BAB II Pembahasan A. Definisi Porfiria
Porfiria adalah salah satu dari sekelompok gangguan metabolisme porfirin, yang ditandai secara biokimia dengan peningkatan pembentukan dan ekskresi senyawa porfirin atau prekursornya dan secara klinis ditandai dengan manifestasi neurologis dan kutaneus yang bervariasi. Gangguan ini secara umum diklasifikasikan sebagai hepatik, eritropoietik, dan kadang eritrohepatik, tergantung pada lokasi ekspresi defek biokimia.1 Dan porphiprin itu sendiri adalah salah satu dari sekelompok senyawa yang mengandung struktur porfin, empat cincin pirol yang disambungkan dengan jembatan metilidin dalam konfigurasi siklik, yang padanya bermacam-macam rantai samping dapat dilekatkan. Asal rantai samping ini dapat diindikasikan dengan prefiks seperti coproporphyrin, deuteroporphyrin, etioporphyrin, hematoporphyrin, mesoporphyrin, protoporphyrin, atau uroporphyrin. Struktur isomer diindikasikan dengan nomor romawi. Porfirin bebas jarang ditemukan dalam jaringan kecuali dalam gangguan biosintesis heme (porfiria), tetapi timbul dalam gugus prostetik hemoglobin, mioglobin, dan sitokrom, digabungkan dengan ion logam. Istilah ini kadang-kadang digunakan untuk meliputi porfin atau secara spesifik menunjukkan porfin. 1
B. Metabolisme Porfirin
Heme disintesis di dalam sel hidup melalui sebualt lintasan yang sudah banyak diteliti. Dua buah bahan awalnya adalah suksinil-KoA yang berasal dari siklus asam sitrat di mitokondria, dan asam amino glisin. Piridoksal fosfat juga diperlukan pada reaksi ini untuk "mengaktifkan" glisin. Produk reaksi kondensasi antara suksinilKoA dari glisin adalah asam α-amino-®ketoadipat yang dengan cepat mengadakan dekarboksilasi
untuk
membentuk
6-
3
aminolevulinat (ALA). Rangkaian reaksi ini dikatalisis oleh enzim ALA sintase yang merupakan enzim pengendali laju reaksi pada biosintesis porfirin di hati mamalia. Sintesis ALA terjadi di mitokondria. Di dalam sitosol, dua buah molekul ALA mengalami kondensasi.oleh enzim ALA dehidratase untuk membentuk dua molekul air dan satu molekul porfobilimigen (PBG). ALA dehidratase merupakan enzim yang mengandung seng dan sensitif terhadap inhibisi oleh timbal sebagaimana terdapat pada keracunan timbal.2 Pembentukan tetrapirol siklik, yaitu suatu porfirin, terjadi lewat kondensasi empat molekul PBG. Keempat molekul ini mengadakan kondensasi secara kranial-kekaudal hingga terbentuk tetrapirol tinier, yaitu hidroksimetilbilana. Reaksi tersebut dikatalisis oleh enzim uroporfirinogen I sintase, yang juga dikenal sebagai enzim PBG deaminase. idroksimetilbilatta mengadakan reaksi siklisasi spontan untuk membentuk uroporfirinogen
I,
uroporfirinogen
III
atau
diubah
kosintase.
