Concetti Chiave
- Il muscolo durante l'attività fisica degrada le proteine e produce glutammato e piruvato, utilizzando l'enzima Alanina Aminotransferasi per formare alanina non tossica.
- Il fegato riconverte il lattato in piruvato grazie alla presenza di NAD+, permettendo la gluconeogenesi e regolando i livelli di NAD+ nel muscolo.
- La via dei pentoso fosfato produce NADPH e Ribosio 5-fosfato, essenziali per biosintesi e sintesi di nucleotidi, e si collega a glicolisi e gluconeogenesi.
- La carenza di tiammina compromette l'enzima transchetolasi, bloccando la via del pentoso fosfato e causando malattie come beriberi e sindrome di Wernicke-Korsakoff.
- Il Favismo è una condizione legata all'alterazione della via del pentoso fosfato, causando crisi emolitiche a causa della produzione di H2O2 durante la digestione delle fave.
Il ruolo del muscolo
Il muscolo in condizioni di intensa attività fisica degrada le proteine e produce glutammato (per smaltire NH2). Allo stesso tempo il muscolo produce anche piruvato dalla glicolisi. Per liberarsi di questo azoto tossico, il muscolo utilizza l’enzima Alanina Aminotransferasi che trasferisce il gruppo amminico dal glutammato al piruvato. Il glutammato torna ad essere alfa-chetoglutarato. Abbiamo così ottenuto l’amminoacido alanina che non è tossico e viene rilasciato nel sangue, fino a raggiungere il fegato.
Processi nel fegato
Nel fegato avviene l’esatto opposto. Il lattato arriva nel fegato che è ricco di NAD+ e viene riconvertito in piruvato. A questo punto tale piruvato farà la gluconeogenesi. Quindi i muscoli, che hanno poco NAD+ producono lattato (poco NAD+=glicolisi) e il fegato, che ha tanti NAD+ lo riconvertono in piruvato (tanti NAD+=gluconeogenesi).
La via dei pentoso fosfato è una via metabolica citoplasmatica alternativa all'ossidazione del glucosio (glicolisi). Non ha come scopo primario la produzione di ATP, ma ha 2 obiettivi:
• Produzione di NADPH: un potente agente riducente necessario per le biosintesi riduttive (acidi grassi, colesterolo, ormoni steroidei) e per contrastare lo stress ossidativo neutralizzando i ROS. Infatti la cellula utilizza il glutatione ridotto per neutralizzare i ROS, ma durante questa reazione si ossida. Per rigenerarsi l’enzima glutatione reduttasi utilizza il NADPH.
• Produzione di Ribosio 5-fosfato: un carboidrato a 5 atomi di carbonio essenziale per la sintesi dei nucleotidi e di coenzimi. Abbiamo sia la fase ossidativa che la fase non ossidativa:
1) Fase ossidativa: le fasi di queste reazioni sono:
- Apertura del 6-fosfoglucono-delta-lattone tramite una lattonasi, producendo 6-fosfogluconato. 2) Fase non ossidativa: L’enzima che sposta i 2C è una transchetolasi (contiene la TPP). L’enzima che sposta i 3C è la transaldolasi. Questa via può essere utile in diversi scenari. La via del pentosio fosfato è interconnessa con glicolisi e gluconeogenesi (infatti avvengono tutte nel citosol), perché gli zuccheri a 5C che ha prodotto può trasformarli in intermedi della glicolisi per bruciarli e ottenere energia o gluconeogenesi se ha energia sufficiente. La scelta dipenderà dalla presenza di NADPH, che come abbiamo visto prima decide se procedere verso la via del pentosio o verso la glicolisi. Ora vediamo un po’ le applicazioni cliniche di questa via. Questa via è principalmente importante per gli epatociti e adipociti per sintetizzare acidi grassi.
Implicazioni cliniche
La tiammina (famiglia vitamina B) è precursore della TPP. Carenze di tiammina determinano difetti nell’enzima transchetolasi, di conseguenza questa via si blocca, caratterizzando accumulo di fluidi corporei e problemi al tessuto nervoso (malattia beriberi). Anche la sindrome di Wernicke-Korsakoff è simile, con problemi neurologici. Questa sindrome è particolarmente diffusa tra chi è affetto da alcolismo: il consumo cronico di alcol a dosi elevate interferisce con l'assorbimento intestinale della tiammina. Altra malattia dovuta ad alterazioni di questa via è il Favismo. Se l’enzima non funziona si possono avere crisi emolitiche. Le fave digerite, producono grandi quantità di H2O2, che mette in difficoltà i globuli rossi e possono scoppiare.
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo del muscolo nella gestione dell'azoto tossico durante l'attività fisica?
- Come avviene la riconversione del lattato nel fegato?
- Quali sono gli obiettivi principali della via dei pentoso fosfato?
- Quali sono le implicazioni cliniche legate alla carenza di tiammina?
Durante l'attività fisica intensa, il muscolo degrada le proteine e produce glutammato per smaltire l'azoto tossico. Utilizza l'enzima Alanina Aminotransferasi per trasferire il gruppo amminico dal glutammato al piruvato, producendo alanina, che viene rilasciata nel sangue verso il fegato.
Nel fegato, il lattato viene riconvertito in piruvato grazie alla presenza di NAD+. Questo piruvato può poi essere utilizzato per la gluconeogenesi, mentre i muscoli, che hanno poco NAD+, producono lattato.
La via dei pentoso fosfato ha due obiettivi principali: la produzione di NADPH, necessario per biosintesi e per contrastare lo stress ossidativo, e la produzione di Ribosio 5-fosfato, essenziale per la sintesi di nucleotidi e coenzimi.
La carenza di tiammina, precursore della TPP, può causare difetti nell'enzima transchetolasi, portando a malattie come il beriberi e la sindrome di Wernicke-Korsakoff, particolarmente diffuse tra gli alcolisti, e può anche causare crisi emolitiche nel favismo.
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