كيمياء البورفيرينات

كيمياء مركبات البورفيرينات والتي تعرف ببروتينات الدم تمثل أهمية حيوية في الجسم، حيث ينطوي تحتها جزيء الهيم (ناقل الأكسجين) والذي يلعب إنزيم AlA دورا حاسما في تخليقه خلال مساراته الحيوية، كما ينتمي إليها بروتينات السيتكورم التي تعتبر مسؤولة عن تحولات الطاقة ونقل الإلكترون في حشوة الخلية، والتي ينتج عن اختلالها أمراض البورفيريات النادرة.

أهمية كيمياء البورفيرين الطبيعية

تعتبر مركبات البورفيرين والبروتينات الدموية مهمة في الطبيعة، حيث إن البورفيرينات عبارة عن مركبات دورية تتكون من ارتباط أربع حلقات بيرول من خلال جسور الميثين، حيث أن الخاصية المميزة لمركبات البورفيرين هي تكوين معقدات ذات أيونات معدنية مرتبطة بذرة النيتروجين في حلقات البيرول. ومن الأمثلة على ذلك البورفيرينات الحديدية (الهيم)، حيث يتم توزيع البروتينات التي تحتوي على الهيم (البروتينات الدموية) على نطاق واسع في الطبيعة، من أهمها:

• الهيموغلوبين: يعمل على نقل الأكسجين في الدم.
• الميوغلوبين: يعمل على تخزين الأكسجين في العضلات.
• السيتوكروم ج: يشارك في سلسلة نقل الإلكترون.
• السيتوكروم P450: يساهم في التحلل المائي للأكسينوبيوتيك.
• كاتالاز: يعمل على تحليل بيروكسيد الهيدروجين.
• التربتوفان بيرولاز: يدخل في أكسدة التربتوفان.

كيمياء البورفيرينات المتباينة

البورفيرينات ملوّنة ومتدفّقة إنّ مختلف أنواع البورفيرين عديمة اللون، فيما عدا البورفيرينات المتباينة كلّها ملوّنة. في دراسة البورفيرينات أو مشتقات البورفيرين، فإن خاصية الامتصاص المميزة للأشعة المرئية والأشعة فوق البنفسجية من الطيف لها قيمة كبيرة. مثال على ذلك هو منحنى الامتصاص لمحلول البورفيرين في 5% حمض الهيدروكلوريك. لوحظ بشكل خاص نطاق الامتصاص الحاد بالقرب من 400 نانومتر. هذه سمة مميزة لحلقة البورفيرين وهي مميزة لجميع البورفيرينات بغض النظر عن السلاسل الجانبية الموجودة فيها.

كيمياء البورفيرينات سورت

سميت البورفينات المتباينة بفرقة سورت نسبة إلى مكتشفها، الفيزيائي الفرنسي تشارلز سورت. عندما تذوب البورفيرينات في أحماض معدنية قوية أو في مذيبات عضوية مضاءة بالأشعة فوق البنفسجية ينبعث منها وميض أحمر قوي. يعتبر هذا الفلور من الخصائص المميزة لدرجة أنه غالبا ما يستخدم للكشف عن كميات صغيرة من البورفيرينات الحرة. تعتبر الروابط المزدوجة التي تنضم إلى حلقات البيرول في البورفيرينات مسؤولة عن الامتصاص المميز لهذه المركبات وتألقها.

تطبيقات تألق البورفيرينات

• علاج الأورام السرطانية

أحد التطبيقات المثيرة للاهتمام للخصائص الديناميكية الضوئية كيمياء البورفيرينات هو إمكانية استخدامها في علاج أنواع معينة من السرطان، وهو إجراء يسمى العلاج الضوئي للسرطان. غالبا ما تتناول الأورام البورفيرينات أكثر من الأنسجة الطبيعية. وبالتالي، يتم إعطاء الهيماتوبورفيرين أو المركبات الأخرى ذات الصلة لمريض مصاب بورم مناسب. ثم يتم تعريضه إلى ليزر الأرجون الذي يثير البورفيرينات، مما ينتج عنه تأثيرات سامة للخلايا.