menjadi
uroporfirinogen
III
melalui
kerja
Pada
kondisi normal, uroporfirinogen yang terbentuk hampir selalu serupa isomer III, tetapi pada kelainan porfiria tertentu (yang
dibicarakan
di
bawah)
juga
terbentuk isomer porfirinogen tipe 1 dengan jumlah berlebihan. 2 Perhatikan, kedua uroporfirinogen ini mempunyai sejumlah cincin pirol yang dihubungkan oleh jembatan metilen ( — CH2 — ), yang tidak membentuk sistem cincin terkonjugasi. Jadi, senyawa-senyawa ini (seperti halnya semua porfirinogen) tidak berwarna. Meskipun demikian, porfirinogen mudah teroksidasi sendiri menjadi masing-masing senyawa porfirin yang berwarna. Oksidasi ini dikatalisis oleh cahaya dan porfirin yang terbentuk. Uroporfirinogen
2
III
diubah
menjadi
koproporfirinogen
III
melalui
dekarboksilasi semua gugus asetat (A) yang mengubahnya menjadi substituen metil (M). Reaksi tersebut dikatalisis oleh enzim uroporfirinogen dekarboksilase yang juga mampu mengubah uroporfirinogen I menjadi koproportirinogen I. Koproporfirinogen III kemudian memasuki mitokondria dan di dalam mitokondria diubah menjadi protoporfirinogen III serta kemudian menjadi protoporfirin III. Beberapa tahap tampak terlibat di dalam proses konversi ini. Enzim mitokondria koproporfirinogen oksidase mengatalisis reaksi dekarboksilasi dan oksidasi dua buah rantai-samping 4
propionat untuk membentuk protoporfirinogen. Enzim ini hanya dapat bekerja pada koproporfirinogen tipe III, dan ini menjelaskan mengapa protoporfirin tipe 1 umumnya -tidak ditemukan di alam. Oksidasi protoporfirinogen menjadi protoporfirin dikatalisis oleh enzim mitokondria lainnya, yakni protoporfirinogen oksidase. Di hati mamalia. konversi koproporfirinogen menjadi protoporfirin memerlukan molekul oksigen.2 C. Pembentukan Heme Meliputi Penyatuan Besi ke Dalam Protoporfirin
Tahap akhir pada sintesis heme meliputi proses penyatuan besi fero dengan protoporfirin di dalam sebuah reaksi yang dikatalisis oleh enzim heme sintase atau ferokelatase, yaitu enzim mitokondria lainnya .
2
Rangkuman tahapan dalam biosintesis derivat porfirin dari PBG diberikan pada gambar 32-8. Biosintesis heme terjadi pada sebagian besar jaringan mamalia, kecuali eritrosit mater yang tidak mengandung mitokondria. Akan tempi, kurang lebilt 85% sintesis heme terjadi pada sel-sel prekursor eritroisit di dalam sumsum tulang dan mayoritas sisanya terjadi di dalam hepatosit. 2 Senyawa porfirinogen yang dibicarakan di atas tidak berwarna dan mengandung enam atom Hidrogen tambahan bila dibandingkan dengan senyawa porfirin padanannya yang berwarna. Senyawa porfirin tereduksi (porfirinogen) ini dan
5
bukan senyawa porfirin padanannya merupakan intermediat yang sebenarnya di dalam biosintesis protoporfirin serta heme.2 D. ALA Sintase Merupakan Enzim Regulator yang Penting Pada Biosintesis Heme
Reaksi yang membatasi lajunya sendiri pada sintesis heme merupakan reaksi
yang dikatalisis oleh enzim ALA sintase, yaitu suatu enzim pengatur atau regulator. Heme yang mungkin bekerja lewat molekul aporepresor, tampaknya bertindak sebagai regulator negatil sintesis enzim ALA sintase. Pada tahap ini mungkin terdapat pula inhibisi umpan-balik yang bermakna, tetapi efek regulasi heme yang utama tampaknya menjadi salah satu faktor yang membuat laju penumpukan ALA sintase meningkat pesat dalam keadaan tanpa heme dan menurun bila ada heme. Laju pergantian ALA sintase normalnya berlangsung cepat (usia-paruh sekitar 1 jam) di hati mamalia, dan hal ini merupakan ciri umum sebuah enzim yang mengatalisis reaksi yang membatasi lajunya sendiri.
2
Banyak obat yang kalau diberikan pada manusia, dapat mengakibatkan peningkatan secara nyata jumlah enzim ALA sintase hepatik. Kebanyakan obat ini di metabolisasi melalui sebuah sistem di hati yang menggunakan hemoprotein spesifik, yakni sitokrom P-450. Pada proses metabolismenya, penggunaan heme oleh sitokrom P-450 akan meningkat pesat dan selanjutnya peristiwa ini menurunkan konsentrasi heme intrasel. Kejadian terakhir mempengaruhi penekanan enzim ALA sintase dengan peningkatan kecepatan sintesis heme untuk memenuhi kehutuhan sel.
