет повторного использования костный мозг получает ежесуточно 20-25 мг железа.

Потребность. Ежедневная потребность в железе, абсорбируемом из пищи в организме человека, составляет: у детей от 0 до 4 месяцев жизни - 0,5 мг/день, от 1 года до 12 лет- 1,0 мг/день, женщины детородного периода - 2,8 мг/день (во время менструации потери железа составляют от 5 до 45 мг), молодые мужчины - 1 мг/день, старики - 0,9 мг/день, беременные женщины - 3-3,5 мг/день. В организм последних за время беременности должно поступать до 1 г железа (500 мг железа используется для синтеза дополнительного количества гемоглобина в организме беременной, 300 мг Fe 2+ необходимо формирующемуся плоду и 200 мг Fe 2+ компенсируют естественные потери металла организмом беременной женщины).

Всасывание железа . В пище железо в основном находится в окисленном состоянии (Fe 3+) в виде солей или в составе белков. Его освобождение происходит в кислой среде желудка , а в 12-перстной кишке восстанавливается до Fe 2+ аскорбиновой кислотой и всасывается в кишечнике из пищи. Fe 2+ в кишечном содержимом вначале связывается с белком-рецептором на поверхности эпителия слизистой оболочки кишки (b3-интегрином), что необходимо для перехода его через мембрану клетки слизистой в цитозоль. Далее, образовав комплекс с цитозольным транспортным белком-мобилферрином, Fe 2+ пересекает клетку эпителия слизистой кишечника, оставаясь в этом комплексе вплоть до поступления Fe 2+ в капиллярную сеть кишечника. Апоферритин улавливает избыточное железо в клетках слизистой оболочки кишечника. Трансляция этого белка также зависит от IRE элемента на м-РНК, к которому присоединяется избыток железа и инициирует синтез апофферитина. Образуется ферритин, который слущивается с эпителия кишечника при превышении потребности железа в организме.

Факторы, влияющие на абсорбцию железа. Абсорбции железа эпителиальными клетками желудочно-кишечного тракта способствуют сниженное насыщение трансферрина железом и повышенная эритропоэтическая активность крови. Абсорбция снижается при увеличении концентрации железа в клетках слизистой оболочки кишечника. В кишечнике более эффективна абсорбция Fe 2+ , чем Fe 3+ .

Поэтому аскорбиновая кислота, фруктоза, аминокислоты (цистеин, метионин) поддерживают двухвалентную форму железа и ускоряют его абсорбцию. В кишечнике лучше абсорбируется биодоступное железо, входящее в состав гема (мясные продукты, кровяная колбаса), чем железо из пищи растительного происхождения. Абсорбция Fe 2+ в желудочно-кишечном тракте зависит от возраста человека, функционального состояния его организма. Она наиболее высокая у детей первых месяцев жизни и достигает 57 %, у 7- 10-летних -7,75-17,75 %, у взрослых мужчин и женщин - 1,1-11,2 % и у беременных женщин - 20 % от поступившего в желудочно-кишечный тракт железа.

Транспорт железа. С выходом в кровоток двухвалентное железо окисляется до трехвалентного белком плазмы крови церрулоплазмином (ферроксидазой) и присоединяется к трансферрину, гликопротеину плазмы крови. Трансферрином Fe 3+ доставляется к тканям и используется в митохондриях эритробластов для синтеза гема, депонируется в макрофагах в виде резерва. Скорость поступления железа в неэритроидные клетки зависит от количества белков – рецепторов трансферрина в их мембране. Синтез рецепторов как и апоферритина регулируется на уровне трансляции этих белков и зависит от содержания железа в клетке. Однако, в отличие от апоферритина, железочувствительные элементы IRE м-РНК рецепторов находятся на 3′ конце. При низких концентрациях железа IRE железочувствительный белок защищает м-РНК рецепторов от разрушения и количество рецепторов увеличивается. При повышении содержания железа в клетке, как указывалось ранее, трансляция апоферритина ускоряется, а скорость синтеза рецепторов трансферрина снижается. Таким образом, эти механизмы регулируют содержание и использование железа для синтеза железосодержащих белков.

Плазма содержит от 1,8 до 2,6 мг/л трансферрина, 1 мг которого связывает 1,25 мкг Fe. В общем объеме плазмы содержится около 3 мг Fe 2+ . В норме лишь 1/3 трансферрина плазмы насыщена железом. Количество железа, которое может быть связано трансферрином, называется общей железосвязывающей способностью крови и в норме составляет 250-400 мкг % (45- 72 мкмоль/л). Концентрация железа в сыворотке крови колеблется от 50 до 160 мкг % (9-29 мкмоль/л). С мочой выводится за сутки 60-100 мкг железа.

Резервирование. Освобождение железа из комплекса трансферрин - железо обеспечивается энергией молекул АТФ, образуемых в эритробластах. Молекула трансферрина, отдавшая железо, смещается с мембранного участка молекулами трансферрина , связанными с железом, поскольку их сродство к рецепторам более сильное. Железо, поступившее в эритробласт, используется в митохондриях для синтеза гема и депонируется в эритробласте в виде резерва. В макрофагах печени и костного мозга резервное железо депонируется в молекуле ферритина. Внутри лизосом молекулы ферритина образуют большие аморфные нерастворимые агрегаты - гемосидерин. Его накопление в клетках печени и селезенке может привести к повреждению функций этих органов. Таким образом, ферритин и гемосидерин - это формы резервного железа в клетках. Из клеточного резерва железо освобождается в двухвалентном состоянии (благодаря энзиму ксантиноксидазе, аскорбиновой кислоте и др.), затем церулоплазмин окисляет Fe 2+ до трехвалентного состояния, Fe 3+ соединяется с трансферрином и транспортируется с плазмой крови к эритробластам. Печень может депонировать до 700 мг железа. Гемосидерин плохо растворим в воде и содержит 37% железа. Накопление гранул гемосидерина в печени, селезенке, поджелудочной железе приводит кповреждению этих органов – гемохроматозу (отложение пигмента ржавого цвета). Накопление гемосидерина в β-клетках панкреса приводит к их разрушению и как следствие, к сахарному диабету; в печени гемосидерин вызывает цирроз; в миокардиоцитах – сердечную недостаточность. К гемохроматозу могут привести частые переливания крови, в этих случаях больных лечат препаратами, связывающими железо.

Анемии. Дефицит железа в организме человека приводит к развитию гипохромной анемии и к гипоксии. Содержание гемоглобина в отдельном эритроците составляет 27,5-33,2 пикограмма. Снижение этой величины свидетельствует о гипохромном, увеличение - о гиперхромном содержании гемоглобина в эритроцитах. Этот показатель имеет диагностическое значение. Например, гиперхромия эритроцитов характерна для В 2 -дефицитной анемии, гипохромия - для железодефицитной анемии.

Анемия может развиться и при недостатке меди, входящей в состав трансферина, кобальта - составной части эритропоэтина , витамина В 12 , фолиевой кислоты, ионов натрия и хлора, участвующих в образовании соляной кислоты, необходимой для всасывания в кровь витамина В 12 ; нарушении синтеза гема; мутации в генах гемоглобина (гемоглобинозы); при обширном гемолизе эритроцитов; кровопотерях; при заболеваниях печени; почечной недостаточности; при инфекционных заболеваниях и т.д.

