Metabolisme Porfirin Dan Pigmen Empedu

METABOLISME PORFIRIN DAN

PIGMEN EMPEDU

PORFIRIN

• Senyawa Siklik

• Dibentuk oleh 4 cincin pirol

• Yang dihubungkan oleh jembatan metenil : , , dan .

• Derifat porfin substitusi pada 1-8 atom Holeh:Asetat,Propionat,Metil atau Vinil

ISOMER PORFIRIN

• Isomer I

Mengandung substitusi atom H 1- 8 simetris

• Isomer III

mengandung substitusi atom H 1- 8 tidak

simetris

Nomenclature Hans Fischer

BIOSINTESIS PORFIRIN

Senyawa yang diperlukan:

• Suksinil KoA siklus asam sitrat

• Glisin

• ALA sintetase

• Piridoksal fosfat/vit.B6mengaktifkan glisin

• proses sintesis mulai di mitokondria kemudianpindah ke-sitosol dan berakhir di mitokondria

BIOSINTESIS PORFIRINMitokondria:

-Suksinil KoA+Glisin

-Enzim:ALA sintase

-Koenzim: vit.B6

-Pelepasan KoA-SH

+ CO2

-Terbentuk ALA

(Amino Levulinic Acid)

Sitosol:

-2 mol. ALA

-enzim:ALA dehi-

dratase(mengan-

dung Zn&mudah di

inhibisi Pb)

-Pelepasan 2 H2O

-Terbentuk 1 PBG

(porfobilinogen =

prekursor pertama pirol)

• Selanjutnya dalam sitosol terjadi kondensasi 4 mol PBG, secara kranikaudal tetrapirol linear (hidroksi metilbilana)

• Reaksi ini perlu enzim Uroporfirinogen I sintase (PBG deaminase).

• Hidroksi metilbilana diubah menjadi Uroporfirinogen I (melalui siklasi spontan) atau Uroporfirinogen III (melalui kerja Uroporfirinogen III sintase).

• Dalam kondisi normal, uroporfirinogen yang terbentuk hampir selalu berupa isomer III.

• Pada tahap ini terjadi pelepasan 4 NH3.

• Uroporfirinogen III koproporfirinogen III

oleh dekarboksilasi semua gugus asetat

menjadi subsituen metil.

• Enzim yang terlibat uroforfirinogen

dekarboksilase.

• Enzim ini juga mampu merubah

uroporfirinogen I menjadi koproforfirinogen I.

• Pada tahap ini terjadi pelepaan 4 CO2.

Dekarboksilasi Uroporfirinogen menjadi koproforfirinogen

• Koproporfirinogen III masuk ke dalam mitokondria diubah menjadi protoporfirinogen III.

• Enzim yg terlibat koproporfirinogen oksidase.

• Enzim ini mengkatalisis dekarboksilasi dan oksidasi dua rantai sisi propionat.

• Enzim ini hanya mampu bekerja pada koproforfirinogen III.

• Biosintesis heme terjadi disebagian besar sel mamalia kecuali eritrosit matang.

• Namun sekitar 85% sintesis heme terjadi di sel prekursoreritroid di sumsum tulang, dan sebagian besar sisanya terjadi di hepatosid.

• Protoporfirinogen III protoporfirin III.

• Enzim yang terlibat protoporfirinogen

oksidase.

• Terjadi pelepasan 6 atom H.

• Tahap akhir dalam sintesis heme adalah

penyatuan besi fero dengan protoporfirin,

dengan enzim ferokelatase(heme sintase)

ALA Sintase

• Terdapat dalam 2 bentuk, yaitu: Hepatik (ALAS1) dan eritroid(ALAS2).

• ALAS1 adalah enzim regulatorik kunci dalam biosintesis heme di hepar(mengatur kecepatan sintesis heme).

• Heme bekerja sebagai regulator negatif pembentukan ALAS1, melalui suatu molekul aporeseptor.

• Heme juga mempengaruhi translasi enzim dan pemindahannya dari sitosolmitokondria.

PORFIRINOGEN

• Cincin-cincin pirol tidak dihubungkan olehjembatan metenil(-CH=),tetapi oleh Metilen(-CH2-) yang tidak membentuk cincinterkonjugasi

• Tidak berwarna&tidak menye- rap sinar

PORFIRINOGEN

• Porfirin dibentuk dari porfirinogensetelah melepas 6 atom hidrogen :–Uroporfirinogen—6h>Uroporfirin

–Koproporfirinogen–6h–>Popropofirin

–Protoporfirinogen–6h>Protoporfirin

• Pelepasan 6 h oleh enzim oksidaseatau sinar u.v.

