Protoporfirina ix, también conocido como protoporfirina, aparece como un polvo cristalino morado marrón (generalmente en forma de sales de sodio solubles en agua), soluble en agua y metanol, insoluble en ácidos diluidos y insoluble en cloroformo, éter, acetona, etc. Es un compuesto con una estructura química específica y una actividad biológica, y también un intermedio importante en el biosétes de hemíntesis de hemíntesis. Sirve como un "fotosensibilizador" en la terapia fotodinámica y la terapia sonodinámica, lo que mejora significativamente el efecto de asesinato del láser en las células cancerosas. Al mismo tiempo, tiene efectos significativos en la mejora de la función hepática, la unión contra el complemento, los experimentos con animales y la actividad antitumoral.
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Fórmula química |
C34H34N4O4 |
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Masa exacta |
562.26 |
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Peso molecular |
562.67 |
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m/z |
562.26 (100.0%), 563.26 (36.8%), 564.26 (6.6%), 563.26 (1.5%) |
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Análisis elemental |
C, 72.58; H, 6.09; N, 9.96; O, 11.37 |
Actividad y función biológica
Mejorar la función hepática
Como potenciador de la función hepática, tiene el efecto de promover la respiración del tejido celular, mejorar el metabolismo de las proteínas y la glucosa.
Antiglemento de unión
Tener la capacidad de resistir la unión del complemento puede ayudar a regular las respuestas inmunes.
Resultados del experimento animal
En los experimentos con animales, tiene un efecto significativo en la reducción de la transaminasa y otras enzimas en la lesión hepática causada por el tetracloruro de carbono, mejorar el metabolismo de los aminoácidos, aumentar el flujo sanguíneo hepático y mejorar la proteína de las células hepáticas.
Actividad antitumoral
Algunos estudios han demostrado que la sustancia tiene una actividad antitumoral significativa en condiciones específicas, como cuando se usa en combinación con ultrasonido, que puede reducir el volumen del tumor y prolongar el tiempo promedio de supervivencia animal. Sin embargo, solo en algunos casos, puede no mostrar efectos significativos.
Protoporfirina ix(PPIX) es un compuesto tetra-pirrol no metálico con el nombre químico 7,12-dialkyl-3,8,13,17-tetrametil-2,18 porfirina-dipropiónica. Como precursor de moléculas biológicas como la hemoglobina, el citocromo C y la clorofila, PPIX demuestra un valor de aplicación extenso en campos como la investigación biomédica, la terapia fotodinámica, el diagnóstico y el tratamiento del cáncer, el tratamiento de la enfermedad hepática e investigación básica.
I. Terapia fotodinámica (PDT) y diagnóstico fotodinámico (PDD)
PPIX es uno de los fotosensibilizadores centrales en la terapia fotodinámica (PDT). Su mecanismo de acción se basa en la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS) por el fotosensibilizador bajo irradiación de luz de longitud de onda específica, que induce la apoptosis o necrosis celular. PPIX tiene una propiedad de enriquecimiento selectivo en los tejidos tumorales, especialmente cuando su precursor de ácido 5-aminolevulínico (5-ALA) se administra externamente. Las células tumorales, debido a su metabolismo activo, sintetizan grandes cantidades de PPIX, mientras que las células normales se acumulan menos debido al efecto regulatorio de las enzimas limitantes de la velocidad. Esta diferencia hace de PPIX una herramienta ideal para la terapia dirigida por tumores.
En el tratamiento de las enfermedades de la piel, la PDT mediada por PPIX se ha aplicado ampliamente en el tratamiento de tumores de la piel no melanoma (como el carcinoma de células basales, el carcinoma de células escamosas de la piel), queratosis actínica y condiloma acuminatum. Por ejemplo, después de la aplicación tópica de 5-ALA a pacientes con carcinoma de células basales, PPIX se acumula en el tejido tumoral. Después de la activación con luz roja de 405 nm, puede destruir selectivamente las células cancerosas al tiempo que preserva la estructura del tejido normal. Los estudios han demostrado que la sensibilidad de PPIX-PDT para el tratamiento del carcinoma de células basales es del 92,74%, y la especificidad es del 95,77%. Además, la técnica de diagnóstico de fluorescencia PPIX puede lograr una localización precisa de las lesiones cutáneas detectando la fluorescencia roja (longitud de onda 630NM) emitida por el tejido tumoral, guiando la delineación del área de tratamiento, mejorando significativamente la eficacia y reduciendo la recurrencia.