Дыхательная функция крови

Эритроциты являются главным участником транспорта газов кровью за счет гемоглобина. Олигомерная структура гемоглобина обеспечивает быстрое насыщение его кислородом в легких, так как каждый протомер (22) за счет Fe 2+ присоединяет координационной связью молекулу кислорода О 2 . Кислород, присоединяясь к первой -частице гемоглобина, вызывает конформационные изменения в последующих протомерах, что приводит к увеличению сродства к кислороду (4-я -субчастица в 300 раз скорее присоединяет молекулу кислорода, по сравнению с первой ). Благодаря кооперативной работе протомеров кривая насыщения гемоглобина кислородом имеет S – образную форму и характеризует сродство гемоглобина кислороду (см. физиологию). Эта кооперативность обеспечивает не только связывание максимального количества кислорода, но и освобождение его в тканях. Этому способствуют Н + и СО 2 , в свою очередь, кислород ускоряет высвобождение СО 2 и Н + в легочной ткани. Эта аллостерическая зависимость между присоединением Н + , О 2 и СО 2 получила название эффекта Бора. Присоединение О 2 и его отдача тканям происходит в результате разницы парциального давления кислорода в воздухе, альвеолах и тканях (в воздухе – 157 мм рт.ст., в альвеолах – 100, в тканях 35 мм рт.ст. соответственно). При насыщении гемоглобина кислородом увеличивается кислотность гемоглобина, причем HHbO 2 как кислота сильнее Н 2 СО 3 , а последняя сильнее дезоксигемоглобина HHb. Известно, что сильные кислоты вытесняют более слабые из их солей. СО 2 в тканях образуется в результате метаболизма (реакции декарбоксилирования); в эритроцитах работает карбоангидраза – фермент катализирующий обратимую реакцию:

СО 2 + Н 2 О  КА Н 2 СО 3 .

В эритроцитах превалируют соли К + , в плазме – Na + .

H HbO 2  H 2 CO 3  H Hb

Углекислый газ более растворим и каждые 100 мл плазмы может перенести 6 – 8%  13 мл 100 мл крови всего углекислого газа, 12% за счет карбгемоглобина , когда СО 2 присоединяется к -NH 2 полипептидных  и -цепей, и основное количество СО 2 переносится бикарбонатным путем (80%), когда в эритроцитах тканей образуется НСО 3  , а в альвеолах НСО 3  превращается в Н 2 СО 3 и посылает в выдыхаемый воздух СО 2 .

Ионы Н + , СО 2 уменьшают сродство гемоглобина к О 2 . Помимо этого отдачу О 2 тканям повышает 2,3-бифосфоглицерат БФГ, синтезируемый эритроцитами в процессе гликолиза из 1,3-бифосфоглицерата

N БФГ - 5 ммоль/л крови, при понижении парциального давления О 2 (у горцев) концентрация БФГ = 8 мл/л, что увеличивает снабжение тканей кислородом, т.е спасает их от гипоксии. Такая гипоксия называется экзогенной . Однако она может возникнуть и в шахтах, при неполадках в системах кислородообеспечения летательных аппаратов, подводных лодок, наркозной аппаратуры.

Гипоксия может возникнуть и при патологических процессах в связи с нарушением проходимости дыхательных путей (спазм, инородные тела, воспалительный процесс), уменьшением дыхательной поверхности легких (отек, пневмония). Обычно такая гипоксия сопровождается гиперкапнией (накопление углекислого газа). Сердечно-сосудистый тип гипоксии наблюдается при нарушении кровообращения; кровяной тип возникает при уменьшении эритроцитной массы или понижении содержания гемоглобина, отравлении угарным газом и т.д. Наконец, тканевой тип гипоксии обуславливается нарушением способности тканей поглощать кислород (отравление цианидами или другими ингибиторами биологического окисления, повреждения мембранных структур клетки, или нарушение синтеза ферментов биоокисления).

Буферные системы крови

Кровь способна противодействовать изменению рН при увеличении концентрации Н + или щелочных ионов, т.е. поддерживать постоянство значения своего рН, которое в норме колеблется от 7,37 до 7,44. Снижение величины рН ниже 6,8 или возрастание до 8,0 несовместимые с жизнью, в клинике практически не встречаются. Кровь представляет собой взвесь клеток в жидкой среде, поэтому ее кислотно-основное равновесие поддерживается совместным участием буферных систем плазмы и клеток крови.

Такие системы состоят из слабой кислоты и ее соли с сильным основанием или слабого основания с солью сильной кислоты. Важнейшими буферными системами крови являются бикарбонатная, фосфатная, белковая и наиболее мощная гемоглобиновая.

Бикарбонатная буферная система - с амая управляемая система внеклеточной жидкости: на ее долю приходится около 10% всей буферной емкости крови. В данной системе донором протонов является Н 2 СО 3 , а акцептором бикарбонат-ион НСО 3  .

При выделении в кровь больших количеств кислых продуктов , водородные ионы Н + взаимодействуют с НСО 3  образуя Н 2 СО 3 , которая выделяет СО 2 через легкие в результате их гипервентиляции. Если в крови увеличивается количество оснований, то они взаимодействуют со слабой угольной кислотой, образуя ионы бикарбонатов и воду. При этих взаимодействиях не происходит заметных сдвигов в величине рН и в плазме задерживается некоторое количество СО 2 в результате гиповентиляции легких. Данная буферная система тесно связана с гемоглобиновой системой , которая в 9 раз мощнее бикарбонатного буфера и составляет 75% всей буферной емкости крови.

Участие гемоглобина в регуляции рН крови связано с его ролью в транспорте кислорода и углекислого газа. Диссоциация кислотных групп гемоглобина меняется от его насыщения кислородом (ННbO 2 более сильная кислота, нежели HHb). В паре с ними работают их соли KHbO 2 и KHb, выполняющие функции сопряженных оснований. Системы гемоглобина и оксигемоглобина являются взаимопревращающимися и существуют как единое целое. Кислые соединения реагируют с калиевой солью гемоглобина: KHb + H 2 CO 3  KHCO 3 + HHb, что поддерживает рН крови в пределах допустимых величин. В капиллярах легких HHbO 2 подкисляет кровь и понижает щелочной резерв.

Белковая буферная система имеет меньшее значение для поддержания кислотно-основного равновесия (14%) в плазме крови, чем другие буферные системы. Благодаря наличию кислотно-основных групп (-СОО  и -N + H 3) она может быть донором протонов и их акцептором, в результате чего эффективна в области значений рН 7,2-7,4.

Фосфатная буферная система составляет 1% от буферной системы крови и представляет собой сопряженную кислотно-основную пару Н 2 РО 4  (донор протонов) и НРО (акцептор протонов). В крови соотношение НРО:Н 2 РО 4   составляет 4:1 и ее максимальная буферная емкость проявляется вблизи рН 7,2. Органические фосфаты также обладает буферной емкостью, но мощность их слабее.

Нарушения кислотно-основного равновесия (КОР)

Если компенсаторные механизмы организма не могут предотвратить сдвиги концентрации водородных ионов, то КОР нарушается и могут наблюдаться два противоположных состояния – ацидоз и алкалоз.

При ацидозе рН крови уменьшается и ниже 6,8 – вызывает смерть, если рН возрастает до 8, то такое состояние также не совместимо с жизнью.

В зависимости от механизмов развития нарушений КОР, выделяют дыхательный и метаболический ацидоз (или алкалоз).

Дыхательный ацидоз возникает в результате гиповентиляции легких при уменьшении объема дыхания (астма, эмфизема, отек легких), что ведет к накоплению СО 2 и Н 2 СО 3 в плазме (гиперкапния). рН крови снижается и повышается выведение с мочой свободных кислот или их аммонийных солей.

