12/2/2008
METABOLISME PORFIRIN DAN PIGMEN EMPEDU
PENDAHULUAN
Porfirin adalah senyawa siklik yang dibentuk dari gabungan 4 cincin pirol melalui jembatan metenil
1
12/2/2008
Porfirin tidak lain adalah porfin yang atom H nya di ujung disubstitusi oleh gugus lain (misal: asetat, propionat) Porfirin dibentuk dari suksinil koA dan glisin
2
12/2/2008
Sifat khas porfirin: pembentukan kompleks dengan ion-ion logam yang terikat pada atom N cincin-cincin cincin-cincin pirol Contoh: he m e
= porfirin + Fe2+ (porfirin besi/heme)
klorofil
= porfirin + Mg 2+ (porfirin magnesium/klorofil)
Di alam, metaloporfirin terkonjugasi dengan protein membentuk senyawa-senyawa antara lain: 1. Hemoglobin (Hb) - merupakan merupakan porfirin besi yang yang terikat terikat pada protein globin - fungsi: fungsi: mengangkut mengangkut O2 di darah 2. Eritrokruorin - terdapat pada beberapa invertebrat invertebrata a - fungsi: fungsi: hampir sama sama dengan dengan Hb 3. Mioglobin - pengan pengangku gkutt O2 di jaringan otot (pigmen pernafasan)
3
12/2/2008
4. Sitokrom - fungsi: fungsi: pemindah pemindah elektron elektron pada proses redoks 5. Katalase - heme + protein protein - pemec pemecah ah 2H 2H2O2 menjadi 2H 2O + O 2 6. Triptofan pirolase - mengkatalis mengkatalisa a oksidasi oksidasi triptofan triptofan menjadi formil kinurenin
Fungsi porfirin: 1. Membentuk senyawa sebagai pengangkutan O2 2. Membentuk senyawa sebagai pengangkutan elektron 3. Membentuk senyawa sebagai enzim enzim tertentu Perbedaan antara porfirin satu dengan yang lain adalah jenis senyawa yang mensubstitusinya mensubstitusinya
4
12/2/2008
STRUKTUR PORFIRIN FISCHER: - tokoh tokoh kimia porfirin porfirin - menyingkat rumus porfirin dengan dengan menghilangkan jembatan metenil dan setiap cincin pirol yang diperlihatkan sebagai tanda kurung dengan 8 tanda substituen
Ada 4 macam porfirin, di alam hanya tipe I dan III (tipe III >)
Ketera nga n:
O
A : A setat
= CH2 – C – OH
O
P : Propionat
= – CH CH2 – CH2 – C – OH +
V : V inil
= – CH – CH2
5
12/2/2008
BIOSINTESA HEME Ada 2 tahap, yaitu: 1. sintesa porfirin 2. sintesa heme Keterangan: - koproporfirin: bila substituennya metil dan propionat - protoporfirin: bila substituennya metil, vinil dan propionat
1. Sintesa porfirin
6
12/2/2008
2. Sintesa heme
7
12/2/2008
Selama proses metabolisme bahan-bahan di atas, pemakaian heme untuk sintesa sitokrom P 450 meningkat sehingga konsentrasi heme dalam sel menurun yang menyebabkan meningkatnya amlev sintetase Protoporfirin III + Fe 2+
heme sintetase
heme f er ok el at as e
( di m it ok on dr ia )
Sintesa heme terjadi dalam sebagian besar jaringan mamalia, kecuali eritrosit dewasa (karena tidak mengandung mitokondria) Pengendalian biosintesa heme: yang pegang peranan adalah amlev sintetase
Yang menghambat amlev sintetase: 1. heme 2. apopressor 3. glukosa 4. hematin in vivo Yang meningkatkan amlev sintetase (karena dimetabolisir di hati dengan menggunakan hemoprotein spesifik, yaitu: sitokrom P 450 yang dibuat dari heme): 1. insektisida 2. bahan karsinogen 3. obat-obatan (steroid) 4. hormon estrogen 5. besi dalam bentuk chelated
8
12/2/2008
KIMIA PORFIRIN
Porfirin mengandung nitrogen tersier pada 2 cincin pirolen sehingga bersifat basa lemah dan adanya gugus karboksil pada rantai sampingnya menyebabkan juga bersifat asam Titik isoelektrisnya pada pH 3,0 – 4,0 mudah diendapkan dalam larutan air Yang berwarna adalah porfirin dan derivat-derivatnya yang mempunyai spektrum absorbsi pada daerah yang dapat dilihat dan daerah UV
Contoh: larutan porfirin dalam HCl 5% mempunyai pita absorbsi pada 400 nm disebut PITA SORET (ciri-ciri penting!) Hematoporfirin mempunyai 2 pita absorbsi yang lebih lemah pada 550 nm dan 592 nm di samping pita soret - dalam pelarut organik, porfirin menunjukkan 4 pita utama seperti pita soret - bila dilarutkan dalam asam mineral kuat atau pelarut organik dan kemudian disinari dengan UV akan memancarkan fluoresensi merah yang kuat untuk mendeteksi porfirin bebas dalam jumlah kecil
9
12/2/2008
PORFIRIA Yaitu kelainan penyakit yang menunjukkan peningkatan ekskresi porfirin atau prazat porfirin (karena gangguan metabolisme porfirin), akibatnya terjadi gejala-gejala tertentu yang merugikan tubuh, misalnya: - kulit menjadi rapuh karena adanya porfirin menumpuk di kulit - peka terhadap cahaya
Ada 2 golongan besar yaitu: I.