2
Beberapa faktor mempengaruhi derepresi ALA sintase yang diperantarai oleh obat di hati. Khususnya, pcmberian glukosa dapat mencegah pembentukan ALA sintase, seperti halnya pemberian hematin (bentuk besi yang teroksidasi).2 Kepentingan sebagian mekanisme regulasi ini akan didiskusikan lebih lanjut di bawah ini pada saat membicarakan kelainan porfiria. 2 6
E. PORFIRIN
MERUPAKAN
SENYAWA
YANG
BERWARNA
DAN
BERPENDAR
Berbagai jenis porfirinogen tidak berwarna, sedangkan berbagai jenis porfirin semuanya berwarna. Pada penelitian terhadap porfirin atau derivat porfirin, spektrum absorpsi
yang
khas
yang
dalam
kedua
senyawa
tersebut
masing-masing
memperlihatkan regio visibel dan regio ultraviolet dari spektrum tersebut, mempunyai arti yang sangat penting. Salah satu contohnya adalah kurva absorpsi bagi larutan porfirin dalam asam hidroklorida 5%. Perhatikan, secara khusus pita absorpsi yang tajam di dekat 400 nm. Gambaran ini merupakan ciri cincin porfirin yang membedakan dan ciri khas bagi semua senyawa porfirin tanpa menghiraukan rantaisamping yang ada. Pita ini dinamakan pita Soret sesuai nama penemunya. 2 Kalau porfirin yang dilarutkan dalam asam mineral kuat atau pelarut organik disinari dengan cahaya ultraviolet, senyawa tersebut akan mengeluarkan cahaya fluoresen merah yang kuat. Sifat fluoresen ini begitu khas sehingga sering dipakai untuk mendeteksi porfirin bebas dengan jumlah yang sedikit. Ikatan rangkap yang menyatukan cincin pirol pada senyawa porfirin menjadi penyebab adanya sifat
7
absorpsi dan fluoresen yang khas pada senyawa ini; ikatan rangkap ini tidak ditemukan dalam senyawa porfirinogen. 2 Penerapan sifat-sifat fotodinamik porfirin yang menarik adalah pada pengobatan tipe kanker tertentu, melalui prosedur yang dinamakan fototerapi kanker. Sel tumor sering mengambil lebih banyak porfirin daripada sel jaringan normal. Jadi, hemetoporfirin atau senyawa lain yang ada hubungannya diberikan kepada penderita tumor yang tepat. Tumor tersebut kemudian dipajankan pada sinar laser argon yang akan memicu porfirin sehingga timbul efek sitotoksik. 2 F. Spektrofotometri Digunakan
Untuk
Porfirin
Memeriksa
dan
Senyawa
Prekursornya
Koproporfirin
dan
uroporfirin mempunyai kepentingan klinis
mengingat
kedua
jenis
senyawa ini diekskresikan dengan jumlah
yang
bertambah
pada
keadaan porfiria. Kedua senyawa ini, kalau terdapat di urine atau feses, dapat dipisahkan satu sama lain
melalui
campuran
ekstraksi
pelarut
Senyawa-senyawa
yang
dengan tepat. tersebut
kemudian dapat diidentifikasi dan diukur
kadarnya
menggunakan
dengan metode
spektrofotometri.2 ALA dan PBG dapat pula diukur di dalam urine dengan tes kolorimetri yang tepat. 2 G. PORFIRIA MERUPAKAN GANGGUAN GENETIK PADA METABOLISME HEME
Portiria merupakan suatu kelompok gangguan akibat abnormalitas pada lintasan biosintesis home; kelainan ini bisa bersifat genetik atau didapat. Kelainan ini tidak sering dijumpai, tetapi perlu dipikirkan pada keadaan tertentu (misal, dalam 8
penyusunan
diagnosis-banding
nyeri
abdomen dan sejumlah temuan neuropsikiatri); penderita
kalau
kelainan
ini
tidak, akan
memperoleh terapi yang tidak tepat. Raja George III pernah dispekulasikan sebagai penderita porfiria
variegate