Метаболический ацидоз - частая и тяжелая форма нарушения КОР, обусловлен накоплением в тканях органических кислот (лактата или кетоновых тел). Такое возможно при голодании, лихорадке и особенно при диабете при недостаче инсулина. Метаболический ацидоз ведет к компенсаторному выделению СО 2 в бикарбонатной системе, а это в свою очередь ведет к понижению и НСО 3  , что ведет к неблагоприятным последствиям.

Дыхательный алкалоз возникает при резко усиленной вентиляции легких, сопровождающейся быстрым выделением из организма СО 2 и развитием гипокапнии (понижение парциального давления углекислого газа в крови). Данный вид алкалоза наблюдается при вдыхании чистого кислорода, пребывание в разреженной атмосфере, при возбуждении дыхательного центра барбитуратами и т.п. За несколько минут внеклеточная жидкость может иметь значение рН до 7,65 и при этом снижается щелочной резерв крови ввиду превращения НСО 3  в Н 2 СО 3 .

Метаболический алкалоз развивается при потере большого количества кислых эквивалентов (неукротимая рвота, всасывание основных эквивалентов кишечного сока и накопление основных эквивалентов в тканях). При метаболическом алкалозе повышается концентрация НСО 3  в плазме, компенсирующая урежением частоты дыхания с задержкой СО 2 . Кислотность мочи и содержание NH 3 в ней понижены.

В клинической практике специальными приборами измеряют рН, Р СО2 (парциальное давление углекислого газа) и концентрацию бикарбоната в плазме. Норма НСО 3   = 25 ммоль/л, Р СО 2 = 53,3 гПа (40 мм рт.ст.), Н 2 СО 3   = 0,625 мл/л.

ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ ПО БИОХИМИИ КРОВИ

Гем является простетической группой многих белков: гемоглобина, миоглобина, цитохромов митохондриальной ЦПЭ, цитохрома Р 450 , участвующего в микросомальном окислении. Ферменты каталаза, пероксидаза, цитохромоксидаза содержат гем в качестве кофермента.

Все клетки организма имеют гемсодержащие белки, поэтому синтез гема идёт во всех клетках, за исключением эритроцитов, не имеющих, как известно, белоксинтезирующей системы.

При распаде гема в клетках РЭС образуется жёлчный пигмент билирубин. Дальнейший катаболизм билирубина в печени, кишечнике и почках приводит к образованию конечных продуктов распада гема стеркобилина и уробилина, содержащихся, соответственно, в кале и моче. Железо, освобождающееся при распаде гема, снова используется для синтеза железосодержащих белков.

I. СТРОЕНИЕ И БИОСИНТЕЗ ГЕМА а. строение гема

Гем состоит из иона двухвалентного железа и порфирина (рис. 13-1). В основе структуры пор-фиринов находится порфин. Порфин представляет собой четыре пиррольных кольца, связанных между собой метеновыми мостиками (рис. 13-1). В зависимости от структуры заместителей в кольцах пирролов различают несколько типов порфиринов: протопорфирины, этиопорфи-рины, мезопорфирины и копропорфирины. Протопорфирины - предшественники всех других типов порфиринов.

Гемы разных белков могут содержать разные типы порфиринов (см. раздел 6). В геме гемоглобина находится протопорфирин IX, который имеет 4 метильных, 2 винильных радикала и 2 остатка пропионовой кислоты. Железо в геме находится в восстановленном состоянии (Fе +2) и связано двумя ковалентными и двумя координационными связями с атомами азота пиррольных колец. При окислении железа гем превращается

в гематин (Fe 3 +). Hаибольшее количество гема содержат эритроциты, заполненные гемоглобином, мышечные клетки, имеющие миоглобин, и клетки печени из-за высокого содержания в них цитохрома Р 450 .

б. биосинтез гема

Гем синтезируется во всех тканях, но с наибольшей скоростью в костном мозге и печени (рис. 13-2). В костном мозге гем необходим для синтеза гемоглобина в ретикулоцитах, в гепато-цитах - для образования цитохрома Р 450 .

Первая реакция синтеза гема - образование 5-аминолевулиновой кислоты из глицина и сукцинил-КоА (рис. 13-3) идёт в матриксе митохондрий, где в ЦТК образуется один из субстратов этой реакции - сукцинил-КоА. Эту реакцию катализирует пиридоксальзависимый фермент 5-аминолевулинатсинтаза.

Из митохондрий 5-аминолевулиновая кислота поступает в цитоплазму. В цитоплазме проходят промежуточные этапы синтеза гема: соединение 2 молекул 5-аминолевулиновой кислоты в молекулу порфобилиногена (рис. 13-4), дезаминирование порфобилиногена с образованием гидроксиметилбилана, ферментативное превращение гидроксиметилбилана в молекулу уропорфобилиногена III, декар-боксилирование последнего с образованием копропорфириногена III. Гидроксиметилбилан может также неферментативно превращаться в уропорфириноген I, который декарбоксилиру-ется в копропорфириноген I. Из цитоплазмы копропорфириноген III опять поступает в митохондрии, где проходят заключительные реакции синтеза гема. В результате двух последовательных окислительных реакций коп-ропорфириноген III превращается в протопор-фириноген IX, а протопорфириноген IX - в протопорфирин IX. Фермент феррохелатаза, присоединяя к протопорфирину IX двухвалентное железо, превращает его в гем (рис. 13-2). Источником железа для синтеза гема служит депонирующий железо белок ферритин. Син-

Рис. 13-1. Строение порфина (А), протопорфирина IX (Б) и гема гемоглобина (В). Порфин - циклическая структура, состоящая из четырёх пиррольных колец, связанных между собой метеновыми мостиками. Прото-порфирин IX имеет четыре метильных, два винильных радикала и два остатка пропионовой кислоты. В геме гемоглобина Fe 2+ образует две ковалентные и две координационные связи с атомами азота пиррольных колец протопорфирина IX.

тезированный гем, соединяясь с α- и β-по-липепептидными цепями глобина, образует гемоглобин. Гем регулирует синтез глобина: при снижении скорости синтеза гема синтез глобина в ретикулоцитах тормозится.

В. РЕГУЛЯЦИЯ БИОСИНТЕЗА ГЕМА

Регуляторную реакцию синтеза гема катализирует пиридоксальзависимый фермент 5-аминолевулинатсинтаза. Скорость реакции регулируется аллостерически и на уровне трансляции фермента.

Аллостерическим ингибитором и корепрессо-ром синтеза 5-аминолевулинатсинтазы является гем (рис. 13-5).

В ретикулоцитах синтез этого фермента на этапе трансляции регулирует железо. На участке инициации мРHК, кодирующей фермент, имеется последовательность нуклеотидов, образующая шпилечную петлю, которая называется железочувствительным элементом (от англ. iron-responsive element, IRE) (рис. 13-6).

При высоких концентрациях железа в клетках оно образует комплекс с остатками цисте-ина регуляторного железосвязывающего белка. Взаимодействие железа с регуляторным желе-зосвязывающим белком вызывает снижение сродства этого белка к IRE-элементу мРHК, кодирующей 5-аминолевулинатсинтазу, и продолжение трансляции (рис. 13-6, А). При низких концентрациях железа железосвязывающий

Рис. 13-2. Синтез гема. Цифрами на схеме указаны ферменты: 1 - 5-аминолевулинатсинтаза; 2 - 5-аминоле-вулинатдегидратаза; 3 - порфобилиногендезаминаза; 4 - уропорфириноген III косинтаза; 5 - уропорфирино-гендекарбоксилаза; 6 - копропорфириноген III оксидаза; 7 - протопорфириногеноксидаза; 8 - феррохелатаза. Буквами обозначены заместители в пиррольных кольцах: М - метил, В - винил, П - остатки пропионовой кислоты, А - ацетил, ПФ - пиридоксальфосфат. Донором железа служит депонирующий железо в клетках белок ферритин.

