Che materia stai cercando?

Appunti di Biochimica Speciale Appunti scolastici Premium

Questo esame consiste in una "compilation" di argomenti scelti dal professore, ritenuti importanti per un medico, ed approfonditi dal punto di vista biochimico e clinico (alcune parti sono state spiegate in modo più approfondito qui che in Anatomia II o Fisiologia):
1) Le specie reattive dell'Ossigeno (ROS);
2) Il metabolismo del ferro
3) Metabolismo dei muscoli;
4) Metabolismo... Vedi di più

Esame di Biochimica speciale docente Prof. D. Ghigo

Anteprima

ESTRATTO DOCUMENTO

!

Secrezione della secretina e della

colecistochinina

Sono degli ormoni peptidici, con un'emivita molto breve e distrutti a livello

renale.

La secretina.

È prodotta dalle cellule S, che si trovano nel duodeno e nella prima metà

dell'intestino tenue, che producono un precursore che matura nei granuli

secretori. Viene secreta nel circolo sanguigno. Una volta nel sangue, raggiunge

i vari tessuti aumentando la secrezione di bicarbonato nella bile e nel succo

pancreatico.

L'induzione della secrezione di secretina proviene dal chimo acido, in quanto si

ha la necessità di contrastarne l'acidità. Si ha una regolazione a feedback, per

cui la secretina va a rallentare lo svuotamento dello stomaco, per consentire la

neutralizzazione del chimo che è già passato.

Inoltre stimola la proliferazione delle cellule del pancreas.

La colecistochinina.

È prodotta da cellule del duodeno. L'intestino è un grosso organo endocrino,

ma non è organizzato e le cellule secernenti sono disperse in mezzo agli

enterociti. La cellule che producono colecistochinina sono le cellule I. La sua

secrezione è indotta da prodotti parziali o finali della digestione, come acidi

grassi dei trigliceridi, monoacilglicerolo, peptidi e aminoacidi derivanti dalla

digestione delle proteine.

La colecistochinina stimola la secrezione di bile, contraendo la cistifellea e

dilatando lo sfintere di Oddi. Nel pancreas stimola la secrezione di un succo

ricco di enzimi.

Anche la colecistochinina stimola la crescita del pancreas ed inibisce lo

svuotamento dello stomaco.

La colecistochinina viene anche chiamata pancreozimina.

Fase cefalica e gastrica.

Segnali visivi e olfattivi, la masticazione, sono segnali di tipo vagale,

determinando un inizio della preparazione alla secrezione. La stessa gastrina

va a stimolare la secrezione pancreatica. Lo stesso stimolo che stimola la

secrezione di acido, dall'altro lato prepara il pancreas a neutralizzare quello

stesso acido.

Il GIP.

Un terzo tipo di composto, il GIP, peptide inibitore gastrico, agisce sullo

stomaco rallentandone la motilità e ne inibisce lo svuotamento.

Il GIP stimola la secrezione di insulina. GIP è prodotto da cellule K, disperse

nel duodeno. La sua sintesi è indotta dai prodotti della digestione.

Per la sua capacità di stimolare la secrezione di insulina è chiamato peptide

insulino-tropo.

63

!

In condizioni normali il GIP viene secreto nel circolo sanguigno raggiungendo

da un lato lo stomaco e rallentandone la digestione, ma dall'altro lato prepara

le cellule del pancreas, preparandole alla secrezione di insulina. Quindi basta

già il glucoso nell'intestino a stimolare la produzione di insulina.

Per queste caratteristiche di inibire lo svuotamento dello stomaco, GIP,

secretina e colecistochinina vengono chiamati enterogastroni.

Il polipeptide pancreatico (PP)

È prodotto da alcune cellule presenti nelle insule di Langerhans, chiamate

cellule PP (cellule F o cellule φ). Oltre all'acetilcolina (legata ad un recettore

muscarinico), la sua secrezione è indotta anche dall'aumento di aminoacidi. Il

PP è un peptide che inibisce la secrezione pancreatica. Riduce la motilità

intestinale e lo svuotamento gastrico. Aumenta, così, la durata del transito

intestinale. Inibisce anche la secrezione acida gastrica indotta dalla gastrina.

L'azione degli enzimi digestivi nel succo

pancreatico

L'amilasi pancreatica.

Quando arriva del cibo nello stomaco, nel pancreas si ha la produzione di una

amilasi pancreatica, estremamente simile a quella salivare. È in grado di

rompere i legami 1-4 glicosidici. Ma non è in grado di rompere i legami 1-6 ed

1-4 vicini ai legami 1-6. Si forma così maltotrioso, destrine, maltoso e glucoso

libero (poco). La digestione finale avverrà poi nelle cellule intestinali.

Un aumento di amilasi nel circolo sanguigno indica una situazione di sofferenza

pancreatica (pancreatite acuta).

La lipasi pancreatica.

Lavora esattamente come la lipasi gastrica, ma con un'efficienza molto

maggiore, grazie alla presenza dei sali biliari, che erano assenti nella cavità

orale e nello stomaco. La lipasi pancreatica puó staccare acidi grassi sia

rompendo il legame estereo in posizione 1 che in posizione 3. Si ottiene così

diacilglicerolo che poi viene ulteriormente degradato a 2-monoacilglicerolo.

Questo perché la lipasi rompe preferenzialmente i legami in posizione 1 e 3.

Anche un aumento nel sangue di lipasi indica una sofferenza pancreatica.

Il processo di emulsione è dato dai sali biliari e dalla fosfatidilcolina che

aumentano la superficie su cui può agire la lipasi, che si infila nelle goccioline

lipidiche, tra un sale biliare e l'altro. Però la lipasi non può lavorare da sola in

quanto ha bisogno di una colipasi. La colipasi viene prodotta dalle cellule

pancreatiche sotto forma di pro-colipasi. La tripsina attiva la pro-colipasi. La

colipasi è necessaria perché quando la lipasi lavora si trova in una situazione

particolare, in quanto si trova in un'interfaccia tra un ambiente polare ed uno

apolare.

64

!

Questa situazione tende a far denaturare la proteina, che tende a esporre le

parti apolari nell'ambiente apolare e quelle polari nell'ambiente polare. La

colipasi serve a mantenere la lipasi nella forma nativa, impedendone la

denaturazione.

A volte il 2-monoacilglicerolo può essere ulteriormente degradato o dalla

esterasi lipidica, o una isomerasi lo trasforma in 1 o 3-monoacilglicerolo che

viene degradato normalmente dalla lipasi.

La fosfolipasi A2

Chiaramente nel cibo sono contenuti anche dei fosfolipidi e la fosfolipasi A2

agisce su questi ultimi, producendo lisofosfaolipide. In seguito una

lisofosfolipasi può intervenire per formare l’acido grasso libero ed il

corrispondente glicerofosfolipide.

La colesterolesterasi

Gli esteri del colesterolo sono totalmente privi di gruppi polari. Su questi agisce

la colesterolesterasi, che inserisce una molecola d'acqua nel legame estere,

formando colesterolo ed acido grasso libero.

Uno dei metodi per limitare l'assorbimento di lipidi è l'assunzione di farmaci

come l'olestra che è un analogo dei lipidi che mima dal punto di vista

organolettico i trigliceridi, ma non è digeribile.

L'orlistat è un inibitore della lipasi che le impedisce di funzionare.

Digestione delle proteine

Similmente alla colipasi, tutti gli enzimi per la digestione (tripsina,

chimotripsina, elastasi) delle proteine sono sintetizzati sotto forma di

proenzimi. Sulla membrana delle cellule intestinali è presente un enzima

chiamato enteropeptidasi. Questo enzima è una proteasi che ha il tripsinogeno

come unico substrato. L'enteropeptidasi stacca dal tripsinogeno una sequenza

peptidica e formando così la tripsina, attiva. Bastano pochissima quantità di

enteropeptidasi, in quanto a questo punto la tripsina può digerire altre

molecole di tripsinogeno, intensificando esponenzialmente la digestione delle

proteine. Inoltre, la stessa tripsina converte gli altri proenzimi in enzimi attivi.

È talmente importante impedire l'attivazione del tripsinogeno, che nel pancreas

è presente una particolare proteina, l'inibitore pancreatico della tripsina.

Questa proteina si lega alle molecole di tripsina, legandosi irreversibilmente.

Se per caso si attivasse mai una tripsina, questa vi si legherebbe.

La tripsina stacca un esapeptide in corrispondenza di un legame peptidico

preceduto da un residuo di lisina o arginina.

La chimotripsina rompe legami peptidici presieduti da residui polari, l'elastasi

rompe legami peptidici in corrispondenza di residui molto piccoli. Le carbossi

65

!

peptidasi invece rompono legami peptidici a partire dall'estremità C terminale

(sono esopeptidasi).

Le carbossipeptidasi A rompono legami peptidici preceduti da aminoacidi

apolari, mentre le carbossipeptidasi B rompono legami peptidici presieduti da

residui basici.

Vi sono situazioni patologiche in cui si ha l'attivazione inappropriata della

tripsina, per esempio in caso di ostruzione. In questo caso le cellule del

pancreas vanno incontro ad apoptosi, riversando nel circolo sanguigno il loro

citosol. Questo è riscontrabile con analisi del sangue, in cui appunto si trovano

vari enzimi come amilasi e lipasi pancreatiche.

L'importanza dello stomaco sta nel fatto che questo denatura le proteine (e le

degrada parzialmente) rendendole più facilmente digeribili. Mai più del 40% di

una proteina viene digerito, in quanto i corti peptidi che si formano vengono

digeriti successivamente.

Digestione degli acidi nucleici

Gli acidi ribonucleici o deossiribonucleici possono essere demoliti da delle

endonucleasi (ribonucleasi e deossiribonucleasi) presenti nel succo pancreatico

formando degli oligonucleotidi, demoliti poi a mononucleotidi da delle

fosfodiesterasi. I nucleotidi così ottenuti possono così subire l'azione di

fosfatasi, prevalentemente fosfatasi alcaline, ed essere convertiti in nucleosidi

(che vengono assorbiti e possono entrare nella via metabolica dei nucleosidi).

Tali fosfatasi agiscono anche a livello di monosaccaridi fosforilati, proteine

fosforilate e così via.

[la fosfatasi alcalina è un importante marcatore nel sangue in quanto un suo

aumento è segnale di colestasi, cioè ostruzione delle vie biliari. Infatti la

fosfatasi alcalina è prodotta anche dagli epatociti ed in queste situazioni

patologiche fuoriesce dagli stessi ed è riscontrabile in circolo.]

66

! 10/04/2013

Intestino

Intestino tenue

È un tubo molto lungo, da solo copre 6-7 metri di lunghezza, per consentire il

totale assorbimento. Si distingue una prima piccola parte, il duodeno, poi si

hanno due metà, il digiuno e poi nell'altra metà l’ileo. Questi due si

differenziano per una differente vascolarizzazione ed altre lievi differenze

anatomiche, ma nel complesso hanno una funzione abbastanza simile, cioè di

assorbimento dei nutrienti. A livello del tenue si trova il peritoneo, in cui

corrono nervi, vasi linfatici e tessuto adiposo.

Esaminando l'interno della mucosa intestinale, si vede che ha un epitelio

monostratificato che forma molte pieghe, che hanno la funzione di aumentare

ulteriormente la superficie di assorbimento. Queste pieghe sono rivestite dai

villi intestinali, delle estroflessioni. All'interno di queste pieghe si trovano delle

triadi, cioè un'arteria, una vena ed un vaso linfatico. Nell'intestino si trovano

vari tipi cellulari, enterociti, cellule caliciformi mucipare, cellule endocrine e,

soprattutto nel tratto tra un villo e l'altro si ha una cripta di Lieberkuhn, si

trovano delle cellule di Paneth, con funzione difensiva.

Grazie alle pieghe, ai villi ed ai microvilli, si ha una superficie di 200 metri

quadrati, 600 volte superiore alla superficie che si avrebbe se l'intestino non

fosse così organizzato.

Le cellule di Paneth

Producono diverse sostanze antibatteriche:

1. Defensine, dei piccoli peptidi, di natura anfipatica cationica. Interagiscono

con i fosfolipidi di membrana e si inseriscono all'interno della membrana.

Così formano dei pori sulla membrana dei batteri facendo uscire il

citoplasma. Dato che il colesterolo disturba le defensine (assente sui

procarioti), le defensine non vanno a colpire le cellule intestinali. Viene

prodotta in forma di prodefensina, inattiva e viene attivata dalla tripsina.

67

!

2. Tripsina, sotto forma di tripsinogeno.

3. Lisozima, che mina l'integrità delle catene saccaridiche nella membrana

batterica.

4. Fosfolipasi A2, che stacca un acido grasso sui fosfolipidi, formando dei

buchi sulla membrana batterica.

Recentemente si è scoperto che patologie come il morbo di Crohn o la

rettocolite ulcerosa sono dovute a malfunzionamenti delle cellule di Paneth,

causando infiammazioni della mucosa intestinale. Queste patologie sono

correlate a componenti genetiche, fumo e stress.

Ma la causa di queste patologie rimane tuttora abbastanza complessa.

Si è scoperto che nel corso della giornata vi sono dei movimenti che partono

dallo stomaco. Questo è il complesso migrante motorio. È causato da un

ormone, la motilina. Tuttora non si sa cosa stimoli la secrezione di motilina, ma

si pensa che sia dovuto ai ritmi circadiani.

I villi vanno incontro a contrazioni segmentali (come nella mungitura) e

scodinzolamento per migliorare l'assorbimento.

Cellule APUD (Amine precursor uptake

and decarboxylation)

Cellule enterocromaffini

Sono cellule in grado di impregnarsi di sali d'argento. Producono serotonina e

si trovano in vari tratti dell'intestino, soprattutto nell'intestino tenue. La

serotonina è prodotta dalle ECL cells, dalle piastrine e da alcuni neuroni. Le

cellule enterocromaffini sono sparse tra gli altri tipi cellulari dell'intestino. Sono

ricche di granuli secretori sull'estremità basolaterale. Mentre nell'estremità

luminale ha delle ciglia che sono sensibili alla stimolazione del bolo. Quando

vengono stimolate si ha l'esocitosi di questi granuli.

68

!

Serotonina

La serotonina deriva dal triptofano. Questo viene idrossilata a

5-idrossitriptofano. La tetraidrobiopterina diventa diidrobiopterina. La reazione

è catalizzata dalla triptofano idrossilasi. Successivamente il 5-idrossitriptofano

diventa serotonina mediante l'aminoacido aromatico decarbossilasi. Questo

enzima necessita di PALP. In seguito, per essere degradata, la serotonina

forma l'acido 5-idrossiindoloacetico (5-HIAA). Per misurare appunto la quantità

di serotonina si misura il livello di questa molecola nelle urine.

Prima di essere rilasciata all'esterno si accumula in vescicole acide, la cui

acidità è mantenuta da proton-ATPasi che sono degli antiporti che fanno

entrare serotonina e uscire protoni.

[nomi trasportatori da non sapere]

In queste vescicole è presente la cromogranina, che è in grado di adsorbire più

molecole di serotonina, per ridurre l'osmolarità.

Funzioni

1) La serotonina stimola i movimenti peristaltici, vasocostrizione per la

contrazione della muscolatura liscia, broncocostrizione. Ma puó causare,

nei vasi cerebrali, anche la sintesi di NO, che è in grado di causare

vasodilatazione.

Esistono antagonisti dei recettori per la serotonina, come i farmaci antiemetici,

che servono a prevenire vomito.

La serotonina ha anche altri ruoli:

2) Aggregazione piastrinica. La serotonina infatti si trova anche nelle

piastrine. Queste derivano da cellule più grandi, i megacariociti, che si

frammentano in tanti frammenti, le piastrine. Queste hanno una vita media

intorno ai 10 giorni. La piastrina circolante è una cellula priva di nucleo, al cui

interno si trovano mitocondri, molecole di glicogeno, lisosomi, reticolo

endoplasmatico. Quello che le caratterizza è la presenza di due particelle: i

granuli densi e gli alfa-granuli. I granuli densi contengono soprattutto

serotonina, nucleotidi (ADP) e ioni calcio.

Gli alfa-granuli contengono fibrinogeno, fibronectina, tromboglobulina e

tromboxano. Le piastrine non producono serotonina (non sono in grado di

sintetizzarla), ma la catturano dall'esterno.

69

!

Quando sono stimolate, più spesso quando si ha una discontinuità della parete

endoteliale dei vasi (quindi il contatto con il collagene al di sotto di un vaso), le

piastrine assumono una struttura polipoide e riversano all'esterno i granuli.

L'ADP e la serotonina nei granuli densi sono dei fattori aggreganti che agiscono

dall'esterno.

Gli alfa-granuli potenziano l'aggregazione, per via dei loro contenuti, che

fungono da collante per legare le piastrine. Quando le piastrine si aggregano

facilitano la coagulazione, cioè l'attivazione di fattori plasmatici prodotti dagli

epatociti. Questi fattori generano eventi a cascata che terminano con

l'attivazione della trombina. Questa prende il fibrinogeno e lo converte

proteoliticamente in fibrina. Mentre il fibrinogeno circola libero nel sangue, la

fibrina forma un reticolo con altre molecole di fibrina. L'aggregazione e la

coagulazione non sono due eventi separati, ma sono altamente influenzati

l'uno dall'altro.

Un fattore molto importante è il fattore di Von Willebrand, che si lega alle

piastrine ed al collagene. In tal modo quando il complesso piastrina-fattore Von

Willebrand si lega al collagene, si attiva l'aggregazione. Il PAF, il fattore di

attivazione piastrinica è un altro importante fattore.

La trombina è un fattore importante per l'aggregazione. Questo insieme di

sostanze che si assommano è molto importante, in quanto serve ad accelerare

in maniera rapidissima l'ostruzione del danno. Tra le sostanze contenute nei

granuli densi vi è anche il calcio. Infatti le piastrine assomigliano alle cellule

della muscolatura liscia. Il calcio (sia il rilascio dall'interno, che la sua entrata

attraverso la membrana) infatti causa il cambiamento di forma e

l'aggregazione delle piastrine.

Sostanze come le prostaglandine attivano la PKA (nel solito modo), che invece

inibisce l'aggregazione piastrinica. Allo stesso modo, anche il GMPciclico e l'NO

inibiscono l'aggregazione.

Questa inibizione è importante per regolare l'aggregazione.

Ad esempio la prostaciclina è prodotta dalle cellule endoteliali. Finché vi sono

cellule endoteliali quindi vi è sia NO che prostaciclina che inibiscono

l'aggregazione. Invece quando si ha un danno non vi sono più cellule che

producono queste sostanze e quindi l'aggregazione puó cominciare.

Allo stesso modo anche l'adrenalina stimola l'aggregazione.

70

!

3) Induzione del sonno e coinvolgimento in molte altre vie metaboliche.

In alcuni neuroni, quando si ha uno stimolo elettrico, la serotonina viene

rilasciata. Il meccanismo per rimuovere la serotonina nello spazio sinaptico,

consiste nella ricaptazione (a differenza dell'acetilcolina che veniva distrutta

direttamente nello spazio sinaptico da parte di acetilcolinesterasi). Nel neurone

poi la serotonina puó essere o riciclata o distrutta.

Si è visto che un aumento di serotonina negli spazi sinaptici causa

eccitamento, mentre il contrario causa depressione. Sostanze come ecstasy e

prozac (fluoxetina) impediscono la ricaptazione della serotonina causando

eccitazione o cura della depressione.

La LSD si lega ai recettori per la serotonina e ne mima l'azione, causando

spesso allucinazioni.

In certi soggetti curati con il prozac si ha sanguinamento, legato ad una

relativa ridotta capacità delle piastrine di assorbire serotonina.

Esistono tumori delle cellule enterocromaffini, chiamati carcinoidi, in cui si ha

una elevata produzione di serotonina. Se il tumore non da metastasi non c'è

problema in quanto il livello di serotonina è tenuto sotto controllo dal fegato.

Ma se si hanno metastasi, la serotonina puó bypassare il fegato causando

diarrea, malassorbimento dolori addominali, asma, psicosi, arrossamento

cutaneo (per la vasodilatazione), problemi a livello cardiaco, pellagra. La

pellagra perché la serotonina viene sintetizzata a partire dal triptofano. Dato

che il NAD viene prodotto anch'esso a partire dal triptofano, se si ha una

ridotta assunzione di acido nicotinico con l'alimentazione si può osservare

pellagra, anche se è piuttosto rara.

La melatonina

È chiamata anche N-acetil-5-metossitriptamina e viene prodotta dall’epifisi a

partire dalla serotonina.

La sintesi di melatonina viene attivata da dei ritmi circadiani. In condizioni di

buio i pinealociti dell'epifisi sono stimolati da noradrenalina. Questa si lega a

recettori beta-adrenergici, che aumentano AMPc attivando PKA. La PKA attiva

la sintesi di melatonina. In condizioni di luce si ha invece una stimolazione

parasimpatica e la serotonina viene rilasciata nel sangue come tale e non come

melatonina. La melatonina viene usata per la cura della sindrome da fuso

orario, sembra inoltre abbia funzione antiossidante.

