卟啉病是由於血紅素生物合成途徑中的酶缺乏引起的一組疾病。 卟啉或其前體[如δ-氨基-r-酮戊酸（ALA）和膽色素原（PBG）]生成，濃度異常升高，並在組織中蓄積，由尿和糞中排出。臨床表現主要累及神經系統和面板。 血紅素生物合成途徑 血紅素，一種含鐵的色素，參與血紅蛋白的組成，存在於機體內所有組織。
不同的酶參與8步合成步驟，第1個酶和最後3個酶存在於線粒體中，而中間步驟中的酶存在於胞液中。 1。ALA合成酶，是血紅素生物合成途徑的第一個酶，它催化甘氨酸和琥珀醯輔酶A聚合成ALA。該酶積聚線上粒體的內膜且需要5′-磷酸吡哆醛作為輔酶，不同的基因把紅細胞和非紅細胞的ALA合成酶進行編碼。
2。ALA脫水酶，存在於胞液中，它使2分子的ALA脫去2分子的水而合成單吡咯——PBG。鉛抑制ALA脫水酶，是由於它取代了酶中的鋅（酶活性所必需的金屬）。琥珀醯丙酮是一種ALA的結構類似物，它是最強的酶抑制劑，可見於遺傳性酪氨酸血癥病人的尿和血中。
3。PBG脫氨酶催化4分子PBG聚合產生線性四吡咯，即HMB。有兩個PBG脫氨酶的同功酶：一個只存在於紅細胞中，而另一個則存在於非紅細胞中。這兩種PBG脫氨酶的同功酶是由不同的信使RNAs（mRNAs）進行編碼，這些mRNAs是由一個單基因透過交替的轉錄和嫁接而被轉錄。
4。尿卟啉原Ⅲ聚合酶催化HMB形成尿卟啉原Ⅲ，這涉及分子內重排和影響D環的定向大環閉合形成尿卟啉原Ⅲ。當該酶缺乏時，HMB則自發環化，沒有反向的D環，而形成尿卟啉原Ⅰ。 5。胞液中，尿卟啉原脫羧酶催化尿卟啉（8個羧基的卟啉）中羧甲基側鏈的4個羧基連續脫去產生7個羧基卟啉，6個羧基卟啉，5個羧基卟啉，最後形成糞卟啉原Ⅲ（一個4個羧基的卟啉）。
此酶也能催化尿卟啉原Ⅰ形成糞卟啉原Ⅰ。 6。哺乳動物細胞中的糞卟啉原氧化酶是一種線粒體酶，它催化糞卟啉原Ⅲ的吡咯環A和B上的丙基脫去羧基和2個氫成為這些位置上的乙烯基而形成原卟啉原。這種酶不能代謝糞卟啉原Ⅰ。 7。原卟啉原Ⅸ氧化為原卟啉Ⅸ是由原卟啉原氧化酶起中介作用，該酶催化原卟啉原Ⅸ中心脫去6個氫原子。
8。亞鐵螯合酶，催化鐵嵌入原卟啉，是血紅素生物合成的最後一步。該酶並非對鐵有特異性，它也能催化一些其他金屬的嵌入例如鋅。 代謝途徑的中間體僅存在於細胞內，正常排洩的量很少。他們的分子大小，溶解度和其他的性質相互間差異很大。ALA，PBG和卟啉原是無色和無熒光的。
原卟啉，最後的中間體，唯一被氧化的卟啉。氧化的卟啉受到長波紫外線照射時呈紅色熒光。漏到細胞外液的卟啉原自動氧化為卟啉而排洩。然而，一定量的未氧化的糞卟啉原可能排洩在尿中。ALA，PBG，尿卟啉，7羧基，6羧基和5羧基的卟啉是水溶性的，大部分排洩在尿中。
糞卟啉（一個4羧基卟啉）是排洩在尿和膽汁中。硬卟啉（一種3羧基卟啉）和原卟啉（一種2羧基卟啉）很難溶解於水中，而不能由腎臟排洩。它們出現在血漿中，被肝臟攝取，然後排洩在膽汁和糞中，它們也可積聚在骨髓。 血紅素合成的控制 血紅素合成最多在骨髓，在那裡血紅素和有氧轉輸功能的血紅蛋白結合，而在肝臟，則多數和細胞色素結合，它是電子轉輸蛋白。
在肝臟大多數細胞色素是細胞色素P-450酶，它代謝藥物和許多其他外源的和內源的化學品。 血紅素生物合成在肝臟和骨髓的調控機制是不同的。在肝臟血紅素合成是限速的，它受到第一個酶，ALA合成速度的控制。正常肝細胞中酶活性十分緩慢，在肝臟為應答各種化學療法而需要製造更多的血紅素時，酶的濃度顯著地上升。