Porfiria yang herediter (faktor keturunan) a. Porfiria eritropoetik b. Porfiria hepatik c. Porfiria eritropoetik dan hepatik
II.
Porfiria yang didapat (acquired porphyria)
10
12/2/2008
1. Intermitten Acute Porphyria (IAP) Penyakit autosomal dominan Pada umumnya setelah pubertas Karena defisiensi enzim uroporfirinogen I sintetase terjadi kompensasi dengan meningkatkan amlev sintetase Porfobilinogen dan amlev menumpuk ekskresi melalui urine Porfobilinogen dan amlev tidak berwarna + sinar/udara porfobilinogen menjadi porfobilin dan porfirin yang berwarna, sehingga urine menjadi gelap/coklat bila kena sinar/udara
-
Porfobilinogen dalam plasma dan medulla spinalis juga meningkat
-
Gejala klinis: nyeri perut, muntah, konstipasi, kelainan cardiovascular, gangguan neuropsikiatri, tidak mengalami kepekaan yang abnormal terhadap cahaya pada kulitnya
-
Pencetus: barbiturat, hormon estrogen dan steroid dalam proses metabolismenya oleh hati butuh heme (sitokrom P 450) heme << sehingga amlev >>, terbentuk juga porfobilinogen
11
12/2/2008
2. Porfiria Eritropoetik Kongenital -
Penyakit autosomal resesif
-
Penyebab: defisiensi uroporfirinogen III kosintetase pembentukan uroporfirinogen I, koproporfirinogen I dan derivat-derivat bentuk simetris jauh lebih besar daripada uroporfirinogen III yang asimetris
-
Ekskresi uroporfirinogen I dan koproporfirinogen I dalam urine uroporfirin I dan koproporfirin I warna merah kecoklatan
-
Gejala: a. kulit fotosensitif berlebihan dan kerapuhan yang mencolok b. gigi px + UV
fluoresensi merah
12
12/2/2008
3. Koproporfiria herediter -
-
-
-
Penyakit autosomal dominan Penyebab: defisiensi koproporfirinogen oksidase (mengkatalisa koproporfirinogen III menjadi protoporfirinogen III) Koproporfirinogen III >> diekskresi melalui urine dan faeces oksidasi koproporfirin (merah) Penyebab: karena stress menghambat pembentukan heme depresi amlev sintetase penumpukan amlev, porfobilinogen dan intermediet-intermediet heme proksimalnya terjadi hambatan
Gejala: sedikit gangguan fotosensitifitas karena terjadi kelebihan koproporfirinogen dan uroporfirinogen
- Terapi: infus hematin
13
12/2/2008
4. Porfiria Varigata -
-
-
-
Penyakit autosomal dominan Penyebab: defisiensi protoporfirinogen oksidase dan ferokelatase Terjadi hambatan parsial perubahan protoporfirinogen menjadi heme Urine: amlev, porfobilinogen, uroporfirin, koproporfirin Faeces: uroporfirin, koproporfirin, protoporfirin Gejala: fotosensitivitas pada kulit Menunjukkan defisiensi heme yang relatif pada keadaan stress dan terjadi derepresi dari amlev sintetase
5. Porfiria Kutanea Tarda -
Paling sering dijumpai
-
Penyakit autosomal dominan, tetapi baru muncul bila terjadi kerusakan hati (alkohol, besi)
-
Penyebab: belum jelas, mungkin karena defisiensi parsial enzim uroporfirinogen dekarboksilase
-
Urine: uroporfirin I dan II Hati: porfirin >> sehingga menunjukkan fluoresensi yang kuat
- Gejala: fotosensitivitas pada kulit
14
12/2/2008
6. Protoporfiria (Protoporfiria Eritropoetik) -
Penyakit herediter dominan
-
Penyebab: defisiensi parsial enzim ferokelatase
-
Gejala: urtikaria akut oleh sinar matahari
-
Protoporfirin III meningkat di eritrosit, plasma dan faeces; pada kulit dan retikulosit menunjukkan fluoresensi merah
7. Porfiria Akuisita -
Penyebab: zat toksik yaitu heksaklorobenzen, timbal (timah hitam), garam logam berat, obat-obatan (griseofulvin, apronalid)
-
Logam berat menghambat beberapa enzim sintesa heme, termasuk amlev dehidrase, uroporfirinogen sintetase dan ferokelatase
15
12/2/2008
KATABOLISME HEME Normal:
umur eritrosit ± 120 hari 1-2 x 108 eri/jam dihancurkan 6gHb/hr(BB=70kg)eri dihancurkan
Proses degradasi di retikulo endotelial (limpa, hati, sumsum tulang) pada bagian mikrosom dari sel retikulo endotelial Hb = protoporfirin IX + Fe 2+ + globin heme
AA Hb
16
12/2/2008
1.