Рис. 13-3. Реакция образования 5-аминолевулиновой кислоты.

белок присоединяется к железочувствительному элементу, находящемуся на 5"-нетранслируемом конце мРНК, и трансляция 5-аминолевулинат-синтазы тормозится (рис. 13-6, Б).

5-Аминолевулинатдегидратаза также аллостери-чески ингибируется гемом, но так как активность этого фермента почти в 80 раз превышает активность 5-аминолевулинатсинтазы, то это не имеет большого физиологического значения.

Рис. 13-4. Реакция образования порфобилиногена.

Рис. 13-5. Регуляция синтеза гема и гемоглобина. Гем по принципу отрицательной обратной связи ингибирует 5-аминолевулинатсинтазу и 5-аминолевулинатдегидратазу и является индуктором трансляции α- и β -цепей гемо глобина.

Рис. 13-6. Регуляция синтеза аминолевулинатсинтазы. А - при высокой концентрации железа в ретикулоцитах оно присоединяется к железосвязывающему белку и снижает сродство этого белка к железочувствительному элементу (IRE) матричной РНК, кодирующей 5-аминолевулинатсинтазу. Белковые факторы инициации трансляции связываются с мРНК и инициируют трансляцию 5-аминолевулинатсинтазы. Б - при низком содержании железа в ретикулоцитах железосвязывающий белок обладает высоким сродством к IRE и взаимодействует с ним. Белковые факторы инициации трансляции не могут присоединиться к мРНК, и трансляция прекращается.

Дефицит пиридоксальфосфата и лекарственные препараты, которые являются его структурными аналогами, снижают активность 5-амино-левулинатсинтазы.

Г. НАРУШЕНИЯ БИОСИНТЕЗА ГЕМА. ПОРФИРИИ

Hаследственные и приобретённые нарушения синтеза гема, сопровождающиеся повышением содержания порфириногенов, а также продуктов их окисления в тканях и крови и появлением их в моче, называют порфириями («порфирин» в переводе с греч. означает пурпурный). Моча больных имеет красный цвет.

Hаследственные порфирии обусловлены генетическими дефектами ферментов, участвующих

в синтезе гема, за исключением 5-аминолевули-натсинтазы. При этих заболеваниях отмечают снижение образования гема. Поскольку гем - ал-лостерический ингибитор 5-аминолевулинатсин-тазы, то активность этого фермента повышается, и это приводит к накоплению промежуточных продуктов синтеза гема - 5-аминолевулиновой кислоты и порфириногенов.

В зависимости от основной локализации патологического процесса различают печёночные и эритропоэтические наследственные порфирии. Эритропоэтические порфирии сопровождаются накоплением порфиринов в нормобластах и эритроцитах, а печёночные - в гепатоцитах.

При тяжёлых формах порфирий наблюдают нейропсихические расстройства, нарушения функций РЭС, повреждения кожи. Порфири-ногены не окрашены и не флуоресцируют, но на свету они легко превращаются в порфирины. Последние проявляют интенсивную красную флуоресценцию в ультрафиолетовых лучах. В коже на солнце в результате взаимодействия с порфиринами кислород переходит в синглетное состояние. Синглетный кислород вызывает ускорение ПОЛ клеточных мембран и разрушение клеток, поэтому порфирии часто сопровождаются фотосенсибилизацией и изъязвлением открытых участков кожи. Нейропсихические расстройства при порфириях связаны с тем, что 5-аминолевулинат и порфириногены являются нейротоксинами.

Иногда при лёгких формах наследственных порфирий заболевание может протекать бессимптомно, но приём лекарств, являющихся индукторами синтеза 5-аминолевулинатсинтазы, может вызвать обострение болезни. Индукторами синтеза 5-аминолевулинатсинтазы являются такие известные лекарства, как сульфанил-ами-ды, барбитураты, диклофенак, вольтарен, стероиды, гестагены. В некоторых случаях симптомы болезни не проявляются до периода полового созревания, когда повышение образования β-стероидов вызывает индукцию синтеза 5-ами-нолевулинатсинтазы. Порфирии наблюдают и при отравлениях солями свинца, так как свинец ингибирует 5-аминолевулинатдегидратазу и феррохелатазу. Некоторые галогенсодержащие гербициды и инсектициды являются индукторами синтеза 5-аминолевулинатсинтазы, поэтому попадание их в организм сопровождается симптомами порфирии.

II. ОБМЕН ЖЕЛЕЗА

В организме взрослого человека содержится 3-4 г железа, из которых только около 3,5 мг

находится в плазме крови. Гемоглобин имеет примерно 68% железа всего организма, ферри-тин - 27%, миоглобин - 4%, трансферрин - 0,1%, На долю всех содержащих железо ферментов приходится всего 0,6% железа, имеющегося в организме. Источниками железа при биосинтезе железосодержащих белков служат железо пищи и железо, освобождающееся при постоянном распаде эритроцитов в клетках печени и селезёнки.

В нейтральной или щелочной среде железо находится в окисленном состоянии - Fe 3+ , образуя крупные, легко агрегирующие комплексы с ОН - , другими анионами и водой. При низких значениях рН железо восстанавливается и легко диссоциирует. Процесс восстановления и окисления железа обеспечивает его перераспределение между макромолекулами в организме. Ионы железа обладают высоким сродством ко многим соединениям и образуют с ними хелатные комплексы, изменяя свойства и функции этих соединений, поэтому транспорт и депонирование железа в организме осуществляют особые белки. В клетках железо депонирует белок ферритин, в крови его транспортирует белок трансферрин.

а. всасывание железа в кишечнике

В пище железо в основном находится в окисленном состоянии (Fe 3+) и входит в состав белков или солей органических кислот. Освобождению железа из солей органических кислот способствует кислая среда желудочного сока. Наибольшее количество железа всасывается в двенадцатиперстной кишке. Аскорбиновая кислота, содержащаяся в пище, восстанавливает железо и улучшает его всасывание, так как в клетки слизистой оболочки кишечника поступает только Fe 2+. В суточном количестве пищи обычно содержится 15-20 мг железа, а всасывается только около 10% этого количества. Организм взрослого человека теряет около 1 мг железа в сутки.

Количество железа, которое всасывается в клетки слизистой оболочки кишечника, как правило, превышает потребности организма. Поступление железа из энтероцитов в кровь зависит от скорости синтеза в них белка апоферритина. Апоферритин «улавливает» железо в энтероцитах и превращается в ферритин, который остаётся в энтероцитах. Таким способом снижается поступ-

ление железа в капилляры крови из клеток кишечника. Когда потребность в железе невелика, скорость синтеза апоферритина повышается (см. ниже «Регуляция поступления железа в клетки»). Постоянное слущивание клеток слизистой оболочки в просвет кишечника освобождает организм от излишков железа. При недостатке железа в организме апоферритин в энтероцитах почти не синтезируется. Железо, поступающее из энтероцитов в кровь, транспортирует белок плазмы крови трансферрин (рис. 13-7).