menyebabkan
yang
beliau
secara
periodik
dikurung
di
Windsor
dan
mungkinan
ke
Istana
menjelaskan sebagian pandangannya tentang koloni Amerika. Demikian Pula, gejala fotosensitivitas (yang menyebabkan penderitanya menyukai kegiatan di malam hari) dan kecacatan yang parah seperti yang diperlihatkan oleh beberapa penderita porfiria eritropoitik kongenital, telah menimbulkan dugaan bahwa penderita ini mungkin merupakan prototipe manusia serigala.2 H. Ilmu Biokimia Melandasi Penyebab, Diagnosis dan Penatalaksanaan Berbagai Porfiria
Di atas telah diuraikan enam tipe utama porfiria yang terjadi akibat penekanan kegiatan masing-masing enzim 3 hingga 8 seperti terlihat pada Gambar 34-9 (lihat juga Tabel 341), Karena itu, pengukuran kadar kegiatan satu enzim atau lebih dengan menggunakan sumber yang tepat (misal, sel darah merah), menjadi penting untuk menegakkan diagnosis pasti kasus porfiria yang dicurigai. Penderita dengan aktivitas enzim 1 (ALA sintase) yang rendah tidak pernah mengalami suatu porfiria. Penderita yang menunjukkan penekanan kegiatan enzim 2 (ALA dehidratase) pernah dilaporkan, tetapi kasus ini amat langka. 2 Pada umumnya porfiria yang dijelaskan di atas diturunkan secara autosomal dominan, kecuali porfiria eritropoitik kongenital yang diturunkan secara resesif. Kelainan yang tepat pada gen yang mengarahkan sintesis enzim yang terlibat dalam biosintesis heme, telah ditentukan pada sebagian kasus. Penentuan kelainan pada gen ini memungkinkan penegakan diagnosis pranatal pada sebagian kasus porfiria. 2
9
Seperti halnya kebanyakan kasus kelainan bawaan, tanda dan gejala pada kasus-kasus porfiria bisa terjadi karena defisiensi hasil metabolik di luar hambatan enzimatik atau karena akumulasi metabolit di balik hambatan tersebut.2 Bila kelainan enzim terjadi secara awal pada lintasan sebelum pembentukan porfirinogen (misal, enzim 3 dalam Gambar 34-9, pada porfiria akut intermiten) maka ALA dan PBG akan berakumulasi di dalam jaringan dan cairan tubuh. Salah satu atau kedua senyawa ini dapat menyebabkan berbagai efek toksik pada saraf abdomen dan sistem saraf pusat sehingga timbul nyeri abdomen serta sejumlah gejala neuropsikiatri seperti terlihat pada jenis porfiria ini. Dasar biokimiawi yang mungkin melandasi gejala ini yaitu bahwa ALA dapat menghambat kerja enzim ATPase di jaringan saraf atau ALA mungkin diambil oleh jaringan otak sehingga melumpuhkan hantaran impuls saraf.2 Di
lain
pihak,
enzim
kemudian
menyekat
lintasan
tersebut
yang
mengakibatkan akumulasi porfirinogen seperti ditunjukkan pada Gambar 34-9 dan. 10
Hasil yang oksidasinya, yaitu derivat porfirin yang bersesuaian, menyebabkan
11
fotosensitivitas merupakan sebuah reaksi terhadap cahaya-tampak dengan panjang gelombang 400 nm. Kalau terpajan cahaya dengan panjang gelombang ini, diperkirakan porfirin akan “terangsang" dan kemudian bereaksi dengan oksigen molekular hingga terbentuk radikal oksigen. Bentuk terakhir ini mengakibatkan cedera pada lisosom dan organel lainnya. Lisosom yang rusak akan mengeluarkan enzim pengurai yang mengakibatkan kerusakan kulit dengan derajat yang bervariasi, termasuk pembentukan parut.2 Kelainan porfiria dapat diklasilikasikan berdasarkan