Обмен Порфиринов в организме

Порфирины широко распространены в природе. Они входят в состав хлорофилла растений, позволяющего им улавливать солнечную энергию и осуществлять фотосинтез. В животном мире порфирины участвуют в образовании гема, который является составной частью таких физиологически активных соединений, как гемоглобин, миоглобин, цитохром Р-450, каталаза, пероксидазы и ряд других хромопротеидов. Порфирины обнаружены в нефти, сланцах, глубинных минеральных водах, углистых хондритах (метеоритах) и в образцах лунного грунта.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ СТРУКТУРА И ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПОРФИРИНОВ

Порфирины представляют собой органические соединения из группы тетрапирролов. Основой их молекулярной структуры является кольцо порфина, состоящее из 4 пиррольных колец, соединенных друге другом метановыми группами (=СН-), или мостиками.

Порфин служит эталоном молекулярной структуры порфиринов. Он получен синтетическим путем и в организме человека и животных не встречается. Порфирины условно рассматриваются как производные порфина, где атомы водорода (Н, —Н8) замещены метиловыми (-СН3) и виниловыми (-СН=СН2) радикалами, остатками уксусной (-СН2-СООН) и пропионовой (-СН2—СН2-СООН) кислот.

При проведении медицинских исследований чаще всего определяют три основные фракции порфиринов: уропорфирин (УП), копропорфи- рин (КП) и ПП. Названия фракций связаны с биосубстратами, из которых они были выделены впервые, но эти метаболиты обнаруживаются практически во всех биологических жидкостях и тканях животных и человека. Каждая из упомянутых выше фракций порфиринов отражает последовательные этапы биосинтеза на путях формирования гема и отличается от других количеством карбоксильных групп (СООН) и качественным составом радикалов в боковых цепях молекулы. Молекула УП имеет 8 СООН и содержит по 4 остатка уксусной и пропионовой кислот. В молекуле КП 4 остатка уксусной кислоты замещены метиловыми радикалами, а количество СООН уменьшено до четырех. Молекула ПП имеет только 2 СООН и содержит 4 метиловых, 2 виниловых радикала и 2 остатка пропионовой кислоты в боковых цепях. В норме, кроме основных фракций порфиринов, в небольших количествах обнаруживаются порфирины с 7, 6, 5 и 3 СООН, т.е. метаболиты, занимающие промежуточное положение между УП и ПП. Количество СООН в молекуле определяет способность порфиринов растворяться в воде. Фракции порфиринов, молекулы которых содержат 4—8 СООН, хорошо растворимы в воде, в связи с чем КП и УП выделяются из организма через почки с мочой; ПП, в составе молекулы которого 2 СООН, плохо растворим в воде и выводится через билиарный тракт с желчью и калом.

Порфирины отличаются друг от друга не только качественным и количественным составом радикалов в боковых цепях, но и местом их расположения в молекуле, что определяет изомерный состав порфиринов. УП и КП с двумя различными радикалами в боковых цепях молекул могут существовать в четырех изомерных формах. ПП, боковые цепи молекулы которого состоят из трех различных радикалов, образует 15 изомеров. В организме человека в норме обнаруживаются изомеры УП 1 и III, КП I и III и ПП IX (идентичный по химической структуре изомерам III типа). Изомеры порфиринов III типа считаются физиологичными. Именно из них на конечных этапах биосинтеза формируется гем. УП I и КП I в норме образуются в небольших количествах, рассматриваются как своеобразная «ошибка метаболизма», дальнейшим превращениям не подвергаются и выделяются из организма. Изомеры порфиринов II и IVтипов получены синтетическим путем, в живой природе не встречаются.

В чистом виде порфирины представляют собой кристаллы красного цвета. Считается, что их цвет зависит от сопряженных двойных связей между пиррольными кольцами и соединяющими их метиновыми группами (=СН-). При восстановлении этих групп в метиловые (-СН2-) молекулы порфиринов получают дополнительные атомы водорода, становятся бесцветными и превращаются в порфириногены. В организме обменным превращениям подвергаются только порфириногены. Порфирины, т.е. окисленные, лишенные дополнительных атомов водорода порфириногены, метаболически инертны и выделяются из организма с мочой, желчью и калом.

Подробное описание физико-химических свойств порфиринов не входит в задачи этой книги. С данными вопросами можно более детально ознакомиться в отечественных монографиях Н.П. Кузнецовой и соавт. «Порфирий» (М.: Медицина, 1981) и А.С. Аскарова и соавт. «Пор- фирины: структура, свойства, синтез» (М.: Наука, 1985). Из основных свойств порфиринов следует упомянуть хорошую растворимость всех их фракций в органических растворителях: хлороформе, пиридине, бензоле, этилацетате. В наркозном эфире хорошо растворяются фракции КП и ПП. Из органических растворителей порфирины легко экстрагируются водными растворами минеральных кислот. Для этих целей обычно используются растворы соляной кислоты различной концентрации. У солянокислых экстрактов и органических растворителей, содержащих порфирины, в ультрафиолетовых лучах наблюдается красная флуоресценция. При высоком содержании порфиринов красное свечение в ультрафиолетовых лучах под фильтром Вуда обнаруживается в моче и плазме крови. Растворы порфиринов в органических растворителях и их солянокислые экстракты имеют характерный спектр поглощения. Его наиболее мощная полоса лежит на границе ультрафиолетовой и видимой областей спектра с максимумом около 400 нм (полоса Соре). В видимой области спектра выявляются еще четыре менее интенсивные полосы поглощения, расположенные между 480 нм и 700 нм. Перечисленные свойства учитываются при разработке качественных проб и количественных методов определения содержания порфиринов в различных биосубстратах.

Порфирины способны образовывать комплексы с металлами и белками. В естественных условиях наиболее распространенными являются соединения порфиринов с железом (гем), магнием (хлорофилл) и кобальтом (витамин В,2).

Источник: https://studref.com/352794/meditsina/obmen_porfirinov_organizme