METALOPORFIRIN

• Porfirin mudah membentuk komplek denganlogam

• Porfirin-Mgklorofil

• Porfirin-Fe heme=protohem

• Metaloporfin berkonjugasi denganprotein;senyawa sbb : hemoglobin, mioglobin,eritrokruorin, sitokrom, katalase dll.

Heme is the prosthetic group of hemoglobin, myoglobin, & cytochromes. Heme is an asymmetric molecule. E.g., note the positions of methyl side chains around the ring system.

N

N

N

N

CH3 HC

CH3

S CH2

CH3

CH S CH2

CH3

CH2

CH2

COO

CH3

H3C

CH2CH2OOC

protein

protein

Fe

Heme c

SIFAT PORFIRIN

• Mempunyai Ph isoelektrik 3 - 4,5.

• Dapat dilarutkan dalam asam kuat dan pelarutorganik.

• Larutan porfirin berfluoresensi oleh sinar U.V.

• Menyerap panjang gelombang ±400 nm = pita soret

• Sifat absorpsi dan fluoresensi karena adanya ikatanganda jembatan metenil(-HC=)

HEMOGLOBIN

• Porfirin-besi yang terikat pada globin

• Berikatan secara reversibel dengan O2,untuk transport O2 dalam darah/eritrosit.

MIOGLOBIN

• Terdiri dari 1 monomer

• BM=1/4 hemoglobin

• untuk transport O2 diotot

Porfiria

• Porfiria adalah sekelompok penyakit yang disebabkan oleh abnormalitas jalur biosintesis heme, penyakit ini dapat bersifat genetik atau didapat.

• Akan tetapi secara umum porfiria dieariskan melalui autosom dominan, kecuai porfiria eritropoetik kongenital yang diwariskan secara resesif.

Porfiria

• Jika kelainan enzim terjadi pada awal jalur reasi sebelum terbentuknya porfirinogen, ALA dan PBG akan menumpuk di jaringan dan cairan tubuh.

• Gejala:nyeri abdomen dan neuropsikiatri.• Kausa biokimia yg pasti dari gejala2 ini,

diperkirakan akibat peningkatan kadar ALA dan PBG atau defisiensi heme.

• Bila kelainan terjadi belakangan, menyebabkan penimbunan berbagai porfirinogen. Produk2 oksigenasi, yaitu turunan porfirin padanannya, menyebabkan fotosensitivitas.

Garam Empedu

• Salah satu fungsi dari hepar adalah menghasilkan dan mensekresikan empedu.

• Sekresi empedu membutuhkan aktivitas hepatosit dan kolangiosit yang terletak sepanjang duktus empedu.

• Empedu berperan dalam membantu pencernaan dan absorpsi asam lemak, ekskresi metabolit hati dan produk sisa seperti kolesterol, bilirubin, dan logam berat.

• Cairan empedu terdiri dari:

– Air(97%)

– Elektrolit

– Asam empedu yg berikatan dengan turin, glisin, atau sulfat. Terdiri dari : as.kolat, as.deoksikolat, as.kenodeoksikolat,as.ursodeoksikolat.

– Bilirubin dari pemecahan heme,dan sebagi pigmen empedu

– Kolesterol.

Metabolisme Garam Empedu

PIGMEN EMPEDU

• Bilirubin

• Biliverdin

• Dibentuk dari porfin / katabolisme heme olehR.E.S, di limpa, hati dan sumsum tulangsewaktu destruksi sel darah merah.

Pada orang dewasa: - 1-2 X 108 sel darahmerah / jam

- 6 gram Hb/hari

• 1 gram Hb ≈ 35 mg bilirubin.

• pada dewasa dibentuk ± 250 mg – 350 mg/hari, berasal :

– terutama Hb

– eritropoisis inefektif

– hemeprotein lain, seperti Cyt.P450.

KATABOLISME HEME

• Berlangsung dalam fraksi mikrosomR.E.S.(microsomal heme oxygenase system)

• Enzim : hemeoksigenase

• Koenzim: NADPH + H+

• Pada saat protein heme mencapai sistem heme oksigenase, zat besi biasanya sudah teroksidasi dalam bentuk feri, yang merupakan hemin.