71

!

La somatostatina

Il suo nome è dovuto al fatto che la sua secrezione inibisce anche la secrezione

di ormone somatotropo.

Nello stomaco inibisce il suo svuotamento. Ma viene sintetizzata e secreta

anche in altri distretti dell'apparato gastro-intestinale, con varie funzioni:

1. Inibisce la secrezione di ormoni gastro-intestinali.

2. Riduce la contrazione della muscolatura liscia.

3. Riduce l'afflusso di sangue all'intestino.

4. Nel pancreas riduce la secrezione di glucagone e insulina e la secrezione

di succo pancreatico.

Guanilina e uroguanilina

Sono ormoni prodotti dall'organismo in seguito all'ingestione di alimenti ricchi

di sali. Questi ormoni interagiscono con gli enterociti legandosi ad un recettore

specifico. Il recettore è un proteina transmembrana con una porzione

intracellulare con attività guanilato-ciclasica. Di conseguenza si ha un di

aumento GMPc, che si traduce in un’aumentata secrezione di ioni Na e ioni Cl,

per limitare l'assorbimento di sali. Questo può causare diarrea.

L'E. Coli può produrre un’enterotossina in grado di interagire con lo stesso

recettore per la guanilina e la uroguanilina. Dato che questa enterotossina è

termostabile e rimane legata a lungo si ha appunto diarrea. Inoltre la PKG

attivata da GMPc può fosforilate ed attivare il CFTR. Inoltre il GMPc inibisce la

fosfodiesterasi che ha la funzione di degradare il cAMP. Di conseguenza

aumenta la PKA è attiva e attiva ulteriormente il CFTR.

Inoltre il GMPc inibisce l'antiporto sodio-protoni.

Neurotrasmettitori NANC (non adrenergic and

non colinergic)

Sono recettori che non sono legati ad acetilcolina ed adrenalina.

Bombesina.

L'acetilcolina è uno dei fattori che stimolano la secrezione di gastrina. Ma il

processo non è diretto. Infatti l'acetilcolina attiva un intermediario, il peptide

inducente il rilascio di gastrina, chiamato anche bombesina che stimola a sua

volta la secrezione di gastrina.

Il peptide intestinale vasoattivo (VIP) è un peptide che stimola la

secrezione di acqua ed elettroliti nell'intestino, inibisce la secrezione gastrica e

rilassa la muscolatura intestinale, rallentando il transito intestinale.

72

!

Encefaline.

Sono due peptidi, la leucina e metionina-encefalina. Questi sono dei peptidi

oppioidi, che intervengono sulla regolazione della sensazione dolorosa sia a

livello periferico che a livello centrale. Quando sono prodotte da neuroni del

sistema gastrointestinale inibiscono sia la motilità che la secrezione

gastrointestinale.

11/04/2013

Digestione e assorbimento dei carboidrati

I carboidrati, che noi avevamo lasciato in forma di di- e tri-saccaridi,

oligosaccaridi e destrine alfa limite prodotte dall'amilasi, subiscono la

demolizione finale ad opera di enzimi denominati generalmente carboidrasi,

cioè enzimi che idrolizzano carboidrati, che si trovano sull'orletto a spazzola

delle cellule intestinali. Le carboidrasi sono importanti non solo perché ci

consentono di effettuare l'ulteriore finale demolizione degli oligosaccaridi

derivanti dall'amido, ma anche perché ci consentono di idrolizzare dei

disaccaridi che noi introduciamo come tali, come ad esempio il saccaroso o il

lattoso (proveniente da latte e da suoi derivati non fermentati).

Sulla membrana delle cellule intestinali si trovano quattro enzimi:

1. Saccarasi, che ha come substrato il saccaroso, che viene idrolizzato

producendo glucosio e fruttosio. L'enzima rompe dei legami 1,2-alfa

glicosidici. Noi non siamo in grado di assimilare nessun saccaride che non

sia un monosaccaride, quindi siamo costretti ad idrolizzare anche un

disaccaride.

2. Lattasi, che idrolizza il lattoso in glucosio e galattosio. In questo caso

vengono rotti dei legami 1,4-beta glicosidici.

3. Isomaltasi, (chiamata da alcuni anche alfa destinasi), è un enzima in

grado di rompere sia legami 1,6-alfa sia legami 1,4-alfa.

Il nome isomaltasi suggerisce che l'enzima è in grado di rompere il

legame 1,6 dell'isomaltoso, però non fa solo questo perché è in grado di

rompere i vari legami 1,6-alfa delle destrine alfa limite che erano il

prodotto dell'azione dell'amilasi pancretica. In questo modo contribuisce

alla progressiva rottura delle destrine del maltotrioso, maltotetroso ed

isomaltoso in oligosaccaridi via via più piccoli fino a produrre glucosio

libero, che puó essere assimilato.

4. Maltasi, che è più specifica per i legami 1,4-alfa, e quindi collabora con

l'isomaltasi nella completa distruzione dei derivati dall'idrolisi dell'amido.

Possiamo dire che l'isomaltasi prevalentemente (anche se non del tutto)

idrolizza i legami 1,6-alfa, mentre la maltasi idrolizza quelli 1,4-alfa.

Nonostante quello che fa pensare il nome (che cioè l'isomaltasi idrolizzi

l'isomaltoso e la maltasi il maltoso), la loro azione è effettuata su uno

spettro più ampio di substrati.

73

!

Una particolarità è che saccarasi ed isomaltasi sono due attività enzimatiche

localizzate sulla stessa proteina: quindi in realtà di proteine in totale ne

abbiamo tre, di cui una contiene due siti attivi e quindi è un classico enzima

bifunzionale che possiede sia l'attività saccarasica che quella isomaltasica ma

in due punti diversi. Questi enzimi vengono perlopiù regolati in funzione del

contenuto alimentare: è chiaro che se un individuo ingerisce molto amido

l'espressione della maltasi e dell'isomaltasi potranno un po' aumentare.

Una carboidrasi che non è in grado di essere indotta da questo meccanismo è

la lattasi, e questo è alla base di una patologia molto diffusa: l'intolleranza al

lattosio.

La lattasi non è inducibile, nella maggior parte degli individui, e dopo la nascita

cala progressivamente. Infatti spesso negli adulti si osservano intolleranze al

lattosio.

Nel mondo ci sono zone geografiche dove la tolleranza al lattosio è bassissima,

come in Africa. La maggior tolleranza si trova nel nord Europa ed in alcune

zone dell'Africa centrale. Corrisponde a zone in cui si trovano popolazioni che

da millenni si cibano di latte anche in età adulta, quindi si sono selezionati

determinati genotipi.

Questo comporta risvolti clinici.

In questi casi il lattosio si accumula nell'intestino, che viene usato dalla flora

batterica. Si ha così produzione di acidi (che irritano la mucosa intestinale) e di

gas. Tra i vari gas prodotti si ha l'idrogeno gassoso, che passa nel circolo

sanguigno poi viene espirato dai polmoni. Questo puó essere misurato per

diagnosticare un'intolleranza al lattosio.

Inoltre si ha diarrea, disidratazione e gonfiore.

Nella dieta vi sono altri saccaridi, come il raffinosio, che è un trisaccaride che

non siamo in grado di digerire. Anche questo trattiene acqua ed aumenta il

volume fecale. Il raffinosio si trova in legumi come i fagioli.

I sistemi di trasporto dei carboidrati sono fondamentalmente due:

1. SGLT1 che fa entrare due ioni sodio insieme ad una molecola di glucoso o

galattoso.

2. Una volta che è entrato, per uscire dalla membrana basolaterale, si usa

GLUT2, che ha una bassa affinità ma ha un'alta capacità di trasporto.

GLUT2 quindi evita che il glucoso si accumuli eccessivamente all'interno

della cellula.

Per quanto riguarda il fruttoso, questo entra mediante GLUT5, specifico per il

fruttoso. Questo si trova sulla superficie luminale ed esce mediante sempre

GLUT2.

Esistono inibitori, come la uabaina che inibisce la pompa sodio potassio, la

citocalasina che è un inibitore di GLUT e la fluorizina che un inibitore di SGLT.

74

!

Digestione ed assorbimento degli aminoacidi

I peptidi che si formano in seguito alla digestione dalle proteasi possono

entrare solo sotto forma di aminoacidi liberi. Esistono delle peptidasi, delle

carbossipeptidasi, delle aminopeptidasi e delle dipeptidasi che si occupano di

demolire i peptidi.

Queste proteasi si trovano anche all'interno dell'enterocita, in quanto in questa

cellula possono entrare piccoli polipeptidi tramite un simporto peptide-protone.

Questo è necessario perché i peptidi non possono passare nel circolo

sanguigno.

In ogni caso gli aminoacidi nell'enterocita entrano mediante un trasportatore

sodio dipendente (esiste anche un antiporto sodio-protoni per ripristinare

l'equilibrio).

Assorbimento dei grassi

I lipidi, dopo essersi organizzati in micelle, queste si avvicinano alla parete

intestinale, grazie ai sali biliari, che formano micelle miste. I sali biliari

interagiscono con la membrana, la aprono e così i grassi entrano. Tuttavia non

è un processo di diffusione. Si è osservato che vi sono dei trasportatori di

membrana anche per i lipidi, che intervengono quando il trasporto secondo

gradiente è saturo.

Esistono proteine che legano acidi grassi, le FABP, in quanto gli acidi grassi non

possono muoversi da soli, in quanto causerebbero la saponificazione della

cellula. Le FABP hanno una struttura a barile beta al cui centro passa l'acido

grasso.

Dalla demolizione dei trigliceridi si ottengono tre possibili molecole: gli acidi

grassi, il monoacilglicerolo ed il glicerolo. Questi ultimi due sono fatti entrare

mediante trasportatori per molecole polari.

Il glicerolo poi viene portato al fegato che lo trasforma in glicerolo 3-P. Gli acidi

grassi, i NEFA, se hanno una catena pari o inferiore ai 12C passano

direttamente nel circolo sanguigno, dove circolano legati all'albumina. Se

invece sono maggiori ai 12C in questo caso l'enterocita li lega al CoA formando

acilCoA (come visto in biochimica metabolica). A questo punto il

monoacilglicerolo subisce l'attacco di due acilCoA, riformando dei trigliceridi.

Può sembrare un meccanismo un po' dispendioso, ma non esistono

trasportatori per i trigliceridi e quindi siamo costretti a demolirli per

riassemblarli nel citoplasma degli enterociti. Questo è l'unico caso in cui si

formano trigliceridi a partire dal monoacilglicerolo, in quanto nel resto degli

altri tessuti si parte dal glicerolo 3-P. Negli enterociti comunque si usano

entrambi i metodi, perché in alcuni casi il monoacilglicerolo, può subire l'azione

di una isomerasi che sposta l'acile in posizione 1, dove può subire l'azione della

lipasi e formare acido grasso e glicerolo.

75

!

Per quanto riguarda i fosfolipidi, quale che sia il tipo di molecola che entra,

nella cellula intestinale, l'acilCoA viene usato per aggiungere uno o due acili

riformando un fosfolipide, che, insieme ai trigliceridi, verrà usato per formare i

chilomicroni.

Per quanto riguarda gli esteri del colesterolo, subiscono l'azione di una

colesterolesterasi che forma un acido grasso (che entra come già visto) e

colesterolo libero. La proteina NPC1L1 (Niemann-Pick C1-Like1) è una proteina

di trasporto che fa entrare il colesterolo libero.

Sono state trovate molecole che bloccano questo trasportatore, come

l'ezetimibe, usato in condizioni di ipercolesterolemia.

Il colesterolo può entrare in competizione con altri steroli, come i fitosteroli

(steroli delle piante). Dato che i fitosteroli vengono eliminati, non essendo

utilizzati, si sfrutta questo meccanismo in condizioni di ipercolesterolemie e di

diete.

Poi nel citosol l'enzima ACAT riforma l'estere del colesterolo.

Diapositiva 60: riassunto della digestione e assorbimento dei lipidi. Tutti

comunque vengono incorporati nei chilomicroni.

I chilomicroni passano nel circolo linfatico, entrando nei vasi chiliferi. Quindi

non passano per il sistema portale. I chilomicroni poi vengono riversati nel

circolo venoso a livello della vena succlavia sinistra.

Esiste una proteina microsomale che trasporta gli acidi grassi nell'ER, dove si

trova la ApoB48 che serve a captare i trigliceridi.

Gli MCT (medium chain triglycerides)

Sono contenuti nel latte e sono molto digeribili per vari motivi.

In sostanza per questi motivi possono essere digeriti anche senza un grande

intervento di bile e succo pancreatico. Questo perché nel neonato la secrezione

intestinale non è ancora molto attiva.

Possono essere usati dai dietologi in condizioni di malassorbimento, in cui si ha

steatorrea, cioè lipidi nelle feci.

Nell'intestino si trovano delle fosfatasi che hanno un ruolo nel favorire la

completa digestione degli alimenti.

Un concetto importante è che l'intestino è in grado di rilasciare un

considerevole volume di liquidi, soprattutto a livello del tenue.

È un liquido ricco di ioni e muco, come tutti i fluidi extracellulari.

La secrezione di questo fluido è stimolata da:

1. Distensione dell'intestino.

2. Irritazione della mucosa.

3. Tossine ed agenti batterici, in quanto il fluido allontana l'agente irritante

dalla mucosa.

4. Secretina, CCK, VIP, guanilina.

76

!

Poi, in condizioni normali, acqua ed elettroliti vengono recuperati a livello del

colon. La secrezione è legata al fatto che l'intestino può eliminare o assorbire

bicarbonato, sodio e potassio, attraverso canali specifici. Nel primo caso si ha

una lieve alcalosi del fluido. Nel secondo caso, si assorbe però più sodio e

potassio, attraverso vari meccanismi che fanno entrare gli ioni insieme ad altre

molecole.

Bilancio idrico

Ogni giorno vengono introdotti 8.5-9 litri di acqua, sotto forma di secreto,

perlopiù riassorbiti.

La secrezione di acqua ed elettroliti è legata al fatto che man mano che la

digestione procede si crea un richiamo osmotico. Accanto al movimento si ha

anche una secrezione. Quindi gli elettroliti sono fondamentali per la fluidità dei

secreti (si ricordi il CFTR, il cui malfunzionamento causa fibrosi cistica) e la

secrezione e l'assorbimento di elettroliti procedono per tutta la digestione, per

quanto prevale il riassorbimento.

Il colera.

La tossina colerica, che deriva dal vibrione colerico, causa delle massive

diarree che causano una grave disidratazione. Questa tossina è stabile ed è

formata da 6 subunità, 5 di tipo B ed 1 A. La tossina aderisce alle cellule

intestinali interagendo con un ganglioside, che si lega alle subunità B. Una

volta legato la subunità A penetra nella cellula. La subunità A è formata da due

domini legati da ponte disolfuro. Nel citosol, per l'elevato livello di glutatione, si

ha la rottura del ponte disolfuro formando la subunità A1 ed A2. La A1 è una

ADP- ribosiltransferasi, che usa il NAD. Questa taglia via una porzione del NAD,

e l'ADP ribosio che rimane viene attaccato ad una proteina G stimolatrice.

Quindi la proteina G viene ADP-ribosilata. In tali condizioni viene inibita

l'attività GTPasica e rimane sempre attiva. Quindi stimola continuativamente

l'adenilato ciclasi attivando la via di PKA.

PKA attiva il trasportatore del cloruro CFTR, che funziona continuamente

facendo uscire cloruro, questo causa il richiamo di acqua. In tal modo la

diarrea causa la perdita di anche 20 litri di acqua al giorno.

La pertosse.

Una cosa analoga viene causata dalla tossina della pertosse (PTX). Anche

questa si lega a dei gangliosidi ed inietta una subunità A. La subunità A

anch'essa una attività ADP-ribosiltransferasica. Questa va a ribosilare una

proteina G inibitrice, inibendola. Anche qui si induce continuativamente la via

di segnalazione della PKA. L'aumento di cAMP determina a livello delle vie

respiratorie una ipersecrezione di muco, causando appunto tosse.

Sostanzialmente queste due tossine causano effetti simili ma in tessuti diversi.

Inoltre la tosse persistente è causata anche dalla persistenza della tossina, che

è in grado di inibire l'attività dei globuli bianchi.

77

!

Il morbo celiaco.

Questo deriva dal fatto che alcuni soggetti, per motivi in parte ignoti, quando

ingeriscono glutine, manifestano fenomeni di infiammazione intestinale e

malassorbimento.

Il glutine è una miscela di proteine presenti nel grano. Le due più importanti

sono la gleadina e la glutenina. La gleadina è la maggiore responsabile

dell'intolleranza. La gleadina, arrivata nell'intestino di questi soggetti, a causa

di deficit di alcune peptidasi, non viene digerita completamente. Un altro

fattore è che il glutine determina un'aumentata permeabilità delle giunzioni

cellulari. In tal modo viene compromessa l'impermeabilità delle giunzioni

strette, causando fuoriuscita di liquidi e l'entrata di peptidi nella zona sub-

epiteliale. Questi peptidi nella zona sub-epiteliale subiscono l'azione di una

transglutaminasi, che fa reagire una glutammina di una proteina con una

molecola di lisina su un'altra proteina, con espulsione di ammoniaca. Questo

ponte tra proteine viene usato molto nella coagulazione. Ma la

transglutaminasi puó funzionare da idrolasi, staccando il gruppo amminico da

un residuo di glutammina, convertendola in glutammato. Il punto è che la

glutammina è neutra mentre il glutammato è carico negativamente. I peptidi

derivati dalla digestione del glutine sono molto ricchi di glutammina. Di

conseguenza, in seguito a questa deammidazione, si formano dei polianioni.

Tali strutture sono in grado di interagire con i recettori HLA, esposti sulla

membrana di cellule che espongono l'antigene, soprattutto i macrofagi ed i

dendrociti. Il fatto è che i soggetti celiaci presentano due tipi di recettori HLA, il

DQ2 ed in misura minore il DQ8, a cui i polianioni derivati dal glutine si legano

molto più saldamente. Questo legame stimola il sistema immunitario, in

quanto i linfociti T riconoscono il legame recettore antigene e determinano una

progressiva infiammazione a danno dell'epitelio intestinale. In sostanza si ha

una reazione autoimmune che pur non essendo diretta alle cellule

dell'organismo, ne causa la demolizione.

Inoltre con il progredire della reazione immunitaria si crea un circolo vizioso,

che porta alla formazione di anticorpi anti-gleadina, anti-transglutaminasi e

contro gli enterociti stessi. L'infiammazione porta quindi al proliferare delle

cripte e alla distruzione dei villi. Ne deriva un malassorbimento intestinale.

Quindi si hanno diverse componenti: per prima cosa i peptidi del glutine non

vengono digeriti completamente e riescono ad entrare, per seconda cosa tali

peptidi attivano una risposta infiammatoria, per legame ad anticorpi particolari

(quindi c'è una componente genetica).

Ad ogni modo le cause della celiachia non sono ancora state chiarite. Si è visto

che in Carelia, dove vi sono popolazioni russe e finlandesi, i finlandesi sono più

soggetti a celiachia. Si è visto che i russi hanno una maggior incidenza di

Escherichia Coli, Helicobacter Pilori e sono carenti di altri tipi di batteri.

78

!

Questo perché vivono in un ambiente più disagiato, e questa differente

composizione della flora batterica può favorire o meno l'incidenza di celiachia.

Perché soggetti che vivono in condizioni di eccesso di igiene sono più sensibili a

determinate patologie. La componente genetica è importante ma non è

sufficiente. C'è ancora molto da capire.

La celiachia si accompagna alla comparsa di vescicole pruriginose sulla pelle

(dermatite erpetiforme).

La celiachia è frequente in soggetti affetti da diabete di tipo I (vengono

prodotti anticorpi contro le cellule beta del pancreas), da tiroidite di tipo I (in

cui si producono anticorpi contro le cellule dei follicoli tiroidei) e da altre

malattie autoimmuni.

Inoltre non è sempre facile diagnosticare la celiachia, in quanto può causare

altri sintomi come anemia, astenia, osteoporosi, bassa statura, infertilità,

problemi neurologici e la difficoltà sta nel fatto che non è semplice vedere le

relazioni tra la celiachia e questi sintomi.

Nel trattamento di questa patologia si adotta una dieta senza glutine e

glucocorticoidi, che ripristinano le normali condizioni.

15/04/2013

Intestino crasso

Ha una lunghezza di circa 1,5 m. A livello del crasso passa circa mezzo litro di

contenuto intestinale, che, man mano che procede, viene sottoposto a

progressiva deidratazione, riassorbimento di sodio, cloruro e l'uscita di potassio

e bicarbonato.

La mucosa è ormai priva di villi, ma presenta tanti fori, che sono i punti di

uscita di numerose ghiandole mucipare caliciformi, che servono a ridurre il

trauma del passaggio delle feci solide.

