To show liver failure mediated by 5-aminolevulinic acid (ALA), a heme precursor accumulated in inborn and acquired porphyrias, rats were treated with succinylacetone methyl ester (SAME). Treated rats underwent the expected ALA accumulation in plasma, liver and urine as a result from inhibition of ALA dehydratase (ALAD) activity. The enzyme activity decreased concomitantly with diminished urinary coproporphyrin levels. Additionally, liver protein carbonyls, iron and ferritin were higher in groups treated with a lower concentration of SAME whereas malondialdehyde was higher in the group treated with a higher ester dose. Consistent with these biochemical data, chronic treatment SAME was associated with induced oxidative subcellular and tissue damage revealed by cytosolic and mitochondrial changes within the liver cells. Altogether, these data expand the understanding of the direct biochemical mechanism for liver cell death in hepatic inborn disorders by generating excess ALA and may foster future therapeutic-driven strategies to preserve liver function.

Neste artigo, desenvolvemos, validamos e aplicamos um método para separação e quantificação de porfirinas precursoras do grupo heme na urina de portadores de porfirias. Os isômeros coproporfirinogenio I e III (COPRO I e III), uroporfirinogenio I (URO I), heptacarboxilporfirinogenio I (HEPTA I), pentacarboxilporfirinogenio I (PENTA I) e hexacarboxilporfirinogenio (HEXA I) foram determinados em amostras coletadas de 24 pacientes de porfiria aguda intermitente e de porfiria cutânea tarda. Utilizou-se cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) e detector de fluorescência. As concentrações de porfirinas foram determinadas com precisão inter e intra-dias (< 5%) e exatidão dentro da faixa 95-99%. Os limites de detecção e quantificação das porfirinas, expressos em nmol L-1, foram os seguintes: URO I, 0,62 e 2,05; HEPTA I, 0,59 e 1,96; HEXA I, 0,54 e 1,81; PENTA I, 0,52 e 1,73; COPRO I, 2,03 e 6,77; e COPRO III, 0,43 e 1,44. O método descrito aqui obedece a parâmetros analíticos satisfatórios, com excelente relação custo-benefício, e foi aplicado a amostras de urina de portadores assintomáticos e pacientes de porfirias. Este método foi validado analiticamente e mostrou potencial para diagnóstico de portadores de diferentes tipos de porfirias, imediatamente antes ou durante crises, e até mesmo para monitorar um tratamento farmacológico.

We describe here the development, validation, quantification and application of a method for determination of heme porphyrin precursors in the urine of porphyric patients. The isomers coproporphyrinogen I and III (COPRO I and III), uroporphyrinogen I (URO I), heptacarboxylporphyrinogen I (HEPTA I), pentacarboxylporphyrinogen (PENTA I), and hexacarboxylporphyrinogen I (HEXA I) were analyzed. These six urinary heme precursors were determined in urine samples collected from 24 patients by high-performance liquid chromatography (HPLC) equipped with a fluorescence detector. The inter- and intra-day precision (coefficient of variation < 5%) and accuracy (95-99%) were evaluated. The limits of detection and of quantification of the porphyrins, expressed in nmol L-1, were as follows: URO I, 0.62 and 2.05; HEPTA I, 0.59 and 1.96; HEXA I, 0.54 and 1.81; PENTA I, 0.52 and 1.73; COPRO I, 2.03 and 6.77; and COPRO III, 0.43 and 1.44. The method described here satisfactorily results in an acceptable cost-benefit ratio, precision and speed for determining the concentrations of heme precursors in the urine of latent or symptomatic acute intermittent porphyria individuals or porphyria cutanea tarda carriers. Since it was analytically validated, this method may be used for accurate and reliable diagnostic reports to follow-up the onset of acute crisis in porphyria carriers to adopt preventive pharmacological treatment.

Recentemente nosso grupo demostrou experimentalmente que a hipótese de produção de radical acetil em meio tamponado no sistema diacetil/peroxinitrito era possível. Diacetil é um flavorizante em alimentos, cigarros e bebidas. O peroxinitrito é encontrado na mitocôndria, e em certas condições como um processo de infeção em humanos, a concentração aumenta significativamente. Em sistemas biológicos, radicais podem facilmente modificar a estrutura e atividade de ácidos nucleicos, proteínas e outras biomoléculas, causando significativo estres oxidativo. Baseado em dados de ressonância magnética e espectrometria de massas, este artigo apresenta os produtos que provam a produção do radical acetil e a formação de compostos estáveis devido à ligação covalente entre o acetil e os aminoácidos (produtos acetilados), e os adutos de peptídeos e proteínas. Estes materiais foram separados por eletroforese capilar e identificados por espectrometria de massas. O meio reacional consistiu da mistura de diacetil e peroxynitrito em uma relação de 1:2 e em 20 mmol L-1 de fosfato de sódio, no valor de pH 7,2. Estes experimentos também revelam a dupla acetilação da lisina, demonstrando a alta reatividade do composto com biomoléculas contendo grupos de nitrogênio, abundantemente encontradas em sistemas biológicos. A mudança estrutural de uma molécula acetilada é uma fonte de modificações pós-tradução com inúmeras consequências biológicas.

Recently, our group proposed a process that generated acetyl radicals in a reaction medium buffered with a diacetyl/peroxynitrite system. Diacetyl is a flavoring agent in food, cigarettes and drinks. Peroxynitrite is found in mitochondria, and in certain conditions, such as an infection in humans, its concentration is augmented significantly. In biological systems, radical compounds can easily modify the structure and activity of nucleic acids, proteins and other biomolecules, causing significant oxidative stress. Based on paramagnetic resonance and mass spectrometry data, this work discusses products that prove acetyl radicals are produced and are able to form stable covalent bonds with amino acid (acetylated products), peptide and protein adducts. These materials were separated and detected by capillary electrophoresis coupled with tandem mass spectrometry or offline mass spectrometry. The reaction medium contained a 1:2 mixture of diacetyl and peroxynitrite dissolved in 200 mmol L-1 of pH 7.2 sodium phosphate buffer. These experiments also reveal the double acetylation of lysine, demonstrating the high reactivity of these compounds when in contact with nitrogen-containing biomolecules readily found in biological systems. These structural changes might be an epigenetic source of post-translational protein modification.