Appunti di Biochimica medica applicata alla nutrizione

VITAMINE B:

Usate ovunque nel metabolismo. Fanno parte dei principali coenzimi delle reazioni enzimatiche.

Vitamina B1 – Tiamina:

Si trova principalmente in forma di tiamina pirofosfato (TPP), forma

attiva nella cellula, in cui si hanno fosfati legati all’anello.

Assorbimento: duodeno e digiuno, la vitamina arriva nel lume in 2

forme:

- come tiamina

- come TPP (alimenti origine animale)

Nel lume si deve idrolizzare la TPP in tiamina grazie alle idrolasi, così

che possa entrare nell’enterocita sfruttando il gradiente protonico (che

va mantenuto) in un cotrasporto con il protone (che deve uscire di nuovo). Viene accoppiata una

pompa protonica che sfrutta ATP. Questo è un sistema attivo (non diretto) ed è velocemente

saturabile→ si possono introdurre grandi quantità di tiamina, ma l’assorbimento avviene fino ad un

certo punto. Ci diversi fattori intestinali che interferiscono con il sistema:

• la presenza di alcol ne riduce l’assorbimento;

• le tiaminasi sono enzimi che catalizzano la degradazione della tiamina, si trovano

principalmente in pesci crudi e molluschi, quindi se assunti insieme alla tiamina ne

diminuiscono la quantità assorbita;

• alcuni polifenoli interferiscono con l’assorbimento;

Per passare dall’enterocita al sangue si usa un costrasporto con il sodio a livello basolaterale, e

viene distribuita a tutte le cellule: una buona parte si “depositerà” nei globuli rossi, ma viene

trasformata in TPP. La tiamina in circolo viene trasportata legata all’albumina, non rimane libera

perché verrebbe filtrata velocemente nei reni. Quindi si trova nel globulo rosso o legata

all’albumina, il resto viene eliminata con le urine.

Chi fa uso di diuretici può avere riduzione di tiamina circolante. La tiamina come tale viene

trasformata come primo step in TPP: nei tessuti si può trovare la TDP e suoi metaboliti

(monofosfato o tiamina trifosfato).

Dove si trova la TPP:

- piruvato deidrogenasi

- α-chetoglutarato deidrogenasi

- α-chetoacidi che derivano dal catabolismo degli AA ramificati (leucina, isoleucina e valina)

- transchetolasi (ciclo dei pentosi)

È importante nel metabolismo glucidico. Avere una dieta ricca di carboidrati porta ad avere anche

un fabbisogno maggiore di tiamina.

Carenze di B1:

Determinazione dei livelli di B1:

Si fa la quantificazione di TTP su sangue intero, mediante HPLC, la quale è influenzata dalla dieta

nella fase precedente all’analisi.

Si usa più spesso una seconda modalità: saggio funzionale usando l’enzima transchetolasi che si

trova all’interno degli eritrociti. La quantificazione di tiamina si fa isolando il sangue del soggetto e

dividendolo in 2 parti, centrifugandolo e togliendo il plasma, ottenendo così i globuli rossi. Questi

vengono lisati:

• 1 provetta→ azione enzimatica della transchetolasi come tale. Si vede l’attività basale solo

con la tiamina presente in quel momento. L’enzima avrà attività maggiore o minore in base a

quanta tiamina aveva il soggetto.

• 2 provetta→ si aggiunge la TPP. Se la quantità di TPP è sufficiente già di per se, non

dovrebbe esserci variazione dell’attività enzimatica, perché viene aggiunto un eccesso.

Fisiologicamente c’è comunque una minima variazione. Se invece questa è molto evidente,

significa che c’è carenza.

◦ Aumento del 15%→ non si ha carenza;

◦ Aumento oltre il 25%→ carenza grave;

Vitamina B2 – Riboflavina:

Ha una struttura particolare, si trova nel latte ed è sensibile alla luce.

Viene usata molto a livello alimentare, quindi si trova facilmente. È un

fattore preponderante per l’assorbimento del ferro nell’intestino.

Si trova come componente attiva nel FAD e nell’FMN (sono le due

modalità principali in cui si trova la vitamina nella dieta in quanto viene

poco assunta come riboflavina singola).

FAD e FMN catalizzano tutte le reazioni redox.

Assorbimento: intestinale, attraversa la membrana apicale mediante cotrasporto con il sodio. Nella

dieta la maggior parte di vitamina arriva come FAD o FMN, quindi degli enzimi la riportano a

riboflavina libera per farla entrare nell’enterocita. Si può anche trovare come glucoside, dove

intervengono altri enzimi per liberare la vitamina. In alcuni alimenti, invece, non si trova né come

cofattore, né come glucoside, ma si trova legata covalentemente a proteine, quindi non è

assorbibile.

Le varie forme nell’enterocita subiscono la trasformazione in FMN a spese di ATP, necessaria per il

rilascio nel sangue, dove si torna a riboflavina. (passaggio importante per controllare l’equilibrio).

In caso di bisogno energetico si può saltare questo meccanismo per avere un assorbimento diretto,

che non è mediato dal sistema di controllo.

Ciò che si trova in circolo è una buona parte di riboflavina come tale, non libera ma legata a

trasportatori/proteine plasmatiche (albumina e globuline varie) ma si trova molto anche come

FAD. Il FAD ora può subire vari destini: o viene utilizzato come tale nelle reazioni metaboliche, o

coniugato a proteine. La quota coniugata è persa perché non potrà essere ritrasformata a riboflavina,

non essendo più disponibile.

