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<title>Protoporphyrin IX</title>
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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Protoporphyrin IX</span></h1>
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<tbody><tr>
<th colspan="2" style="background:#D0A9F5; color:#202122;">Stoffwechselintermediat
</th></tr>
<tr>
<td colspan="2" class="hintergrundfarbe-basis skin-invert-image" style="text-align:center;"><span typeof="mw:File"></span>
</td></tr>


<tr>
<th colspan="2" style="background:#D0A9F5; color:#202122;">Allgemeines
</th></tr>


<tr>
<td>Andere Namen
</td>
<td>
<p>PPIX
</p>
</td></tr>
<tr>
<th colspan="2" style="background:#D0A9F5; color:#202122;">Eigenschaften
</th></tr>
<tr>
<td><a href="Summenformel" title="Summenformel">Summenformel</a>
</td>
<td>C<sub>34</sub>H<sub>34</sub>N<sub>4</sub>O<sub>4</sub>
</td></tr>
<tr>
<td><a href="Molare_Masse" title="Molare Masse">Molare Masse</a>
</td>
<td>562,658 <a href="Masse_(Physik)" title="Masse (Physik)">g</a>·<a href="Mol" title="Mol">mol</a><sup>−1</sup>
</td></tr>






<tr>
<th colspan="2" style="background:#D0A9F5; color:#202122;">Identifikatoren
</th></tr>
<tr>
<td style="width:33%"><a href="CAS-Nummer" title="CAS-Nummer">CAS-Nummer</a></td>
<td>
<p><span title="Untervorlage eingebunden: CASRN"></span><a rel="nofollow" class="external text" href="https://commonchemistry.cas.org/detail?cas_rn=553-12-8">553-12-8 </a><span class="editoronly" style="display:none;"></span>
</p>
</td></tr>
<tr>
<td style="width:33%"><a href="EG-Nummer" title="EG-Nummer">EG-Nummer</a></td>
<td>
<p>209-033-7
</p>
</td></tr>


<tr>
<td style="width:33%"><a href="PubChem" title="PubChem">PubChem</a></td>
<td>
<p><a rel="nofollow" class="external text" href="https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/4971">4971</a>
</p>
</td></tr>
<tr>
<td style="width:33%"><a href="Wikidata" title="Wikidata">Wikidata</a></td>
<td>
<p><a href="https://www.wikidata.org/wiki/Q619815" class="extiw external" title="d:Q619815">Q619815</a>
</p>
</td></tr></tbody></table><p><span class="editoronly" style="display:none;"></span>
</p><p><b>Protoporphyrin IX</b> (<b>PPIX</b>) gehört zur Verbindungsklasse der <a href="Porphyrin" class="mw-redirect" title="Porphyrin">Porphyrine</a> und ist als Vorläufer von Verbindungen wie <a href="H%C3%A4m" class="mw-redirect" title="Häm">Häm</a> (<a href="H%C3%A4moglobin" title="Hämoglobin">Hämoglobin</a>) und <a href="Chlorophyll" class="mw-redirect" title="Chlorophyll">Chlorophyll</a> ein zentrales Stoffwechselintermediat in lebenden Organismen. Die Verbindung liegt bei Raumtemperatur als nicht wasserlöslicher, kräftig farbiger Feststoff vor und ist auch für die charakteristische braune Farbe von Eierschalen verantwortlich.<sup id="cite_ref-Sachar_1-0" class="reference"><a href="#cite_note-Sachar-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p><p>Zentrales Strukturelement von Protoporphyrin IX ist ein <a href="Porphin" title="Porphin">Porphin</a>-Kern, ein aromatischer <a href="Tetrapyrrol" class="mw-redirect" title="Tetrapyrrol">Tetrapyrrol</a>-<a href="Makrozyklus" title="Makrozyklus">Makrozyklus</a>. Das Molekül ist im Wesentlichen planar, mit Ausnahme der N-H-Bindungen, welche aus der Ring-Ebene in entgegengesetzte (trans-)Richtung gebogen sind.<sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p><p>PPIX wurde erstmalig im Jahr 1904 von <a href="Patrick_Laidlaw" title="Patrick Laidlaw">Patrick Laidlaw</a> isoliert.<sup id="cite_ref-:1_3-0" class="reference"><a href="#cite_note-:1-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Nomenklatur">Nomenklatur</h2></div>