Uptake bilirubin oleh sel hati
-
bilirubin sedikit larut dalam plasma dan terikat denga protein (terutama albumin)
-
antibiotika dan obat-obatan bersaing dengan bilirubin untuk berikatan dengan albumin
-
di hepar bilirubin dilepaskan dari albumin dan diambil pada permukaan sinusoid dari hepatosit melalui suatu sistem transport berfasilitas (carrier mediated saturable syst) saturasinya sangat besar sehingga dalam keadaan patologis transport tersebut tidak dipengaruhi
2. Konjugasi bilirubin -
bilirubin mengalami konjugasi (di hati) dengan glukoronat bilirubin diglukoronida sehingga dapat larut dalam air
-
proses konjugasi di retikulum endoplasmik halus dan dikatalisa oleh enzim uridin difosfat glukoronat glukoronil transferase (UDP glukoroniltransferase)
-
enzim UDP glukoroniltransferase dirangsang oleh fenobarbital
17
12/2/2008
3. Sekresi bilirubin ke dalam empedu -
sekresi bilirubin terkonjugasi ke dalam empedu terjadi melawan gradien konsentrasi melalui transport aktif (merupakan proses rate limitting dari metabolisme bilirubin dalam hati)
-
semua bilirubin yang dikeluarkan dalam empedu telah mengalami konjugasi
I.
Hb masuk RES
II.
Bilirubin------
-----
-----di darah
(+albumin)
uptake hati: III.
Bilirubin diglukoronat---di hati
konjugasi:
IV.
sekresi:
V.
Ekskresi--------------di empedu
18
12/2/2008
METABOLISME BILIRUBIN DALAM USUS
Di usus bilirubin diglukoronida oleh enzim bakteri spesifik dilepaskan glukoronidanya kemudian bilirubin direduksi oleh flora usus menjadi urobilinogen yang tidak berwarna, lalu sebagian kecil diabsorbsi dan kemudian dieksk resi kembali melalui hati (siklus enterohepatik urobilinogen) dan sebagian besar mengalami oksidasi membentuk urobilin yang berwarna dan diekskresi melalui faeces Abnormal: urobilinogen diekskresi melalui urine
HIPERBILIRUBINEMIA Kadar bilirubin > 1 mg% Terjadi bila: 1. produksi bilirubin meningkat lebih besar dari kemampuan hati untuk mengekskresi contoh: hemolisis hebat Hb lepas banyak (pada malaria) 2. kegagalan hati untuk mengekskresi bilirubin (produksi tetap) karena: a. kerusakan hati (hepatitis, keracunan) b. obstruksi saluran ekskresi (sumbatan saluran empedu
bilirubin tidak bisa
keluar lalu diserap oleh usus masuk ke darah)
19
12/2/2008
Bilirubin berdifusi dengan jaringan kulit warna kulit (ikterus/jaundice) Laboratorium: pemeriksaan kadar bilirubin serum oleh Van den Berg test Ehrlich - metanol: warna yang timbul disebut reaksi langsung (direct reacting)
karena
bilirubin yang sudah mengalami konjugasi + metanol: indirect reacting
karena bilirubin
yang belum mengalami konjugasi (bilirubin bebas)
Ada 2 yaitu: 1.
Hiperbilirubinemia retensi
Meningkatnya bilirubin tidak terkonjugasi/bilirubin bebas Menembus barier darah otak masuk ke dalam SSP encefalopati toksik (Kern icterus) terapi: fenobarbital, cahaya (visible light) Hanya terjadi pada hiperbilirubinemia retensi Penyakit: ikterus akoluria (acholuric jaundice)
20
12/2/2008
Meskipun dalam keadaan hemolisis berat, hiperbilirubinemia tidak terkonjugasi biasanya ringan (<4 mg%) sebab kapasitas hati yang besar untuk melakukan uptake, konjugasi dan sekresi bilirubin Sering terjadi: ikterus fisiologis pada neonatus yang bersifat sementara terjadi karena hemolisis yang terjadi lebih cepat dan kemampuan hati untuk metabolisme bilirubin masih rendah (immature)
Sintesa UDP glukoronil transferase rendah: a.
Sindroma Crigler Najjar tipe I - ikterus non hemolitik kongenital - autosomal resesif karena gangguan primer pada konjugasi bilirubin - klinis: ikterus kongenital yang berat karena tidak adanya aktivitas UDP glukoronil transferase - fatal dalam 15 bulan - terapi: fototerapi (bila tidak diobati: serum bilirubin meningkat > 20 mg%)
21
12/2/2008
b.
