Mecanismul de oxidarea a hemoglobinei n prezena nitritului i altor xenobioi

Mustea Radu

I. HemoglobinaFiziologia element esenial pentru realizarea funciei respiratorii a Eritroc. - 95% din proteinele solubile ale eritrocitului - Masa molara 64500 DaStructura Hb - cromoprotein porfirinic care conine fier compus din: 4 molecule de hem (cu 1 atom de Fe2+ - leag O2, CO2) 4 catene polipeptidice (globine). Hemul = partea fiziologic activ = fero-protoporfirin : atomul de Fe n centrul inelului Porfirinic; - fierul heminic = Fe 2+ Globina 96% = tetramer din 4 lanuri pp., dou cte dou identice. - fiecare lan pp are ataat o grupare hem la ext. moleculei

Hemoglobina adultului 2 lanturi alfa formate din 141 reziduuri de aminoacizi 2 lanturi beta formate din 146 reziduuri de aminoacizi

Fixarea oxigenului

Funciile eritrocitelor-- 100-120 zile, perioad n care sunt i realizeaz funciile i sunt supuse la numeroase solicitri funcionale: -- strbat zilnic 1-1,5 km -- i modific forma la trecerea prin capilare (fusiforme) i se deplaseaz n fiicuri -- stagneaz n vasele sanguine sinuoase (ex. circ. splenic) -- transport gazele respiratorii O2 i CO2 -- particip la meninerea constant a pH-ului sanguin (prin sistemul tampon al hemoglobinailor) -- sunt influenate de factori extraeritrocitari (pH, substane toxice), care le pot modifica morfo-funcional (ex. acidoza/alcaloza determin / volumului eritrocitar).

Ciclul eritrocitelor i hemoglobinei

Oxidarea hemoglobinei cu oxidul de azot (II) endogen

Faza lent

Ar gi ni na

Ciclu NO n organismele superiore

Mecanismul de interaciune a NO cu hemoglobina

Autoxidarea hemoglodinei - 31% din procesul de autoxidare a fost inhibat de SOD (superoxid dismutaza), - 53% de catalaz - 76% de cele dou enzime mpreun

Autooxidarea hemoglobineiHbFe(II) O2 HbFe(III) O2-

HbFe(III) O2HbFe(III) + O2-

HbFe(II) O2+ O2- + 2H+ HbFe(II) O2 + H2O2 HbFe(II) O2+ OH

HbFe(III) + H2O2 + O2 HbFe(III) + OH- + OH HbFe(III) + OH- + O2

Ecuaia sumar: 4HbFe(II) O2 + 2H+ 4HbFe(III) + 2OH- + 3O2

HbFe(II) O2 + H2O2 HbFe(III) + H2O2 + H+

HbFe(IV) -OH + OH- + O2 HbFe(IV) -OH + H2O 2HbFe(III) + O2

HbFe(IV + HbFe(II) O2

Oxidarea hemoglobinei n prezena nitritului i altor xenobioiNO, NO2, N2O4, NO+, NO-, ONOO-, ONOOH, ROONO, NO2+,

2HbFe2+ O2 + 2NO + e-

sau

2HbFe3+ + 2NO2 + O2-

2NO + O2 2NO2 HbFe2+ O2 +NO2 HbFe3+ + NO2- + O2 HbFe2+ O2 + NO2- + 2H+

Nitrit

HbFe3+ + NO2 + H2O2

Mecanism posibil de oxidare a hemoglobinei n prezen de nitrit

HbFe2+ O2 + NO2HbFe2+ O2 + NO2 O2NOO-+ O22O22- + 2H+

HbFe3+ + O22- + NO2 HbFe3+ + O2NOONO2- + 2O2- H2O2

Mecanism posibil de oxidare a hemoglobinei n prezen de nitrit HbFe2+ O2 + NO2- + 2H+ HbFe3+ HOOH HbFe3+ HOOH + NO2HbFe4+ =O + NO2- + 2H+ HbFe2+ O2 + NO2 HbFe2+ O2 + NO2 + H2O HbFe3+ HOOH + NO2 HbFe3+ + HOOH HbFe4+ =O + NO2 + H2O HbFe3+ + NO2 + H2O HbFe3+ + O2 + NO2HbFe3+ HOOH + NO3-

2 NO2 + H2O NO2- + HbFe2+ O2 + 2H+

NO2- + NO3- + 2H+ HbFe3+ + NO3- + NO2 + H2O

MMetode de inhibiie a procesului de oxidare a HbFe2+ O2 Concentraiaenzimelorantioxidanteneritrociteinplasmasangvin Metode de inhibiie a procesului de oxidare a HbFe2+ O2 Concentraiaenzimelorantioxidanteneritrociteinplasmasangvin

Concentraia enzimelor antioxidante n eritrocite i n plasma sanguin

SOD

2 O2- + 2H+ 2GSH + H2O2

H2O2 + O2 2H2O + GSSG

Glutation peroxidaza

Catalaza

H2O2

H2O + 1/2O2

Reducerea methemoglobinei EnzimaticNADH + Cytb5 Fe3+ Cytb5 Fe2+ + HbFe3+ NAD+ + Cytb5 Fe2+ Cytb5 Fe3+ + HbFe2+

NADPH + Flavin(form. oxid) dehidroflavin(form.redus)

NADP+ + dehidroflavin(form.redus) + HbFe3+ HbFe2+ Flavin(form. oxid +

Ageni de reducereGlutationul oxidat A. Ascorbic HbFe3+

Glutation redus

A. Dehidroascorbic

HbFe2+

NADP

Glutationul redus (GSH)

HbFe3+

NADPH

Glutationul oxidat (GSSG)

HbFe2+

Concluzii1. Hemolobina se supune procesului de autooxidare 2. Hemoglobina se supune procesului de oxidare in prezena oxidului NO endogen, NO-2 3. Methemoglobina se reduce sub aciunea enzimelor i agenilor de reducere

MULUMESC PENTRU ATENIE !!!