<p>Protoporphyrine sind <a href="Porphin" title="Porphin">Porphinderivate</a>, an denen die <a href="Wasserstoff" title="Wasserstoff">Wasserstoffatome</a> der vier <a href="Pyrrol" title="Pyrrol">Pyrrolringe</a> durch andere funktionelle Gruppen ersetzt sind. Das Präfix „proto“ wurde in der wissenschaftlichen Nomenklatur häufig für das „erste“ verwendet (z. B. Kohlenprotoxid als veraltete Bezeichnung für Kohlenmonoxid). Es wird angenommen, dass <a href="Hans_Fischer_(Chemiker)" title="Hans Fischer (Chemiker)">Hans Fischer</a> den Namen Protoporphyrin als „erste Klasse der Porphyrine“ eingeführt hat.<sup id="cite_ref-4" class="reference"><a href="#cite_note-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Fischer beschrieb, wie das um Eisen beraubte Häm zum „Proto-“Porphyrin wird, insbesondere in Bezug auf Hugo Kammerers Porphyrin.<sup id="cite_ref-5" class="reference"><a href="#cite_note-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-:1_3-1" class="reference"><a href="#cite_note-:1-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Nach aktueller Nomenklatur bezeichnet die Vorsilbe „Proto-“ eine Porphyrinart mit Methyl-, Vinyl- oder Carboxyethyl-/Propionat-Seitengruppen.<sup id="cite_ref-6" class="reference"><a href="#cite_note-6"><span class="cite-bracket">[</span>6<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
<a href="Hans_Fischer" class="mw-disambig" title="Hans Fischer">Fischer</a> entwickelte auch das 15 Protoporphyrin-Spezies umfassende Nomenklatursystem auf Basis römischer Zahlen. Dieses Nomenklatursystem ist jedoch nicht systematisch.<sup id="cite_ref-:0_7-0" class="reference"><a href="#cite_note-:0-7"><span class="cite-bracket">[</span>7<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
Ein alternativer Name für <a href="H%C3%A4m" class="mw-redirect" title="Häm">Häm</a> ist Eisenprotoporphyrin IX (Eisen-PPIX). PPIX enthält vier <a href="Methyl" class="mw-redirect" title="Methyl">Methylgruppen</a> (M), zwei <a href="Vinylgruppe" title="Vinylgruppe">Vinylgruppen</a> (V) und zwei <a href="Propions%C3%A4ure" title="Propionsäure">Propionsäuregruppen</a> (P). Das Suffix „IX“ zeigt an, dass diese Ketten in der Reihenfolge MV-MV-MP-PM an den folgenden Positionen auftreten: c2,c3-c7,c8-c12,c13-c17,c18.<sup id="cite_ref-:0_7-1" class="reference"><a href="#cite_note-:0-7"><span class="cite-bracket">[</span>7<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
Die <a href="Methingruppe" title="Methingruppe">Methinbrücken</a> von PPIX werden als Alpha (c5), Beta (c10), Gamma (c15) und Delta (c20) bezeichnet. Bei Häm führt die Metabolisierung durch <a href="H%C3%A4moxygenase" title="Hämoxygenase">Hämoxygenase</a> zur selektiven Öffnung der Alpha-Methinbrücke, wodurch <a href="Biliverdin" title="Biliverdin">Biliverdin</a>/<a href="Bilirubin" title="Bilirubin">Bilirubin</a> entsteht. In diesem Fall trägt das resultierende <a href="Gallenfarbstoffe" title="Gallenfarbstoffe">Bilin</a> (=Gallenfarbstoff) das Suffix IXα, was darauf hinweist, dass das Stammmolekül Protoporphyrin IX an der Alpha-Position gespalten wurde. Eine nicht-enzymatische Oxidation kann zur Ringöffnung an anderen Brückenpositionen führen.<sup id="cite_ref-8" class="reference"><a href="#cite_note-8"><span class="cite-bracket">[</span>8<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
Die Verwendung griechischer Buchstaben in diesem Zusammenhang geht auf die Pionierarbeit von <a href="Georg_Barkan" title="Georg Barkan">Georg Barkan</a> im Jahr 1932 zurück.<sup id="cite_ref-9" class="reference"><a href="#cite_note-9"><span class="cite-bracket">[</span>9<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Natürliches_Vorkommen"><span id="Nat.C3.BCrliches_Vorkommen"></span>Natürliches Vorkommen</h2></div>
<p>Protoporphyrin IX ist eine Vorstufe zu zahlreichen natürlich vorkommenden <a href="Koordinationsverbindung" class="mw-redirect" title="Koordinationsverbindung">Komplexverbindungen</a>. In diesen sind die beiden inneren Wasserstoffatome durch ein zweiwertiges Metall-<a href="Kation" title="Kation">Kation</a> ersetzt. In Komplexierung mit einem <a href="Eisen" title="Eisen">Eisen(II)</a>-Kation wird das Molekül als <a href="H%C3%A4m" class="mw-redirect" title="Häm">Häm</a> bezeichnet. Häme sind <a href="Cofaktor_(Biochemie)" title="Cofaktor (Biochemie)">Cofaktoren</a> in einigen wichtigen Proteinen. Zu diesen Häm-haltigen Proteinen gehören <a href="H%C3%A4moglobin" title="Hämoglobin">Hämoglobin</a>, <a href="Myoglobin" title="Myoglobin">Myoglobin</a> und <a href="Cytochrom_c" title="Cytochrom c">Cytochrom c</a>. Auch mit anderen Metallionen, wie etwa <a href="Zink-Protoporphyrin" title="Zink-Protoporphyrin">Zink</a>, können Komplexe gebildet werden.<sup id="cite_ref-Hemes_10-0" class="reference"><a href="#cite_note-Hemes-10"><span class="cite-bracket">[</span>10<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Biosynthese">Biosynthese</h2></div>
