Biochimica clinica

ALTERAZIONI NEL METABOLISMO DI ALTRI ZUCCHERI

L'accumulo di fruttosio comporta ad un aumento sempre maggiore di ipoglicemia, in quanto porta ad inibire la glicogeno fosforilasi e la gluconeogenesi. L'accumulo di galattosio comporta anch'esso condizioni di ipoglicemia sempre peggiori.

VALUTAZIONE DEL METABOLISMO LIPIDICO ATEROSCLEROSI

C'è una relazione diretta tra le concentrazioni ematiche di lipidi e l'eziologia dell'aterosclerosi. L'aterosclerosi è dovuta alla formazione nei vasi di placche ateromasiche. Le placche ateromasiche possono essere dovute ad elevati livelli di LDL, dovuti a: una errata alimentazione, un'alterazione genetica della componente proteica, una loro modificazione strutturale dovuta ad eventi perossidativi. Le LDL si accumulano e richiamano i monociti, che si trasformano in macrofagi: fagocitano un gran numero di LDL ossidate, formando cellule schiumose che muoiono rilasciando citochine.

interagiscono con il metabolismo delle cellule muscolari o dei fibroblasti: la tonaca intima dei vasi si ispessisce, con formazione della placca (da parte delle piastrine) che occlude i capillari.

L'occlusione dei capillari può portare a: infarto del miocardio o ictus cerebrali.

La gravità di questa condizione sottolinea l'importanza nella valutazione del metabolismo lipidico.

DISLIPIDEMIE

Sono principalmente di origine genetica, portano a iperlipoproteinemia o ipolipoproteinemia.

Sono dovute ad una alterazione della componente proteica: l'alterazione delle proteine segnale per il trasporto dei lipidi (apoproteine) comporta una conseguente alterazione del metabolismo lipidico.

Alcuni esempi di dislipidemie:

• Tipo 2: mancata espressione o alterazione del recettore delle LDL.
• Apo-B: Mancata espressione, alterazione strutturale o dislocazione dell'Apo-B100.
• Tipo 3: mancata espressione o alterazione dell'Apo-E (importante per il recupero delle

lipoproteine, è possibile separare le LDL e misurare la concentrazione di colesterolo in esse contenuto. Misurazioni indirette: - Apo-A1: valutazione della concentrazione di apolipoproteina A1, componente principale delle HDL. - Apo-B: valutazione della concentrazione di apolipoproteina B, componente principale delle LDL. - Apo-C2: valutazione della concentrazione di apolipoproteina C2, coinvolta nel metabolismo dei chilomicroni. Attraverso questi esami di I e II livello è possibile diagnosticare la presenza di dislipidemie, ossia alterazioni dei livelli di lipidi nel sangue. I valori desiderabili per i diversi parametri lipidici dipendono dai fattori di rischio individuali. È importante sottolineare che valori più elevati di colesterolo HDL sono considerati benefici, in quanto indicano una maggiore protezione dell'organismo da eventuali patologie, poiché le HDL svolgono un ruolo di "spazzini" del colesterolo. In conclusione, la diagnosi delle dislipidemie si basa su una serie di esami che valutano i livelli di colesterolo totale, colesterolo HDL, colesterolo LDL, trigliceridi e specifiche apoproteine. Questi esami permettono di individuare eventuali alterazioni lipidiche e di adottare le opportune misure preventive o terapeutiche.intrappolare chilomicroni, VLDL, HDL. Le LDL rimangono libere, nella provetta vengono inseriti una serie di enzimi: - Colesterolo esterasi: viene rimosso l'acido grasso. - Colesterolo ossidasi: sviluppa acqua ossigenata. - Perossidasi: forma nisidina, che viene colorata e valutata con la spettrofotometria. N.B. Con lo stesso procedimento può essere valutata la concentrazione di colesterolo presente nelle HDL. MALATTIE CONGENICHE NEL METABOLISMO LIPIDICO Per il metabolismo lipidico è fondamentale il ciclo della carnitina: sintetizzata da tutti i tessuti, ma principalmente a livello epatico e renale. Il fegato, successivamente, rilascia la carinitina: viene utilizzata da tutti i tessuti, ma in modo particolare dai tessuti muscolari scheletrico e cardiaco. La carnitina permette il trasporto di acidi grassi nel mitocondrio, affinché siano catabolizzati con la β-ox. 17 Se gli acidi grassi si accumulano possono interferire con il metabolismo cellulare, per questo motivo.