Laddove l'animale sia vegetariano è più lungo per favorire processi

fermentativi, mentre nel carnivoro è più corto. Il resto della parete intestinale

è sempre lo stesso, con la sottomucosa, la tonaca muscolare e la tonaca

sierosa. Inoltre nel colon si trova la maggior parte della flora batterica, dove si

ha un'elevata azione fermentativa. Infine si ha la formazione di feci.

Il crasso è soggetto all'ormone aldosterone, che altera lo scambio tra sodio che

entra e potassio che esce. L'aldosterone è molto importante a livello dei reni e

di tutte le cellule secernenti.

Le feci, nonostante l'aspetto solido, sono ancora costituite da acqua per il 75%

e contengono batteri morti e fibre e materie organiche non digerite.

Nelle feci si trova la stercobilina che è un derivato della degradazione della

bilirubina, che conferisce il caratteristico colore delle feci.

L'odore delle feci è dovuto a derivati di aminoacidi come lo skatolo e composti

tiolici, come mercaptani.

79

!

Anche il colon è soggetto a contrazioni. È tuttavia caratterizzato da austrazioni,

delle creste nella struttura del crasso.

Gli stimoli alla contrattilità sono il riflesso gastro-colico, duodeno-colico e la

distensione del colon (nel caso di una grande massa di prodotto intestinale).

La fermentazione batterica produce molecole piccole, tra cui molti gas, ed

anche vitamine B e K, che vengono assorbite in minima parte.

80

! Biochimica degli ormoni

Il problema di un organismo complesso come quello umano è la

comunicazione. Noi dipendiamo da due sistemi, il sistema nervoso ed il sistema

endocrino, che è costituito sia da ghiandole che da un sistema endocrino

diffuso, cioè cellule endocrine sparse tra cellule aventi altre funzioni.

La base di questi sistemi è differente: nel primo caso è un impulso elettrico che

viaggia sugli assoni, nel secondo caso invece gli ormoni vengono riversati

direttamente nel circolo sanguigno e da qui vanno a stimolare cellule anche

molto lontane che presentano un recettore specifico.

Vi sono però comunicazioni più brevi, come la comunicazione paracrina, in cui

l'ormone interagisce con le cellule adacenti, la comunicazione autocrina, in cui

l'ormone reagisce con la cellula stessa che lo produce e la comunicazione

intracrina, in cui l'ormone non viene nemmeno secreto.

Esistono cellule neuroendocrine, neuroni che accumulano vescicole contenenti

ormoni. Quando vengono stimolati, tali neuroni si depolarizzano e questo

causa il rilascio da parte del neurite di ormoni direttamente nel circolo

sanguigno.

Ormone deriva dal greco ormao (ορµάω), sollecitare. Gli ormoni sono molto

differenti da un sistema endocrino all'altro ma possono essere distinti in:

1. Ormoni di natura proteica.

2. Derivati di aminoacidi.

3. Ormoni steroidei.

4. Derivati di acidi grassi (eicosanoidi).

I recettori per gli ormoni si trovano o in superficie o all'interno delle cellule. Gli

ormoni non steroidei interagiscono con recettori esposti sulla membrana.

Invece vi sono ormoni, come gli steroidi, i retinoidi e gli ormoni tiroidei, che

devono entrare nella cellula per legarsi ai recettori.

I primi si legano ai recettori per tempi molto brevi, invece quelli che si legano a

recettori intracellulari interagiscono nel nucleo con il DNA alterando

l'espressione genica e quindi lavorano per tempi molto più lunghi.

Tuttavia questa distinzione non è reale, in quanto alcuni ormoni steroidei

possono legare recettori di superficie.

I recettori possono essere di vario tipo:

1. Proteine monomeriche, che dimerizzano in seguito al legame

2. Dimeriche

3. Attraversano sette volte la membrana, come i recettori beta adrenergici.

Possono attivare differenti vie di segnalazione cellulare.

Tutti gli steroidi vengono sintetizzati a partire dal colesterolo. Classicamente

interagiscono con recettori o citoplasmatici che entrano nel nucleo, o nucleari

(già situati nel nucleo).

81

!

Poi questo complesso si lega a HRE (hormon response element) alterando

l'espressione genica. Questi recettori presentano varie zone, oltre a quella di

legame al DNA, tra cui una che lega l'ormone ed una che lega altri fattori

trascrizionali. Il recettore non legato all'ormone è tenuto in forma inattiva da

delle heat shock proteins.

I recettori intracellulari quando legano gli ormoni favoriscono il distacco delle

hsp, mentre i recettori nucleari sono permanentemente legati all'HRE e

complessati a RXR (recettore X attivato dai retinoidi). L'emivita degli ormoni è

molto variabile. Gli ormoni peptidici durano da pochi secondi ad alcuni minuti e

sono demoliti o nel fegato o nei reni o mediante endocitosi recettore-mediata

nelle stesse cellule bersaglio. Invece gli ormoni steroidei possono durare anche

alcune ore.

la maggior parte degli ormoni nel circolo sanguigno viaggiano legati a delle

proteine di legame. Queste sono molto importanti perchè finchè gli ormoni

sono legati a queste proteine non sono attivi. Quindi l'effetto di un ormone è

determinato da vari fattori: la velocità di produzione, la percentuale di ormone

non legato a proteine specifiche, la velocità con cui viene degradato.

Vari tipi di ormoni determinano una cascata di eventi che si amplifica passaggio

dopo passaggio. Questo garantisce il fatto che si ottiene un effetto molto

grande con una concentrazione piccolissima di ormoni.

Un'altra particolarità caratteristica degli ormoni è la presenza di assi come

l'ipotalamo-ipofisi-surrene, in cui l'ipotalamo secerne ormoni che stimolano la

secrezione di ormoni ipofisari che stimolano a loro volta ormoni di altri tessuti.

Questi sono regolati da un feedback negativo.

Hanno anche la caratteristica di avere un andamento pulsatile. Per esempio il

GnRH (ormone talamico) induce il rilascio di LH (ormone ipofisario) e quindi il

picco di GnRH coincide con il picco di LH.

L'interazione ormone-recettore è funzione del:

1. Numero dei recettori.

2. Concentrazione dell'ormone.

3. Affinità dell'ormone per il recettore.

Inoltre i recettori sono soggetti ad una down regolazione, per cui maggiore è la

concentrazione di ormone, tanto minore sarà, succesivamente, la presenza di

recettori (per esempio nel diabete si osserva, inizialmente, un paradossale

aumento dei livelli di insulina).

Un ormone può regolare il comportamento di una proteina già esistente o può

aumentare o meno il livello di espressione della proteina.

Per misurare la quantità di ormone da somministrare, una volta si correlava la

quantità agli effetti, per esempio si usava l'unità-coniglio nel caso dell'insulina.

1 unità equivale a 1/3 della concentrazione di insulina necessaria ad abbassare

la glicemia in un coniglio di 2 kg a livelli convulsionanti nel giro di quattro ore.

82

!

RIA

Ora si usano vari metodi. Nel caso del RIA (dosaggio radioimmunologico) si

usano degli anticorpi. Parte di questi viene fatta reagire con ormoni marcati

(chiamati ormoni caldi), in modo tale che l'ormone sia in eccesso. Lavando gli

ormoni non legati si misura la radioattività. Successivamente gli anticorpi

vengono fatti reagire con una miscela di ormoni marcati e ormoni non marcati

(chiamati ormoni freddi). Quanto più sarà presente l'ormone non marcato

rispetto agli ormoni macati, tanto minore sarà la radioattività.

Se si conosce la concentrazione di ormone marcato, di ormone non marcato e

di anticorpi, si ottiene una curva di taratura. Fatto questo, prendendo un

campione di plasma o di qualunque altro liquido contenente ormoni a quantità

ignote e mescolandolo ad una quantità nota di ormone marcato e di anticorpi,

si ottiene un valore di radioattività che può essere confrontato con la curva di

taratura per trovare la quantità di ormone freddo.

Il RIA tuttavia ha il difetto che non può discriminare in base alla funzionalità.

In alcuni casi, per ovviare a questo problema, non si usano gli anticorpi, ma i

recettori perchè solo l'ormone che funziona si lega.

Inoltre si usa materiale radioattivo, determinando costi elevati.

ELISA

L'ELISA, sta per saggio immuno-assorbente legato ad un enzima.

Vi sono diversi tipi di ELISA. Il più usato è l'ELISA indiretto, in cui si prende un

ormone e lo si pone in un pozzetto. L'ormone si lega ad un anticorpo. Questo si

lega ad un altro anticorpo che è legato ad un enzima. A questo punto viene

aggiunto un substrato incolore che si colora in presenza dell'enzima. Quanto

più intensa è la colorazione del substrato, tanto maggiore sarà la

concentrazione di ormone.

Vi sono poi delle varianti, come il sistema diretto o quello a sandwich.

83

! 18/04/2013

Asse Ipotalamo-Ipofisi

Ipofisi

L'ipofisi è molto piccola, ed è ospitata nella sella turcica dello sfenoide, per

essere protetta. Può essere suddivisa in due porzioni, una ipoifisi anteriore, o

adenoipofisi, e ipofisi posteriore, o neuroipofisi. Nel peduncolo il tipo di

collegamento è diverso.

L'ipofisi è vascolarizzata da due arterie, una inferiore ed una superiore.

L'arteria superiore si dirama e forma un sistema portale ipotalamo-ipofisario,

perchè porta degli ormoni prodotti nell'ipotalamo a contatto con le cellule

endocrine dell'adenoipofisi, che in risposta produce altri ormoni.

Per quanto riguarda la neuroipofisi, questa comunica con i nuclei sopraottico e

paraventricolari, che producono ormoni che non vengono riversati nel circolo

sanguigno ipotalamico, ma vengono secreti a livelli del circolo venoso della

neuroipofisi (non vengono riversati nel sistema portale). Questi neuroni

vengono detti magnocellulari, mentre quelli che riversano gli ormoni nel

sistema portale sono neuroni parvocellulari.

L'ipofisi poi produce degli ormoni che controllano il metabolismo di vari organi.

Le cellule endocrine dell'ipofisi sono diverse:

1. Tireotrope.

2. Corticotrope (controllano la corticale surrenale).

3. Somatotrope (ormone della crescita).

4. Lactotrope.

5. Gonadotrope.

6. Somatomammotrope.

Gli ormoni prodotti dall'ipotalamo stimolano attivamente l'ipofisi.

Questo asse ha la funzione di collegare stimoli dall'ambiente esterno con il

sistema endocrino.

Gli ormoni vengono secreti a concentrazioni talmente basse che non possono

essere misurate (ci si trova nell'ordine di 10 alla -12/-15 nel sistema portale,

quindi sono ancora più basse nel circolo sistemico).

84

!

Cellule somatotrope

Costituiscono circa la metà delle cellule dell'adenoipofisi e producono l'ormone

somatotropo, chiamato anche somatotropina o ormone della crescita

(GH).

Viene prodotto da 5 geni, che producono 5 isoforme in forma di pre-pro-

ormone inattivo. Tutti gli ormoni dell'adenoipofisi sono delle proteine, e GH e la

prolattina sono molto simili, infatti si pensa che abbiano un'origine comune.

Un altro ormone che ha un'origine comune a questi è la somatotropina

corionica, che viene prodotta dalla placenta e le cui funzioni non sono ben

chiare.

Regolazione

Le cellule somatotrope vengono controllate da 3 ormoni ipotalamici (per

quanto alcuni di questi ormoni vengono prodotti anche in altri tessuti):

1. La somatostatina, chiamata anche SRIF (somatotropin-release inhibiting

factor), dove inibisce il rilascio di GH.

2. GHRH, growt hormon releasing hormon, cioè ormone che induce il

rilascio di GH. Questi due ormoni interagiscono con proteine G, il

recettore per la somatostatina è associato ad una proteina Gi, mentre

quello GHRH ad una proteina Gs, quindi il fattore decisivo è il livello di

cAMP ed il livello di PKA. Inoltre nel rilascio di granuli secretori è sempre

coinvolto il rilascio di Calcio.

3. La Ghrelina, che induce il rilascio di GH. Il suo recettore, quando è

attivato, aumenta il livello di IP3 ed il livello di Calcio, che stimola il

rilascio di vescicole contenenti ormone.

L'ormone della crescita è un ormone iperglicemizzante e quindi una sua

produzione prolungata può portare a diabete, quindi la ghrelina, nel digiuno

oltre a condizionare l'individuo nell'acquisizione di cibo, modula anche il

metabolismo del glucoso.

Per quanto riguarda la somatostatina, viene prodotta con diverse lunghezze in

vari tessuti e vi sono 5 diversi recettori, che hanno tutti la funzione di inibire

qualcosa, abbassando il livello di cAMP e di Calcio, antagonizzando

direttamente la ghrelina e GHRH.

Inoltre si ritiene che abbia altri effetti agendo a livello dell'attività di neuroni, in

quanto in cavie si è visto che può indurre apnea agendo sui centri della

respirazione.

L'ormone della crescita (GH) e l'Insulin-Like Growth Factor 1 (IGF-1)

L'ormone della crescita ha degli effetti sia diretti, di tipo metabolico, sia

indiretti, mediante un altro ormone. Infatti si è visto che GH induce, nel fegato,

nell'osso, nel muscolo e in altri tessuti, la produzione di IGF-1, insulin-like

growth factor-1. IGF-1 ha una struttura che ricorda molto la la pro-insulina e

per questo gli è stato dato questo nome.

85

!

Per questa somiglianza si ha la cross-reattività, cioè IGF-1 si può legare ai

recettori per l'insulina e viceversa, ma è un fenomeno che avviene poco. Nella

crescita del feto non ha un ruolo IGF, ma l'insulina. Quindi è chiaro lo stretto

rapporto tra questi due. Però dopo la nascita assume importanza IGF-1.

Inoltre le vie di trasduzione del segnale attivate da questi recettori sono molto

simili.

[Esiste anche IGF-2 che però non sembra sia influenzato da GH.]

L'IGF-1 in circolo è prodotto soprattutto dal fegato, in quanto nei tessuti

extraepatici GH induce una segnalazione paracrina, per cui IGF-1 va a

stimolare le cellule vicine. Nel sangue IGF-1 non circola da solo, ma legato a

delle proteine di legame, le IGFBP (IGF-1 binding protein).

IGF-1 è responsabile di una inibizione a feedback negativo, in quanto un suo

aumento eccessivo va ad inibire la secrezione di GH nell'ipofisi. Allo stesso

modo un aumento di GH e di IGF va ad inibire la secrezione di GHRH e ghrelina

e a stimolare la secrezione di somatostatina.

Per misurare l'attività del GH, non misurabile nel circolo sanguigno, si misura il

livello di IGF-1

Sono state individuate 6 IGFBP, la più importante è la IGFBP3. La loro funzione

è importante e serve ad allungare l'emivita dell'ormone, in modo tale che IGF

possa raggiungere più facilmente le cellule bersaglio. Inoltre, affinchè la

segnalazione possa avvenire, è necessario che sia presente un terzo fattore:

ALS (subunità acido labile), la cui funzione non è ancora stata ben chiarita. Le

IGFBP1 e 2 vengono usate soprattutto per legare IGF a livello locale, nella

segnalazione paracrina.

Nel corso della giornata il livello di GH varia ed è determinato da un

meccanismo circadiano, in quanto si hanno dei massimi all'inizio ed alla fine

della giornata.

Anche nel corso della vita la sua produzione varia. Subito dopo la nascita si ha

un picco, che poi si stabilizza fino alla pubertà, dove raggiunge un massimo e

si ha lo scatto puberale. Successivamente il livello di GH cala rapidamente e

progressivamente fino a raggiungere il minimo nella vecchiaia.

Un aumento di GH è causato da vari altri fattori:

1. Situazioni di stress, traumi, interventi chirurgici, esposizione al freddo.

2. Durante il sonno.

3. Esercizio fisico.

4. Ipoglicemia (infatti per determinare la produzione di GH, si può

somministrare insulina, che causa un'ipoglicemia).

5. Aumento di alcuni amminoacidi (arginina e leucina). Infatti nei test per

misurare la funzionalità di GH si somministra arginina.

6. Gli ormoni tiroidei. Infatti in condizioni di ipotiroidismo si hanno

situazioni di nanismo.

86

! 7. Estrogeni e testosterone (motivo dello scatto puberale), ma quanto più

tardi aumenta il loro livello, tanto maggiori saranno le dimensioni

dell'individuo, in quanto stimolano anche la saldatura delle metafisi.

Invece il livello di GH cala in condizioni di:

1. Iperglicemia

2. NEFA

Il GH interagisce con un recettore dimerico, formato da due subunità uguali,

ma nonostante questo, il punto in cui GH si lega in queste subunità ha

caratteristiche diverse nelle due subunità. In presenza di metallo-proteasi si ha

il taglio della porzione extracellulare, che può funzionare da proteina di legame

di GH (GHBP). Quindi la porzione extracellulare ha due funzionalità.

La via di trasduzione di questo recettore è molto simile a quella delle citochine

ed è quella mediata da JAK e STAT.

STAT entra nel nucleo e stimola la produzione di proteine chiamate SOCS che

hanno un ruolo inibitorio, impedendo l'interazione di JAK con STAT o

stimolando la demolizione di JAK.

Inoltre il recettore può attivare anche le MAPK.

Accanto all'azione di GH sulla crescita, questo può influenzare il metabolismo

del fegato, del muscolo e del tessuto adiposo. Nel fegato stimola la

gluconeogenesi, nel tessuto adiposo stimola la lipolisi e nel muscolo,

paradossalmente, si ha l'incorporazione di aminoacidi e di sintesi proteica,

aumentando quindi la propria massa.

L'iperglicemia e l'aumento di NEFa vanno a retroinibire il GH.

Questo determina un aumento del ciclo di Randle. È stato visto che i NEFA

inibiscono anche PI3K, che stimola l'incorporazione di GLUT4 sulla membrana.

Si determina quindi una situazione di insulinoresistenza che porta al diabete.

19/04/2013

Una carenza di GH causa nanismo, mentre una sua ipersecrezione causa

gigantismo.

Situazioni ancora più frequenti sono ipersecrezioni di GH in età adulta,

sviluppando l'acromegalia, in cui tutti i tessuti risentono dello stimolo

proliferativo indotto da GH. Questi soggetti evolvono spesso in una situazione

di intolleranza al glucoso prima, e di diabete mellito poi.

Nei casi di carenza di GH il problema è sostituire l'ormone. Finchè non si sono

sviluppate tecnologie mediante la biologia molecolare, si estraeva dai cadaveri.

Il problema è che insieme al GH si estraevano anche dei prioni, responsabili

della malattia di Creutzefeldt-Jakob (encefalopatia spongiforme), caratterizzata

dalla formazione di cisti nel tessuto cerebrale.

Il prione normale ha varie strutture ad alfa elica, un prione evoluto ha anche

alcune strutture a foglietto beta.

Ora è invece possibile ottenere GH mediante il DNA ricombinante.

87

!

Nel 50% dei casi GH non può essere nemmeno dosato, infatti si misura

indirettamente misurando l'IGF-1 o la IGFBP, oppure somministrando insulina o

arginina che stimolano la secrezione di GH.

Tiroide - Ormoni tiroidei

È possibile anche vivere senza ormoni tiroidei, ma sono comunque molto

importanti. Infatti hanno la funzione di regolare il corretto timing

dell'organismo.

La tiroide è una ghiandola localizzata sotto la trachea, alla base del collo. È

altamente vascolarizzata, se si considera il suo ridotto peso (pochi grammi). La

vascolarizzazione è necessaria in quanto la tiroide immette nel sangue i suoi

ormoni.

Dal punto di vista istologico, è costituita da follicoli, in cui le cellule della tiroide

formano un monostrato che delimitano una cavità contenente una sostanza

gelatinosa (la colloide), dovuta alla presenza della tireoglobulina.

Sparse tra i follicoli si trovano delle cellule parafollicolari, che producono la

calcitonina.

L'altezza dei monostrati dipende dall'attività dei follicoli. Più sono attivi, minore

è il lume dei follicoli e minore è la quantità di colloide.

Gli ormoni prodotti dalla tiroide sono dei derivati dalla tirosina:

1. La tiroxina, o tetraiodiotironina o T4, che contiene atomi di Iodio in 3,5,3'

e 5'

2. Triiodiotironina, che contiene degli atomi di Iodio in 3,5 e 3'

Tireoglobulina

La tireoglobulina ha due funzioni:

• Funziona da scheletro peptidico da cui vengono ricavati gli ormoni

tiroidei

• Funziona da serbatoio di Iodio

È ricca di tirosina, 130-140 residui, dei quali solo una parte verrà iodinata e

solo una parte di questi verrà trasformata in ormone.

Lo iodio viene assunto con l'alimentazione. Nell'intestino viene trasformato in

ione ioduro. Le cellule tiroidee lo fanno entrare, dall'estremità basale, mediante

un simporto che fa entrare uno ione ioduro insieme a due ioni sodio, il NIS.