Funzioni:

• Catalizza reazioni redox;

• FAD coinvolto in β ossidazione, ciclo di Krebs e catena di trasporto degli elettroni. Ha un

ruolo chiave per la tappa finale dell’ATP, quindi è importante mantenerne livelli ottimali;

• FMN entra nel primo complesso della NADH deidrogenasi nella catena di trasporto;

• FAD rigenera il glutatione ridotto tramite glutatione reduttasi e viene coinvolto anche nella

sintesi dei nucleotidi;

Non esiste un deposito di B2, viene escreta con le urine e il deficit è rarissimo (integriamo quantità

sufficienti). Essendo abbondante in latte e derivati, soggetti che non li consumano possono avere

carenze, come anche persone con malattie specifiche o che assumono alcuni farmaci.

Organi e tessuti che risentono più della carenza sono le mucose, la pelle (lesioni alla bocca) e

l’occhio (se il deficit è elevato per periodi prolungati può portare a opacizzazione del cristallino).

Determinazione dei livelli di B2: valutazione tramite esami del sangue e delle urine, si quantifica la

vitamina come tale tramite metodi di HPLC, altrimenti si fa un un test funzionale.

Test funzionale: fatto sfruttando un enzima che ha il FAD come cofattore per valutarne la quantità

nell’organismo. Spesso si usa la glutatione reduttasi, molto presente negli eritrociti perché più

soggetti a frequenti stress ossidativi. Negli eritrociti c’è anche FAD.

Si prende il sangue, si divide in due frazioni, si isolano gli eritrociti e si valuta:

• prima provetta→ la funzionalità della glutatione reduttasi in condizioni basali, senza

aggiunta esterna di FAD;

• seconda provetta→ la funzionalità della glutatione reduttasi con aggiunta di FAD;

Ci si aspetta un modesto aumento fisiologico di attività dell’enzima con l’aggiunta di FAD:

• Rapporto di 1,2→ la quantità di FAD è sufficiente, l’aumento è adeguato;

• Rapporto di 1,2-1,4→ deficit marginale;

• Variazioni oltre il 40%→ deficit vero e proprio;

Vitamina B3 – Niacina:

Due vitameri importanti: acido nicotinico e nicotinammide. La

pellagra è la carenza di B3, tipica di coloro che consumavano

molto mais, in quanto nelle componenti vegetali la niacina non è

disponibile, quindi l’organismo non riesce a liberarla. I cereali dove

è presente la vitamina dovrebbero essere trattati rendendola

disponibile già come acido nicotinico, altrimenti non viene liberata e quindi si perde.

Negli animali ci sono tante forme diverse di B3, come cofattori

(NAD, NADH ecc) derivati della niacina, che sono gestibili a

livello intestinale, si possono idrolizzare e riformare la

nicotinammide. La B3 si assorbe solo nelle 2 forme di vitameri. Si

sfrutta un cotrasporto con il sodio (non assorbimento diretto). Una volta nell’enterocita viene

rilasciata nel sangue per poi andare nei tessuti. Quando entrano nelle cellule, si riformano NAD e

NADP. NAD è essenziale per la cellula, per questo nell’organismo si ha una sintesi endogena ex

novo.

Sintesi: parte dal triptofano (la maggior parte), da 60 mg assunti si ottiene circa 1 mg di NAD. Una

parte del triptofano assunto viene inviata per sintetizzare neurotrasmettitori.

Il primo enzima è il più importante e regolato nel processo da vari fattori metabolici, ormonali ma

soprattutto dagli stati infiammatori. Ci sono poi una serie di passaggi, fino ad una reazione di

idrossilazione di un intermedio, con un enzima FAD dipendente (sintesi della B3 legata alla B2).

L’idrossilazione, avviene ad opera della chinureninasi, che è PLP dipendente. Avviene poi la

formazione di una semialdeide che può prendere due strade diverse:

• ciclizzazione→ reazione spontanea che porta alla formazione di NAD e poi NADP;

• decarbossilazione→ varie reazioni dove viene completamente degradata formando Acetil-

CoA.

La direzione verso il NAD dipende dalle quantità assunte di triptofano: più ce n’è, più si ha la

possibilità di formare NAD (più tempo di ciclizzare). Non c’è regolazione enzimatica.

Il NAD è coinvolto nelle reazioni redox. NADP si trova a livello citosolico ed è usato

principalmente in reazioni anaboliche di sintesi. Si conoscono circa 400 enzimi dipendenti dal NAD

e circa 30/40 dal NADP.

Il NAD viene usato anche per controllare l’espressione genica, in reazioni in cui esso non ha più

ruolo riduttivo, ma diventa un substrato dove la nicotinammide viene rimossa e la restante parte

viene usata per modificare le proteine istoniche.

Le sirtuine sono degli enzimi che deacetilano tutte le varie proteine e sono NAD dipendenti. In

questo caso il NAD non fa da cofattore, ma diventa substrato della reazione perché accetta l’acetile

della proteina, eliminando nicotinammide. Quindi questo permette di fare un controllo

dell’espressione genica.

Carenza: ci sono condizioni estreme in cui si ha carenza, ma sono necessari problemi forti dato che

c’è anche la sintesi endogena (es. anoressia→ non si assume ne la vitamina ne le proteine che

permettono di sintetizzarla). Malnutrizione, alcolismo, tumori gatrointestinali ecc.

Determinazione dei livelli di B3: per quantificarla si possono valutare le concentrazioni di NAD e

NADP, valutando il rapporto tra i due direttamente su sangue intero o sui globuli rossi. Il rapporto

in condizion