Sindroma Crigler Najjar tipe II - autosomal resesif - karena gangguan sistim konjugasi bilirubin - bilirubin serum < 20 mg% - empedu penderita mengandung bilirubin monoglukoronida - kelainan genetika terjadi pada konjugasi gugus glukoronil ke 2 pada bilirubin monoglukoronida - terapi: fenobarbital dosis tinggi
c. Sindroma Gilbert - autosomal dominan - karena hemolisis terkompensasi bersamaan dengan hiperbilirubinemia tak terkonjugasi dan disertai gangguan pembersihan bilirubin oleh hati (diduga karena kelainan uptake bilirubin oleh sel hati) - enzim UDP glukoronil transferase dalam hati penderita menurun
22
12/2/2008
d. Hiperbilirubinemia toksik - gangguan fungsi hati karena bahan toksik: kloroform, arsfenamin, carbon tetraklorida, virus hepatitis, keracunan jamur (aflatoxin) - kelainan utama: kerusakan sel parenkim hati disertai obstruksi saluran empedu sehingga terdapat sedikit hiperbilirubinemia terkonjugasi
2.
Hiperbilirubinemia regurgitasi
Meningkatnya bilirubin terkonjugasi Timbul dalam urine Penyakit: ikterus koluria (cholurie jaundice) a.
Ikterus idiopatik kronika (Sindroma Dubin Johnson) - autosomal resesif - gangguan sekresi bilirubin terkonjugasi, estrogen terkonjugasi dan zat warna yang dipakai untuk pemeriksaan faal hati seperti sulfobromftalein
23
12/2/2008
- gangguan sekresi dari sulfobromftalein terkonjugasi mengakibatkan mengalir kembali ke dalam plasma sehingga terjadi peningkatan secara sekunder dari sulfobromftalein
patognomonis
- terdapat distribusi koproporfirin I dan III yang abnormal dalam urine - khas: hepatosit di sentrolobuler mengandung pigmen abnormal yang belum dapat diidentifikasi
b. Obstruksi saluran empedu - terjadi obstruksi dari saluran-saluran empedu sehingga terjadi gangguan ekskresi
bilirubin terkonjugasi
diserap dalam v.hepatik dan pembuluh limfe c.
Urobilinogen urine - normal: urobilinogen dalam urine hanya sedikit - obstruksi total: tidak terdapat urobilinogen di dalam urine sebab bilirubin tidak dapat mencapai usus untuk membentuk urobilinogen
24
12/2/2008
- terdapatnya bilirubin dalam urine tanpa urobilinogen, menunjukkan adanya ikterus obstruktif baik intra maupun ekstra hepatik - ikterus hemolitik: produksi bilirubin meningkat sehingga urobilinogen urine meningkat - infeksi saluran empedu: urobilinogen meningkat tanpa adanya gangguan fungsi hati sebab bakteri yang menginfeksi mempunyai kemampuan mereduksi bilirubin menjadi urobilinogen
Normal: - urobilinogen urine 0-4 mg/24 jam - bilirubin – - urobilinogen faeces 40-280 mg/24 jam Hepatitis: - urobilinogen urine meningkat - bilirubin – - urobilinogen faeces berkurang - ekskresi bilirubin berkurang
25
12/2/2008
Ikterus hemolitik (pembentukan bilirubin meningkat): - urobilinogen urine meningkat - bilirubin – - urobilinogen faeces meningkat Ikterus obstruktif: - urobilinogen urine – - bilirubin + - urobilinogen faeces sedikit/- contoh: tumor, striktura, hepatitis berat (jarang), dan batu
Ikterus Ikterus Hemolitik Obstruktif (cholestatic) HvdB ( darah)
direct ( conj.b ili)
-
++
+
++
-
+
bilirubin
-
++
+
urobilin
++
-
+
+
-
+
indirect (unconj.bili) Urine
Ikterus Parenkimatik (hepatoseluler)
Faeces ( stercobilin)
26
12/2/2008
METABOLISME NUKLEOTIDA PURIN DAN PIRIMIDIN
Pendahuluan Basa purin dan pirimidin terdapat pada nukleotida DNA atau RNA dan pada koenzim yang penting pada metabolisme Basa purin: adenin, guanin, hipoxantin, xantin Basa pirimidin: sitosin, timin, urasil Mammalia dikatakan PROTOTROPHIC untuk basa purin dan pirimidin karena dapat mensintesa basa purin dan pirimidin dan nukleotidanya, tidak tergantung dari sumber luar dan absorbsi bahan-bahan nukleotida