En el campo de las enfermedades vasculares, PPIX-PDT se usa para tratar la reestenosis vascular. Los experimentos han demostrado que PPIX puede inducir la apoptosis de las células del músculo liso vascular, y el mecanismo está relacionado con la disminución del potencial de la membrana mitocondrial. Cuando la concentración de PPIX aumentó de 0.5 ug/ml a 20 ug/ml, la viabilidad de las células del músculo liso disminuyó del 93% al 36%, y la tasa de apoptosis se correlacionó positivamente con la dosis de luz. Este descubrimiento proporciona una base teórica para el tratamiento con PDT de la aterosclerosis.
II. Aplicación multimodal en el tratamiento del cáncer
PPIX demuestra potencial multimodal en el tratamiento del cáncer. Como sonosensibilizador, PPIX se puede usar en terapia sonodinámica (terapia sonodinámica, SDT), donde la ecografía activa especies reactivas de oxígeno para inducir la muerte de las células tumorales. Los experimentos con animales han demostrado que PPIX (5-25 mg/kg) combinado con ultrasonido (5W/cm²) puede inhibir significativamente el crecimiento de tumores de xenoinjerto S180 y prolongar el tiempo de supervivencia de los ratones. Su efecto sinérgico es superior al del tratamiento con ultrasonido o PPIX solo.
En el tratamiento del cáncer de vejiga, PPIX-PDT se administra localmente a través de un catéter urinario, combinado con irradiación de luz intravesica, para eliminar selectivamente las células tumorales superficiales. Los estudios clínicos han demostrado que esta terapia logra una tasa de remisión completa del 70% -80% para el carcinoma de vejiga in situ, con efectos secundarios leves. Además, PPIX se puede usar en cirugía guiada por fluorescencia. Mediante el monitoreo en tiempo real de la señal de fluorescencia del tejido tumoral, ayuda a los cirujanos a eliminar con precisión la lesión y reducir las células tumorales residuales.
Iii. Tratamiento de enfermedades hepáticas
PPIX tiene duales mecanismos de acción en el tratamiento de enfermedades hepáticas. Por un lado, como precursor de la hemoglobina, PPIX puede participar en la síntesis de hemoglobina, mejorando así las condiciones de anemia. Por otro lado, su derivado, protoporfirina sodio, tiene las funciones de promover la respiración de las células hepáticas, la regulación de las proteínas y el metabolismo del azúcar. Los experimentos con animales han confirmado que la protoporfirina sodio puede reducir los niveles de aminotransferasas en el modelo de lesión hepática inducida por tetracloruro de carbono, mejorar el metabolismo de los aminoácidos, aumentar el flujo sanguíneo hepático y mejorar la capacidad de síntesis de proteínas de las células hepáticas. Los estudios clínicos han demostrado que la protoporfirina sodio tiene ciertos efectos terapéuticos sobre la hepatitis aguda, la hepatitis persistente crónica, la hepatitis activa crónica y la cirrosis hepática, y puede mejorar significativamente los síntomas del paciente, reducir la agrandamiento del hígado y la aminotransferasa sérica más baja y el suero y los índices de jaundicio.
IV. Investigación básica y desarrollo de medicamentos
Como compuesto modelo, PPIX se usa en la investigación básica para explorar la vía de síntesis de hemo, el mecanismo de reacción fotodinámica y la red reguladora de apoptosis celular. Por ejemplo, los estudios han demostrado que PPIX puede inhibir la interacción entre la proteína supresora de tumores p53 y las ubiquitina ligasas MDM2/MDM4, estabilizar el nivel de proteína p53 e inducir la apoptosis dependiente de p53. Este mecanismo proporciona nuevas ideas para la aplicación de PPIX en el tratamiento de tumores de tipo salvaje p53 como la leucemia linfoblástica.
Además, como sensibilizador de radiación, PPIX aún puede mejorar la producción de ROS e inducir el daño del ADN en condiciones hipóxicas. Esta propiedad la hace potencialmente valiosa en el campo de la sensibilización de radioterapia. Los investigadores están explorando la entrega de PPIX a través de nanoportadores para aumentar su eficiencia de enriquecimiento en los tejidos tumorales y reducir la toxicidad sistémica.
V. Otros campos de aplicación
PPIX también tiene ciertas aplicaciones en el campo agrícola. Como inhibidor de la protoporfirinógeno oxidasa, un objetivo clave para los herbicidas de este tipo, la regulación de la vía metabólica de PPIX se puede utilizar para desarrollar nuevos herbicidas. Además, la tecnología de detección de fluorescencia de PPIX se emplea para la detección de envenenamiento por plomo y el diagnóstico de anemia por deficiencia de hierro. Al detectar el nivel de protoporfirina de zinc (ZPP) en los glóbulos rojos, el estado del metabolismo del hierro en el cuerpo puede evaluarse rápidamente.