<div class="hauptartikel" role="navigation"><span class="hauptartikel-pfeil" title="siehe" aria-hidden="true" role="presentation">→&nbsp;</span><i><span class="hauptartikel-text">Hauptartikel</span>: <a href="Porphyrin#Synthese" class="mw-redirect" title="Porphyrin">Porphyrin#Synthese</a></i></div>
<p>Die Verbindung wird aus azyklischen Vorstufen über ein Monopyrrol (<a href="Porphobilinogen" title="Porphobilinogen">Porphobilinogen</a>) und dann ein Tetrapyrrol (ein <a href="Porphyrinogen" class="mw-redirect" title="Porphyrinogen">Porphyrinogen</a>, namentlich <a href="Uroporphyrinogen_III" title="Uroporphyrinogen III">Uroporphyrinogen III</a>) synthetisiert. Diese Vorstufe wird in <a href="Protoporphyrinogen_IX" title="Protoporphyrinogen IX">Protoporphyrinogen IX</a> umgewandelt, das zu Protoporphyrin IX oxidiert wird.<sup id="cite_ref-Hemes_10-1" class="reference"><a href="#cite_note-Hemes-10"><span class="cite-bracket">[</span>10<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Der letzte Schritt wird durch das Enzym <a href="Protoporphyrinogen-Oxidase" title="Protoporphyrinogen-Oxidase">Protoporphyrinogen-Oxidase</a> (PPO) vermittelt.
</p>

<p>Protoporphyrin IX ist ein wichtiger Vorläufer biologisch essentieller <a href="Cofaktor_(Biochemie)" title="Cofaktor (Biochemie)">Cofaktoren</a> wie Häm, Cytochrom C und Chlorophyllen. Daher sind zahlreiche Organismen in der Lage, das zyklische Tetrapyrrol aus Basisvorläufern wie <a href="Glycin" title="Glycin">Glycin</a> und <a href="Succinyl-CoA" title="Succinyl-CoA">Succinyl-CoA</a> oder <a href="Glutamins%C3%A4ure" title="Glutaminsäure">Glutaminsäure</a> zu synthetisieren. Trotz der großen Bandbreite an Organismen, die Protoporphyrin IX synthetisieren, blieb der Synthese-Prozess von Bakterien bis zu Säugetieren weitgehend erhalten, mit einigen deutlichen Ausnahmen bei höheren Pflanzen.<sup id="cite_ref-11" class="reference"><a href="#cite_note-11"><span class="cite-bracket">[</span>11<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-12" class="reference"><a href="#cite_note-12"><span class="cite-bracket">[</span>12<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-13" class="reference"><a href="#cite_note-13"><span class="cite-bracket">[</span>13<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p><p>Bei der Biosynthese dieser Moleküle wird das Metallkation durch Enzyme, sogenannte Chelatasen, in Protoporphyrin IX eingefügt. Beispielsweise wandelt <a href="Ferrochelatase" title="Ferrochelatase">Ferrochelatase</a> die Verbindung in <a href="H%C3%A4m_B" class="mw-redirect" title="Häm B">Häm B</a> um (d. h. in Fe-Protoporphyrin IX oder Protohäm IX). Bei der Chlorophyllbiosynthese wandelt es das Enzym Magnesiumchelatase in Mg-Protoporphyrin IX um.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Metalloprotoporphyrin_IX-Derivate">Metalloprotoporphyrin IX-Derivate</h2></div>
<p>Protoporphyrin IX reagiert mit Eisensalzen in der Luft zu dem Komplex FeCl(PPIX).<sup id="cite_ref-14" class="reference"><a href="#cite_note-14"><span class="cite-bracket">[</span>14<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
Häm in Koordination mit Chlor wird als Hämin bezeichnet. Viele Metalle bilden <a href="H%C3%A4m" class="mw-redirect" title="Häm">Häm</a>-ähnliche Komplexe, wenn sie mit PPIX koordiniert werden. Von besonderem Interesse sind <a href="Kobalt" class="mw-redirect" title="Kobalt">Kobalt</a>-Derivate, da sie ebenfalls als Sauerstoffträger fungieren können.<sup id="cite_ref-15" class="reference"><a href="#cite_note-15"><span class="cite-bracket">[</span>15<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
Andere Metalle wie Nickel, Zinn oder Chrom wurden auf ihren therapeutischen Wert untersucht.<sup id="cite_ref-16" class="reference"><a href="#cite_note-16"><span class="cite-bracket">[</span>16<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
Palepron ist das Dinatriumsalz von Protoporphyrin IX.<sup id="cite_ref-17" class="reference"><a href="#cite_note-17"><span class="cite-bracket">[</span>17<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Therapeutische_Anwendung">Therapeutische Anwendung</h2></div>
<p>Die Verbindung zeigt bei Anregung im blauen sichtbaren Bereich und im nahen UV eine deutliche <a href="Fluoreszenz" title="Fluoreszenz">Fluoreszenz</a> im sichtbaren roten Spektrum.