Asam nukleat (dimakan dalam bentuk nukleoprotein) Enzim proteolitik--------------------di usus Asam nukleat Nuklease (DNAase & RNAase)-----di getah pankreas Nukleotida Polinukleotidase = fosfoesterase--di usus Mononukleotida Nukleotidase & fosfatase Nukleosida Fosforilase Basa purin & pirimidin Guanin
Adenosin
Xantin
Inosin, Hipoxantin Asam urat Absorbsi di usus Ekskresi sebagai asam urat di urine
27
12/2/2008
Pada manusia pada umumnya asam nukleat yang kita makan akan diubah jadi asam urat tanpa diikatkan lebih dulu pada asam nukleat dalam tubuh, berarti basa purin dan pirimidin dalam makanan tidak bertindak sebagai prazat/precursor langsung dari asam nukleat dari jaringan Bila basa purin dan pirimidin diberikan parenteral maka akan diikatkan pada DNA
BIOSINTESA NUKLEOTIDA PURIN
28
12/2/2008
Keterangan: -
PP ribose P
= fosforibosilfosfat
-
GAR
= glisinamida ribosilfosfat
-
SAICAR
= aminoimidazol suksinil karboxamida ribosil fosfat
-
IMP
= inosin monofosfat
-
AMPS
= adenilosuksinat
-
AMP
= adenosin monofosfat
-
XMP
= xantosin monofosfat
-
GMP
= guanosin monofosfat
Pada manusia dan mamalia biosintesa diperlukan untuk memenuhi kebutuhan organisme akan asam nukleat Burung, amfibi dan reptil mempunyai fungsi tambahan yaitu sebagai alat pengangkut bahan nitrogen yang tidak berguna (berupa asam urat) uricotelic Ureotelic (mammalia): bahan akhir dari bahan nitrogen yang tidak berguna berupa ureum Uricotelic: bahan akhir dari bahan nitrogen yang tidak berguna berupa asam urat (ekskresi melalui urine)
29
12/2/2008
Azaserine: antagonis glutamin pada reaksi 5 Diazonorleucine: menghambat reaksi 2 6 mercaptopurine: menghambat reaksi 13 dan 14 untuk sintesa AMP dan GMP Mycophenolic acid: menghambat reaksi 14 Sulfonamida: menghambat proses formilase
Perubahan AMP&GMP nukleosida monofosfat kinase nukleosida & trifosfat ATP nukleosida difosfat kinase
Untuk sintesa deoksiribonukleosida baik purin maupun pirimidin lebih banyak terjadi reduksi langsung dari atom C2 dari ribosa dari nukleotida daripada sintesa baru dari PP ribose P (dengan mengganti ribosa menjadi 2 deoksiribosa) Tidak semua jaringan manusia dapat mensintesa nukleotida purin
30
12/2/2008
Eri dan leukosit polimorfonuklear: tidak dapat membentuk fosforibosilamin sehingga tergantung dari luar untuk sintesa nukleotida purinnya Otak: mempunyai kadar PP ribose P amidotransferase yang rendah sehingga perlu purin dari luar Hati: tempat utama sintesa nukleotida purin dan menyajikan purin dalam bentuk basa atau nukleosida untuk dapat diselamatkan (salvage) dan dipakai untuk jaringan yang tidak dapat membentuk purin
Jalur metabolisme penyelamatan purin (purine salvage pathway) terjadi dengan 2 mekanisme yaitu: 1.
Yang paling penting yaitu fosforibosilasi basa purin bebas dengan enzim-enzim khusus yang memerlukan PP ribose P sebagai donor ribose fosfat, yaitu: a. adenin fosforibosiltransferase (APRT) yang mengfosforibosilasi adenin menjadi AMP b. hipoxantin-guanin transferase (HGPRT) yang mengfosforibosilasi hipoxantin dan guanin menjadi IMP dan GMP
31
12/2/2008
Proses fosforibosilasi dengan HGPRT lebih aktif daripada APRT
Pada manusia terdapat suatu siklus dimana IMP, GMP dan juga derivat-derivat deoksiribonukleotida diubah menjadi nukleosidanya (inosin, deoksi-inosin, guanosin, deoksiguanosin) dengan enzim purin 5 nukleotidase Kemudian nukleosida purin (baik dari ribonukleosida dan deoksiribosa nukleosida) diubah menjadi hipoxantin dan guanin dengan enzim nukleosida fosforilase purin
32
12/2/2008
Lalu hipoxantin dan guanin dapat difosforibosilasikan dengan PP ribose P kembali menjadi IMP dan GMP sehingga lengkaplah terjadi suatu siklus penyelamatan purin Fungsi dari siklus ini belum jelas tetapi pada manusia secara keseluruhan pemakaian PP ribose P pada siklus ini lebih banyak daripada untuk sintesa nukleotida purin
2.
