卟啉生成及代謝過程

　　血紅素,一種含鐵的色素,參與血紅蛋白的組成,存在于機體内所有組織.

　　血紅素生物合成途徑見8種不同的酶參與8步合成步驟,第1個酶和最後3個酶存在于線粒體中,而中間步驟中的酶存在于胞液中.

　　1.ALA合成酶,是血紅素生物合成途徑的第一個酶,它催化甘氨酸和琥珀酰輔酶A聚合成ALA.該酶積聚在線粒體的内膜且需要5′-磷酸吡哆醛作爲輔酶,不同的基因把紅細胞和非紅細胞的ALA合成酶進行編碼.

　　2.ALA脫水酶,存在于胞液中,它使2分子的ALA脫去2分子的水而合成單吡咯---PBG.鉛抑制ALA脫水酶,是由于它取代了酶中的鋅(酶活性所必需的金屬).琥珀酰是一種ALA的結構類似物,它是最強的酶抑制劑,可見于遺傳性酪氨酸血症病人的尿和血中.

　　3.PBG脫氨酶催化4分子PBG聚合産生線性四吡咯,即HMB.有兩個PBG脫氨酶的同功酶：一個隻存在于紅細胞中,而另一個則存在于非紅細胞中.這兩種PBG脫氨酶的同功酶是由不同的信使RNAs(mRNAs)進行編碼,這些mRNAs是由一個單基因通過交替的轉錄和嫁接而被轉錄.

　　4.尿卟啉原Ⅲ聚合酶催化HMB形成尿卟啉原Ⅲ,這涉及分子内重排和影響D環的定向(HMB分子邊的吡咯環見大環閉合形成尿卟啉原Ⅲ.當該酶缺乏時,HMB則自發環化,沒有反向的D環,而形成尿卟啉原Ⅰ.

　　5.胞液中,尿卟啉原脫羧酶催化尿卟啉(8個羧基的卟啉)中羧甲基側鏈的4個羧基連續脫去産生7個羧基卟啉,6個羧基卟啉,5個羧基卟啉,最後形成糞卟啉原Ⅲ(一個4個羧基的卟啉).此酶也能催化尿卟啉原Ⅰ形成糞卟啉原Ⅰ.

　　6.哺乳動物細胞中的糞卟啉原氧化酶是一種線粒體酶,它催化糞卟啉原Ⅲ的吡咯環A和B上的丙基脫去羧基和2個氫成爲這些位置上的乙烯基而形成原卟啉原.這種酶不能代謝糞卟啉原Ⅰ.

　　7.原卟啉原Ⅸ氧化爲原卟啉Ⅸ是由原卟啉原氧化酶起中介作用,該酶催化原卟啉原Ⅸ中心脫去6個氫原子.

　　8.亞鐵螯合酶,催化鐵嵌入原卟啉,是血紅素生物合成的最後一步.該酶并非對鐵有特異性,它也能催化一些其他金屬的嵌入例如鋅.

　　代謝途徑的僅存在于細胞内,正常排洩的量很少.他們的分子大小,溶解度和其他的性質相互間差異很大.ALA,PBG和卟啉原是無色和無熒光的.原卟啉,最後的,唯一被氧化的卟啉.氧化的卟啉受到長波紫外線照射時呈紅色熒光.漏到細胞外液的卟啉原自動氧化爲卟啉而排洩.然而,一定量的未氧化的糞卟啉原可能排洩在尿中.ALA,PBG,尿卟啉,7羧基,6羧基和5羧基的卟啉是水溶性的,大部分排洩在尿中.糞卟啉(一個4羧基卟啉)是排洩在尿和膽汁中.硬卟啉(一種3羧基卟啉)和原卟啉(一種2羧基卟啉)很難溶解于水中,而不能由腎髒排洩.它們出現在血漿中,被肝髒攝取,然後排洩在膽汁和糞中,它們也可積聚在骨髓.

　　血紅素合成的控制

　　血紅素合成最多在骨髓,在那裏血紅素和有氧轉輸功能的血紅蛋白結合,而在肝髒,則多數和細胞色素結合,它是電子轉輸蛋白.在肝髒大多數細胞色素是細胞色素P-450酶,它代謝藥物和許多其他外源的和内源的化學品

　　血紅素生物合成在肝髒和骨髓的調控機制是不同的.在肝髒血紅素合成是限速的,它受到第一個酶,ALA合成速度的控制酶1).正常肝細胞中酶活性十分緩慢,在肝髒爲應答各種化學療法而需要制造更多的血紅素時,酶的濃度顯著地上升.酶的合成也受細胞内血紅素量的反饋控制,當遊離的血紅素濃度高時,合成就降低.某些藥物和激素誘導肝細胞制造更多的ALA合成酶,血紅素及細胞色素P-450.

　　在骨髓,血紅素由成紅細胞和仍保留有線粒體的網織紅細胞制造,然而循環中的紅細胞沒有線粒體則不能形成血紅素.紅細胞系内血色素合成至少部分受到細胞攝取鐵過程的調節.骨髓細胞表達某些途徑中酶的紅細胞系的特異形式.紅細胞系的特異ALA合成酶受到在mRNA中的鐵應答元素的調節,它也部分受到爲形成血紅蛋白而合成血紅素的組織特異調節.