• Hemin direduksi dengan NADPH, dan dengan

bantuan NADPH lain, oksigen ditambahkan ke

jembatan α-metin antara pirol I dan II porfirin.

• Besi fero feri kembali.

• Dengan penambahan oksigen lain, besi feri

dibebaskan, CO2 dihasilkan, dan biliverdin

dibentuk, yg berasal dari pemecahan cincin

tertrapirol dalam jumlah yang setara.

• Pada amphibi dan unggas biliverdin yg

berwarna hijau diekskresikan.

• Pada mamalia biliverdin bilirubin

• Enzim: biliverdin reduktase (meruksi jembatan

metenil antara pirol III dan IV menjadi gugus

metilen.

• Bilirubin merupakan pigmen kekuningan

• Bilirubin yang dibentuk dalam jaringan perifer

selanjutnya diangkut kehati oleh albumin

plasma.

Bilirubin diikat oleh albumin

• High affinity site

• Low affinity site

• Bilirubin yang baru dibentuk sangat sukar larutsehingga harus diikat albumin supaya

dapat diangkut didalam darah.

• Bilirubin diikat oleh albumin pada dua tempat:

-.high affinity site:- bilirubin yang dapat diikatdisini 25 mg/100 ml darah

- low affinity site:- pada penetapan kadarbilirubin darah, hanya yang terikat pada low affinity site saja yang terukur.

Metabolisme bilirubin

Terjadi di hati. Ada 3 proses :

• 1.pengambilan /uptake bilirubin oleh sel-selparenchyma hati

• 2.konjugasi bilirubin dalam reticulum endoplasma

• 3.sekresi bilirubin konjugasi kedalam empedu(secara transport aktif).

Uptake Bilirubin:

• Bilirubin didalam plasma terikat secara nonkovalen pada albumin.

• Didalam hati albumin akan dilepas dan bilirubindiambil oleh permukaan sinusoid hepatosit olehsystem saturasi pengemban dengan kapasitasbesar (facilitated transport system).

• Setelah masuk hepatosit, bilirubin berikatan dengan protein sitosol (Ligantin dan proteinY) yg membantu senyawa ini tetap larut sebelum dikonjugasi dan mencegah refluks.

Konjugasi Bilirubin: • Bilirubin yang tidak larut akan menjadi larut setelah

mengalami konjugasi,sehimgga mudah diekskresikan ke

dalam empedu.

• Konjugasi bilirubin dengan menambahkan asam glukoronat

(ataupun molekul polar lain,misal:sulfat) sehingga menjadi

bilirubin-diglukuronida/ bilirubin-direk/ bilirubin konjugasi

• Pembentukannya dikatalisis oleh UDP glukurosil

transferase (terdapat dalam reticulum endoplasma halus)

• Memerlukan UDP glukuronic acid sebagai

donor glukuronosil.

• Aktifitas UDP-glukuronil transferase dapat dirangsang oleh

Phenobarbital

Reaksi Konjugasi Bilirubin

Ekskresi Bilirubin Kedalam Getah Empedu

• Sekresi bilirubin terkonjugasi terjadi melalui mekanisme transport aktif,yg menentukan laju keseluruhan proses metabolisme bilirubin dalam hati.

• Protein yg berperan adalah MRP2 (Multidrug Resistance Like Protein2)/MAOT (Multispecific Organic Anion Reseptor)membran plasma kanalikulus empedu.

• Ekskresi dan konjugasi bilirubin merupakan suatu unit fungsional terpadu dan dipengaruhi oleh obat – obatan.

Metabolisme bilirubin dalam usus

• bilirubin terkonjugasi didalam ileum terminalis dan usus besar akan melepas

Glukuronida oleh enzim bakteri yaitu : β-glukuronidase

• selanjutnya oleh flora feces direduksi menjadi urobilinogen---------> urobilin

seterkobilinogen-------> seterkobilin

• sebagian kecil urobilinogen diserap kembali dan diekskresikan kembali lewat hati, disebut siklus urobilinogen intrahepatik.