酶的合成也受細胞內血紅素量的反饋控制，當遊離的血紅素濃度高時，合成就降低。某些藥物和激素誘導肝細胞製造更多的ALA合成酶，血紅素及細胞色素P-450。 在骨髓，血紅素由成紅細胞和仍保留有線粒體的網織紅細胞製造，然而迴圈中的紅細胞沒有線粒體則不能形成血紅素。
紅細胞系內血色素合成至少部分受到細胞攝取鐵過程的調節。骨髓細胞表達某些途徑中酶的紅細胞系的特異形式。紅細胞系的特異ALA合成酶受到在mRNA中的鐵應答元素的調節，它也部分受到為形成血紅蛋白而合成血紅素的組織特異調節。 病因學和發病機制 血紅素生物合成途徑中的8個酶已全部被克隆，定序和染色體定位。
某些X連鎖鐵粒幼紅細胞性貧血已被發現有紅細胞系特異形式的ALA合成酶的突變。卟啉症和相關疾病和其他7個酶的缺乏有關，這些酶的突變基因已被確定。雖然各種型別的遺傳性卟啉病和特異的酶缺乏有關，但是有一定量酶缺乏的病人來源於同一家庭，似乎酶有不同的突變基因。
因此，這些疾病在分子水平上有不均一性。 當血紅素生物合成途徑的酶缺乏時，其底物和血紅素前體可積聚在骨髓或肝臟。血液中這些血紅素前體增多，並被轉運至其他組織，隨尿和糞排出體外。 某些卟啉病，尤其是早期卟啉前體ALA，PBG升高的卟啉病，可損害神經，出現多種症狀，如腹痛，肌無力，後者可發展為肌麻痺。
推測神經症狀的發病機制有過多血紅素中間產物在神經系統作用，或神經系統缺乏血紅素合成。但ALA和其他血紅素代謝產物未證明有神經毒性，病人神經組織未發現有血紅素缺乏。確切發病機制還不清楚。 引起組織和血漿中卟啉（如尿卟啉，糞卟啉，原卟啉）升高的卟啉病可有光敏感性。
在有O2 條件下，當這些卟啉在波長400nm光線照射下可產生帶電不穩定氧，稱為單線態氧（singletoxygen），可引起組織損傷。因為面板是暴露在光線下最多的組織，故面板特別敏感。 分類 卟啉病可根據特異酶缺乏來準確分類。其他根據臨床特徵來分類，有臨床實用性但互相有重疊交叉。
急性卟啉病引起神經症狀，往往是間歇性的；面板卟啉病引起面板光敏感。急性間歇性卟啉病，ALA脫水酶缺乏卟啉病，遺傳性糞卟啉病和肝卟啉病組成急性卟啉病。遲發性面板卟啉病，遺傳性糞卟啉病，肝卟啉病，紅細胞生成性原卟啉病，先天性紅細胞生成性卟啉病和肝紅細胞生成性卟啉病組成面板卟啉病。
肝性卟啉病，過多的血紅素前體主要來自肝臟；紅細胞生成性卟啉病，過多的血紅素前體主要來自骨髓。 本節中首先討論三種最常見的卟啉病，按照血紅素生物合成途徑中酶缺乏順序來描述。 實驗室檢查 卟啉病症狀與其他疾病相似。某些實驗室檢查對診斷卟啉病敏感且特異，疾病發作時實驗結果明顯異常。
當懷疑卟啉病存在時，必須合適選擇實驗檢查專案，以提供特異性診斷資訊。最好依靠少數敏感和特異的試驗來進行篩查。大多數情況下，急性卟啉病的篩查試驗僅僅是檢測尿中ALA及PBG含量。Watson-Schwartz試驗是定性試驗，已被廣泛用於檢測尿中過多PBG。
更受歡迎的快速檢測尿PBG的方法是使用試劑盒，常用離子交換樹脂塑膠筒。Mauzerall和Granick定量檢測法用於證實PBG和ALA篩選試驗的陽性結果。疑診面板性卟啉病時應檢測血卟啉。紅細胞酶測定是第二線試驗，平常不作，只在相關篩查試驗異常時才作。
測定尿，糞和紅細胞卟啉也是第二線試驗，因為缺乏特異性（如其他情況下，它們亦可異常），故不適合作篩查試驗。