Dentro la cellula si dirige verso l'estremità apicale, dove lega la pendrina, che

lo fa uscire nel lume follicolare. Qui, un enzima affine alla NADPH ossidasi, la

tiroide ossidasi (non è nient'altro che la DUOX chiamata così a livello della

tiroide), forma acqua ossigenata, che è fondamentale all'inserimento dello

iodio sulla tirosina. La DUOX riduce l'ossigeno a perossido, che diventa poi

acqua ossigenata.

88

!

NIS

Il bromuro compete con lo iodio a livello del NIS, impedendo la sintesi di

ormoni tiroidei.

Nella tiroidite autoimmune si è visto che gli anticorpi si legano a questo

simporto, impedendogli di trasportare ioduro.

La presenza del NIS viene sfruttata anche a scopo diagnostico.

Somministrando dello iodio radioattivo e appoggiando un detector per le

radiazioni all'altezza della tiroide si può definire la forma della tiroide. Se il

profilo della tiroide è alterato chiaramente ci si trova in una situazione

patologica, come un'iperativittà (malattia di Graves), un gozzo multi-nodale

oppure un adenoma tossico (un tumore della tiroide).

Organificazione della tireoglobulina

In presenza di acqua ossigenata e ioduro è possibile iniziare la reazione di

organificazione della tireoglobulina.

Lo ioduro interagisce con la tirosina e l'acqua ossigenata serve per

l'inserimento. Alla fine l'acqua ossigenata diventa acqua. In tal modo si forma

della monoiodotirosina, mediante la tiroide perossidasi. È come una tirosina

normale, solo che uno iodio è sostituito ad un idrogeno in posizione 3. È ancora

legata alla catena polipeptidica. Poi si forma la diiodiotirosina, in quanto viene

aggiuno un altro iodio in 5.

La tiroide perossidasi catalizza un terzo tipo di reazione: se vi sono due

diiodiotirosine vicine, stacca l'anello fenolico di una e lo attacca all'altro anello

fenolico. Si ottiene così la tetraiodiotironina, cioè la tiroxina. Quello che rimane

della tirosina che viene staccata è la deidro-alanina. Se invece reagiscono tra

di loro una monoiodiotirosina ed una diiodiotirosina, si ottiene la

triiodiotironina. Quindi alla fine di questo processo si ottiene una tireoglobulina

con 3-4 molecole di T4 ed una di T3.

In condizioni di ipertiroidismo si usano farmaci che hanno un gruppo

tiocarbamidico. L'unico utilizzato in Italia è il methimazolo. Questi farmaci

inibiscono la sintesi di T3 e di T4 legandosi competitivamente alla DUOX.

A questo punto la tireoglobulina contiene un numero di T3, T4 mono e

diiodiotirosina e anche tirosina non iodinata. La tireoglobulina viene endocitata,

mediante un processo di macro o miniendocitosi. L'endosoma diventa un

lisosoma in cui la tireoglobulina viene degradata e rilascia T3 e T4. Questi

vengono rilasciati dalla cellula, secondo metodi non ben chiariti. Il 90% di

ormoni tiroidei è costituito da T4.

Per quanto riguarda la mono e la diiodiotirosina, queste vengono deiodinate da

delle deiodinasi, formando tirosina libera e dello ioduro. L'importanza della

deiodinasi è anche maggiore del NIS, in quanto è maggiore la quantità di

ioduro riciclato di quella che viene assorbito mediante NIS.

89

!

Gli ormoni tiroidei vengono trasportati da alcune proteine: la TBG (tiropexina o

tiroxine binding protein), transtiretina (TTR o tiroxine-binding prealbumin,

TBPA) e, in misura minore, l'albumina.

Queste proteine di trasporto fungono anche da serbatoio di ormoni tiroidei, che

hanno comunque un'emivita decisamente superiore di altri ormoni.

È possibile trovare anche una reverse T3, rT3. Mentre T3 è pienamente attiva,

rT3 è inattiva. Quindi rT3 è un modo che si utilizza per interrompere gli effetti

degli ormoni tiroidei. Questa rT3 deriva dalla trasformazione di T4.

T3 e T4 entrano nei tessuti secondo un modo non ancora identificato. Qui

subiscono delle trasformazioni. L'ormone effettivo è in realtà T3, mentre T4 è

quasi un pro-ormone.

Nelle cellule tali ormoni vengono deiodinati, mediante delle deiodinasi. Un

30-40% di T4 viene trasformato in T3. Mentre un altro 30-40% di T4 perde

uno iodio sull'anello interno, formando rT3. La parte restante di T4 viene

degradata ed espulsa con le urine o, a volte, attraverso la bile. Sia T3 che rT3

possono perdere un altro iodio (T3 dall’anello interno e rT3 da quello esterno),

formando T2, che è inattivo.

La sintesi di ormoni tiroidei è stimolata dal TSH, cioè l'ormone che stimola la

tiroide, o ormone tireotropo o tireotropina. È un ormone prodotto dalle cellule

tireotrope nell'adenoipofisi.

Quest'ormone ha due subunità, alfa e beta. La subunità alfa è esattamente la

stessa che si trova nell'LH e nell'FSH, prodotti dalle cellule gonadotrope. Quello

che cambia è chiaramente la subunità beta.

TSH è stimolato da TRH, cioè l'ormone che induce il rilascio di tireotropina.

Questo ormone ipotalamico è uno dei più piccoli. L'estremità N e C terminali

sono modificate. Il glutammato all'estremità C terminale è ciclizzato. Mentre la

prolina all'N terminale è aminata. Questo perchè così quest'ormone può

resistere alla proteolisi più a lungo.

Il TRH attraverso il circolo portale raggiunge la cellula tireotropa. Il suo

recettore è associato ad una proteina Gq, che attiva la fosfolipasi C. La via di

trasduzione porta ad un rilascio di calcio ed alla fosforilazione di proteine.

Questo favorisce, da un lato, la produzione di mRNA per le due subunità di TSH

e dall'altro, per la presenza di calcio, il rilascio di ormone tireotropo.

90

!

Il TSH

Il TSH viaggia libero in circolo e raggiunge le cellule bersaglio, che sono

principalmente le cellule del follicolo tiroideo. Si lega a queste mediante un

recettore associato ad una proteina Gs, che attiva la via dell'AMPc. Questo

stimola la la sintesi delle proteine coinvolte nella sintesi di ormoni tiroidei, la

secrezione e la sintesi degli ormoni tiroidei. Viene aumentata la stessa capacità

contrattile della cellula tiroidea.

Ad alte concentrazioni sembra che TSH stimoli anche la fosfolipasi C,

inducendo il rilascio di ormoni tiroidei anche mediante un aumento di Calcio.

Ma questo solo ad elevate concentrazioni non fisiologiche di TSH.

Il livello di ormoni tiroidei determina la velocità di rilascio e sintesi di TSH da

parte dell'ipofisi e di TRH da parte dell'ipotalamo.

La somatostatina viene stimolata da un aumento di T3 e T4, perchè inibisce il

rilascio di TSH.

Si è visto che il freddo aumenta la produzione di ormoni tiroidei, in particolare

nel bambino, che è particolarmente esposto al freddo. Questi ormoni tiroidei

aumentano l'attività metabolica, per mantenere l'omeostasi.

TSH è fondamentale per mantenere il corretto trofismo della tiroide. Quindi

una carenza di iodio causa un abbassamento dei livelli di ormoni tiroidei, che

non vanno più a inibire TSH. TSH viene secreto e stimola la tiroide a produrre

ormoni, ma questo non è possibile per la carenza di iodio. Tuttavia rimane

l'effetto trofico, che porta ad un suo aumento di dimensioni, portando alla

formazione del gozzo. Il fabbisogno giornaliero di iodio è di 150 microgrammi.

Chiaramente è inferiore nel bambino e superiore in gravidanza.

Anche per il TSH, come per il GH vi è un ritmo circadiano. Il picco di TSH si ha

nelle ore notturne, come anche per il GH.

Effetto Wolff-Chaikoff

Un eccessivo apporto di iodio può inibire la sintesi di ormoni tiroidei,

apparentemente per una down-regolazione di NIS e tiroide perossidasi.

Il recettore intracellulare per gli ormoni tiroidei nelle cellule bersaglio si trova

nel nucleo e può formare un omodimero o un eterodimero ed attivare

determinati geni, causando il distacco, sul DNA, di repressori e l'attacco di

attivatori.

A cosa servono gli ormoni tiroidei?

1. Servono allo sviluppo del SNC, ovviamente in periodo fetale e post-

natale.

2. Cooperano con GH nel normale sviluppo staturo-ponderale.

3. Regolano il metabolismo basale, cioè il consumo di energia stando in

condizioni di riposo.

91

! Fanno ciò controllando il consumo di ossigeno, il numero di mitocondri e

potenziando o rallentando la catena respiratoria. Regolano anche la

sintesi di proteine disaccoppianti. Regolano l'attività della pompa Na/K,

l'attività dei cicli futili. Il risultato è la produzione di calore. Un aumentato

metabolismo mitocondriale si traduce in un aumentato consumo di

ossigeno. Quindi misurando il consumo di ossigeno, si può misurare il

grado di attività del metabolismo basale.

4. Gli ormoni tiroidei attivano un po' tutte le vie metaboliche, sia anaboliche

che cataboliche. Proprio perchè il quadro generale è di produrre calore.

Comunque prevale la gluconeogenesi sulla glicolisi. Questo si osserva in

soggetti affetti da ipertiroidismo, che hanno un'aumentata incidenza di

diabete. Stimolano la lipolisi (questo lo fanno sia gli ormoni tiroidei che lo

stesso TSH), facilitano la captazione di colesterolo dal sangue e la sua

eliminazione, stimolano la sintesi di recettori beta adrenergici, che quindi

aumentano la captazione delle catecolamine.

5. Stimolano l'attività contrattile e la frequenza cardiaca.

6. Causano vasodilatazione, dovuto alla necessità da parte dell'organismo di

liberarsi dall'eccesso di calore.

7. Stimolano l'eritropoiesi.

8. Aumentano la mobilità gastrica ed il turnover dell'osso. 22/04/2013

Malattia di Graves/Basedow

È una delle forme più comuni di ipertiroidismo. In soggetti affetti si ha una

reazione autoimmune, in cui vi sono degli anticorpi rivolti contro il recettore

per TSH. Gli anticorpi, legandosi ai recettori non lo bloccano, ma al contrario lo

attivano, cioè si comportano come se fossero del TSH. Questo porta ad una

iperproduzione di ormoni tiroidei. L'aumento di tali ormoni andranno ad inibire

TSH, ma visto che l'attivazione dipende da degli anticorpi, l'ipertiroidismo si

protrae.

Si ha un'infiammazione dei muscoli dei bulbi oculari, che si ingrossano e

spingono fuori gli occhi. In alcuni casi le palpebre non riescono più a coprire gli

occhi, portando a secchezza e cheratite dell'occhio.

Poi si ha un ingrandimento della tiroide, magrezza, temperatura corporea più

alta, aumentato appetito, palpitazioni e tachicardia.

Dal momento che prevale l'effetto delle catecolamine, a livello della cute si può

avere vasodilatazione, ma nei vasi interni si può avere resistenza al flusso

sanguigno, quindi si ha ipertensione.

Inoltre si ha irritabilità, tremori, diminuita tolleranza al glucoso (la ridotta

capacità del soggetto a rimuovere un carico di glucosio nel sangue. Questa

situazione può preludere ad una situazione di diabete).

92

!

Tiroidite di Hashimoto

Anche questa è patologia è dovuta ad una reazione autoimmune. In questo

caso gli anticorpi sono diretti contro il NIS ed altri elementi, come la

tireoglobulina, etc. In questo caso si ha una situazione di ipotiroidismo.

L'ipotiroidismo non è così raro. Si ha nei bambini con un incidenza di 1:4000

nati. La presenza di ipotiroidismo alla nascita ha tutta una serie di effetti:

Ritardo mentale

1. Ritardo di crescita

2. Abbassamento della temperatura

3. Un rallentato metabolismo

4. Ittero, legato all'inattività della glucuronil-transferasi, che è meno

5. sviluppata (almeno nella vita neonatale, gli ormoni tiroidei hanno un

ruolo nel suo sviluppo)

Lingua grossa

6. Edema, chiamato mixedema, dovuto ad un accumulo di

7. glicosamminoglicani nel sottocute, principalmente a livello del viso.

Vari problemi, opposti a quelli causati da ipertiroidismo.

8.

Pancreas endocrino

Il ruolo di insulina e glucagone è di mantenere i livelli di glucoso nel sangue

entro valori ben precisi (75-120 mg/100ml)

L'insulina lavora principalmente dopo i pasti, mentre il glucagone tende ad

innalzare la glicemia lontano dai pasti.

Se la glicemia scende troppo, sotto i 60 mg/100ml, si ha il rilascio di alcuni

ormoni con funzione iperglicemizzante, oltre al glucagone: adrenalina e

cortisolo. Questo porta a pallore, tremori, aumentato appetito.

Se la glicemia scende ulteriormente si ha l'ipereccitabilità di alcuni neuroni,

portando a vere e proprie convulsioni, ma anche, più spesso, si ha un

rallentamento di tutte le funzioni neuronali, portando ad una situazione di

letargia, che può arrivare al coma e alla morte del soggetto.

Un altro dei classici segni di ipoglicemia è lo svenimento. Lo svenimento ha

una funzione positiva, perchè nella posizione distesa arriva più sangue al

cervello.

Dopo un pasto normale l'andamento della glicemia aumenta, ma dopo due ore

circa i livelli di glucoso tornano normali a valori standard. Se ciò non avviene

c'è qualcosa che non va.

Per trasportare il glucoso entrano in gioco i vari trasportatori già visti.

Quando l'insulina si lega al recettore in cellule che rispondono all'insulina

(principalmente in tessuto muscolare scheletrico e adiposo) determina una

cascata di eventi che porta all'esposizione di GLUT4 sulla membrana.

93

!

L'Indinavir è un farmaco usato nel trattamento dell'AIDS, ma si lega anche al

recettore, determinando una situazione di iperglicemia.

Per motivi puramente di massa di tessuto, l'insulina va ad indurre la captazione

di glucoso per il 75-80% nel muscolo e la parte restante nel tessuto adiposo.

Quando si assume un pasto, parte del sangue portale attraversa il pancreas

prima di arrivare al fegato. Parte di questo sangue passa attraverso le isole di

Langerhans, le cui cellule recepiscono la quantità di glucoso e rispondono con

una produzione di insulina.

Le isole di Langerhans contengono quattro tipi di cellule:

Cellule alfa, producono glucagone

1. Cellule beta, producono insulina

2. Cellule delta, producono somatostatina

3. cellule PP che producono il polipeptide pancreatico

4.

Tutti questi tipi cellulari sono disposti in un modo ben preciso, in modo tale che

il sangue, che arriva al centro dell'isola, incontri le cellule beta per prime.

Il gene per l'insulina produce la pre-pro-insulina. Questo peptide perde la

sequenza segnale pre e la pro-insulna entra nell'ER. La pro-insulina forma tre

ponti disolfuro, due tra la catena A e B ed uno intracatena con la catena A. Poi

la parte pro si stacca, cioè la catena C, man mano che l'insulina si avvia verso

la secrezione, a livello del Golgi e delle vescicole secretorie. È estremamente

importante questa maturazione, perchè la pro-insulina ha un'attività

ipoglicemizzante altamente inefficiente.

Gli enzimi che staccano la catena C sono le pro-ormone convertasi. Ne sono

stati identificati due e sono stati osservati anche in altri tipi cellulari che

producono ormoni. Tuttavia le pro-ormone convertasi non sono sufficienti, in

quanto è necessaria la presenza di carbossi-peptidasi. Le carbossi-peptidasi

rompono quattro legami. Grazie all'azione di questi enzimi si ottengono due

domini, la catena A e la catena B legate da ponto disolfuro.

Questi enzimi sono stimolati da un aumento di calcio, di protoni e di glucoso.

Le vescicole secretorie sono acide e per questo hanno sulla membrana una

proton-ATPasi.

L'insulina matura, nei granuli, tende a formare degli esameri. Prima dimerizza

e poi tre dimeri si associano. Questo permette la formazione di microcristalli,

dovuto anche all'ambiente acido ed alla presenza di ioni Zinco.

In questa forma cristallizzata l'insulina attende lo stimolo. Il più importante è

un aumento di glicemia.

Affinchè l'insulina funzioni è importante che sia completa. Se si rompono le due

catene A e B non è funzionante.

94

!

Quando si produce l'insulina, durante il processo di maturazione, una volta che

gli enzimi hanno svolto il loro lavoro di taglio della catena C, si ha una vera e

propria gemmazione di una vescicola rivestita di clatrina contenente gli enzimi

coinvolti nella maturazione.

I principali effetti metabolici dell'insulina

Assunzione di glucoso in muscoli, adipociti (in questi ultimi controllando

1. l'esposizione di GLUT4) e fegato (normalmente il glucoso nel fegato entra

prevalentemente con GLUT2 ma l'insulina induce un'attivazione della

glucocinasi, che ha proprio la caratteristica di non essere retroinibita da

glucoso 6P, quindi si ha una tendenza ad accumulare glucoso 6-P. Infatti

spesso GLUT2 e la glucocinasi lavorano in tandem, e lo stesso si osserva

per gli altri GLUT e altre esocinasi).

Attivazione della glicolisi nel fegato, che ha la funzione di formare

2. intermedi per aumentare la sintesi di trigliceridi (acetilCoA,

diidrossiacetonfosfato, etc).

Diminuzione della chetogenesi nel fegato (diminuendo i livelli di

3. AcetilCoA)

Attivazione della glicogenosintesi.

4. Attivazione della via dei pentoso fosfati (necessaria per sintetizzare acidi

5. grassi e quindi trigliceridi)

Sintesi di proteine, DNA e RNA, stimolando così la proliferazione

6. cellulare.

In sostanza si ha l'accumulo di trigliceridi nel fegato che vengono usati per

sintetizzare VLDL.

L'insulina ha un'emivita di pochi minuti.

La secrezione di insulina è indotta da:

Aumento di glucoso nel sangue

1. Aumento di tutti i componenti di un pasto, come FFA, corpi chetonici,

2. aminoacidi, glucagone.

Una serie di ormoni: in particolare il glucagone stimola la secrezione di

3. insulina. Le cellule delle isole di Langerhans sono comunicanti da

giunzioni attraverso cui possono passare varie sostanze. Questo effetto è

importante quando la sintesi di insulina viene a mancare. Al contrario

l’insulina inibisce la secrezione di insulina.

La somatostatina blocca la secrezione sia di insulina che di glucagone. Gli

agonisti alfa2 adrenergici inducono un'inibizione della secrezione di insulina.

Questi inducono un abbassamento dell'AMPc, quindi questo fa pensare che

anche cAMP abbia un ruolo nella regolazione della secrezione di insulina.

Le incretine, una serie di ormoni prodotti dall'intestino. Sono ormoni prodotti in

risposta ad elementi della dieta. Le incretine sono il peptide glucagone simile

(GLP-1), il peptide inibitore gastrico (GIP), la colecistochinina (CCK).

La secretina, agonisti colinergici (cioè che hanno lo stesso effetto

dell'acetilcolina) ed il polipeptide intestinale vasoattivo (VIP).

La sulfoniluree sono farmaci usati per la terapia nel diabete di tipo II, in quanto

mimano l'effetto che ha il glucoso stesso nell'indurre la secrezione di insulina.

95

!

La secrezione di insulina è un processo bifasico. Le cellule beta in risposta ad

un carico di glucoso rilasciano un primo picco molto rapido di insulina, che

diminuisce rapidamente (prima fase). Questo picco è seguito da un secondo

picco, più lento (seconda fase).

Una delle prime alterazioni nel diabete è un'alterazione a livello del

meccanismo bimodale, in particolare manca il primo picco.

Per l'insulina, come per il glucagone, si ha sempre una concentrazione minima,

basale. Questi ormoni, oltre che in maniera bifasica, vengono secreti in modo

pulsatile. Anche queste oscillazioni vengono alterate nell'insorgenza di diabete

di tipo II. 23/04/2013

Chiaramente un picco di insulina corrisponde ad un ventre di glucagone. Ma

come è possibile? Se il glucagone stimola la secrezione di insulina questo

perchè quando il sangue diffonde attraverso le isole di Langerhans, va a

toccare le cellule beta. L'importanza dell'induzione della secrezione di insulina

da parte del glucagone si ha perchè vi sono sostanze glucagone-simili che

ottengono questo effetto.

La pulsatilità della secrezione di insulina è possibile anche per la presenza delle

gap-junctions.

Ma il glucagone per stimolare la secrezione di insulina deve entrare nelle

cellule beta e produrre un aumento di ATP ed una diminuzione di ADP.