Б. ТРАНСПОРТ ЖЕЛЕЗА В ПЛАЗМЕ КРОВИ И ЕГО ПОСТУПЛЕНИЕ В КЛЕТКИ

В плазме крови железо транспортирует белок трансферрин. Трансферрин - гликопротеин, который синтезируется в печени и связывает только окисленное железо (Fe 3+). Поступающее в кровь железо окисляет фермент ферроксидаза, известный как медьсодержащий белок плазмы крови церулоплазмин. Одна молекула трансфер-рина может связать один или два иона Fe 3+ , но одновременно с анионом СО 3 2- с образованием комплекса трансферрин-2 (Fе 3+ -СО 3 2-). В норме трансферрин крови насыщен железом приблизительно на 33%.

Трансферрин взаимодействует со специфическими мембранными рецепторами клеток.

В результате этого взаимодействия в цитозоле клетки образуется комплекс Са 2+ -кальмодулин-ПКС, который фосфорилирует рецептор транс-феррина и вызывает образование эндосомы. АТФ-зависимый протонный насос, находящийся в мембране эндосомы, создаёт кислую среду внутри эндосомы. В кислой среде эндосомы железо освобождается из трансферрина. После этого комплекс рецептор-апотрансферрин возвращается на поверхность плазматической мембраны клетки. При нейтральном значении рН внеклеточной жидкости апотрансферрин изменяет свою конформацию, отделяется от рецептора, выходит в плазму крови и становится способным вновь связывать ионы железа и включаться в новый цикл его транспорта в клетку. Железо в клетке используется для синтеза железосодержащих белков или депонируется в белке ферритине.

Ферритин - олигомерный белок с молекулярной массой 500 кД. Он состоит из тяжёлых (21 кД) и лёгких (19 кД) полипептидных цепей, составляющих 24 протомера. Разный набор протомеров в олигомере ферритина определяет образование нескольких изоформ этого белка в разных тканях. Ферритин представляет собой полую сферу, внутри которой может содержаться до 4500 ионов трёхвалентного железа, но обычно содержится менее 3000. Тяжёлые цепи

Рис. 13-7. Поступление экзогенного железа в ткани. В полости кишечника железо освобождается из белков и солей органических кислот пищи. Усвоению железа способствует аскорбиновая кислота, восстанавливающая железо. В клетках слизистой оболочки кишечника избыток поступившего железа соединяется с белком апофер-ритином с образованием ферритина, при этом ферритин окисляет Fe2+ в Fe3+. Поступление железа из клеток слизистой оболочки кишечника в кровь сопровождается окислением железа ферментом сыворотки крови фер-роксидазой. В крови Fe3+ транспортирует белок сыворотки крови трансферрин. В тканях Fe2+ используется для синтеза железосодержащих белков или депонируется в ферритине.

ферритина окисляют Fe 2+ в Fe 3+ . Железо в виде гидроксидфосфата находится в центре сферы, оболочка которой образована белковой частью молекулы. Оно поступает внутрь и освобождается наружу через каналы, пронизывающие белковую оболочку апоферритина, но железо может откладываться и в белковой части молекулы ферритина. Ферритин содержится почти во всех тканях, но в наибольшем количестве в печени, селезёнке и костном мозге. Незначительная часть ферритина экскретируется из тканей в плазму крови. Поскольку поступление ферри-тина в кровь пропорционально его содержанию в тканях, то концентрация ферритина в крови - важный диагностический показатель запасов железа в организме при железодефицитной анемии. Метаболизм железа в организме представлен на рис. 13-8.

В. РЕГУЛЯЦИЯ ПОСТУПЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА В КЛЕТКИ

Содержание железа в клетках определяется соотношением скоростей его поступления, использования и депонирования и контролируется двумя молекулярными механизмами. Скорость поступления железа в неэритроидные клетки зависит от количества белков-рецепторов трансферрина в их мембране. Избыток железа в клетках депонирует ферритин. Синтез апофер-ритина и рецепторов трансферрина регулируется на уровне трансляции этих белков и зависит от содержания железа в клетке.

На нетранслируемом 3"-конце мРНК рецептора трансферрина и на нетранслируемом 5"-конце мРНК апоферритина имеются шпилечные петли - железочувствительные элементы IRE (рис. 13-9 и 13-10). Причём мРНК рецептора трансфер-

Рис. 13-8. Метаболизм железа в организме.

Рис. 13-9. Регуляция синтеза апоферритина. А - при снижении содержания железа в клетке железосвязывающий белок обладает высоким сродством к IRE и взаимодействует с ним. Это препятствует присоединению белковых факторов инициации трансляции к мРНК, кодирующей апоферритин, и синтез апоферритина прекращается; Б - при повышении содержания железа в клетке оно взаимодействует с железосвязывающим белком, в результате чего снижается сродство этого белка к IRE. Белковые факторы инициации трансляции присоединяются к мРНК, кодирующей апоферритин, и инициируют трансляцию апоферритина.

рина имеет 5 петель, а мРНК апоферритина - только 1.

Эти участки мРНК могут взаимодействовать с регуляторным IRE-связывающим белком. При низких концентрациях железа в клетке IRE-связывающий белок соединяется с IRE мРНК апоферритина и препятствует присоединению белковых факторов инициации трансляции (рис. 13-9, А). В результате этого снижаются скорость трансляции апоферри-тина и его содержание в клетке. Вместе с тем при низких концентрациях железа в клетке IRE-связывающий белок связывается с желе-зочувствительным элементом мРНК рецептора трансферрина и предотвращает её разрушение ферментом РНК-азой (рис. 13-10, А). Это вызывает увеличение количества рецепторов

трансферрина и ускорение поступления железа в клетки.

При повышении содержания железа в клетке в результате его взаимодействия с IRE-связывающим белком происходит окисление SH-групп активного центра этого белка и снижение сродства к железочувствительным элементам мРНК. Это приводит к двум последствиям:

Во-первых, ускоряется трансляция апоферритина (рис. 13-9, Б);

Во-вторых, IRE-связывающий белок освобождает шпилечные петли мРНК рецептора трансферрина, и она разрушается ферментом РНК-азой, в результате снижается скорость синтеза рецепторов трансферрина (рис. 1310, Б). Ускорение синтеза апоферритина и торможение синтеза рецепторов транс-

Рис. 13-10. Регуляция синтеза рецептора трансферрина. А - при низком содержании железа в клетке железочувствительный белок обладает высоким сродством к IRE мРНК, кодирующей белок-рецептор транс-феррина. Присоединение железосвязывающего белка к IRE мРНК предотвращает её разрушение РНК-азой и синтез белка-рецептора трансферрина продолжается; Б - При высоком содержании железа в клетке сродство железосвязывающего белка к IRE снижается, и мРНК становится доступной для действия РНК-азы, которая её гидролизует. Разрушение мРНК ведёт к снижению синтеза белка-рецептора трансферрина.

феррина вызывают снижение содержания

железа в клетке. В целом эти механизмы регулируют содержание железа в клетках и его использование для синтеза железосодержащих белков.

Г. НАРУШЕНИЯ МЕТАБОЛИЗМА ЖЕЛЕЗА

Железодефицитная анемия может наблюдаться при повторяющихся кровотечениях, беременности, частых родах, язвах и опухолях

ЖКТ, после операций на ЖКТ. При желе-зодефицитной анемии уменьшается размер эритроцитов и их пигментация (гипохромные эритроциты малых размеров). В эритроцитах уменьшается содержание гемоглобина, понижается насыщение железом трансферрина, а в тканях снижается концентрация ферритина. Причина этих изменений - недостаток железа в организме, вследствие чего снижается синтез гема и ферритина в неэритроидных тканях и гемоглобина в эритроидных клетках.