卟啉病是由於血紅素生物合成途徑中的酶缺乏引起的一組疾病。 卟啉或其前體[如δ-氨基-r-酮戊酸（ALA）和膽色素原（PBG）]生成，濃度異常升高，並在組織中蓄積，由尿和糞中排出。臨床表現主要累及神經系統和面板。 血紅素生物合成途徑 血紅素，一種含鐵的色素，參與血紅蛋白的組成，存在於機體內所有組織。
不同的酶參與8步合成步驟，第1個酶和最後3個酶存在於線粒體中，而中間步驟中的酶存在於胞液中。 1。ALA合成酶，是血紅素生物合成途徑的第一個酶，它催化甘氨酸和琥珀醯輔酶A聚合成ALA。該酶積聚線上粒體的內膜且需要5′-磷酸吡哆醛作為輔酶，不同的基因把紅細胞和非紅細胞的ALA合成酶進行編碼。
2。ALA脫水酶，存在於胞液中，它使2分子的ALA脫去2分子的水而合成單吡咯——PBG。鉛抑制ALA脫水酶，是由於它取代了酶中的鋅（酶活性所必需的金屬）。琥珀醯丙酮是一種ALA的結構類似物，它是最強的酶抑制劑，可見於遺傳性酪氨酸血癥病人的尿和血中。
3。PBG脫氨酶催化4分子PBG聚合產生線性四吡咯，即HMB。有兩個PBG脫氨酶的同功酶：一個只存在於紅細胞中，而另一個則存在於非紅細胞中。這兩種PBG脫氨酶的同功酶是由不同的信使RNAs（mRNAs）進行編碼，這些mRNAs是由一個單基因透過交替的轉錄和嫁接而被轉錄。
4。尿卟啉原Ⅲ聚合酶催化HMB形成尿卟啉原Ⅲ，這涉及分子內重排和影響D環的定向大環閉合形成尿卟啉原Ⅲ。當該酶缺乏時，HMB則自發環化，沒有反向的D環，而形成尿卟啉原Ⅰ。 5。胞液中，尿卟啉原脫羧酶催化尿卟啉（8個羧基的卟啉）中羧甲基側鏈的4個羧基連續脫去產生7個羧基卟啉，6個羧基卟啉，5個羧基卟啉，最後形成糞卟啉原Ⅲ（一個4個羧基的卟啉）。
此酶也能催化尿卟啉原Ⅰ形成糞卟啉原Ⅰ。 6。哺乳動物細胞中的糞卟啉原氧化酶是一種線粒體酶，它催化糞卟啉原Ⅲ的吡咯環A和B上的丙基脫去羧基和2個氫成為這些位置上的乙烯基而形成原卟啉原。這種酶不能代謝糞卟啉原Ⅰ。 7。原卟啉原Ⅸ氧化為原卟啉Ⅸ是由原卟啉原氧化酶起中介作用，該酶催化原卟啉原Ⅸ中心脫去6個氫原子。
8。亞鐵螯合酶，催化鐵嵌入原卟啉，是血紅素生物合成的最後一步。該酶並非對鐵有特異性，它也能催化一些其他金屬的嵌入例如鋅。 代謝途徑的中間體僅存在於細胞內，正常排洩的量很少。他們的分子大小，溶解度和其他的性質相互間差異很大。ALA，PBG和卟啉原是無色和無熒光的。
原卟啉，最後的中間體，唯一被氧化的卟啉。氧化的卟啉受到長波紫外線照射時呈紅色熒光。漏到細胞外液的卟啉原自動氧化為卟啉而排洩。然而，一定量的未氧化的糞卟啉原可能排洩在尿中。ALA，PBG，尿卟啉，7羧基，6羧基和5羧基的卟啉是水溶性的，大部分排洩在尿中。
糞卟啉（一個4羧基卟啉）是排洩在尿和膽汁中。硬卟啉（一種3羧基卟啉）和原卟啉（一種2羧基卟啉）很難溶解於水中，而不能由腎臟排洩。它們出現在血漿中，被肝臟攝取，然後排洩在膽汁和糞中，它們也可積聚在骨髓。 血紅素合成的控制 血紅素合成最多在骨髓，在那裡血紅素和有氧轉輸功能的血紅蛋白結合，而在肝臟，則多數和細胞色素結合，它是電子轉輸蛋白。
在肝臟大多數細胞色素是細胞色素P-450酶，它代謝藥物和許多其他外源的和內源的化學品。 血紅素生物合成在肝臟和骨髓的調控機制是不同的。在肝臟血紅素合成是限速的，它受到第一個酶，ALA合成速度的控制。正常肝細胞中酶活性十分緩慢，在肝臟為應答各種化學療法而需要製造更多的血紅素時，酶的濃度顯著地上升。