Diese Fluoreszenz wird in der <a href="Fluoreszenzdiagnostik" title="Fluoreszenzdiagnostik">Fluoreszenzdiagnostik</a> (Photodynamischen Diagnostik) zur Lokalisierung von <a href="Tumor" title="Tumor">Tumoren</a> verwendet. Dabei wird die PPIX-Konzentration durch Gabe von <a href="5-Aminol%C3%A4vulins%C3%A4ure" title="5-Aminolävulinsäure">5-Aminolävulinsäure</a> (5-ALA) als <a href="Prodrug" title="Prodrug">Prodrug</a> in Gewebe mit hoher Stoffwechselaktivität erhöht, sodass dieses durch die Fluoreszenz lokalisiert werden kann.<sup id="cite_ref-18" class="reference"><a href="#cite_note-18"><span class="cite-bracket">[</span>18<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-19" class="reference"><a href="#cite_note-19"><span class="cite-bracket">[</span>19<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Eine Anwendung der PPIX-basierten Fluoreszenzdiagnostik zur gezielten Behandlung von <a href="Endometriose" title="Endometriose">Endometriose</a> wurde in mehreren Studien untersucht.
</p><p>Eine typische Nebenwirkung der Behandlung ist <a href="Lichtempfindlichkeit" class="mw-disambig" title="Lichtempfindlichkeit">Lichtempfindlichkeit</a> die über einige Stunden anhält. Durch die Gabe von 5-ALA wird eine große Menge an PPIX im Körper produziert. Da die Verbindung im sichtbaren Bereich absorbiert, wird entsprechend mehr Lichtenergie in den Körper eingetragen.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weblinks">Weblinks</h2></div>
<div class="sisterproject" style="margin:0.1em 0 0 0;"><div class="noresize noviewer" style="display:inline-block; line-height:10px; min-width:1.6em; text-align:center;" aria-hidden="true" role="presentation"><span class="mw-default-size" typeof="mw:File"><span title="Commons"></span></span></div><b><span class=""><a class="external text" href="https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Protoporphyrin_IX?uselang=de"><span lang="en">Commons</span>: Protoporphyrin IX</a></span></b>&nbsp;– Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien</div>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>
<ol class="references">
<li id="cite_note-Sachar-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-Sachar_1-0">↑</a></span> <span class="reference-text">M. Sachar, K. E. Anderson, X. Ma: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">Protoporphyrin IX: The Good, the Bad, and the Ugly</cite>. In: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics</cite>. 356. Jahrgang, <span style="white-space:nowrap">Nr.<span style="display:inline-block;width:.2em">&nbsp;</span>2</span>, 2016, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em">&nbsp;</span>267–275</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1124/jpet.115.228130">10.1124/jpet.115.228130</a></span>, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26588930?dopt=Abstract">PMID 26588930</a>, <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4727154/">PMC&nbsp;4727154</a> (freier Volltext) – (englisch).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&amp;rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&amp;rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Protoporphyrin+IX&amp;rft.atitle=Protoporphyrin+IX%3A+The+Good%2C+the+Bad%2C+and+the+Ugly&amp;rft.au=M.%26%2332%3BSachar%2C%26%2332%3BK.+E.%26%2332%3BAnderson%2C%26%2332%3BX.%26%2332%3BMa&amp;rft.date=2016&amp;rft.doi=10.1124%2Fjpet.115.228130&amp;rft.genre=journal&amp;rft.issue=2&amp;rft.jtitle=Journal+of+Pharmacology+and+Experimental+Therapeutics&amp;rft.pages=267-275&amp;rft.pmc=4727154&amp;rft.pmid=26588930&amp;rft.volume=356.+Jahrgang" style="display:none">&nbsp;</span></span>
</li>
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</li>
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