Fosforilasi langsung ribonukleosida purin oleh ATP
33
12/2/2008
Siklus ini kurang penting bila dibandingkan dengan yang no 1 tetapi secara kualitatif kerja dari adenosin deaminase adalah proses yang penting terutama pada sistem immune Proses penyelamatan adenin bebas dengan APRT ini berguna untuk mencegah oksidasi adenin dengan xantin oksidase menjadi 2, 8 dioksiadenin, dimana bahan ini sangat sukar larut dalam air dan dapat membentuk batu ginjal pada defisiensi APRT
REGULASI BIOSINTESA PURIN Untuk pembentukan IMP dibutuhkan 6 ikatan fosfat bertenaga tinggi dan: glisin, glutamin, meteniltetrahidrofolat dan aspartat Regulator terpenting adalah konsentrasi PP ribose P dalam sel Regulasi konsentrasi PP ribose P ini tergantung dari perbandingan kecepatan sintesanya dan pemakaian/degradasinya
34
12/2/2008
Kecepatan sintesanya tergantung: 1. Adanya substrat, terutama ribose-5P sebab lebih sedikit terdapat daripada ATP 2. Aktivitas PP ribose P sintetase yang tergantung dari kadar fosfat intrasel dan kadar ribonukleotida purin dan pirimidin yang dapat bertindak sebagai allosterik regulator Kecepatan pemakaian/degradasi PP ribose P tergantung: 1. Pemakaiannya dalam “salvage pathway” yang dapat mengfosforibosilasi hipoxantin dan guanin 2. Sintesa purin de novo
Pada laki-laki dengan defisiensi HGPRT yang menurun terdapat: 1. kadar PP ribose P dalam eritrosit yang meningkat 2. cultured fibroblast yang meningkat Enzim PP ribose P amidotransferase (reaksi 2) da pat dihambat oleh nukleotida purin (terutama AMP dan GMP secara feedback) bersaing dengan adanya PP ribose P
35
12/2/2008
Skema pengontrol kecepatan regulasi sintesa purin (de novo):
Regulasi perubahan IMP menjadi AMP atau GMP:
36
12/2/2008
KATABOLISME PURIN Hasil akhir katabolisme purin pada manusia adalah asam urat 99% asam urat manusia didapat dari substrat oleh nukleosida purin fosforilase (komponen penting pada purin salvage pathway) Guanin&hipoxantin
guanase xantin oksidase
asam urat
Xantin oksidase: - sangat aktif pada hati, usus halus, ginjal - menghambat pembentukan asam urat - pegang peranan penting pada keadaan hiperurikemia dan gout
Pada orang normal (dalam jumlah kecil): asam urat (berasal dari metabolisme asam nukleat oleh flora bakteri dalam usus) diabsorbsi dan langsung diekskresi Pada golongan primata rendah: terdapat enzim urikase yang merubah asam urat menjadi allantoin yang sangat mudah larut dalam air Pada amfibi, burung dan reptil tidak mempunyai urikase sehingga mereka mengekskresikannya dalam bentuk asam urat dan guanin
37
12/2/2008
18-20 % dari asam urat yang hilang tidak diekskresi dalam urine akan dipecah jadi CO 2 dan amonia diekskresi dalam empedu untuk masuk dalam usus dan dipecah oleh flora usus Pada manusia pemecahan asam urat menjadi CO 2 + NH3 tidak tergantung dari flora usus Na urat pada manusia akan difiltrasi oleh glomerulus dan direabsorbsi dan sebagian disekresikan pada tubulus proximal loop dari Henle dan direabsorbsi lagi oleh tubulus distalis Total ekskresi asam urat manusia dalam 24 jam = 400-600 mg
Aspirin (dosis tinggi): menghambat ekskresi dan reabsorbsi asam urat
38
12/2/2008
KELAINAN METABOLISME PURIN
1. Hiperurikemia dan GOUT -
Bentuk asam urat tergantung dari pH sekitarnya, pH pada keadaan fisiologis didapatkan hanya asam urat dan garam monosodium dari urat
-
pH < 5,75 terutama terdapat dalam bentuk asam urat pH = 5,75 jumlah asam urat = Na urat pH > 5,75 terutama terdapat dalam bentuk Na urat
-
Miseible urate pool dari tubuh dapat digambarkan dari kadar Na urat dalam serum
-
Hiperurikemia: bila kadarnya melebihi jumlah kelarutan Na urat dalam serum, serum jenuh dengan urat dan kristal Na urat akan mengendap
-
Kelarutan Na urat dalam serum pada 37°C adalah 7 mg/dl
-
Endapan Na urat dapat bertumpuk di dalam atau sekitar sendi
-
Tophi: tumpukan asam urat pada sendi
-
Penumpukan kristal Na urat pada jaringan meliputi fagositosis dari kristal oleh lekosit polimorfonulear pada sendi dan dapat menyebabkan reaksi peradangan akut (acute gouty arthritis)
39
12/2/2008
-
Keradangan yang kronis pada sendi karena penumpukan tophi dapat menyebabkan kerusakan pada sendi
-
Dalam air kelarutan asam urat adalah 1/17 dari Na urat
-