Гемохроматоз. Когда количество железа в клетках превышает объём ферритинового депо, железо откладывается в белковой части молекулы ферритина. В результате образования таких аморфных отложений избыточного железа ферритин превращается в гемосидерин. Гемо-сидерин плохо растворим в воде и содержит до 37% железа. Накопление гранул гемосидерина в печени, поджелудочной железе, селезёнке приводит к повреждению этих органов - гемохроматозу. Гемохроматоз может быть обусловлен наследственным увеличением всасывания железа в кишечнике, при этом содержание железа в организме больных может достигать 100 г. Это заболевание наследуется по ауто-сомно-рецессивному типу, причём около 0,5% европеоидов гомозиготны по гену гемохрома-тоза. Накопление гемосидерина в поджелудочной железе приводит к разрушению β-клеток островков Лангерханса и, как следствие этого, к сахарному диабету. Отложение гемосидерина в гепатоцитах вызывает цирроз печени, а в ми-окардиоцитах - сердечную недостаточность. Больных наследственным гемохроматозом лечат регулярными кровопусканиями, еженедельно или один раз в месяц в зависимости от тяжести состояния больного. К гемохроматозу могут привести частые переливания крови, в этих случаях больных лечат препаратами, связывающими железо.

III. КАТАБОЛИЗМ ГЕМОГЛОБИНА

Эритроциты имеют короткое время жизни (примерно 120 дней). При физиологических условиях в организме взрослого человека разрушается около 1-2х10 и эритроцитов в сутки. Их катаболизм происходит главным образом в ретикулоэндотелиальных клетках селезёнки, лимфатических узлов, костного мозга и печени. При старении эритроцитов снижается содержание сиаловых кислот в составе гликопротеинов плазматической мембраны. Изменённые углеводные компоненты гликопротеинов мембран эритроцитов связываются рецепторами клеток РЭС, и эритроциты «погружаются» в них эн-доцитозом. Распад эритроцитов в этих клетках начинается с распада гемоглобина на гем и глобин и последующего гидролиза ферментами лизосом белковой части гемоглобина.

А. КАТАБОЛИЗМ ГЕМА

Первая реакция катаболизма гема происходит при участии NADРН-зависимого ферментативного комплекса гемоксигеназы. Ферментная система локализована в мембране ЭР, в области электронтранспортных цепей микросомального окисления. Фермент катализирует расщепление связи между двумя пиррольными кольцами, содержащих винильные остатки, - таким образом, раскрывается структура кольца (рис. 13-11). В ходе реакции образуются линейный тетрапир-рол - биливердин (пигмент жёлтого цвета) и монооксид углерода (СО), который получается из углерода метениловой группы. Гем индуцирует транскрипцию гена гемоксигеназы, абсолютно специфичной по отношению к гему.

Ионы железа, освободившиеся при распаде гема, могут быть использованы для синтеза новых молекул гемоглобина или для синтеза других железосодержащих белков. Биливердин восстанавливается до билирубина NADРН-зависимым ферментом биливердинредуктазой. Билирубин образуется не только при распаде гемоглобина, но также при катаболизме других гемсодержащих белков, таких как цитохромы и миоглобин. При распаде 1 г гемоглобина образуется 35 мг билирубина, а в сутки у взрослого человека - примерно 250-350 мг билирубина. Дальнейший метаболизм билирубина происходит в печени.

Б. МЕТАБОЛИЗМ БИЛИРУБИНА

Билирубин, образованный в клетках РЭС (селезёнки и костного мозга), плохо растворим в воде, по крови транспортируется в комплексе с белком плазмы крови альбумином. Эту форму билирубина называют неконъюгированным билирубином. Каждая молекула альбумина связывает 2 (или даже 3) молекулы билирубина, одна из которых связана с белком более прочно (более высокое сродство), чем другие. При сдвиге рН крови в кислую сторону (повышение концентрации кетоновых тел, лактата) изменяются заряд, конформация альбумина, снижается сродство к билирубину. Поэтому билирубин, связанный с альбумином непрочно, может вытесняться из центров связывания и образовывать комплексы с коллагеном межклеточного матрикса и липидами мембран. Ряд лекарственных соединений конкурирует с билирубином за

Рис. 13-11. Распад гема. М - (-СН 3) - метильная группа; В - (-СН=СН 2) - винильная группа; П - (-СН 2 -СН 2 -СООН) - остаток пропионовой кислоты. В ходе реакции одна метильная группа превращается в окись углерода и, таким образом, раскрывается структура кольца. Образованный биливердин под действием биливердинредуктазы превращается в билирубин.

высокоаффинный, имеющий высокое сродство центр альбумина.

Поглощение билирубина паренхиматозными клетками печени

Комплекс «альбумин-билирубин», доставляемый с током крови в печень, на поверх-

ности плазматической мембраны гепатоцита диссоциирует. Высвобожденный билирубин образует временный комплекс с липидами плазматической мембраны. Облегчённая диффузия билирубина в гепатоциты осуществляется двумя типами белков-переносчиков: лигандина (он транспортирует основное количество били-

рубина) и протеина Z. Активность поглощения билирубина гепатоцитом зависит от скорости его метаболизма в клетке.

Лигандин и протеин Z обнаружены также в клетках почек и кишечника, поэтому при недостаточности функции печени они способны компенсировать ослабление процессов детокси-кации в этом органе.

Конъюгация билирубина в гладком ЭР

В гладком ЭР гепатоцитов к билирубину присоединяются остатки глюкуроновой кислоты - реакции конъюгации. Билирубин имеет 2 карбоксильные группы, поэтому может соединяться с 2 молекулами глюкуроновой кислоты, образуя хорошо растворимый в воде конъюгат - ди-глюкуронид билирубина (конъюгированный, или прямой, билирубин) (рис. 13-12).

Донором глюкуроновой кислоты служит УДФ-глюкуронат. Специфические ферменты, УДФ-глюкуронилтрансферазы (уридиндифосфоглю-куронилтрансферазы) катализируют образование моно- и диглюкуронидов билирубина (рис. 13-13). Индукторами синтеза УДФ-глюкуронилтрансфераз служат некоторые лекарственные препараты, например, фенобарбитал (см. раздел 12).

Секреция билирубина в жёлчь

Секреция конъюгированного билирубина в жёлчь идёт по механизму активного транспорта, т.е. против градиента концентрации. Активный транспорт является, вероятно, скорость-лими-тирующей стадией всего процесса метаболизма билирубина в печени. В норме диглюкуронид

Рис. 13-12. Структура билирубиндиглюкуронида (конъюгированный, «прямой» билирубин). Глюку-роновая кислота присоединяется эфирной связью к двум остаткам пропионовой кислоты с образованием ацилглюкуронида.

билирубина - главная форма экскреции билирубина в жёлчь, однако не исключается присутствие небольшого количества моно-глюкуронида. Транспорт конъюгированного билирубина из печени в жёлчь активируется теми же лекарствами, которые способны индуцировать конъюгацию билирубина. Таким образом, можно сказать, что скорость конъюгации билирубина и активный транспорт билирубинглюкуронида из гепатоцитов в жёлчь строго взаимосвязаны (рис. 13-14).

В. КАТАБОЛИЗМ БИЛИРУБИНДИГЛЮКУРОНИДА

В кишечнике поступившие билирубинглюку-рониды гидролизуются специфическими бактериальными ферментами β-глюкуронидазами, которые гидролизуют связь между билирубином и остатком глюкуроновой кислоты. Освобо-

Рис. 13-13. Образование билирубиндиглюкуронида.