Terapia fotodinámica
Como fotosensibilizador, se usa en la terapia fotodinámica para generar especies reactivas de oxígeno a través de la irradiación de la luz, que tiene un efecto destructivo en los tejidos enfermos. Este tratamiento se utiliza para tratar muchos tipos de cáncer, incluido el cáncer de vejiga y el carcinoma de células basales.
Terapia fotodinámica antibacteriana
También se usa en la terapia fotodinámica antibacteriana para combatir los patógenos bacterianos, incluidos Escherichia coli, generando oxígeno singlete.
Marcadores de diagnóstico
La protoporfirina de zinc, como inhibidor de la hemo oxigenasa-1 (HO-1), se usa como biomarcador de detección de deficiencia de hierro en mujeres y niños embarazadas, y también se puede combinar con la concentración de hemoglobina para evaluar el estado del hierro de la población.
Agentes terapéuticos y herramientas de imágenes
IT y sus derivados metalizados a menudo se usan como agentes terapéuticos, herramientas de imágenes, catalizadores, sensores y dispositivos de captura de luz
Desarrollo de drogas
También tiene aplicaciones en el desarrollo de fármacos, por ejemplo, al utilizar sus derivados sintéticos para interactuar con biomoléculas como el ADN y las proteínas de unión al hemo para desarrollar dispositivos moleculares con nuevas funciones y descubrir posibles bases terapéuticas.
Fotosensibilización
En ciertos tipos de células y tejidos, su velocidad de síntesis depende de la tasa de síntesis de ácido 5-aminolevulínico (ALA), que se regula a través de un mecanismo de control de retroalimentación controlado por la concentración de hemoglobina libre. La presencia de ALA exógena omite el control de retroalimentación y puede inducir la acumulación de concentración fotosensible en las células.
¿Cuáles son los métodos de detección paraProtoporfirina ixcomo marcador de diagnóstico?
Espectroscopía relacionada con la fluorescencia (FCS)
Esta es una técnica de detección de una sola molécula ultra sensible que puede usarse para determinar directamente su contenido en suero. Mediante el análisis de los datos de FCS en muestras de suero humano normales y sospechas de muestras de suero de pacientes con cáncer, se descubrió que había una diferencia significativa en la concentración de PPIX-HSA entre el suero del paciente y el suero humano normal.
Tecnología de mejora de fluorescencia
El ácido 5-aminolevulínico (5-ALA) inducido por la mejora de la fluorescencia de PPIX se ha convertido en el estándar para la resección quirúrgica de gliomas de alto grado en el cuidado de enfermería. Mediante el uso de la citometría de flujo, el ensayo inmunosorbente ligado a la enzimas de fluorescencia y la microscopía confocal para analizar la fluorescencia PPIX, se puede medir cuantitativamente.
Método colorimétrico de fluorescencia
Usando una solución ácida para destruir los glóbulos rojos y extraer la sustancia, que emite fluorescencia bajo irradiación ultravioleta. El contenido de FEP se puede determinar mediante el método colorimétrico de fluorescencia, utilizado principalmente para detectar el contenido de protoporfirina libre (FEP) en glóbulos rojos de sangre humana y animal, lo que refleja el grado de anemia por deficiencia de hierro.
Cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC)
Establezca un método de detección de fluorescencia de cromatografía líquida de alto rendimiento para la determinación simultánea de protoporfirina y protoporfirina de zinc en sangre completa. Al optimizar la fase móvil, la columna cromatográfica, el método de procesamiento de muestras, etc., se determinan los parámetros óptimos y el detector de fluorescencia se usa para escanear y seleccionar las longitudes de onda óptimas de excitación y emisión.
Espectroscopía de fluorescencia retrasada con resolución del tiempo
Este es un método mínimamente invasivo para monitorear los niveles de oxígeno en células y tejidos, logrado midiendo su vida útil de fluorescencia retrasada.
Imágenes de microscopía confocal
El uso de microscopía confocal para imágenes de alto rendimiento puede determinar el nivel de protoporfirina en las células, que es adecuada para la detección de fármacos y el diagnóstico de cáncer.
Como un metabolito endógeno importante, tiene amplias perspectivas de aplicación en el campo de la medicina.
Agentes terapéuticos y herramientas de imágenes: IT y sus derivados metalizados a menudo se usan como agentes terapéuticos, herramientas de imágenes, catalizadores, sensores y dispositivos de captura de luz.
Efecto fotodinámico:Su papel en el efecto fotodinámico es la base de su aplicación, ya que puede mejorar la generación de ROS (especies reactivas de oxígeno) incluso en condiciones hipóxicas e inducir daños en el ADN.
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