pH urine orang normal < 5,75 (pK asam urat), bentuk utama urat pada urine adalah asam urat (sangat tidak larut dalam air), setelah proses di tubuli distalis dan collecting ducts dalam ginjal
-
Pengendapan asam urat dapat dicegah dengan membuat urine jadi alkalis sehingga asam urat yang terjadi lebih mudah larut
-
Kristal Na urat berbentuk jarum
-
Keadaan hiperurikemia dapat dibagi 2: 1. Ekskresi urat yang terganggu gangguan pada ginjal menyebabkan peningkatan serum urat walaupun produksinya normal 2. Ekskresi yang berlebihan dari asam urat karena overproduksi: a. sekunder karena penyakit lain, misal: keganasan, psoriasis b. gangguan enzim: PP ribose P sintetase
nukleotida purin
defisiensi HGPRT PP ribose P sintesa de novo nukleotida purin defisiensi glukosa 6P-ase katabolisme purin pembentukan asam urat
c. sebab yang tidak diketahui
40
12/2/2008
2. Lesch-Nyhan syndrome & peny.vonGierke - Gangguan pada PP ribose P sintetase dan HGPRT - Penyakit X linked resesif - Ditandai cerebral palsy, choreoathetosis, spastis dan over produksi hiperurikemia dan self mutilaton - Ibu penderita pada umumnya heterozygote terhadap defisiensi HGPRT dan menunjukkan adanya hiperurikemia yang over produksi tanpa disertai ganggua n neurologis - Pada penderita dengan defisiensi HGPRT sering disertai peningkatan PP ribose P dalam sel karena gangguan pada salvage pathway
-
Pada penyakit von Gierke terdapat hiperurikemia over produksi akibat meningkatnya aktivitas HMP shunt sehingga terjadi peningkatan kadar ribose 5P sehingga P P ribose P juga meningkat. Juga didapatkan defisiensi glukosa 6P-ase dan terdapat laktat asidosis yang kronis yang dapat menyebabkan peningkatan nilai ambang ginjal untuk sekresi asam urat sehingga terjadi penumpukan asam urat dalam tubuh
41
12/2/2008
3. Hipourikemia - Karena ekskresi yang meningkat atau produksi yang menurun dari asam urat - Juga karena defisiensi xantin oksidase, baik karena gangguan genetik atau kerusakan hebat dari hati - Terjadi ekskresi oksipurin, hipoxantin dan xantin bila sangat berat dapat terjadi xantinuria dan pembentukan batu xantin - Pd defisiensi purin nukleosida fosforilase dapat disertai dengan hipourikemia sebab tidak dapat diproduksinya hipoxantin dan guanin dari inosin dan guanosin, sehingga nukleosida purin akan banyak diekskresikan dalam urine, yaitu: inosin, guanosin dan deoksiguanosin
-
Guanosin dan deoksiguanosin tidak mudah larut sehingga dapat terjadi batu ginjal
-
Penyakit immunodefisiensi yang berperanan pada defisiensi enzim metabolisme purin yaitu: a. defisiensi adenosin deaminase, dimana sel limfosit T dan B sangat jarang b. defisiensi purin nukleosida fosforilase, dimana limfosit T jarang tetapi sel B normal
42
12/2/2008
* diturunkan sebagai kelainan autosomal resesif * terdapat penumpukan deoksiribonukleosida trifosfat dalam sel (deoksi GTP dan deoksi ATP) yang secara allosterik dapat menghambat ribonukleotida reduktase sehingga sel T, deoksi CTP (untuk sintesa DNA) sangat sedikit diproduksi * defisiensi purin sangat jarang pada manusia, pada umumnya karena defisiensi asam folat dan vitamin B 12
BIOSINTESA PIRIMIDIN Nukleotida pirimidin mempunyai sifat kimia dan fisiologis yang mirip dengan nukleotida purin Inti pirimidin lebih sederhana daripada inti purin, tetapi mempunyai sumber yang sama Sintesa purin dan pirimidin butuh PP ribose P, glutamin, CO 2 dan aspartat Pada nukleotida timidin juga diperlukan derivat tetrahidrofolat
43
12/2/2008
Perbedaan penting pada sintesa purin dan pirimidin: sintesa nukleotida purin dimulai dengan pengikatan ribose fosfat, sedangkan pada pirimidin pengikatan ribose fosfat terjadi pada tahap yang lebih lanjut
44
12/2/2008
Keterangan: OMP = orotidin monofosfat = orotidilat UMP = uridin monofosfat
= uridilat
TMP = timidin monofosfat
= timidilat
Semua enzim untuk sintesa pirimidin terdapat dalam sitosol, kecuali enzim dihidro-orotat dehidrogenase yang terdapat dalam mitokondria Pembentukan TMP memerlukan derivat folat, maka inhibitor dari enzim dihidrofolat reduktase (yang merubah dihidrofolat menjadi tetrahidrofolat), misa l: metotrexat (ametopterin) suatu obat anti kanker dapat menghambatnya