Рис. 13-14. Билирубин-уробилиногеновый цикл в печени. 1 - катаболизм Hb в ретикулоэндотелиальных клетках костного мозга, селезёнки, лимфатических узлов; 2 - образование транспортной формы комплекса билирубин-альбумин; 3 - поступление билирубина в печень; 4 - образование билирубинглюкуронидов;

5 - секреция билирубина в составе жёлчи в кишечник;

6 - катаболизм билирубина под действием кишечных бактерий; 7 - удаление уробилиногенов с калом; 8 - всасывание уробилиногенов в кровь; 9 - усвоение уробилиногенов печенью; 10 - поступление части уробилиногенов в кровь и выделение почками с мочой; 11 - небольшая часть уробилиногенов секретируется в жёлчь.

дившийся в ходе этой реакции билирубин под действием кишечной микрофлоры восстанавливается с образованием группы бесцветных тетрапиррольных соединений - уробилиногенов (рис. 13-15).

В подвздошной и толстой кишках небольшая часть уробилиногенов снова всасывается, попадает с кровью воротной вены в печень. Основная часть уробилиногена из печени в составе жёлчи выводится в кишечник и выделяется с

калом из организма, часть уробилиногена из печени поступает в кровь и удаляется с мочой в форме уробилина (рис. 13-14). В норме большая часть бесцветных уробилиногенов, образующихся в толстой кишке, под действием кишечной микрофлоры окисляется в прямой кишке до пигмента коричневого цвета уробилина и удаляется с калом. Цвет кала обусловлен присутствием уробилина.

Рис. 13-15. Структура некоторых жёлчных пигментов. Мезобилиноген - промежуточный продукт катаболизма билирубина в кишечнике.

iv. диагностическое значение

определения концентрации билирубина в биологических жидкостях человека

В настоящее время для определения содержания билирубина в сыворотке (плазме) крови используют предложенный в 1916 г. Ван дер Бергом метод определения билирубина в сыворотке крови, основанный на диазореакции.

В нормальном состоянии концентрация общего билирубина в плазме составляет 0,3-1 мг/дл (1,7-17 мкмоль/л), 75% от общего количества билирубина находится в неконъюгированной форме (непрямой билирубин). В клинике ко-нъюгированный билирубин называют прямым, потому что он водорастворим и может быстро взаимодействовать с диазореагентом, образуя соединение розового цвета, - это и есть прямая реакция Ван дер Берга. Неконъюгированньш билирубин гидрофобен, поэтому в плазме крови содержится в комплексе с альбумином и не реагирует с диазореактивом до тех пор, пока не добавлен органический растворитель, например этанол, который осаждает альбумин. Неконъ-югированный билирубин, взаимодействующий с азокрасителем только после осаждения белка, называют непрямым билирубином.

У больных с печёночно-клеточной патологией, сопровождающейся длительным повышением

концентрации конъюгированного билирубина, в крови обнаруживают третью форму плазменного билирубина, при котором билирубин ковалентно связан с альбумином, и поэтому его невозможно отделить обычным способом. В некоторых случаях до 90% общего содержания билирубина крови может находиться в этой форме.

А. ЖЕЛТУХИ

Причинами гипербилирубинемии могут быть увеличение образования билирубина, превышающее способность печени экскретировать его, или повреждение печени, приводящее к нарушению секреции билирубина в жёлчь в нормальных количествах. Гипербилирубинемию отмечают также при закупорке желчевыводящих протоков печени.

Во всех случаях содержание общего билирубина в крови повышается. При достижении определённой концентрации он диффундирует в ткани, окрашивая их в жёлтый цвет. Пожелтение тканей из-за отложения в них билирубина называют желтухой. Клинически желтуха может не проявляться до тех пор, пока концентрация билирубина в плазме крови не превысит верхний предел нормы более чем в 2,5 раза, т.е. не станет выше 50 мкмоль/л.

1. Гемолитическая (надпечёночная) желтуха

Известно, что способность печени образовывать глюкурониды и выделять их в жёлчь в 3- 4 раза превышает их образование в физиологических условиях. Гемолитическая (надпечёноч-ная) желтуха - результат интенсивного гемолиза эритроцитов. Она обусловлена чрезмерным образованием билирубина, превышающим

способность печени к его выведению. Гемолитическая желтуха развивается при исчерпании резервных возможностей печени. Основная причина надпечёночной желтухи - наследственные или приобретённые гемолитические анемии. При гемолитических анемиях, вызванных сепсисом, лучевой болезнью, дефицитом глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы эритроцитов, талассемией, переливанием несовместимых групп крови, отравлением сульфаниламидами, количество освобождающегося из эритроцитов гемоглобина за сутки может доходить до 45 г

(при норме 6,25 г), что значительно увеличивает образование билирубина. Гипербилирубинемия у больных гемолитической желтухой обусловлена значительным повышением (103-171 мкмоль/л) в крови концентрации альбуминсвязанного неконъюгированного билирубина (непрямой билирубин). Образование в печени и поступление в кишечник больших количеств билиру-бинглюкуронидов (прямой билирубин) ведёт к усиленному образованию и выделению с калом и мочой уробилиногенов и более интенсивной их окраски (рис. 13-16).

Рис. 13-16. Билирубин-уробилиногеновый цикл при гемолитической желтухе. 1 - катаболизм Hb идёт с повышенной скоростью; 2 - в крови примерно в 10 раз повышена концентрация непрямого билирубина; 3 - альбумин высвобождается из комплекса билирубин-альбумин; 4 - активность реакции глюкуронирования возрастает, но она ниже, чем скорость образования билирубина; 5 - секреция билирубина в жёлчь повышена; 6, 7,10 - повышенное содержание уробилиногенов в кале и моче придаёт им более интенсивную окраску; уро-билиноген всасывается из кишечника в кровь (8) и попадает в печень по воротной вене (9).

Один из главных признаков гемолитической желтухи - повышение содержания в крови неконъюгированного (непрямого) билирубина. Это позволяет легко отличить её от механической (подпечёночной) и печёночно-клеточной (печёночной) желтух.

Неконъюгированный билирубин токсичен. Гидрофобный, липофильный неконъюгирован-ный билирубин, легко растворяясь в липидах мембраны и проникая вследствие этого в митохондрии, разобщает в них дыхание и окислительное фосфорилирование, нарушает синтез белка, поток ионов калия через мембрану клетки и органелл. Это отрицательно сказывается на состоянии ЦНС, вызывая у больных ряд характерных неврологических симптомов.

Желтуха новорождённых

Частная разновидность гемолитической желтухи новорождённых - «физиологическая желтуха», наблюдающаяся в первые дни жизни ребёнка. Причиной повышения концентрации непрямого билирубина в крови служит ускоренный гемолиз и недостаточность функции белков и ферментов печени, ответственных за поглощение, конъюгацию и секрецию прямого билирубина. У новорождённых не только снижена активность УДФ-глюкуронилтрансферазы, но и, по-видимому, недостаточно активно происходит синтез второго субстрата реакции конъюгации УДФ-глюкуроната.

Известно, что УДФ-глюкуронилтрансфера-за - индуцируемый фермент (см. раздел 12). Новорождённым с физиологической желтухой вводят лекарственный препарат фенобарбитал, индуцирующее действие которого было описано в разделе 12.

Одно из неприятных осложнений «физиологической желтухи» - билирубиновая энцефалопатия. Когда концентрация неконъюгирован-ного билирубина превышает 340 мкмоль/л, он проходит через гематоэнцефалический барьер головного мозга и вызывает его поражение.