Vienesomministrata carnitina esogena che ne permette l'eliminazione.

N.B. Gli acidi grassi a corta catena (< 8C) possono entrare nel mitocondrio senza la necessità di essere trasportati dalla carnitina: eventuali alterazioni nel metabolismo della carnitina permettono l'introduzione di acidi grassi a corta catena.

Difetti di trasporto della carnitina:

Sono presenti due trasportatori per la carnitina:

a) trasportatore ad alta affinità: cotrasporto con il sodio,

b) trasportatore a diffusione passiva.

Se il trasportatore ad alta affinità non è in grado di veicolare la carnitina:

• La carnitina rimane in circolo: viene filtrata, ma non riassorbita a livello renale e quindi eliminata con l'urine (viene diagnosticato attraverso l'analisi delle urine).
• La carnitina è assente nella cellula: gli acidi grassi non possono essere trasportati nel mitocondrio, di conseguenza prevalgono altre vie di ossidazione degli acidi grassi:

Omega.ossidazione a livello microsomiale: formazione di acidi dicarbossilici.

• Beta-ossidazione perossisomiale: formazione di acili a catena media e corta.

N.B. Sia gli acidi dicarbossilici che gli acili (prodotti con le altre forme di ossidazione degli acidi grassi) possono entrare nel mitocondrio senza essere trasportati dalla carnitina, ed essere ossidati.

Diagnosi di difetti a livello della carnitina:

• Presenza di carnitina nelle urine.
• Ipoglicemia: se gli acidi grassi non possono essere utilizzati a scopo energetico; nei periodi digiuno non è possibile mantenere i normali livelli glicemici, perché la gluconeogenesi non può essere favorita dalla presenza di ATP (che dovrebbe essere prodotta con la beta-ossidazione).

Trattamento e cura: È necessario somministrare una certa quantità di carnitina esogena, che entri nella cellula per diffusione attraverso il trasportatore a diffusione passiva.

Le quantità di carnitina esogena somministrate sono

molto elevate: 100-170 mg/Kg(corporeo)/day.

DIFETTI NELLA ß-OSSIDAZIONE

I substrati non entrano nel mitocondrio (sono in equilibrio con quelli già presenti nel mitocondrio ma che non possono essere ossidati) e di conseguenza vengono eliminati attraverso le urine.

Gli acidi grassi sviluppano la loro tossicità a causa dell’accumulo, prima a livello mitocondriale e poi al livello citosolico; devono quindi essere resi solubili: vengono coniugati a livello epatico con la glicina e la carnitina, formando acil-carnitina che è solubile e viene eliminata con le urine.

Criteri di diagnosi:

• Ipoglicemia: se gli acidi grassi non possono essere utilizzati a scopo energetico; nei periodi di digiuno non è possibile mantenere i normali livelli glicemici, perchè la gluconeogenesi non può essere favorita dalla presenza di ATP (che dovrebbe essere prodotta con la beta-ossidazione).
• Ipochetonemia: i corpi chetonici vengono prodotti a partire dall’acetil-CoA,