PIRIMIDIN SALVAGE PATHWAY Mammalia tidak dapat mengubah basa pirimidin bebas menjadi nukleotidanya, tetapi mempunyai salvage pathway untuk mengubah nukleosida pirimidin, uridin, sitidin dan timidin menjadi nukleotida pirimidinnya Enzim orotat fosforibosiltransferase dapat meng”salvage” asam orotat menjadi OMP, tetapi asam orotat tidak dianggap sebagai basa pirimidin murni Enzim ini tidak dapat memakai basa pirimidin sebagai substratnya meskipun ia dapat mengubah allopurinol (4hidroksipirazolo-pirimidin) menjadi nukleotida
45
12/2/2008
Obat anti kanker 5-fluoro urasil dapat pula difosforibosilasikan oleh enzim tersebut di atas
KATABOLISME PIRIMIDIN Terutama terjadi di hati dengan hasil akhirnya berupa zat-zat yang mudah larut dalam air (katabolisme purin sukar larut) Hasil akhirnya berupa beta alanin (dari sitosin dan urasil) dan amino isobutirat (dari timin)
46
12/2/2008
BAIB merupakan hasil akhir dari katabolisme timin pada manusia dan hewan Ekskresi BAIB meningkat pada: - leukemia - radiasi sinar X - pada orang normal (25%) dari orangorang keturunan Jepang dan Cina BAIB bisa diubah menjadi metilmalonat semialdehida asam propionat suksinat Untuk pseudouridin yang terdapat dalam tRNA, tidak ada mekanisme hidrolisa atau fosforilasi untuk nukleosida ini menjadi basa pirimidinnya, urasil sehingga pseudouridin diekskresikan sebagai pseudouridin dalam urine manusia menggambarkan adanya destruksi dari sel dan DNA
47
12/2/2008
REGULASI BIOSINTESA PIRIMIDIN
Melalui 2 mekanisme: 1. 2 enzim pertama diregulasi secara allosterik (enzim karbamoil fosfat sintetase dan aspartat transkarbamoilase) Karbamoil fosfat sintetase: - dihambat oleh UTP dan nukleotida purin - diaktivasi oleh PP ribose P Aspartat transkarbamoilase: - dihambat oleh CTP 2. 3 enzim pertama dan 2 enzim terakhir diregulasi secar represi dan derepresi yang terkoordinasi
48
12/2/2008
Pada pemeriksaan isotop sintesa purin sejajar dengan sintesa pirimidin dan ini menunjukkan adanya kontrol untuk sintesa purin dan pirimidin Enzim PP ribose P sintetase (untuk pembentukan nukleotida purin dan pirimidin) dapat dihambat secara feedback oleh nukleotida purin dan pirimidin Enzim karbamoil sintetase dihambat secara feedback oleh nukleotida purin dan pirimidin dan diaktifkan oleh PP ribose P Jadi ada suatu regulasi menyilang (cross regulation) antara sintesa nukleotida purin dan pirimidin
KELAINAN METABOLISME PIRIMIDIN Hasil akhir katabolisme pirimidin: CO 2, ammonia, beta alanin dan propionat pada umumnya mudah larut dalam air (sehingga bila terdapat over produksi pirimidin maka jarang didapati kelainan-kelainan seperti halnya pada purin) Hiperurikemia dengan overproduksi PP ribose P peningkatan ekskresi dari beta alanin Defisiensi folat dan vitamin B12
terjadi
terjadi defisiensi TMP
49
12/2/2008
1.
2.
Beta aminoisobutirat aciduria - kelainan autosomal resesif - diturunkan, terutama pada orang-orang Asia dan tidak ada hubungannya dengan penyakit-penyakit lain Hereditary orotic aciduria a. tipe I: - tipe yang lebih sering - terdapat defisiensi orotat fosforibosil transferase & orotidilat dekarboksilase - terjadi anemia megaloblastik dan mempunyai kristal jingga dalam urine b. tipe II: terdapat defisiensi orotidilat dekarboksilase
Terapi: a. Allopurinol (4hidroksipirazolo pirimidin) - analog dengan purin dan dapat menghambat xantin oksidase - menghambat fosforibosilasi asam orotat b. 6-azauridin setelah diubah jadi 6 azauridilat - inhibitor kompetitif untuk OMP dekarboksilase
50
12/2/2008
Reye’s syndrome: - gangguan pada mitokondria hati - terjadi orotikasiduria sekunder karena ketidakmampuan mitokondria memakai karbamoil fosfat (pada defisiensi ornitin trankarbamoilase) sehingga terjadi overproduksi asam orotat Leukemia dan limfoma: - katabolisme asam nukleat meningkat - ekskresi pseudouridin dalam urine meningkat (zat ini mudah larut dalam air sehingga tidak menimbulkan masalah)
Penderita defisiensi ornitin transkarbamoilase (enzim dalam mitokondria hati untuk sintesa urea dan arginin): - terjadi peningkatan ekskresi dari asam orotat, urasil dan uridin - karena blok enzim sehingga terjadi akumulasi enzim tersebut dalam mitokondria - enzim ini dapat berdifusi keluar ke dalam sitosol untuk dipakai sintesa pirimidin
51