2. Печёночно-клеточная (печёночная) желтуха

Печёночно-клеточная (печёночная) желтуха обусловлена повреждением гепатоцитов и жёлчных капилляров, например, при острых вирусных инфекциях, хроническом и токсических гепатитах.

Причина повышения концентрации билирубина в крови - поражение и некроз части печёночных клеток. Происходит задержка билирубина в печени, чему способствует резкое ослабление метаболических процессов в поражённых гепатоцитах, которые теряют способность нормально выполнять различные биохимические и физиологические функции, в частности переводить конъюгированный (прямой) билирубин из клеток в жёлчь против градиента концентрации. Для печёночно-клеточной желтухи характерно то, что вместо преобладающих в норме диглюкуронидов билирубина в поражённой печёночной клетке образуются главным образом моноглюкурониды

(рис. 13-17).

В результате деструкции печёночной паренхимы образующийся прямой билирубин частично попадает в большой круг кровообращения, что ведёт к желтухе. Экскреция жёлчи также нарушена. Билирубина в кишечник попадает меньше, чем в норме.

При печёночно-клеточной желтухе повышается концентрация в крови как общего билирубина, так и обеих его фракций - неконъюги-рованного (непрямого) и конъюгированного (прямого).

Так как в кишечник поступает меньше били-рубинглюкуронида, то и количество образующегося уробилиногена также снижено. Поэтому кал гипохоличньгй, т.е. менее окрашенньгй. Моча, наоборот, имеет более интенсивную окраску за счёт присутствия там не только уробилинов, но и конъюгированного билирубина, который хорошо растворим в воде и экскретируется с мочой.

3. Механическая, или обтурационная (подпечё-ночная) желтуха

Механическая, или обтурационная (подпечё-ночная), желтуха развивается при нарушении желчеотделения в двенадцатиперстную кишку. Это может быть вызвано закупоркой жёлчных протоков, например при желчнокаменной болезни, опухолью поджелудочной железы, жёлчного пузыря, печени, двенадцатиперстной кишки, хроническим воспалением поджелудочной железы или послеоперационным сужением общего жёлчного протока (рис. 13-18).

При полной закупорке общего жёлчного протока конъюгированный билирубин в составе

Рис. 13-17. Нарушение билирубин-уробилиногенового цикла при печёночно-клеточной желтухе. В печени снижена скорость реакции глюкуронирования билирубина (4), поэтому в крови повышается концентрация непрямого билирубина; вследствие нарушения паренхимы печени часть образованного в печени билирубинглюкуронида попадает в кровь (12) и далее с мочой (10) удаляется из организма. В моче больных присутствуют уробилины и билирубинглюкурониды. Остальные цифры соответствуют этапам метаболизма билирубина на рис. 13-16.

жёлчи не поступает в кишечник, хотя гепато-циты продолжают его вырабатывать. Поскольку билирубин в кишечник не попадает, продуктов его катаболизма уробилиногенов в моче и кале нет. Кал обесцвечен. Так как нормальные пути экскреции билирубина заблокированы, происходит его утечка в кровь, поэтому в крови больных повышена концентрация конъюгиро-ванного билирубина. Растворимый билирубин экскретируется с мочой, придавая ей насыщенный оранжево-коричневый цвет.

Б. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ДИАГНОСТИКА ЖЕЛТУХ

При диагностике желтух надо иметь в виду, что на практике редко отмечают желтуху какого-либо одного типа в «чистом» виде. Чаще встречается сочетание того или иного типа. Так, при выраженной гемолитической желтухе, сопровождающейся повышением концентрации непрямого билирубина, неизбежно страдают различные органы, в том числе и печень, что может вносить элементы

Рис. 13-18. Нарушение билирубин-уробилиногенового цикла при обтурационной желтухе. Вследствие закупорки жёлчного пузыря билирубинглюкуронид не секретируется в жёлчь (5); отсутствие билирубина в кишечнике приводит к обесцвечиванию кала (6); растворимый билирубинглюкуронид выделяется почками с мочой (10). Уробилинов в моче нет; образующийся в печени билирубинглюкуронид поступает в кровь (12), вследствие этого возрастает содержание прямого билирубина. Остальные цифры соответствуют этапам метаболизма билирубина на рис. 13-16.

паренхиматозной желтухи, т.е. повышение в крови и моче прямого билирубина. В свою очередь, паренхиматозная желтуха, как правило, включает в себя элементы механической. При подпечё-ночной (механической) желтухе, например, при раке головки поджелудочной железы, неизбежен повышенный гемолиз как результат раковой интоксикации и, как следствие, повышение в крови прямого и непрямого билирубина.

Итак, гипербилирубинемия может быть следствием избытка как связанного, так и свободного

билирубина. Измерение их концентраций по отдельности необходимо при постановке диагноза желтухи. Если концентрация билирубина в плазме <100 мкмоль/л и другие тесты функции печени дают нормальные результаты, возможно предположить, что повышение обусловлено за счёт непрямого билирубина. Чтобы подтвердить это, можно сделать анализ мочи, поскольку при повышении концентрации непрямого билирубина в плазме прямой билирубин в моче отсутствует.

При дифференциальной диагностике желтух необходимо учитывать содержание уробилиноге-нов в моче. В норме за сутки из организма выделяется в составе мочи около 4 мг уробилиногенов. Если с мочой выделяется повышенное количество уробилиногенов, то это - свидетельство недостаточности функции печени, например при печёночной или гемолитической желтухе. Присутствие в моче не только уробилиногенов, но и прямого билирубина указывает на поражение печени и нарушение поступления жёлчи в кишечник.

В. НАСЛЕДСТВЕННЫЕ НАРУШЕНИЯ МЕТАБОЛИЗМА БИЛИРУБИНА

Известно несколько заболеваний, при которых желтуха вызвана наследственными нарушениями метаболизма билирубина.

Примерно у 5% населения диагностируют наследственную желтуху, вызванную генетическими нарушениями в структуре белков и ферментов, ответственных за транспорт (захват) непрямого билирубина в печень и его конъюгацию с глюку-роновой кислотой. Эта патология наследуется по аутосомно-доминантному типу. В крови больных повышена концентрация непрямого билирубина.

Известно 2 типа наследственных желтух, обусловленных нарушением реакции глюкуро-нирования в печени - образования прямого билирубина.

Для первого типа характерно полное отсутствие УДФ-глюкуронилтрансферазы. Заболева-

ние наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Введение фенобарбитала, индуктора УДФ-глюкуронилтрансферазы, не приводит к снижению уровня билирубина. Дети умирают в раннем возрасте из-за развития билирубиновой энцефалопатии.

Для второго типа характерно снижение активности (недостаточности) УДФ-глюкуронил-трансферазы, гипербилирубинемия возникает за счёт непрямого билирубина. Желтуха хорошо поддаётся лечению фенобарбиталом.

Нарушение активного транспорта образованных в клетках печени билирубинглюкуронидов в жёлчь характерно для желтухи, наследуемой по аутосомно-доминантному типу. Проявляется гипербилирубинемией за счёт прямого билирубина и билирубинурией (в моче определяется прямой билирубин).

Семейная гипербилирубинемия новорождённых связана с наличием конкурентных ингибиторов конъюгации билирубина (эстрогенов, свободных жирных кислот) в материнском молоке. При грудном вскармливании ингибиторы конъюгации билирубина обнаруживают в сыворотке крови ребёнка. Такая гиперби-лирубинемия была названа транзиторной. Ги-пербилирубинемия исчезает при переводе ребёнка на искусственное вскармливание. Не поддающаяся лечению гипербилирубинемия приводит к развитию билирубиновой энцефалопатии и ранней смерти.