• الاستدلال على الأمراض بالكشف عن البيروفينات في البراز

يستخدم قياس الطيف الضوئي لاختبار كيمياء البورفيرينات وسلائفها الكوبروبورفيرينات واليوروبورفيرينات ذات الأهمية السريرية لأنها تفرز بكميات متزايدة في البورفيريات. يمكن فصل هذه المركبات، عند وجودها في البول أو البراز، عن بعضها البعض عن طريق الاستخلاص باستخدام مخاليط المذيبات المناسبة. ثم بعد ذلك يتم تحديدها وقياسها باستخدام طرق القياس الطيفي. أيضا يمكن قياس ALA و PBG في البول عن طريق الاختبارات اللونية المناسبة.

أمراض البورفيريات

أمراض البورفيريات هي مجموعة من الاضطرابات الناجمة عن خلل في مسار التخليق الحيوي للهيم. يمكن أن تكون وراثية أو مكتسبة. ليست منتشرة، ولكن من المهم أخذها في الاعتبار في ظروف معينة (على سبيل المثال، في التشخيص التفريقي لألم البطن ومجموعة متنوعة من النتائج العصبية والنفسية)؛ خلاف ذلك، سيتعرض المرضى للعلاجات غير الملائمة، تكمن كيمياء البورفيرينات الحيوية في أسباب وتشخيصات وعلاجات

أنواع أمراض البورفيريات

قد تم وصف ستة أنواع رئيسية من البورفيريا د، ناتجة عن انخفاضات في أنشطة الإنزيمات، يصاب الأشخاص ذوو النشاط المنخفض من الإنزيم 1 (ALAS2) بالأنيميا وليس البورفيريا. تم الإبلاغ عن مرضى يعانون من نقص في نشاط الإنزيم 2 (ALA dehydratase)، ولكن بشكل نادر جدا، والحالة الناتجة تسمى البورفيريا الناقصة.

جينات أمراض البورفيريات

البورفيريات الموصوفة موروثة بطريقة جسمية سائدة، باستثناء البورفيريا المكونة للكريات الحمر، والتي يتم توريثها بطريقة متنحية. تم تحديد التشوهات الدقيقة في الجينات التي توجه تخليق الإنزيمات المشاركة في التخليق الحيوي للهيم في بعض الحالات. وبالتالي، فإن استخدام تحقيقات الجينات المناسبة قد جعل التشخيص قبل الولادة لبعض أنواع البورفيريات ممكنا. كما هو الحال في معظم الأخطاء الخلقية.

أعراض أمراض البورفيريات

إن علامات وأعراض البورفيريا ناتجة إما عن نقص في المنتجات الأيضية خارج الكتلة الأنزيمية أو من تراكم المستقلبات خلف الكتلة. تتسبب نواتج الأكسدة الناتجة عن مشتقات البورفيرين المتكيفة في حدوث حساسية للضوء، وهو رد فعل للضوء المرئي يبلغ حوالي 400 نانومتر. يُعتقد أن البورفيرينات، عند تعرضها لضوء بهذا الطول الموجي، “تستدعي” ثم تتفاعل مع الأكسجين الجزيئي لتكوين جذور أكسجين. هذه الأنواع الأخيرة تصيب الجسيمات الحالة والعضيات الأخرى. تطلق الليزوزومات التالفة إنزيماتها المتدهورة، مما يتسبب في درجات متفاوتة من تلف الجلد بما في ذلك التندب.

البيروفينات مركبات ذات كيمياء حيوية مهمة للجسم، وعندما يطرأ خلل في عملية أيضها تنتج عنها أمراض البورفيريات النادرة والتي تتسبب في اختلال امتصاص الجسم للضوء، فتزيد حساسية العين للضوء وتظهر البقع على الجلد.