• Bila terjadi - pembentukan pigmen yang berlebihan

- penyakit hati yang mengganggu siklus tersebut,

maka urobilinogen disekresi dalam urin

Bilirubin konjugasi‌‌↓ β glukuronidase

Bilirubin + uronat↓ bakteri usus

Urobilinogen/sterkobilinogen‌‌‌↓ ↓

*urin : 0 – 4 mg/hari *sirkulasi urobilinogenintrahepatik

*feses : 40 – 200 mg/hari

HYPERBILIRUBINEMIA :

• bilirubin darah : › 1 mg/dl. (17,1 umol./L).

• bilirubin masuk kedalam jaringan sehingga berwarna kuning = disebut jaundice /

ikterik (terutama dibawah kulit, seklera mata).

• Penyebab :-produksi bilirubin meningkat

-fungsi hati rusak

-obstruksi saluran ekskresi.

• Ada 2 jenis:

-hyperbilirubinemia tak terkonjugasi

-hyperbilirubinemia terkonjugasi

• Pembagian lain:

-ikterus prehepatik/hemolitik

-ikterus hepatik

-ikterus posthepatik/obtruktif (total)

HYPERBILIRUBINEMIA TAK TERKONJUGASI

• Hemolisis sel darah merah yang hebat

• Ikterus fisiologis :

-terjadi pada bayi baru lahir karena fungsi hepar belum sempurna:

-aktifitas enzim UDP-glukuronida ↓

-sintesis UDP-asam glukuronat ↓

-bila kadar bilirubin > 20-25 mg/dl→KERN

IKTERUS/ENSEFALOPATI TOKSIK HYPERBILIRUBINEMIA

• Sindroma Crigler-Najjar tipe I (ikterus nonhemolitik kongenital) :

-herediter,autosom,resesif & homozigot

-tidak ada aktivitas enzim UDP-glukuronida

-bilirubin serum :> 20 mg/dl.

• Tipe II :

-bilirubin < 20 mg/dl.

-lebih ringan dan dapat diobati (phenobarbital dasis tinggi )

• Sindroma Gilbert

-herediter,autosom dominan

-karena hemolisis terkompensasi, gangguan uptake & aktifitas enzim menurun

• Hyperbilirubinemia toksik-karena gangguan fungsi hati akibat :-kloroform,arsenamin,CCl4,virus hepatitis, cirrhosis,keracunan jamur”Amanita”,asetaminofen-disini sering ada kerusakan sel parenchym hati dan obstruksi saluran empedu didalam hati sehingga disertai pula hyperbilirubine-mia konjugasi.

HYPERBILIRUBINEMIA TERKONJUGASI

• Ikterus idiopatik kronika (Sindroma Dubin Johnson) :

-autosom resesif

-karena gangguan sekresi bilirubinn konjugasi ke empedu

-hepatosit dalam sentrilobuler mengandung pigmen abnormal.

• Obstruksi saluran empedu

(ikterus cholestatika)

- karena adanya penyumbatan duktus hepatikus atau duktus koledokus sehingga bilirubin diglukuronida tidak dapat disekresi dan terjadi regurgitasi ke vena hepatika & pembuluh limfe

• Rotor syndrom :

-adanya kronik hiperbilirubinemia terkonjugasi

-penyebabnya tidak diketahui, mungkin defect transport hepatosit

-histologi liver normal.

IKTERUS HEMOLITIK

• MALARIA

• KUMAN TERTENTU

• THALASEMIA; HEMOFILIA

• SALAH TRANSFUSI:FAKTOR RHESUS

• KERACUNAN BAHAN KIMIA/OBAT TERTENTU

• TERJADI KELAINAN SEBAGAI BERIKUT

-BIL.UNKONJ.+KONJ.(+)

-BIL.URIN (-)

-UROBIL.FECES ↑ +UROBIL.URIN ↑

IKTERUS HEPATIK

• HEPATITIS VIRUS,SIROSIS HEPATIK, HEPATOMA,KERACUNAN (HEPATOTOKSIK).

• KELAINAN :

-BIL.UNKONJ.↑ ; BIL.KONJ. ↓ / N.

-UROBIL.URIN ↑ ; UROBIL. FECES ↓

-BIL. URIN (+).

IKTERUS OBSTRUKTIF(TOTAL)/POSTHEPATIK

• KARENA BATU EMPEDU,RADANG SALURAN EMPEDU,TUMOR PADA SALURAN/DILUAR EMPEDU.

• KELAINAN :

-BIL.UNKONJ.↑ + BIL.KONJ.↑

-UROBIL FECES (-)/WARNA DEMPUL

-BIL.URIN (+).

TERIMA KASIH