organ atau sel yang paling banyak terkena. Organ atau sel ini umumnya merupakan organ atau sel dengan sintesis heme yang aktif. Sumsum tulang menyintesis hemoglobin dengan jumlah besar per hari dan hati sangat aktif pada proses sintesis hemoprotein lainnya, yakni sitokrom P-450. Jadi, salah satu pengklasifikasian porfiria adalah dengan menyebutnya sebagai kelompok eritropoetik atau hepatik; jenis porfiria yang termasuk ke dalam kedua kelompok ini di tunjukkan pada Tabel 34-2. Mengapa tipe porfiria tertentu menyerang organ tertentu secara lebih mencolok daripada organ lainnya? Jawaban parsialnya adalah bahwa kadar metabolit yang menyebabkan kerusakan (misal, ALA, PBG atau porfirin khusus) menunjukkan variasi yang sangat nyata pada berbagai organ atau sel menurut perbedaan aktivitas pada enzim pembentuk hemenya.2 Sebagaimana dijelaskan di atas, ALA sintase merupakan enzim pengatur yang penting pada lintasan biosintesis heme. Dengan demikian, penting untuk memahami pengaturannya agar memiliki pengertian mengenai sebagian sifat penyakit ini. Enzim ALA sintase merupakan subjek pada induksi maupun represi. dan aktivitasnya dapat meningkat dengan nyata (sampai 50 kali lipat) pada keadaan tertentu. Sejumlah besar obat (misalnya. barbiturat, griseofulvin) menginduksi enzim tersebut. Sebagian besar obat ini melakukannya dengan menginduksi sitokrom P-450 yang menggunakan heme dan dengan demikian meniadakan represi (menginduksi) ALA sintase. Pada penderita porfiria, peningkatan aktivitas enzim ALA sintase mengakibatkan peningkatan kadar prekursor heme yang bisa membahayakan sebelum terjadi penyekatan metabolik. jadi, penggunaan obat-obat yang menginduksi sitokrom P-450 (yang dengan demikian disebut penginduksi mikrosom) dapat mencetuskan serangan porfiria. 2 Diagnosis tipe porfiria yang spesifik umumnya dapat ditegakkan dengan memperhatikan riwayat klinis serta keluarga, hasil pemeriksaan fisik dan hasil tes
12
laboratorium yang tepat. Temuan utama keenam tipe porfiria tercantum pada Tabel 34-2.2 Kadar timbal yang tinggi dapat mempengaruhi metabolisme heme melalui pengikatannya dengan gugus SH pada enzim seperti ferokelatase dan ALA dehidratase. Peristiwa ini akan mempengaruhi metabolisme porfirin. Kenaikan kadar protoporfirin dijumpai di sel darah merah dan kenaikan kadar ALA serta koproporfirin ditemukan di urine. 2
Terapi pada tingkat gen bagi penderita porfiria diharapkan akan mungkin terlaksana. Sementara itu, terapi porfiria saat ini pada hakekatnya mash bersifat simtomatik. Penting bagi penderita porfiria untuk menghindari preparat anestesi dan obat-obatan, termasuk alkohol, yang menginduksi sitokrom P-450. Konsumsi makanan yang kaya akan karbohidrat (makanan yang banyak mengandung glukosa) dalam jumlah besar atau pernbenan hematin (bentuk hidroksida dan heme) dapat merepresi enzim ALA sintase yang akan menurunkan produksi prekursor heme yang berbahaya itu. Pasien yang menunjukkan gejala fotosensitivitas dapat membaik dengan pembenan β-karoten, senyawa ini tampaknya mengurangi produksi radikal bebas sehingga menurunkan fotosensitivitas. Pemakaian preparat tabir-surya untuk menyaring cahaya-tampak dapat pula menolong pasien pasien semacam ini. 2
13