Secrezione di insulina indotta da glucosio

Le cellule beta hanno un trasportatore del glucoso che è GLUT2 e, associata ad

esso, la glucocinasi. Questo perchè le cellule beta devono produrre una

quantità di insulina proporzionale alla quantità di glucoso (grazie a GLUT2

tanto glucoso c'è fuori dalla cellula, tanto ce n'è dentro la cellula beta). Nella

cellula beta il glucoso entra nella glicolisi, producendo un aumento di ATP.

Normalmente l'ATP è presente ad alte concentrazioni, mentre l'ADP è a basse

concentrazioni. Se si ha un aumento di ATP, non è significativo, ma è

significativa la diminuzione di ADP ed il conseguente aumento del rapporto tra i

due. Questo aumento del rapporto ATP/ADP va ad inibire un canale del K, detto

canale del K ATP sensibile. Se si blocca questo canale K non può più uscire e si

ha una graduale, progressiva depolarizzazione del potenziale di membrana.

Questo determina l'innescarsi di un'onda di depolarizzazione che viene

avvertita da un altro tipo di canali: i canali del Ca voltaggio dipendenti (VGCC).

Il calcio fluisce rapidamente all'interno della cellula ed induce la secrezione di

insulina. Questo fa sì che tanto maggiore è il glucoso che entra, tanto

maggiore sarà il tempo in cui i canali del Ca rimangono aperti e tanto maggiore

sarà la secrezione di insulina.

Se si trasfettano le cellule beta con termogenina non si ha corrispondenza tra

glucoso ed ATP, in quanto ATP diminuisce e si smorza l'ingresso di calcio e il

96

!

conseguente rilascio di insulina. Questo ha dimostrato la stretta dipendenza tra

ATP e secrezione di insulina.

Nelle cellule beta il calcio stimola anche la piruvato carbossilasi, che produce

maggior ossalacetato perchè questo si combini con l'acetilCoA, anch'esso

derivato dalla glicolisi, potenziando così il ciclo di Krebs ed aumentando

ulteriormente il rapporto ATP/ADP.

Il calcio induce anche l'attivazione di vari tipi di enzimi, in particolare

deidrogenasi, rinforzando il segnale indotto dall'ATP.

Quando la depolarizzazione raggiunge un certo valore, i canali del calcio

tendono invece a chiudersi, per ridurre l'entrata di calcio. Esiste anche una

calcio ATPasi sulla membrana plasmatica e sulla membrana dell'ER, che

trasporta attivamente il calcio fuori dalla membrana cellulare.

Il canale del potassio che si chiude in seguito all'aumento del rapporto ATP/

ADP, è un ottamero. Presenta 4 subunità più interne uguali fra loro che

costituiscono il canale vero e proprio (KIR6.2) e subunità più esterne chiamate

SUR1 (recettore per le sulfuniluree) perchè è qui che si va a legare questo ed

altri tipi di farmaci. Tale regione costituisce anche il sito in cui si vanno a legare

l'ATP e l'ADP per regolare l'apertura o la chiusura del canale.

Tutti questi farmaci sono degli ipoglicemizzanti orali e mimano l'azione del

glucoso. Entrano nelle cellule e, legandosi infatti al recettore per le sulfoniluree

presente sul canale, determinano un cambiamento conformazionale simile a

quello determinato dall'aumento di ATP. Il Diazossido invece ottiene l'effetto

opposto, e si usa in caso di insulinomi, cioè tumori alle cellule beta, dove si ha

una iperproduzione di insulina che crea una grave ipoglicemia. Il recettore per

le sulfoniluree è una proteina ABC.

Secrezione di insulina indotta da CCK e

acetilcolina

Accanto a questo meccanismo, che è comunque il principale, dipendente

soprattutto dall'azione del glucoso, ve ne sono altri che potenziano la

secrezione di insulina.

In uno di questi meccanismi la colecistochinina e l'acetilcolina si legano ai loro

recettori e causano un aumento del calcio, mediante la via di segnalazione di

IP3. Questo attiva con un feedback positivo l'ulteriore uscita di altro calcio dai

depositi interni (CICR - rilascio di calcio indotto da calcio). Il mediatore di

questo CICR è un recettore rianodinico, chiamato così perchè è stato scoperto

che il suo grado di apertura è influenzato dalla concentrazione di una sostanza

vegetale, la rianodina. Il calcio ha un'azione simile alla rianodina: entro certi

limiti il calcio stimola l'uscita di altro calcio. Quando è invece troppo alto,

questo recettore si blocca. IP3 causa il rilascio di solo metà dei depositi di

calcio nell'ER. L'altra metà risponde al recettore rianodinico.

97

!

Si è trovato che vi è una molecola particolare che è l'ADP-riboso ciclico. Questa

può ADP-ribosilare al recettore rianodinico ed aumentarne ulteriormente

l'apertura.

In vari tipi di cellule è presente un enzima che è l'ADP-ribosil-ciclasi, che

prende il NAD e stacca la nicotinamide e l'ADP-riboso anzichè lasciarlo in forma

lineare lo ciclizza. L'ADP-riboso ciclico quindi deriva dal NAD. Lo stesso enzima

che produce questa molecola può poi ulteriormente idrolizzarla in ADP-riboso

lineare. Vi è quindi un contenimento per prevenire l'accumulo di ADP-riboso

ciclico. Il livello di ADP-riboso ciclico è stimolato anche da NO.

Chiaramente il calcio, in tal modo, può derivare sia dai depositi interni, che

dall'esterno. Finchè il calcio non supera certi livelli stimola il suo ulteriore

ingresso, ma quando supera il valore soglia spegne da solo il suo ingresso.

Lo svuotamento di calcio determinato da IP3 è contrastato da particolari

recettori sulla membrana, SOC, che successivamente all'uscita di calcio dall'ER,

ne inducono il nuovo riempimento da parte del calcio proveniente dallo spazio

extracellulare. L'EGTA, il TPEN e la ionomicina sono dei chelanti del calcio che

abbassano il livello di calcio intracellulare e interno all'ER determinando

l'apertura di SOC.

Vari tipi di ormoni, in particolare il GIP (peptide inibitore gastrico), il VIP ed il

peptide glucagone simile-1 (GLP1) determinano, legandosi ai rispettivi

recettori, l'attivazione di PKA, inducendo la secrezione di insulina. La PKA va a

fosforilare e bloccare il canale del K ATP-dipendente, va ad attivare il recettore

rianodinico, i canali del calcio voltaggio dipendenti e va anche a fosforilare

direttamente le vescicole secretorie e indurre così la secrezione di insulina.

La somatostatina, invece, stimola una proteina Gi, inattivando la PKA e

bloccando la produzione di insulina.

Vi sono poi altri meccanismi, che sono IP3 indipendenti. Questo perchè è

estremamente importante mantenere la glicemia a livelli normali.

Se l'ipoglicemia può causare danni anche se permane per pochi minuti,

l'iperglicemia fa danni se permane per molti anni.

GLP1

Il GLP1 ed il glucagone derivano dallo stesso precursore, una sorta di pre-pro-

glucagone. Una volta prodotto, questo pre-pro-ormone il suo destino dipenderà

dai vari tipi di cellule. Se viene prodotto nelle cellule alfa produce glucagone.

Invece se ci si trova in alcuni tipi di cellule intestinali, queste hanno un diverso

set di enzimi (pro-ormone convertasi) che tagliano il precursore in modo

diverso e formano il GLP-1. Questi pro-ormone convertasi sono enzimi con

un'azione tripsino simile.

Le informazioni sulla sintesi del glucagone sono molto inferiori rispetto a quelle

riguardo l’insulina.

98

!

In condizioni normali queste cellule si depolarizzano spontaneamente,

aumentando così i livelli di calcio e inducendo la secrezione di glucagone.

Si ritiene che in presenza di insulina non avvenga la depolarizzazione della

membrana necessaria affinché il glucagone venga secreto.

Anche in questo caso l'acetilcolina ha un ruolo e stimola il rilascio di glucagone.

L'adrenalina e la noradrenalina hanno una funzione iperglicemizzante. Si

legano a dei recettori beta-adrenergici che determinano un aumento di AMPc

nelle cellule alfa, potenziando così la secrezione di glucagone.

Effetti del glucagone

Principalmente non ha effetti sul muscolo, che risponde prevalentemente

all'insulina ed è privo dei recettori per questo ormone. Il glucagone va a

stimolare perlopiù il fegato.

Potenziamento della glicogenolisi

1. Diminuzione della glicogenosintesi

2. Stimolazione della gluconeogenesi

3. Inibizione della glicolisi

4. Aumento della demolizione dei trigliceridi

5. Stimola l'assunzione di amminoacidi (necessari per la gluconeogenesi e

6. la sintesi di enzimi per varie vie, tra cui quelli per il ciclo dell'urea)

Potenziamento del ciclo dell'urea (dato che l'ammonio proveniente dagli

7. amminoacidi deve essere eliminato)

Sintesi dell'insulina, nel pancreas

8.

L'emivita del glucagone, come per l'insulina, è molto breve, di pochi minuti.

La somministrazione di glucoso per via orale, per quanto riguarda la secrezione

di insulina, stimola una secrezione doppia rispetto ad una somministrazione

per via endovenosa. Per il glucagone non è così. Questo perchè nell'intestino si

ha la secrezione di alcuni ormoni che determinano un aumento del calcio nelle

cellule beta. La prima metà dell'intestino tenue contiene cellule (cellule K) che

producono il GIP. Questo viene sintetizzato sotto forma di pre-ormone.

L'ormone maturo passa nel pancreas e stimola la secrezione di insulina. Una

cosa analoga fanno altre cellule(cellule L) che producono il GLP-1.

Questi ormoni sono importanti per quanto riguarda la pratica clinica. Il GLP-1

ha effetti molto più ampi rispetto alla semplice induzione della secrezione di

insulina, in quanto stimola la proliferazione delle cellule beta, mediante la via

delle MAPK. Nel diabete di tipo II si ha, in un primo momento, una

iperproduzione di insulina, dal momento che si ha una situazione di

insulinoresistenza. Col tempo, le cellule beta si sfiancano e muoiono. Se si

potesse perpetuare l'effetto di GLP-1 si potrebbe ideare una terapia efficace

per il diabete. Inoltre il GLP-1 a livello del fegato e dei muscoli riduce

l'insulinoresistenza.

Molti cardiopatici sono anche diabetici ed il GLP-1 tende a prevenire il danno

alle cellule del miocardio. Inoltre ha una funzione anoressizzante, riducendo

l'appetito.

99

!

Il problema è che il GLP-1 è un peptide, quindi non può essere somministrato

per via orale e se somministrato per via endovenosa ha un'emivita molto

breve, in quanto viene convertito in forma inattiva da una peptidasi. Questa

peptidasi può essere inibita dalla sitagliptina, determinando un effetto più

duraturo del GLP-1.

La secrezione di GLP-1 viene anche stimolata da varie molecole introdotte con

l'alimentazione, come i saccaridi. Si è visto anche che la proteasi inibita dalla

sitagliptina degrada anche il GIP.

La somatostatina può essere prodotta in due diverse forme, le cellule delta

delle isole pancreatiche producono la forma più corta. La sua secrezione è

attivata da un aumento di glucoso. Questo perchè l'organismo, in tal modo si

tutela contro una ipersecrezione di insulina ed una conseguente ipoglicemia.

Le stesse cellule beta hanno un recettore per l'insulina. In queste cellule,

l'insulina porta ad un ulteriore aumento della sintesi di insulina. Si ha quindi un

feedback positivo. Un altro ruolo è giocato anche dal glucoso. Oltre a stimolare

il suo rilascio, stimola anche la sintesi di insulina. Nel promotore del gene per

l'insulina, vi si possono legare dei fattori di trascrizione attivati dal glucoso.

Questo serve a preparare la cellula ad un eccessivo apporto di glucoso.

Perchè la secrezione è bifasica e pulsatile?

La secrezione di insulina è bifasica perchè vi è un pool di granuli

immediatamente sotto la membrana cellulare, pronto ad essere rilasciato

prontamente e vi è un altro pool di granuli la cui secrezione richiede alcuni

minuti.

La secrezione di insulina è pulsatile perchè, si ritiene che il calcio, se rimane

troppo a lungo nel citosol, attiva tutta una serie di enzimi che degradano i

componenti fondamentali della cellula. Quindi è importante che il segnale di

calcio duri per poco tempo. Quindi per risolvere una situazione di iperglicemia,

la cellula beta ha ideato questo meccanismo di secrezione pulsatile.

Se il calcio rimane troppo a lungo, la cellula va quindi incontro a cecità al calcio

e apoptosi.

La pulsatilità è garantita dai vari meccanismi per ripompare il calcio fuori dal

citosol che si attivano non appena il calcio supera una certa soglia.

D57: sezione istologica di pancreas, con isole di Langerhans, in un soggetto

affetto da diabete di tipo II. Si vede un materiale, le fibre amiloidi, di

colorazione rosa. Tali fibre sono costituite da una proteina, l'amilina. Tanto

maggiore è la gravità del diabete di tipo II, tanto maggiore è la quantità di

amiloide che precipita. L'amilina viene prodotta in forma di pre-pro-amilina e si

accumula nei granuli per la secrezione di insulina. Dato che nel diabete di tipo

II si ha una fase (più o meno lunga) in cui la secrezione di insulina è

aumentata, si ha un aumento della secrezione di amilina. Il ruolo dell'amilina,

tuttavia, e ancora ignoto. In animali si è visto che a livelli alti di amilina (alti

persino in diabetici) promuove l'apoptosi.

Data la collocazione del pancreas, il primo organo investito dall'insulina è il

fegato, dove una buona metà di questo ormone viene già degradata.

100

!

Demolizione dell'insulina

La degradazione avviene in tutti i tessuti. L'insulina si lega a dei recettori e

viene internalizzata. Questo fenomeno è importante perchè più alto è il livello

di insulina nell'organismo, minore è il livello di recettori per l'insulina. In

soggetti diabetici di tipo II, l'aumento di insulina causa la down-regolazione dei

recettori. Quindi il calo di recettori è una conseguenza e non la causa del

diabete.

Una volta che viene internalizzata, intervengono delle transidrogenasi che

rompono i ponti disolfuro. Poi intervengono delle insulinasi che degradano le

varie catene.

Il peptide C dell'insulina viene secreto insieme all'insulina. Ultimamente ci sono

dei dati che suggeriscono che la presenza del peptide C non sia un semplice

residuato della maturazione dell'insulina. Al contrario, potrebbe avere un ruolo.

Infatti rallenta le complicanze tardive del diabete.

È comunque importante in soggetti diabetici. Il livello di peptide C in circolo

serve a dare un'idea della quantità di insulina endogena (mentre l'insulina

viene somministrata già priva della catena C). 29/04/2013

Il recettore per l'insulina

È un recettore ad attività tirosina chinasica. Questi recettori quando legano il

ligando, dimerizzano e legano altri domini SHII grazie ad i loro residui di

tirosina fosforilata.

Il recettore per l'insulina è già in forma dimerica. Ciascun monomero ha due

subunità, una alfa ed una beta. La subunità alfa lega l'insulina e la beta ha una

porzione transmembrana, una porzione con attività tirosina chinasica ed una

con siti di fosforilazione in serina e treonina.

La subunità alfa ha un sito alfa 1 ed un sito alfa 2. Quando una molecola di

insulina si lega, si lega al sito alfa1 di una subunità e al sito alfa 2 dell'altra

subunità e una seconda molecola di insulina si lega in modo crociato (ma il

legame di una seconda insulina è poco frequente).

Il legame innesca una modificazione conformazionale che attiva l'attività

tirosina chinasica.

Il recettore per l'insulina ha affinità con il recettore per l'IGF1, anche se ha una

composizione amminoacidica differente. Seppure con minore affinità, l'insulina

si può legare al recettore per IGF1 e lo stesso vale per quest'ultimo nei

confronti del recettore per l'insulina. Questo vuol dire che in certi tipi cellulari

l'insulina può attivare uno stimolo proliferativo. Per esempio nel feto l'insulina

ha un ruolo più attivo nello sviluppo rispetto a IGF1.

Inoltre esiste un IRR, un recettore correlato al recettore per l'insulina, ma non

se ne conosce il ligando e la sua funzione.

101

!

Le subunità alfa e beta del recettore per l'insulina sono sintetizzate da uno

stesso gene. Si forma così un prodotto proteico che subisce l'azione di proteasi

che porta alla rottura del legame tra la subunità alfa e la subunità beta. Queste

verranno complessate con un'altra subunità alfa ed una beta, formando così il

recettore.

Gli effetti intracellulari dell'insulina:

L'insulina si lega al recettore scatenando l'attività tirosina chinasica e la

1. fosforilazione di substrati per il recettore per l'insulina (IRS). Oltre a

questi substrati esistono anche altri bersagli della fosforilazione.

IRS-1 fosforilato viene riconosciuto da un dominio PTB, che si lega al

2. dominio tirosina chinasi del recettore, e permette l'ulteriore fosforilazione

di IRS-1.

A questo punto IRS-1 si lega a PI-3 kinase. Questa possiede un terzo

3. dominio (uno è PTB, uno è per il legame con IRS), che è il dominio PH,

pleckstrine homology, che permette il legame con il fosfatidil-inositolo

bisfosfato.

Grazie al dominio PH trasforma il fosfatidilinositolo bisfosfato in

4. trisfosfato.

PDK, una chinasi dipendente dai fosfoinositidi, che ha un dominio PH, si

5. lega al fosfatidil inositolo trisfosfato. PDK fosforila Akt (o PKB).

Akt ha vari effetti già visti.

6.

Quindi mediante IRS-1 si attiva Akt.

La wortmannina è uno dei più importanti inibitori della chinasi PI-3 ed è utile

per capire se un effetto è dipendente da Akt.

Un effetto importante di Akt è quello di indurre la traslocazione delle vescicole

contenenti GLUT4 dal citosol alla membrana.

Inoltre esiste una seconda serie di eventi. La fosforilazione in tirosina del

recettore determina il reclutamento di tutta una serie di proteine che stimola

anch'esso il trasporto di GLUT4 dall'interno della cellula alla membrana. Quindi

esistono due vie per indurre il trasporto di GLUT4. La cinasi PI3 attiva delle

PKC, delle proteine chinasi C. Sono delle aPKC, cioè atipiche, in quanto sono

regolate in modo leggermente diverso. Queste vanno ulteriormente ad attivare

la fosfoproteina fosfatasi I (PPI). Tra queste aPKC sono importanti la λ e la ζ.

Un altro effetto di PKC è l'inattivazione della glicogeno sintasi chinasi 3

(GSK-3). Quando GSK3 è fosforilata diventa inattiva, quindi non fosforila più la

glicogeno sintasi, che è inattiva in forma fosforilata. Allo stesso tempo PP-1

favorisce la sintesi del glicogeno defosforilando la glicogeno sintasi.

Un altro effetto già mostrato è che PKB fosforila FOXO1 che in tal modo viene

ubiquitinato e degradato. Sennò FOXO1 entra nel nucleo ed attiva la sintesi di

enzimi per la gluconeogenesi.

102

!

Akt ha anche un'importante funzione nell'attivazione della sintesi proteica, in

quanto attiva P70 (dovuto al suo peso molecolare chiamata anche S6K) che ha

questa funzione.

Una terza via importante della segnalazione, attivata da IRS-1 è la cascata

delle MAPK

L'insulina ha un'emivita di pochi minuti. Dopo può essere degradata,

principalmente nel fegato, passando attraverso il circolo sanguigno, oppure può

essere internalizzata. Il dominio iuxta-membrana interagisce con la clatrina,

che internalizza il recettore e l'insulina. Il recettore si distacca e viene riciclato,

mentre l'insulina viene idrolizzata. Il recettore può anche essere demolito. Più

alta è la quantità di insulina e più prolungata è l'interazione tra insulina e

recettore e tanto più è probabile che anche il recettore venga demolito.

Tutta una serie di chinasi, principalmente la PKC, la Akt, alcune MAPK ed altri

tipi di chinasi, sono in grado di fosforilare in serina il dominio intracellulare e

anche IRS. Questa fosforilazione in serina fa sì che la cascata di segnalazione

non avvenga.

Un ulteriore meccanismo per bloccare gli effetti dell'insulina è mediato dalla

defosforilazione in tirosina.

Proteine come SOCS inibiscono l'attività del recettore. Queste SOCS

aumentano in stati infiammatori e in condizioni di obesità.

L'obesità è uno dei fattori più importanti che determinano l'insulinoresistenza.

Ormai l'obesità è considerata una malattia infiammatoria cronica, in quanto in

soggetti obesi si è osservato, nel circolo sanguigno, un'aumentata

concentrazione di citochine ed altre proteine associate a stati infiammatori.

L'attività fisica in qualche modo migliora la captazione di glucoso, in una

maniera indipendente dal recettore per l'insulina. Questo è dovuto al fatto che,

in particolare nel muscolo, si ha un consumo di ATP, che si accompagna ad un

aumento di ADP e anche di AMP. L'AMP stimola la AMPK. Questa viene attivata

dalla cellula in condizioni di carenze energetiche. Questa attiva tutta una serie

di eventi che porta ad un'aumentata glicolisi e demolizione degli acidi grassi.