酶的合成也受細胞內血紅素量的反饋控制，當遊離的血紅素濃度高時，合成就降低。某些藥物和激素誘導肝細胞製造更多的ALA合成酶，血紅素及細胞色素P-450。 在骨髓，血紅素由成紅細胞和仍保留有線粒體的網織紅細胞製造，然而迴圈中的紅細胞沒有線粒體則不能形成血紅素。
紅細胞系內血色素合成至少部分受到細胞攝取鐵過程的調節。骨髓細胞表達某些途徑中酶的紅細胞系的特異形式。紅細胞系的特異ALA合成酶受到在mRNA中的鐵應答元素的調節，它也部分受到為形成血紅蛋白而合成血紅素的組織特異調節。 病因學和發病機制 血紅素生物合成途徑中的8個酶已全部被克隆，定序和染色體定位。
某些X連鎖鐵粒幼紅細胞性貧血已被發現有紅細胞系特異形式的ALA合成酶的突變。卟啉症和相關疾病和其他7個酶的缺乏有關，這些酶的突變基因已被確定。雖然各種型別的遺傳性卟啉病和特異的酶缺乏有關，但是有一定量酶缺乏的病人來源於同一家庭，似乎酶有不同的突變基因。
因此，這些疾病在分子水平上有不均一性。 當血紅素生物合成途徑的酶缺乏時，其底物和血紅素前體可積聚在骨髓或肝臟。血液中這些血紅素前體增多，並被轉運至其他組織，隨尿和糞排出體外。 某些卟啉病，尤其是早期卟啉前體ALA，PBG升高的卟啉病，可損害神經，出現多種症狀，如腹痛，肌無力，後者可發展為肌麻痺。
推測神經症狀的發病機制有過多血紅素中間產物在神經系統作用，或神經系統缺乏血紅素合成。但ALA和其他血紅素代謝產物未證明有神經毒性，病人神經組織未發現有血紅素缺乏。確切發病機制還不清楚。 引起組織和血漿中卟啉（如尿卟啉，糞卟啉，原卟啉）升高的卟啉病可有光敏感性。
在有O2 條件下，當這些卟啉在波長400nm光線照射下可產生帶電不穩定氧，稱為單線態氧（singletoxygen），可引起組織損傷。因為面板是暴露在光線下最多的組織，故面板特別敏感。 分類 卟啉病可根據特異酶缺乏來準確分類。其他根據臨床特徵來分類，有臨床實用性但互相有重疊交叉。
急性卟啉病引起神經症狀，往往是間歇性的；面板卟啉病引起面板光敏感。急性間歇性卟啉病，ALA脫水酶缺乏卟啉病，遺傳性糞卟啉病和肝卟啉病組成急性卟啉病。遲發性面板卟啉病，遺傳性糞卟啉病，肝卟啉病，紅細胞生成性原卟啉病，先天性紅細胞生成性卟啉病和肝紅細胞生成性卟啉病組成面板卟啉病。
肝性卟啉病，過多的血紅素前體主要來自肝臟；紅細胞生成性卟啉病，過多的血紅素前體主要來自骨髓。 本節中首先討論三種最常見的卟啉病，按照血紅素生物合成途徑中酶缺乏順序來描述。 實驗室檢查 卟啉病症狀與其他疾病相似。某些實驗室檢查對診斷卟啉病敏感且特異，疾病發作時實驗結果明顯異常。
當懷疑卟啉病存在時，必須合適選擇實驗檢查專案，以提供特異性診斷資訊。最好依靠少數敏感和特異的試驗來進行篩查。大多數情況下，急性卟啉病的篩查試驗僅僅是檢測尿中ALA及PBG含量。Watson-Schwartz試驗是定性試驗，已被廣泛用於檢測尿中過多PBG。
更受歡迎的快速檢測尿PBG的方法是使用試劑盒，常用離子交換樹脂塑膠筒。Mauzerall和Granick定量檢測法用於證實PBG和ALA篩選試驗的陽性結果。疑診面板性卟啉病時應檢測血卟啉。紅細胞酶測定是第二線試驗，平常不作，只在相關篩查試驗異常時才作。
測定尿，糞和紅細胞卟啉也是第二線試驗，因為缺乏特異性（如其他情況下，它們亦可異常），故不適合作篩查試驗。