ottenuto con la ß-ossidazione.- Urine: presenza di acidi dicarbossilici ed assenza di carnitina.Trattamento:Nei casi meno gravi:- Attraverso una dieta ricca di carboidrati: sopperiscono alla richiesta dal punto di vista calorico.- Evitando il digiuno: libererebbe gli acidi grassi dal tessuto adiposo, ma che non possono esseremetabolizzati. 195: VALUTAZIONE DEL METABOLISMO AMINOACIDICOSuccessivamente ad un pasto ricco in proteine:- Insulina: viene increta e consente l'utilizzo metabolico di aminoacidi.- Glucagone: viene increto notevolmente, perchè nel sangue non aumenta la glicemia. In questo modo gliaminoacidi vengono assorbiti dalle cellule vengono utilizzati per la gluconeogenesi.N.B. Questo comporta che: per ogni aminoacido che viene convertito il glucosio, viene liberato un gruppoaminico (l'ammoniaca è tossica).L'ammoniaca è una molecola particolarmente tossica, derivante dal metabolismo aminoacidico di tutti itessuti, ma in

particolare proveniente dalle cellule intestinali (le concentrazioni di ammoniaca sono quindimolto elevate a livello portale).

Situazioni fisiopatologiche dell'incremento di NH4+:

• Intensa attività muscolare
• Variazione della flora batterica intestinale
• Diete prevalentemente proteiche
• Alterazione dei sistemi tampone
• Patologie epatiche
• Malattie del ciclo dell'urea

Pericolosità a livello del SNC:

L'ammoniaca è una molecola molto solubile: può interferire sul metabolismo degli astrociti del SNC.

Gli astrociti promuovono la sintesi del glutammato (neurotrasmettitore): alte concentrazioni di ammoniaca stimolano la trasformazione di glutammato in glutammina, affinché l'ammoniaca venga eliminata.

Questo porta a conseguenze pericolose:

• Regolazione dell'osmolarità: la glutammina che si accumula negli astrociti richiama acqua, rigonfiando queste cellule, causando encefalopatia.
• L'accumulo di glutammina porta ad una

Disfunzione generale degli astrociti, anche in questo caso causando encefalopatia.

DIFETTI NEL CICLO DELL'UREA

La maggior fonte di ammoniaca derivante dal metabolismo è dovuta a: difetti nel ciclo dell'urea.

Questi difetti possono derivare:

• Direttamente dal malfunzionamento di enzimi che catalizzano il ciclo dell'urea.
• Indirettamente dal malfunzionamento di enzimi che producono metaboliti effettori della sintesi del carbamilfosfato.

Cause indirette:

1. L'enzima carbamilfosfato-sintetasi è attivata allostericamente dall'n-acetilglutammato, la cui sintesi è controllata diverse molecole:
• Difetti metabolici nel metabolismo della lisina: la lisina si accumula, impedendo l'arginina di stimolare la sintesi di n-acetilglutammato. Questo indirettamente può alterare il ciclo dell'urea.
• Eccesso di propionil-CoA o di metilmalonil-CoA: sono metaboliti derivanti dal metabolismo di acidi grassi a catena dispari.

L’accumulo di questi composti inibisce la sintesi di n-acetilglutammato,alterando indirettamente il ciclo dell’urea.

1. L’enzima ornitina-transcarbamilasi, se ha un difetto, comporta un accumulo di carbamilfosfato: ilcarbamilfosfato esce dal nel citosol e viene utilizzato per la sintesi di basi puriniche, bloccandosi alivello dell’orotato. L’orotato è quindi utilizzato per diagnosticare un difetto dell’ornitina-transcarbamilasi.

Cause dirette:

A livello della membrana mitocondriale sono presenti diversi enzimi di innesco del ciclo dell’urea: alcunicatalizzano reazioni citoplasmatiche, altri reazioni mitocondriali (il ciclo dell’urea avviene in parte nelcitosol ed in parte nel mitocondrio).La gravità del malfunzionamento dipende dalla collocazione dell’enzima: gli enzimi mitocondriali sono piùdifficilmente raggiungibili dai trattamenti farmacologici, rismetto agli enzimi citoplasmatici.

Trattamento dei difetti delciclo dell'urea: - Difetti dell'urea