Questa AMPK ha, tra i suoi vari effetti, quello di attivare la NO sintasi, che

converte l'arginina in NO. NO stimola lo spostamento di vescicole contenenti

GLUT4 sulla membrana.

Inoltre, durante la contrazione del muscolo si ha un aumento del calcio, che

attiva PKC, che sposta anch'esso GLUT4. Sono stati individuati due pool di

vescicole contenenti GLUT4, una insulino dipendente ed uno indipendente.

L'insulina ha la funzione di aumentare, attraverso il glucoso, il numero di

precursori per i trigliceridi, nel muscolo. Parte del gucoso verrà convertito in

glicogeno. Il glucoso ha la funzione di stimolare la degradazione dei trigliceridi

103

!

a livello degli adipociti. A digiuno si ritroverà la situazione opposta, mediante il

glucagone.

Diabete Mellito

Il diabete indica una situazione in cui il soggetto elimina una maggiore quantità

di urine. Abbiamo due tipi di diabete, uno mellito ed uno insipido, questo

perchè una volta si assaggiava l'urina. Se era dolce, era mellito, come il miele,

se era insipido, appunto era un altro tipo di diabete.

Il diabete mellito è un insieme di malattie, con diverse origini, che portano ad

una iperglicemia cronica. Questo è legato ad una carenza assoluta o relativa

(l'insulina prodotta non è sufficiente) di insulina, dovuta ad una reazione

autoimmune, oppure ad una resistenza nei tessuti insulino-dipendenti.

Accanto a questo collabora anche il fatto che in parallelo si ha un eccesso

assoluto o relativo di glucagone.

Il diabete è associato ad una serie di patologie:

Insufficienza renale

1. Problemi alla vista

2. Patologie cardiovascolari

3. Gangrena degli arti inferiori.

4.

La definizione di diabete è cambiata nel corso del tempo. Attualmente, a

digiuno, cioè dopo 8 ore di digiuno, se la glicemia è superiore ai 126 mg/

100ml, si ha diabete.

Oppure ad un soggetto adulto vengono somministrati 75g (1,75 g pro chilo, nel

bambino) di glucoso e si misura la glicemia dopo 2 ore. Se la glicemia è

superiore a 200 mg/100ml si ha diabete.

Un altro modo meno utilizzato è misurare la glicemia nel corso della giornata.

Se si ha una glicemia di 200 mg/100 ml, accompagnata a vari sintomi, come

poliuria, polidipsia, chetonuria, rapida perdita di peso, polifagia, astenia,

secchezza della cute, frequenti infezioni (soprattutto delle vie urinarie) si ha

diabete.

Oltre al diabete, abbiamo anche una situazione di pre-diabete, cioè una

situazione intermedia. È caratterizzato da una glicemia tra 110 e 125 a digiuno

(è il glucoso a digiuno alterato). Lo stesso si può fare a due ore di distanza da

assunzione di glucoso. Se i valori restano più alti si ha una situazione di pre-

diabete. Un terzo dei pre diabetici svilupperà poi diabete.

La curva da carico orale può essere alterata da vari fattori, quindi viene usata

per misurare la velocità con cui si abbassa la glicemia.

Per correggere il diabete di tipo II si può intervenire modificando la dieta

oppure somministrando degli ipoglicemizzanti orali o insulina esogena.

Un metodo molto più usato per la misurazione del diabete è la misurazione

dell'emoglobina glicata. In condizioni di iperglicemia il glucoso in forma aperta

può formare un legame aldimminico con l'emoglobina. Essendo una proteina

104

!

con una vita media di 120 giorni, l'emoglobina glicata può fornire un valore

medio della glicemia nel mese-due mesi, precedenti.

Una delle complicanze tardive del diabete è la comparsa di retinopatie. I livelli

di emoglobina glicata, di glicemia a digiuno e dopo assunzione orale di glucoso

portano a probabilità elevate di retinopatie nel momento in cui raggiungono la

soglia del diabete.

I tipi di diabete più frequenti sono il tipo I, in cui vengono distrutte le cellule

beta, con un azzeramento della produzione di insulina, ed il tipo II, in cui si

osserva una resistenza all'insulina ed un esaurimento funzionale a carico delle

cellule beta, che, dopo una prima fase in cui si osserva una maggiore

produzione di insulina, si ha un abbassamento della produzione.

Esistono poi vari tipi di diabete, più rari, in cui si hanno difetti genetici a livello

di geni per enzimi necessari alla sintesi di insulina. Oppure possono derivare da

patologie autoimmuni come artite reumatoide, tiroidite autoimmune, etc.

Vi è anche il diabete mellito gestazionale, un tipo di diabete che si osserva

nella donna durante la gravidanza. Questa situazione può regredire dopo il

parto. Le donne che vanno incontro a questo tipo di diabete possono sviluppare

il diabete mellito conclamato, successivamente.

In queste donne, la glicemia più alta viene percepita anche dal fegato. Il

glucoso in maggiori quantità fornisce maggiore energia, ma stimola nel feto la

produzione di insulina, che stimola la crescita eccessiva del feto. 30/04/2013

Diabete di tipo I

È una situazione in cui ad un certo punto l'organismo produce anticorpi contro

le cellule beta.

Vi sono casi in cui si osserva una distruzione delle cellule beta senza

produzione di autoanticorpi. Viene detto diabete di tipo I idiopatico, cioè che

non se ne conosce la causa.

Questo diabete di tipo I viene causato da processi infettivi, in cui si producono

anticorpi contro i virus ma anche contro le cellule beta, che hanno degli

antigeni simili a quelli dei virus. Questo non è un evento rapido, ma sono

necessari dai 2 ai 5 anni, quindi non è facile risalire alla causa.

Questo si osserva da una infiltrazione dei linfociti a livello delle isole di

Langerhans e da una diminuzione della produzione di insulina.

105

!

Tuttavia, dato che l'insulina può controllare la glicemia fino a quando la sua

produzione non scende al di sotto del 15%, ce ne si accorge molto

tardivamente.

In ogni caso questo tipo di diabete costituisce il 10% dei casi diabete e

costituisce lo 0,4% della popolazione USA.

Viene definito anche diabete mellito insulino-dipendente (IDDM).

Nel diabete di tipo I possiamo identificare vari fattori, di base genetica ed

ambientale.

L'azione di più geni collabora all'evoluzione di diabete di tipo I: specifici

tipi di antigeni HLA possono interagire maggiormente. Si osservano anche

differenze notevoli di incidenza a seconda delle nazioni in cui ci si trova.

È possibile isolare dei topi NOD, diabetici non obesi, che possono sviluppare un

tipo di diabete non associato all'obesità.

Lo si deduce anche dal fatto che soggetti con diabete di tipo I possono

sviluppare altre patologie autoimmuni, come la malattia di Graves, il morbo di

Hashimoto, l'anemia perniciosa, il morbo celiaco etc...

Ma ricorrono anche dei fattori ambientali:

Dopo infezioni virali, come rosolia, parotite, etc

1. Gemelli monozigoti hanno una concordanza (cioè la probabilità, se uno

2. sviluppa diabete, per l'altro di sviluppare la stessa patologia)

relativamente bassa, del 25-50%.

Incidenza in bambini non allattati al seno

3. Incidenza in giapponesi occidentalizzati

4. Un aumento di 4 volte negli ultimi 30 anni nei paesi più colpiti.

5.

D19: un’insula immersa nel tessuto pancreatico. Sopra tessuto sano, sotto

inizio di un processo autoimmune. Lo si deduce dall'infiltrazione di linfociti.

Il diabete di tipo I ha un'evoluzione lenta e si osservano autoanticorpi rivolti

contro delle proteine intracellulari. Quindi vuol dire che altri elementi, come

citochine infiammatorie, le fanno uscire dalle cellule, aumentandone la

permeabilità. Quindi gli autoanticorpi non sono la causa, ma solo la spia che

più alto è il loro livello, maggiore è il grado di distruzione delle cellule beta.

Da un punto di vista metabolico, nella situazione del diabete di tipo I si ha un

trasporto del glucoso più lento. Il glucagone non è più contrastato dall'insulina.

Quindi si ha una minor degradazione di glucoso e una sua maggiore sintesi.

Quindi si ha un aumento di glucoso che non porta a niente.

L'insulina ha anche un'azione anti chetogenica, quindi una sua mancanza

stimola la lipolisi, aumenta l'AcetilCoA e si ha un'aumento di corpi chetonici (si

sommano l'effetto anti chetogenico ed un aumento dell'AcetilCoA). Ne deriva

un dimagrimento generale e, per il maggior afflusso di lipidi al fegato, una

maggiore sintesi di VLDL.

106

!

In parallelo la mancanza di insulina non stimola la lipasi che quindi porta ad un

progressivo aumento di VLDL e, col tempo, di LDL.

Questo porta ad un'acidificazione del sangue, una chetoacidosi, per via dei

corpi chetonici. Questo causa danni ai neuroni, sensibili ad alterazioni del pH.

Questo causa stato soporoso, coma ed anche morte.

La produzione di corpi chetonici causa anche un alito acetonico.

Un altro fenomeno osservabile è che l'iperglicemia si traduce in un aumento

della quantità di glucoso eliminato con le urine. Normalmente si elimina del

glucoso attraverso il filtrato glomerulare, nelle preurine, ma poi viene

riassorbito attraverso un sistema molto simile a quello delle cellule intestinali.

Si ha un trasportatore glucoso/Na. Poi, attraverso GLUT2, il glucoso torna nel

circolo sanguigno. Questo però avviene solo se la glicemia non supera i

170-180. Se però li supera, parte del glucoso rimane nel tubulo e viene

eliminato. Perdendo però glucoso, si perde anche acqua, perchè il glucoso si

comporta da osmolita. Da qui deriva la poliuria.

Questo aumento dell'osmolarità del sangue causa un'uscita di acqua dai

neuroni, causando un coma iperosmolare.

La perdita del glucoso causa anche polifagia.

Un meccanismo di compensazione della chetoacidosi è il respiro grosso di

Kussmaul. Questo è dovuto al fatto che il soggetto cerca di eliminare la CO2 (e

quindi acido carbonico) con il respiro. Questa respirazione è costituita da atti

respiratori grossi e lenti.

Questa sintomatologia è nota sin dai tempi antichi. Un medico della

Cappadocia ha descritto il diabete come una patologia in cui i muscoli ed i

grassi si sciolgono in acqua.

Diabete di tipo II

Non è associato ad una distruzione autoimmune

1. Costituisce il 90% dei casi di diabete

2. Colpisce più il Nord Europa, del Sud Europa

3. Vi sono alcune popolazioni che hanno un'incidenza elevatissima,

4. 30-40%: gli indiani Pima, una razza che vive al confine USA-Messico, gli

abitanti dell'isola di Nauru.

Insorgenza prevalentemente in età adulta, dopo i 40 anni (eccetto

5. diabete MODY che ha una componente genetica. Come caratteristiche e

sintomi è uguale al diabete senile)

80% dei diabetici sono degli obesi.

6.

Questo diabete viene definito diabete mellito non insulino dipendente, perchè

non si osserva chetoacidosi in assenza di terapia insulinica. (Tuttavia non è del

tutto vero. Quando la produzione di insulina scende a livelli molto bassi, quasi

107

!

a zero, si può osservare chetoacidosi, non distinguendosi più dal tipo I. Per

questo viene definito, ormai, diabete mellito di tipo II).

Fattori genetici

Tra gemelli monozigoti si ha una concordanza molto più alta del tipo I:

1. 80-100%. Anche tra fratelli e figli si ha una concordanza piuttosto

elevata.

Prevalenza in certi gruppi etnici.

2. È possibile creare topi geneticamente modificati presentanti diabete.

3.

Fattori ambientali:

Obesità addominale

1. Aumentato apporto calorico

2. Dieta ricca di grassi

3. Ridotto esercizio fisico

4. Fumo

5. Gravidanza

6. Iperglicemia (nel momento in cui il glucoso aumenta, danneggia le

7. cellule beta, con un effetto glucotossico, aumentando le probabilità di

sviluppare diabete)

L'indice di massa corporea è un dato fondamentale per calcolare l'incidenza del

diabete. Aumentando l'indice di massa corporea, l'incidenza del diabete cresce

in modo esponenziale.

È frequentemente associato con altre patologie:

Ipertensione. Vi sono indagini in cui si prendono soggetti ipertesi, si fa

1. una curva da carico di glucoso e si osserva una minor tolleranza al

glucoso.

Dislipidemia, cioè un'alterazione di lipidi plasmatici, un aumento di

2. colesterolo LDL e diminuzione di colesterolo HDL.

Aumento di fattori protrombotici ed antifibrinolitici.

3. Microalbuminuria, cioè la perdita con le urine di piccole quantità di

4. albumina.

Cardiopatia

5. Ovaio policistico, cioè la formazione di cisti nelle ovaie, dovuta

6. all'iperstimolazione delle ovaie dall'insulina.

L'insieme di queste situazioni che si associano viene chiamato sindrome

metabolica o sindrome X.

108

!

Associazione del diabete con obesità

Vi sono diversi possibili meccanismi, ma il più probabile è che l'obesità si

accompagna ad una insulinoresistenza, quindi l'insulina lavora meno bene.

Questa insulinoresistenza si concretizza con un aumento della produzione di

insulina, per bilanciare la situazione. In soggetti obesi si può cominciare un

aumento della glicemia, dopo un carico da glucoso orale.

Il diabete propriamente detto si manifesta quando, accanto all'iperproduzione

di insulina, si osserva una diminuzione della produzione di insulina di fronte ad

un carico di glucoso, e quindi la glicemia sale, per via di un esaurimento

funzionale delle cellule beta.

L'iperglicemia aumenta ulteriormente la disfunzione della cellula beta, a cui

collaborano anche gli acidi grassi. Si parla per questo di gluco-lipotossicità.

Gli acidi grassi circolanti aumentano nell'obeso perchè si ha un maggior

numero di adipociti. Questi scatenano la disfunzione delle cellule beta e,

attraverso il ciclo di Randle, aumentano l'insulinoresistenza. Lo stesso

iperinsulinismo causa danni, in quanto l'iniziale elevata produzione di insulina

causa una down regolazione dei recettori.

Con l'andare del tempo si osserva una curva caratteristica. Inizialmente si ha

un iperinsulinismo, che stabilizza la glicemia. Poi la produzione di insulina cala

e la glicemia sale, fino a livello di un diabetico di tipo I.

Complicanze tardive del diabete

Si osservano sia in diabetici di tipo I che di tipo II.

Possono verificarsi a livello della circolazione, particolarmente la

microcircolazione. Le zone più colpite sono la retina ed il rene (retinopatia e

nefropatia). Possono verificarsi complicanze a carico del macrocircolo

(aterosclerosi, malattia cardiovascolare).

Vi sono complicanze a livello neurologico (neuropatia diabetica).

Da un punto di vista metabolico, nel diabete di tipo II, dal momento che

l'insulina difficilmente scende a zero, non si ha chetogenesi. Questo perchè, si

ritiene, l'insulina a livello epatico arriva a concentrazioni tali, anche se

diminuite, da inibire la chetogenesi (dopo il fegato, la sua concentrazione utile

si dimezza).

L'aumento di glucoso nel sangue causa, come già detto, un aumento

dell'osmolarità, portando ad un coma osmolare, per via della disidratazione dei

neuroni.

Resistenza all'insulina

Stato clinico in cui un livello normale o elevato di insulina produce una risposta

biologica attenuata. Consiste in una ridotta rimozione di glucoso dal circolo.

109

!

Clamp iperinsulinemico-euglicemico= quantità di glucoso infuso necessaria per

mantenere la glicemia normale ad un livello fisso di insulina.

Indiani Pima

Popolazione che, fino alla fine dell'800, viveva in condizioni disagiate dal punto

di vista alimentare. Sostanzialmente, nelle fasi invernali, vi erano carestie.

Dalla fine dell'800 si è osservato che quelli che vivevano negli USA avevano

una maggior frequenza di obesità ed insulinoresistenza, mentre quelli in

Messico no.

Questo perchè soggetti che vivono in condizioni ambientali disagevoli tendono

ad avere una maggior produzione di insulina, per seleziona naturale. In

condizioni di ridotto apporto calorico, questi soggetti, aumentando rapidamente

la produzione di insulina, questi soggetti erano in grado di trattenere grande

quantità di energia dal poco cibo disponibile. Poi, alla fine dell'800 ci si trovava

a poter reperire cibi calorici facilmente. Questa capacità di produrre maggiore

quantità di insulina causava una maggior incidenza di diabete

Isola di Nauru

Si calcola che il 90% degli abitanti dell'isola di Nauru è obeso ed un 35% è

diabetico. Questi abitanti vivevano, anticamente, fondamentalmente di pesca

ed ortaggi. Quando una compagnia britannica ha scoperto dei fosfati nell'isola,

ha cominciato a importare cibo, portando ad una situazione di obesità

generale. I depositi di fosfato poi si sono impoveriti, la compagnia se n'è

andata, ma la tradizione dell'obesità è rimasta.

Disfunzione della cellula beta

Una disfunzione si puó osservare già prima dello sviluppo del diabete:

Ridotta secrezione di insulina dopo stimolo con glucoso

• Cambiamenti nella secrezione bifasica e pulsatile

• Anomalie nella conversione di proinsulina in insulina.

Queste alterazioni sono dovute a:

Glucotossicità.

• Aumento di ROS e scarsa capacità antiossidante.

• Tossicità dei NEFA

• Difetto di GLUT2 o fattori di trascrizione insulari (MODY).

MODY

Il legame dell'insulina al suo recettore nella cellula beta aumenta la sua sintesi,

mediante un feedback positivo. Nel MODY si ha un'alterazione di uno dei fattori

di trascrizione per la sintesi di insulina che risponde alla stessa insulina.

Nel MODY 2 si ha una ridotta attività della glucocinasi. Quindi il glucoso entra

mediante GLUT2 ma non viene fosforilato e come entra può anche uscire.

Quindi ad un aumento di glucoso non segue un aumento di insulina.

110

!

In antichità la donna obesa veniva considerata un vantaggio selettivo, per la

maggior probabilità di partorire figli.

L'obesità a mela causa più facilmente diabete rispetto a quella a pera, perchè

gli adipociti addominali rilasciano acidi grassi più facilmente.

111

! 2/05/2013

Fattori che stimolano l'obesità

Lo stomaco stimola l'appetito, mediante l'ipotalamo. Qui vi sono nuclei di

neuroni, stimolati dalla ghrelina, che producono il neuropeptide Y ed il peptide

correlato ad Agouti. Questi stimolano l'appetito. L'insulina è invece

un’anoressizzante. La leptina è anch'essa un anoressizzante ed è prodotta

principalmente dal tessuto adiposo. Maggiore è la quantità di tessuto adiposo,

maggiore è la quantità di leptina nel sangue.

I fattori anoressizzanti, come insulina e leptina stimolano altri neuroni che

producono proopiomelanocortina e CART (trascritto correlato a cocaina ed

anfetamina) che riducono l'appetito.

Si crede che gli adipociti abbiano una funzione puramente di deposito. Ma è

sbagliato, in quanto sono cellule infiammatorie (producono citochine) e cellule

endocrine.

Nell'obesità si riscontra che con l'aumentare del numero di adipociti si ha un

maggior rilascio di particolari composti, che partecipano a determinare una

ridotta risposta all'insulina. Bisogna anche dire che nell'obesità viene rilasciato

un fattore, l'adiponectina, che aumenta la sensibilità all'insulina. Quindi

vengono rilasciati fattori sia che aumentano sia che diminuiscono la sensibilità

all'insulina.

La ghrelina agisce attivando la fosfolipasi C e aumentando i livelli citosolici di

calcio. Si è visto che in soggetti normali, la somministrazione cronica di

ghrelina causa un incremento della massa grassa. In soggetti obesi trattati con

ghrelina si è visto che la ghrelina era più bassa del normale. Si suppone che

l'insulina inibisca la ghrelina, o che negli obesi aumenti la sensibilità alla

ghrelina.

Un altro fattore molto importante è la leptina. È anch'essa un ormone

peptidico, prodotta dal tessuto adiposo ed ha una funzione anoressizzante.

Aumentando il numero di adipociti aumentano i livelli di leptina. Inoltre

aumenta anche il consumo energetico, aumentando la lipolisi e la beta

ossidazione degli acidi grassi. Si ha anche una maggiore produzione di calore.

Interagisce a livello del nucleo arcuato con recettori beta adrenergici,

inducendo poi negli adipociti la beta ossidazione e la lipolisi.

Un altro effetto è di aumentare, mediante la CREB, attivata da PKA, la quantità

di termogenina, una proteina disaccoppiante.

Quindi si ha una dissipazione di calore proveniente dall'ossidazione degli acidi

grassi.

Quindi la sua funzione, da un lato è di ridurre la quantità di alimenti ingeriti,

limitando la fame, e dall'altro lato aumenta la degradazione degli acidi grassi.

