[혈액과 요의 생화학]Porphyrin과 담즙색소

Porphyrin과 Heme

Porphyrin은 4개의 pyrrole 고리와 4개의 methenyl 결합을 가진 porphin의 유도체이며 금속과 착염을 만들 수 있다. Porphyrin을 가진 화합물에는 식물의 chlorophyll, 동물의 hemoglobin, catalase, cytochrome, myoglobin(근육세포), tryptophan 2,3-dioxygenase 등이 있다.(그림 1 참조) 또 이것은 양성전해질로 pH 3∼4.5 부근에 등전점을 가진다.

그림 1 Porphyrin 및 heme 유도체의 구조

 

Heme은 porphyrin의 철착염으로 Fe2+를 가지면 heme(ferroprotoporphyrin)이라 하고 촉매기능이 있다. Fe3+를 가지면 hematin(ferriprotoporphyrin)이라 하고 촉매능은 없다. Porphyrin은 glycine과 succinyl-CoA에서 δ-aminolevulinate(ALA), prophobilinogen(PBG), protoporphyrin Ⅸ을 거쳐서 합성된다.(그림 2 참조)

그림 2. Porphyrin 생합성 과정

 

이 과정의 조절은 ALA synthase에서 일어나며 이 효소는 allosteric 효소이므로 최종산물인 heme에 의하여 억제된다. 그리고 estrogen, glucocorticoid, 낮은 산소분압은 ALA synthase의 활성을 촉진하고 고혈당은 이 효소의 유도를 억제한다.

Porphyrin 합성과정의 선천적 대사이상 또는 알코올이나 약물중독에 의한 대사이상은 포르피린증(porphyria)을 일으킨다, 포르피린증은 δ-aminolevulinate(ALA), porphobilinogen(PBG) 등 대사중간체가 요중으로 배설이 증가하는 질환이다.

담즙색소

담즙은 간에서 만들어진 간담즙이 췌관과 담관을 통해 담낭에 모이고 담낭내에서 농축되어 담낭담즙이 된다. 담낭담즙에는 bilirubin(300㎎/㎗)과 담즙산(5g/㎗)이 함유되어 있다. 담즙은 중성지방, 인지질, 지용성비타민 등의 micelle화와 소화 흡수를 돕는다. 

Pancreozymin은 담낭의 수축운동을 촉진하여 내용물을 십이지장으로 분비하며, 이것을 cholecystokinin 작용이라 한다. 담즙색소는 담즙 건조중량의 15∼20%를 차지한다. Bilirubin과 biliverdin이 담즙색소의 주성분으로 사람이나 육식동물에서는 bilirubin이 많고 초식동물이나 조류에서는 biliverdin 쪽이 많다.

정상상태에서 성인의 적혈구는 1시간에 122×108개가 파괴된다. Globin은 가수분해되어 아미노산으로 이용되고 heme의 철은 철의 pool로 들어가 재이용된다. 또 porphyrin 부분은 주로 간, 비장, 골수의 망상내피계 세포의 microsome에 있는 heme oxidase에 의해 분해되고 그림 3과 같은 과정을 거쳐 담즙색소를 생성한다.

그림 3. Heme의 분해와 담즙색소 생성과정

 

과도하게 용혈이 일어나거나 간의 기능이 저하하여 bilirubin 접합이 충분히 일어나지 않거나 heme 분해물 배설에 있어서 관로가 폐쇄되면 bilirubin의 혈중농도가 높아지고 피부와 점막에 담즙색소가 침착하여 황달(jaundice)이 일어난다.

용혈성 황달(hemolytic jaundice)은 hemoglobin의 분해가 비정상적으로 높아져서 bilirubin이 간에서의 처리능력 이상으로 생성되는 경우에 일어나며 장으로의 bilirubin 배설과 오줌으로의 urobilinogen 배설이 높아진다. 폐쇄성 황달(obstructive jaundice)은 결석이나 암 때문에 간담즙이 담낭으로 들어갈 수 없는 경우에 일어난다.

Bilirubin은 glucuronate 접합체로 되어서 오줌으로 배설된다. 간세포성 황달(hepatogenous jaundice)은 사염화탄소(CCl4), chloroform, 인 등의 독성물질이나 바이러스 등에 의해 간의 실질세포가 장해를 받아 간에서 bilirubin의 처리가 불가능할 때 일어난다. 

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