112

!

Si è visto che un aumento dei livelli di leptina nella pubertà, la accelera. Quindi

una ragazza obesa sarà fertile prima e di qui la venerazione di dee obese in

quanto fertili.

Al contrario, la leptina sarà a bassi livelli in condizioni di anoressia o in soggetti

come danzatrici o maratonete.

In topi in cui la leptina viene troncata e quindi non viene secreta, sono obesi.

Topi dello stesso ceppo genetico a cui viene somministrata la leptina non sono

obesi.

La leptina come trasduzione del segnale segue lo stesso principio che segue il

GH, cioè il legame del recettore attiva JAK, STAT che attivano vari geni,

aumentando per esempio i livelli di proopiomelanocortina.

Anche l'insulina ha una funzione anoressizzante. Si è visto che gli alimenti,

proprio perchè aumentano i livelli di grassi negli adipociti e anche perchè

contengono glucoso che può portare alla secrezione di insulina, causano il

rilascio di entrambi gli ormoni, anoressizzanti.

La leptina, una volta prodotta, tuttavia ha un effetto inibente sulle cellule beta.

Nei soggetti obesi, quindi, si ha un aumento dei livelli di leptina. Si ritiene che

in condizioni normali l'insulina stimola la secrezione di leptina, che a sua volta

inibisce la secrezione di insulina. Quindi si ha un feedback. In soggetti obesi in

cui si ha una ipersecrezione di insulina, questo sistema viene sregolato e le

cellule beta diventano insensibili alla leptina. Questo è al contrario dei topi, in

cui erano obesi quelli con bassi livelli di leptina. Questo appunto si spiega

ipotizzando il fatto che la leptina possa inibire la secrezione di insulina.

Questo si spiega anche perchè si è visto che la leptina induce, oltre agli effetti

già visti, un'aumentata produzione della proteina SOCS, che va a inibire la

sintesi del recettore per la leptina.

Questo porta quindi ad un aumento di acidi grassi liberi nel plasma, portando

al ciclo di Randle.

L'insulinoresistenza è mediata anche con altri meccanismi indotti da acidi

grassi liberi. Nel muscolo generalmente il numero di trigliceridi è molto basso.

Ma in condizioni di insulinoresistenza questi aumentano. Chiaramente

aumentando il loro numero questi possono produrre il DAG, che attiva la PKC

che può fosforilare sia il recettore per l'insulina, sia IRS a livello di residui di

serina o treonina, che porta ad una minor risposta all'insulina. Si è visto che gli

acidi grassi possono produrre ceramide, che è un segnale stimolante l'apoptosi

e ostacola anche con il sistema per il trasporto di GLUT4 sulla membrana.

Questo porta quindi all'insulinoresistenza, all'apoptosi delle cellule beta e ad un

alterato ingresso di glucoso.

Quanto più è grande la quantità di tessuto adiposo tanto maggiore sarà la

quantità di citochine, tumor necrosis factor e interleuchina 6.

113

!

Questi inducono una fosforilazione in serina di IRS determinando

insulinoresistenza e un aumento di lipasi ormone sensibile che aumenta il

numero di NEFA, che porta ad un aumento del numero di VLDL.

Con il diminuire del contenuto degli adipociti aumenta la quantità di

adiponectina, che fa esattamente l'opposto di TNF e fattori infiammatori, cioè

aumenta la sensibilità all'insulina. Quando si ha una riduzione del tessuto

adiposo, gli adipociti secernono adiponectina che va ad attivare la AMPK, che

attiva tutta una serie di processi catabolici che portano ad un'aumentata sintesi

di ATP. Viceversa AMPK inibisce processi anabolici come sintesi di lipidi,

trigliceridi, gluconeogenesi. È interessante notare che l'esercizio fisico aumenta

l'attività di AMPK. Infatti in soggetti non gravemente diabetici, fare

dell'esercizio fisico spesso può migliorare la situazione.

Inoltre l'adiponectina fa anche altre cose che si oppongono

all'insulinoresistenza:

1. Reprime la produzione di fattori come TNF

2. Riduce la produzione di proteina C reattiva, uno dei principali marcatori

dell'infiammazione.

3. Può anche avere effetti a livello dei vasi, come l'inibizione dell'adesione

dei monociti, l'aumento di NO. Diminuisce così anche l'aterosclerosi.

4. Blocca la proliferazione delle cellule muscolari lisce e la proliferazione dei

macrofagi.

Un altro tipo di sostanze la cui regolazione è importante per il trattamento del

diabete di tipo II sono i cosiddetti PPAR. Sono di tre tipi: alfa, gamma e beta-

delta. PPAR sta per peroxisome proliferator activated receptor. Un loro effetto è

l'aumento della beta ossidazione perossisomale. Gli acidi grassi sono degli

importanti attivatori di PPAR alfa. PPAR gamma è attivato da derivati dei lipidi,

come particolari prostaglandine e alcuni leucotrieni. Questi due fattori di

trascrizione, quando sono attivati, si associano e formano un eterodimero con

un recettore RXR (recettore per i retinoidi di tipo X) che porta all'aumento della

trascrizione di determinati geni.

L'attenzione si è focalizzata soprattutto su PPAR gamma, in quanto sono stati

trovati dei composti, i thiazolidinedioni (TZD) che mimano l'azione degli

attivatori di PPAR gamma.

Si sa che i TZD aumentano la sensibilità all'insulina (aumentando anche

l'attività delle cellule beta presenti), ma causano anche anomalie dell'attività

cardiaca, ritenzione idrica (per la cardiopatia), quindi, nonostante la loro

efficacia in caso di diabetici, vanno maneggiati con cura.

I TZD sono importanti anche per la gliceroneogenesi, che la attivano. Quindi si

forma del glicerolo-3P che serve per rimuovere il numero di lipidi circolanti e

formare trigliceridi negli adipociti.

Un altro farmaco che si utilizza è la metformina, un ipoglicemizzante orale, che

tende a ridurre la glicemia.

114

!

Tra gli altri farmaci ipoglicemizzanti vi sono:

1. Le sulfoniluree.

2. Le biguanidi, a cui appartiene la metformina, che riducono la

gluconeogenesi epatica, più altri effetti correlati ad una aumentata

sensibilità all'insulina.

3. TZD, attivano PPAR gamma e favoriscono una miglior captazione di

glucoso, riducendo il numero di acidi grassi circolanti.

4. Inibitori dell'alfa glicosilasi, che inibiscono l’assorbimento di glucoso dal

tratto gastrointestinale.

Oggigiorno si ipotizza che diabete di tipo I e diabete di tipo II siano due

modalità con cui esprime una patologia che ha basi comuni. Si pensa che le

cellule beta di soggetti predisposti tendano ad andare incontro più facilmente

ad apoptosi (fattore costitutivo). Un soggetto obeso, determinando

insulinoresistenza, andrà più facilmente a sollecitare la fragilità delle cellule

beta. Oppure una autoimmunità può fare lo stesso. È chiaro che se la

degenerazione delle cellule è scatenata da autoanticorpi ci si evolverà verso un

diabete di tipo I, mentre se è scatenata da obesità si evolverà verso diabete di

tipo II. Poi il diabete di tipo II può raggiungere una tale gravità in cui le cellule

beta vengono totalmente distrutte e quindi il diabete di tipo I coinciderà con il

tipo II.

Complicanze tardive del diabete

L'iperglicemia, in tempi brevi, non ha nessun effetto, al contrario

dell'ipoglicemia. Però, a lungo andare la situazione di iperglicemia può portare

a tutta una serie di complicanze, dette tardive. Per questo è importante

compensare i livelli di glicemia.

1. Si hanno danni a livello microvascolare: Ispessimento della membrana

basale dei piccoli vasi, che diventano più facilmente permeabili agli

elettroliti. Questo causa danni a retina e reni.

2. Neuropatia: graduale rallentamento delle cellule nervose nella

trasmissione degli impulsi, dovuto a demielinizzazione.

3. Danni a livello macrovascolare: aterosclerosi.

Retinopatia diabetica

Si ha un'alterazione dei letti capillari. I primi segni possono essere la comparsa

di macchioline biancastre sulla retina, dovuta alla fuoriuscita di piccole proteine

e edemi circoscritti. L'ispessimento dei vasi causa una loro maggiore fragilità.

Quindi, oltre a degli edemi, possono comparire delle emorragie più o meno

estese che possono causare un distacco di una porzione più o meno vasta della

retina. A volte si ha anche un rilascio di VEGF, che causa la genesi di nuovi

vasi, che però sono più fragili, con una parete irregolare e quindi tendono a

creare emorragie e causare ulteriori problemi di visione.

115

!

Nefropatia

Nei reni si trovano i glomeruli renali, che formano delle reti di tipo capillare.

Sono fondamentali perchè attraverso di loro passa il filtrato renale. Nei

soggetti diabetici si osserva, inizialmente, un'aumentata presenza di proteine

plasmatiche, come l'albumina (microalbuminuria). Con l'aggravarsi della

situazione si ha una maggior albuminuria e una proteinuria non selettiva che fa

passare anche altre proteine. Nei glomeruli renali, come nella retina, si ha un

ispessimento della membrana basale dei glomeruli renali. Il volume aggiuntivo

è dovuto a collagene glicato e ad altri materiali glicati. La membrana si

ispessisce ma diventa anche più permeabile e questo spiega la proteinuria.

Neuropatia diabetica

I sintomi sono i più svariati. Possono colpire il sistema nervoso autonomo,

come vertigini, stipsi, diarrea, impotenza, alterazione del battito cardiaco.

Possono esserci disturbi a livello della sensibilità, come parestesie (formicolii),

anestesie, crampi, debolezza, etc.

Il piede del diabetico

Il piede del diabetico deve essere osservato con attenzione, in quanto possono

andare incontro molto più facilmente a neuropatie e ischemie. L'insieme di

questi fattori può concretizzarsi con la formazione di ulcere.

Basi biochimiche delle complicanze microvascolari e neurologiche

Le complicanze possono avere un destino molto diverso da soggetto a soggetto

e principalmente in soggetti che non hanno compensato bene la glicemia.

Sono stati identificati quattro tipi di alterazioni:

1. Attivazione della via dei polióli o dei poli alcoli, cioè la sintesi del sorbitolo

2. Glicazione delle proteine

3. Attivazione di alcuni tipi di PKC

4. Attivazione della via delle esosamine.

Via dei polioli

È presente in tutti i tessuti, ma la sua attivazione è maggiore nei tessuti

insulino indipendenti.

In condizioni normali viene poco battuta. Se il glucoso non viene fosforilato

viene ridotto a sorbitolo. Questo sorbitolo si forma attraverso la riduzione

operata dall'aldoso reduttasi che utilizza NADPH. Quindi si ha un calo di

NADPH. Si ha anche un passaggio in cui il sorbitolo viene ossidato a fruttoso da

un enzima NAD dipendente. La sintesi di fruttosio viene utilizzata dagli

spermatozoi, per avere una risorsa energetica per non competere con cellule di

altro tipo.

La produzione di sorbitolo ha anche altre finalità: una volta sintetizzato non

esce dalla cellula e quindi funziona da osmolita. Serve anche per ridurre le

aldeidi, che sono tossiche in quanto possono interagire con i gruppi amminici

delle proteine.

Uno dei siti in cui si possono vedere le conseguenze di un aumento del

sorbitolo è il cristallino, che si opacizza e porta a cataratta. Questo è dovuto ad

116

!

un'aumentata inbibizione del cristallino (perchè il sorbitolo funziona da

osmolita).

Anche la diminuzione dei livelli di NADPH ha delle conseguenze. Il glutatione

ossidato non può essere ridotto e la conseguenza è la diminuzione del potere

antiossidante delle cellule. Quindi ci sarà un aumentato stress ossidativo, con

le varie conseguenze, come la ridotta resistenza delle membrane. Del resto si è

visto che nella cataratta si ha un aumento di ponti disolfuro tra proteine

caratteristiche del cristallino, le cristalline. Questi aggregati proteici uniti da

ponti disolfuro causano l'opacizzazione.

È chiaro che di fronte all'attivazione di una via di questo tipo, normalmente

poco attiva, si è pensato di inibire l'attivazione dell'aldoso reduttasi. La terapia

inibente l'aldoso reduttasi ha avuto tuttavia scarsi risultati a livello vascolare.

Va detto che la formazione di fruttoso porta alla formazione di NAD ridotto, che

porta ad un aumento della respirazione mitocondriale ed ad un aumento dei

ROS.

Le cellule più colpite sono insulino indipendenti, perchè il glucoso entra in base

alla sua concentrazione nel circolo sanguigno e non è regolato dall'insulina.

Il gruppo chetonico del fruttoso può formare legami chetimminici con proteine,

e si è visto che il fruttoso ha capacità ancora maggiori del glucoso di formare

proteine glicate. 3/05/2013

Glicazione di macromolecole

In ogni momento una piccola percentuale di glucoso è in forma aperta ed il suo

gruppo aldeidico può reagire con gruppi amminici. Lo stesso vale per il

fruttoso, che in forma aperta possiede il gruppo chetonico libero. Quando si ha

un aumento di queste molecole, queste reagiscono con gruppi amminici.

Quindi per la legge dell'equilibrio, se si sottraggono dei reagenti in forma

aperta, questi verrano rimpiazzati. Quanto più alta è la concentrazione di

monosaccaridi, tanto più alto sarà il grado di glicazione.

La glicosilazione è un processo enzimatico, un esempio è nell'ER, dove vari

enzimi trasferiscono monosaccaridi. La glicazione, invece, è un processo non

enzimatico, che segue semplicemente la legge di azione di massa.

Praticamente tutte le proteine possono essere glicate, con le conseguenze più

varie. Anche in un soggetto non diabetico le proteine hanno un certo grado di

glicazione, ma tanto più è il loro numero, tanto maggiori e diversificate

saranno le conseguenze.

Per quanto riguarda il meccanismo, si forma un legame aldimminico tra un

residuo di lisina ed un monosaccaride. Si ha poi uno spostamento del doppio

legame formando il prodotto di Amadori. Fin qui le reazioni sono reversibili, per

cui se la glicemia scende, si può formare la proteina libera. Se l'iperglicemia

persiste, si formano le AGE (prodotti terminali della glicazione avanzata) o

prodotti di Maillard, che non sono più reversibili.

117

!

Le proteine glicate si trovano anche nei cibi, per esempio nell'abbrustolimento

del pane, del pollo, delle fette biscottate (zone marroni). Si osserva anche nel

raggrinzimento della pelle dell'anziano.

Le trasformazioni successive al prodotto di Amadori fanno delle reazioni (da

non sapere) che portano a composti piuttosto complessi, con anelli aromatici

eterociclici. Questi prodotti così complessi hanno dei doppi legami coniugati. I

composti con doppi legami coniugati hanno la caratteristica di assorbire la luce

visibile. Per questo vengono chiamati melanoidine ed hanno un colore scuro.

Durante queste reazione, pezzi di glucoso e di proteine possono staccarsi e

formare composti volatili, che contribuiscono all'aroma (nel caso del pane

appena formato).

Oltre a glucoso e fruttoso altri agenti glicanti sono il fruttoso-6P, pentosi e

qualunque monosaccaride che si accumuli.

Un classico prodotto di Amadori è l'emoglobina glicata. Inoltre proteine diverse

possono essere tenute insieme formando cross-links. Molecole che formano

questi legami crociati sono per esempio la N-carbossimetillisina o il gliossale

lisina dimero.

Ma è possibile anche una seconda possibilità: prima il glucoso o un altro

monosaccaride va incontro a processi ossidativi (anche mediati dal danno

provocato da raggi UV). Una molecola che ne può derivare è il gliossale, una

dialdeide, che può reagire con proteine.

Quindi il glucoso o prima reagisce con la proteina formando il prodotto di

Amadori, che poi viene modificato, oppure viene prima modificato e poi

reagisce con la proteina. Questo secondo processo è il processo dei gruppi

dicarbonilici intracellulari.

Questo non può interessare solo le proteine, ma anche gli acidi nucleici, che

possono portare a modificazioni di DNA e RNA. Ne consegue che il diabete, a

lungo andare, può provocare determinati tipi di tumori.

L'effetto finale della glicazione è che le proteine glicate possono diventare

immunogene, innescando processi autoimmuni. Quando si formano degli

AGE,le proteine glicate sono più suscettibili a processi ossidativi, che le

modificano ulteriormente, formando proteine glicossidate.

Inoltre le AGE possono interagire con recettori specifici (RAGE) e con degli

scavenger receptor. Le AGE vengono eliminate attraverso i reni. È possibile

inibire la formazione di AGE, mediante l'aminoguanidina, ma non è possibile

fisiologicamente perchè è tossica ed inibisce anche altre reazioni.

L'aminoguanidina è utile perchè si sacrifica al posto delle proteine, grazie ai

suoi gruppi amminici.

118

!

Gli effetti a lungo termine della glicazione sono diversi:

L'emoglobina glicata, ha un'aumentata affinità per l'ossigeno, causando

1. una lieve ipossia.

L'albumina glicata, che può uscire più facilmente dai vasi. In tal modo

2. richiama acqua e causa edemi.

Proteine del cristallino, portando a cataratta.

3. Proteine della matrice (collageno e altre proteine della matrice), che in

4. forma glicata sono eliminate più lentamente. Dato che la velocità con cui

sono sintetizzate rimane uguale, il risultato netto è che la quantità di

proteine della lamina aumenta, aumentando lo spessore della lamina.

Glicazione delle LDL, che sono più facilmente catturabili da parte degli

5. scavenger receptor. Per di più una volta glicate, sono anche più

facilmente ossidate, e possono più facilmente essere inglobate da

macrofagi e formando foam-cells. Per questo nel diabetico patologie

cardiovascolari sono più frequenti.

Il fattore di Von Willebrand glicato è più facilmente attivabile e causa una

6. maggiore adesione piastrinica.

La Na+/K+ ATPasi glicata lavora di meno, portando a problemi di tipo

7. neurologico.

Glicazione di vari fattori coinvolti nella coagulazione, che aumentano la

8. coagulabilità.

Proteine mieliniche, con minor conduzione.

9. Membrana plasmatica, con minore risposta infiammatoria.

10. Membrana degli eritrociti, con minor sopravvivenza e deformabilità.

11. Acidi nucleici , con maggiore incidenza di mutazioni.

12.

La formazione degli AGE, quindi, crea uno scompenso complesso a livello di

tutti i tessuti

Le complicanze tardive del diabete sono derivate sia dal diabete di tipo I che di

tipo II. Ciò che le provoca è l'iperglicemia.

Attivazione della PKC

Il diidrossiaceton-P aumenta, per l'aumentato apporto di glucoso. Questo è

precursore della formazione di trigliceridi. Le PKC atipiche in condizioni

fisiologiche sono normali trasduttori del segnale dell'insulina. Quelle classiche

partecipano allo sviluppo di complicanze tardive, in quanto limitano la

trasduzione del segnale mediato da insulina.

I ROS hanno anche la funzione di legare NO. La NADPH ossidasi produce

anione superossido e nell'endotelio causa vasodilatazioni. In situazioni di

iperglicemia, con la NOX interferisce la PKC causando una minor presenza di

NO, causando una contrazione.

119

!

Via delle esosamine

Si è visto che un'iperglicemia prolungata causa un'iperattivazione della via

delle esosamine. Il primo enzima è la glutamina-fruttoso-6P amidotransferasi

ed è iperattivato.

Tutti questi fattori portano alla comparsa di complicanze tardive. Ma questi

fattori non sono isolati, anzi, sono tutti collegati. Il collegamento sono i ROS.

In condizioni di diabete si aumenta il numero di elettroni (per l'aumentato

metabolismo del glucoso) e questo eccesso satura la catena respiratoria, che

rallenta. Anziché arrivare fino alla fine, escono dalla respirazione e formano dei

ROS. Globalmente in condizioni di diabete si ha un aumentato danno

ossidativo, perchè si ha un aumentato metabolismo del glucoso, della via dei

polioli. Anche gli AGE contribuiscono.

La poli-adenosil-ribosil-polimerasi (PARP) è un enzima che nel caso di un danno

al DNA (che si ha in condizioni di diabete) interviene aggiungendo diverse unità

di ADP-riboso a proteine associate alla cromatina. Fa questo staccando la

nicotinamide dal NAD ottenendo ADP-riposo. Poi prende un altro NAD e fa lo

stesso, per molte volte, sintetizzando catene di poli-ADP-riboso. Questa catena

può chiamare enzimi riparativi, ma se il numero di danni è eccessivo, la cellula

va incontro ad apoptosi. Il risultato finale è che un'aumentata produzione di

ROS, la poli-ADP-ribosil polimerasi causa un calo di NAD e ATP (perchè ci vuole

ATP per polimerizzare la catena). Il danno al DNA può essere comunque

causato anche da molti altri fattori. Però una volta che il danno si è creato, le

conseguenze sono le stesse.

Il calo di NAD rallenta la gliceraldeide-3P deidrogenasi e i composti a monte si

accumulano, tra cui la stessa gliceraldeide-3P. Che può aumentare la

concentrazione di diossiacetonfosfato, che forma trigliceridi. La gliceraldeide-3P

aumenta anche la concentrazione di metilgliossale, che porta alla formazione di

AGE.

Si accumula anche il fruttoso-6P, che attiva la via delle esosamine.

Aumenta anche la concentrazione di glucoso, che entra nella via dei polioli.

Quindi alla fin fine è possibile raggruppare tutte le cause delle complicanze

tardive sotto un'unica causa: il danno ossidativo.

Se si usano inibitori specifici della PARP, si riduce l'insorgenza di complicanze

tardive.

Quanto detto per l'iperglicemia, vale anche l'aumento di acidi grassi. Questi

producono del NADH, che rallenta la respirazione, forma ROS, si attiva PARP,

cala NAD e si attivano le vie che portano alle complicanze tardive.

120

! I RENI

Nel rene si distinguono due porzioni, una corticale ed una midollare. La parte

midollare è costituita da delle strutture piramidali, al cui interno si trovano il

glomerulo, associato al tubulo. Tutti i glomeruli si trovano nella corticale. Il

tubulo entra nella midollare. Il comportamento del nefrone è sempre lo stesso.

Arriva un'arteriola, che sfiocca in una rete capillare. Questa termina in

un'arteriola efferente che si allontana dal glomerulo. La rete capillare è filtrata

dal glomerulo. Dopo la capsula di Bowmann si ha una prima porzione del

tubulo, il tubulo convoluto prossimale. Dopo, il tubo ha un tratto discendente

che diventa ascendente a livello della ansa di Henle. Poi si ha il tubulo

convoluto distale, che confluisce, insieme ad altri tubuli, nel dotto collettore.

Questo è quello che poi sbuca in prossimità dell'apice della porzione midollare.

La funzione del nefrone (tubulo renale) è di filtrare il plasma. Il filtrato subisce

due tipi di trasformazioni: una prima parte viene assorbita, ma in parallelo si

ha un processo di secrezione.

Lo spazio che c'è tra i vasi sanguigni ed il glomerulo si chiama fluido

interstiziale.

I vasi sanguigni efferenti hanno un tragitto simile al nefrone e questo è

fondamentale per il corretto funzionamento del rene (vengono chiamati vasa

recta).

In sezione il tubulo distale è in prossimità del glomerulo. La rete capillare è

formata da cellule capillari con delle fenestrazioni tra di loro. Sono importanti

per la filtrazione. Intorno all'endotelio vi sono i podociti, cellule che avvolgono i

capillari, lasciando dello spazio tra di loro. Grazie ai loro pedicelli, partecipano

alla filtrazione. La capsula di Bowman è il tratto iniziale del tubulo. Nella parete

dell'arteriola afferente si trovano delle cellule iuxtaglomerulari. Sul tubulo

distale si trovano cellule della macula densa e sul glomerulo si trovano delle

cellule mesagiali, delle cellule muscolari lisce, che contraendosi possono

limitare la quantità di sangue filtrato.

L'apparato iuxtaglomerulare è costituito da questi tre tipi cellulari. L'insieme di

glomerulo, arteriola afferente ed efferente ed il tubulo distale è chiamato

corpuscolo di Malpighian.

Ogni giorno i reni filtrano 180 l di sangue. Questo filtrato viene per i 2/3

riassorbito a livello del tubulo convoluto prossimale, tanto che al giorno si

perde solo 1,5-2 l/giorno.

Nel tubulo convoluto prossimale vengono riassorbiti ioni, acqua, glucoso e

amminoacidi. Quindi una volta che il filtrato entra nella ansa di Henle, la

maggior parte del glucoso è stata riassorbita. Oltre a processi di assorbimento

si hanno processi di secrezione, per esempio ammoniaca e vari tipi di farmaci.

Il filtrato, ridotto di dimensioni (60 l/giorno) imbocca l'ansa di Henle.

121

!

L'osmolarità del filtrato varia. Nella parte iniziale il filtrato è isotonico al plasma

(300 mOsm). All'interno della midollare, l'osmolarità cresce, man mano che si

scende verso l'apice. Quando il filtrato imbocca la parte discendente dell'ansa

di Henle, la parete è più sottile, permeabile all'acqua e ai soluti. È chiaro che

man mano che il filtrato procede, per bilanciare l'perosmolarità esterna l'acqua

tende ad uscire. L'osmolarità cresce progressivamente per via della presenza

del NACl nello spazio interstiziale.

Quindi man mano che il filtrato passa nel tubulo, la sua osmolarità tende ad

eguagliare l'osmolarità extratubulare. Dopodichè l'ansa di Henle risale. Il tratto

ascendente è meno permeabile all'acqua e per ribilanciare l'osmolarità esterna

decrescente, esce NACl. Nella parte finale della branca ascendente il NaCl esce

attivamente con consumo di ATP. Questo fa sì che nel tubulo distale

l'osmolarità sia addirittura minore del plasma. Il gradiente che si crea nello

spazio interstiziale è dovuto proprio a questo trasporto attivo.

Nel tubulo convoluto distale, a differenza del tubulo prossimale, particolari

ormoni hanno un ruolo importantissimo.

Il filtrato, a questo punto, finisce nel dotto collettore, che passa attraverso la

midollare. Il dotto collettore è del tutto impermeabile all'acqua (a meno che

non intervenga l'ormone antidiuretico).

Queste 1200 mOsm/l a livello della porzione midollare sono dovute al

contenuto di NaCl e di urea.

I vari tratti dell'epitelio tubulare sono differenti: a livello del tubulo prossimale

vi sono cellule allungate, ricche di mitocondri e di microvilli. Questo perchè

devono svolgere un ruolo di riassorbimento. Il numero di mitocondri è dovuto

al fatto che il riassorbimento dipende anche dal consumo di ATP. Le cellule del

tubulo distale sono simili. Le cellule del tratto discendente e ascendente sono

invece piatte.

I vasa recta che circondano il nefrone sono fondamentali per il mantenimento

del gradiente osmolare. Il sangue, man mano che scende a livello della

midollare, aumenta la sua osmolarità, cedendo acqua e assumendo NaCl.

L'opposto si verifica nel tratto ascendente. 6/05/2013

L'andamento a U del nefrone fa sì che ci sia la possibilità di concentrare il

filtrato renale e poi di diluirlo. Questo meccanismo viene chiamato anche

effetto moltiplicatore controcorrente, perchè l'osmolarità aumenta.

Nel tubulo convoluto prossimale si ha un forte assorbimento di ioni e acidi, ed

è indipendente dagli ormoni. Invece i processi di assorbimento e secrezione del

tubulo convoluto distale sono regolati da ormoni.

122

!

In zone che tendono a dissipare il calore, si osserva una struttura ad U, perchè

l'arteria, che porta sangue più caldo è affiancata da una vena che procede in

senso opposto. Questa struttura è utile per trattenere il calore rilasciato

dall'arteria. Questo perchè questa struttura è funzionale al trattenere e a

riassorbire (calore, molecole...).

L'ultrafiltrazione

Grazie alle fenestrazioni dell'endotelio e agli spazi lasciati dai pedicelli dei

podociti, molte molecole, perlopiù idrosolubili, possono passare. Il fattore

limitante è la composizione della lamina basale, formata da

glicosamminoglicani. In quanto polianioni, lasciano passare sostanze cariche

positivamente o neutre, mentre si oppongono a sostanze cariche

negativamente. Per esempio l'albumina, che è ricca di cariche negative, viene

respinta. Altre molecole come l'emoglobina e la mioglobina possono passare

(normalmente non si trovano nelle urine, perchè non si trovano nel sangue, ma

solo in condizioni di danno muscolare o emolisi intravascolare).

A livello del singolo nefrone, il processo di filtrazione avviene dal sangue al

nefrone e non viceversa grazie al fatto che la risultante delle pressioni ha

questa direzione (pressione osmotica, idrostatica da un lato, e pressione

arteriosa e osmotica dall'altro).

Molte molecole vengono trasportate in simporto con il sodio, a livello delle

cellule tubulari.

Sia negli enterociti che nelle cellule tubulari renali si ha un simporto sodio/

glucoso, che poi esce mediante GLUT2.

Accanto al riassorbimento di varie molecole in cotrasporto con il sodio, il

bicarbonato viene riassorbito o meno a seconda del rapporto acido-base. Sia

all'interno che sulla membrana delle cellule tubulari è presente la carbonico

anidrasi. La CO2 reagisce con acqua formando acido carbonico che dissocia. Il

bicarbonato va nel sangue ed il protone va nel fluido tubulare. In condizioni di

acidosi, viene accelerata la produzione di bicarbonato e protoni. Qui i protoni

vengono in contatto con il bicarbonato che viene continuamente filtrato. Così a

questo punto si può riformare CO2 e acqua. La CO2 diffonde nel tessuto e

l'acqua viene espulsa. L'acqua in questo caso viene espulsa per espellere

protoni.

Il trasporto del fosfato è uno dei pochi processi del tubulo convoluto prossimale

che viene regolato da un ormone, il paratormone. Il paratormone, quando

aumenta in circolo, favorisce un'aumentata perdita di fosfato. Dopo essersi

associato al suo recettore, attiva la via di segnalazione della PKA, che attiva

l'internalizzazione dei trasportatori per il fosfato dalla membrana luminale del

tubulo renale. Il paratormone, sostanzialmente ha la funzione di aumentare il

livello di calcio, che nel sangue si trova sotto forma di fosfato di calcio. Quindi

per ottenere calcio, bisogna eliminare fosfato.

123

!

Quando l'acido urico in circolo aumenta, nell'85% dei casi si ha un difetto a

livello di vari trasportatori. Per abbassare il livello di urato, si utilizza il

probenecid, una molecola che inibisce i trasportatori di urato, che limitano il

suo riassorbimento.

Le proteine che passano attraverso i glomeruli, vengono riassorbite per

pinocitosi e demolite nei lisosomi delle cellule tubulari. Gli aminoacidi che ne

derivano passano poi nel circolo sanguigno.

Trasporto di farmaci

I farmaci possono essere estremamente diversi: cationi, anioni, etc.

A livello delle cellule tubulari vi sono vari trasportatori per cationi e anioni

organici o proteine di fase 3, grazie ai quali è possibile effettuare sia una

eliminazione sia un riassorbimento (a seconda del farmaco, delle sue

concentrazioni, etc.)

Una volta che nel tubulo prossimale si sono riassorbiti i 2/3 del filtrato, nella

porzione discendente dell'ansa di Henle la composizione cellulare cambia. Non

si trovano più cellule con microvilli, ma cellule piatte. A livello di queste cellule

prevale la fuoriuscita di acqua dal filtrato e l'entrata di ioni (causando un

aumento dell'osmolarità del filtrato).

Nel tratto ascendente, invece, si ha un primo tratto fatto da cellule sottili, che

però si oppongono al passaggio dell'acqua ma lasciano passare NaCl e altri

ioni. Nel tratto spesso vi sono però cellule simili a quelle del tubulo prossimale.

Si tratta di cellule ricche di mitocondri. È presente la Na/K ATPasi. Ma hanno

altre caratteristiche:

• Sul versante luminale si ha un trasportatore NCK (sodio, cloruro,

potassio). È un trasportatore passivo, per quanto sfrutta il gradiente

creato dalla Na/K ATPasi. Fa entrare sodio, potassio e cloruro. Il sodio poi

uscirà mediante la Na/K ATPasi mentre potassio e cloruro usciranno

mediante altri trasportatori e canali.

• Hanno giunzioni strette tali da non permettere il passaggio di acqua.

Questo fa sì che man mano che si sale l'osmolarità diminuisca

progressivamente.

A questo punto si ha un filtrato notevolmente diluito, a livello del tubulo

distale. Qui si trovano:

1. Le cellule P (principali), che sono soggette all'azione dell'aldosterone, o

mineralcorticoide, in quanto è prodotto dalla corteccia surrenale e altera

il contenuto di minerali a livello del sangue.

2. Cellule I (interstiziali, o intercalate).

124

!

Cellule principali

In queste cellule si osserva la presenza di trasportatori per sodio e potassio

sulla membrana luminale e sulla membrana basale (sangue) si ha la Na/K

ATPasi. In mancanza di aldosterone queste lavorano poco. Se è invece

presente, si attiva il canale ENAC e si attiva anche la Na/K ATPasi. Aumenta

anche il ciclo di Krebs e la respirazione mitocondriale, per produrre ATP. In

presenza di aldosterone viene quindi eliminato K e riassorbito Na, che entra in

circolo. Un altro fattore che viene rilasciato in circolo è il peptide natriuretrico

atriale (ANP), che inibisce la secrezione di aldosterone. Se si ricapta il sodio,

nel circolo sanguigno questo si porta dietro Cl, che si porta dietro acqua.

Cellule I

Partecipano al controllo dell'equilibrio acido-base. Come nelle cellule tubulari

prossimali entra in gioco la carbonico anidrasi, ma la differenza è che i protoni

vengono eliminati mediante una H+ ATPasi.

Bisogna tener presente che il controllo del pH è esercitato da anche altri

sistemi tampone, come il tampone fosfati, o l'ammoniaca che viene eliminata,

che può servire per legare protoni in eccesso in situazioni di acidosi.

A livello del tubulo convoluto prossimale, gli altri ioni, come calcio, magnesio,

etc, vengono riassorbiti, indipendentemente dagli ormoni. Nel tubulo distale,

invece, il paratormone, al contrario di quanto fa nel tubulo prossimale, stimola

l'incorporazione sulla membrana di proteine canale per il calcio. Quindi il calcio

entra maggiormente.

Poi si ha tutta una serie di pompe e trasportatori che permettono il passaggio

di calcio nel sangue.

Dotto collettore

È impermeabile all'acqua, in quanto sono assenti le acquaporine. In condizioni

normali, l'urina rimane diluita perchè l'acqua non viene riassorbita. Nella

membrana basolaterale si trovano delle acquaporine espresse in maniera

costitutiva, però sul versante luminale non sono presenti acquaporine, in

particolare l'acquaporina-2, che si trova in vescicole, controllate dall'ormone

antidiuretico. L'ormone antidiuretico attiva la via di PKA che fosforila e attiva le

acquaporine-2 che vengono trasferite sulla membrana luminale e l'acqua può

passare. Nel momento in cui si ha l'incorporazione di queste acquaporine, si ha

un flusso massivo dal lume al fluido interstiziale e di qui nel sangue.

L'urea, che può sembrare un prodotto di scarto, viene riciclata. L'ADH attiva

l'espressione di un trasportatore per l'urea. L'urea riassorbita passa nel fluido

interstiziale e torna nella porzione midollare a livello dell'ansa di Henle,

aumentandone l'osmolarità. Circa 1/6 o anche di più dell'iperosmolarità è

causata dall'urea.

125

!

Ghiandole surrenali

Si distinguono diverse porzioni. La porzione più interna è la midollare, che è

responsabile della produzione di catecolammine, cioè noradrenalina e

adrenalina. La parte esterna è la corteccia, dove si trovano diverse porzioni. La

più interna è la reticolare, poi si ha la fascicolata e poi la zona glomerulosa.

Queste tre sono preposte alla sintesi di diversi tipi di ormoni, come gli ormoni

androgeni, i glucocorticoidi ed i mineralcorticoidi.

Glicocorticoidi - zona fascicolare

Per i glicocorticoidi bisogna considerare un asse ipotalamo-ipofisi-surreni (zona

fascicolata).

Un 10% delle cellule dell'adenoipofisi produce la proopiomelanocortina. Questa

deriva dall'espressione di un gene costituito da una sequenza segnale, un

peptide non ben identificato, un peptide di giunzione, ed una zona che traduce

l'ACTH, l'ormone adrenocorticotropo. Se si frammenta l'ACTH, si ottiene l'MSH,

l'ormone che stimola i melanociti. Poi si ha infine un ultimo tratto, che

produce la beta-lipotropina, che se rotta in pezzi più piccoli, si produce la beta-

endorfina, un peptide oppioide. Quindi la proopiomelanocortina produce

diversi ormoni.

Le cellule corticotrope, demoliscono quindi la proopiomelanocortina per

ottenere diversi ormoni. Però in realtà la proopiomelanocortina viene prodotta

da diversi tessuti, perchè può dare vita a diversi ormoni. Il fatto che la

proopiomelanocortina origini la melanocortina, dimostra che in soggetti in cui

si ha un danno alla corteccia delle surreni, dato che si ha un feedback negativo

da parte dei glicocorticoidi, che inibiscono la produzione di

proopiomelanocortina, si ha un'elevata produzione di proopiomelanocortina: il

morbo di Addison. In soggetti affetti da questo morbo si hanno vari problemi,

come diarrea, crampi intestinali, astenia e, in particolare, iperpigmentazione di

alcune zone del corpo. Questo perchè l'ACTH produce anche l'MSH.

Danni alle surreni possono derivare da fattori genetici, da tubercolosi, o da

processi emorragici.

Proprio il nome proopiomelanocortina identifica i vari composti che può

originare.

La produzione di proopiomelanocortina è stimolata da un ormone ipotalamico,

il CRH, l'ormone che induce il rilascio di corticotropina.

L'ormone antidiuretico (arginina vasopressina, o ADH) può interagire con le

cellule corticotrope, interagendo con un particolare tipo di recettore, distinto da

quello che induce l'espressione dell'acquaporina-2 nel nefrone. Questo

recettore attiva il rilascio di calcio che stimola il rilascio di ACTH.

126

!

Ma cosa induce il rilascio di CRH? Farmaci come i glicocorticoidi, hanno vari

effetti, ma che si possono riassumere come una risposta a stress di tipo

cronico. Ma vi sono varie situazioni che possono indurre il rilascio di CRH, come

infezioni, paura, freddo, ipoglicemia, emorraggie, ipossia, dolore, depressione,

etc.

Il cortisolo, un glicocorticoide, può inibire sia la produzione di ACTH nell'ipofisi

che la produzione di CRH nell'ipotalamo.

L'ADH, inoltre, stimola l'ipofisi a produrre ACTH. Allo stesso tempo, il cortisolo

va a inibire indirettamente la produzione di ADH. Anche l'ANF va ad inibire la

secrezione di ACTH.

I peptidi oppioidi endocannabinoidi vanno ad inibire la produzione di CRH.

È un sistema che si amplifica, in quanto bastano nanogrammi di CRH per

indurre la secrezione di microgrammi di ACTH, che induce la produzione di

milligrammi di cortisolo, che è quello che si osserva nel sangue.

Anche l'ACTH ha un andamento circadiano. Il picco si ha nella mattina presto e

il minimo intorno a mezzanotte. 7/05/2013

Nelle surreni

L'ACTH si lega al suo recettore e attiva la via di PKA. Questa ha vari bersagli. Il

fine è di aumentare la sintesi di glicocorticoidi, che vengono sintetizzati a

partire dal colesterolo. Quindi si deve aumentare la quantità di colesterolo.

Dato che poi gli ormoni glicocorticoidi sono lipofili non esistono vescicole di

esocitosi, in quanto possono passare nelle membrane.

Il 20% del colesterolo viene sintetizzato, mentre la restante parte viene

assorbita dalle LDL. Si ha anche un terza fonte, secondaria, che è la lisi del

colesterolo esterificato all'interno della cellula. Infatti uno degli effetti della PKA

che è stato ben individuato è l'attivazione della colesterolo esterasi (formando

colesterolo e un acido grasso liberi).

L'aumento di colesterolo deve essere usato per la sintesi di glicocorticoidi. Per

fare questo, il colesterolo si deve legare alla proteina STAR (proteina che

regola in maniera acuta la sintesi di steroidi). Affinchè vengano sintetizzati

glucocorticoidi, la STAR deve far entrare il colesterolo nel mitocondrio. Nella

matrice si ha un citocromo p450, il citocromo p450 scc (side chain cleavage).

Questo citocromo rompe la catena isottilica. L'enzima lavora in due tempi.

Nella prima fase si vede il suo ruolo di citocromo p450, in quanto inserisce due

atomi di ossigeno in C20 e C22, formando diidrossicolesterolo e producendo

due NADPH.

127

!

Il citocromo scc utilizza l'adrenodossina e l'adrenodossina reduttasi per

trasferire elettroni al NAD. Poi lo stesso enzima rompe il legame tra i due

carboni ossigenati ottenendo l'aldeide isocapronica, che potrà essere poi

convertita in acido isocapronico, e il pregnenolone, il progenitore dei

glicocorticoidi.

A questo punto il pregnenolone esce dal mitocondrio, passa nell'ER, dove

subisce delle trasformazioni enzimatiche, mediate perlopiù da citocromi p450.

Forma così deossicortisolo, che torna nel mitocondrio e diventa infine cortisolo.

Prima di formare deossicortisolo può formare anche il progesterone, che però

nelle cellule della fascicolata prosegue nella via di sintesi dei glicocorticoidi.

Il pregnenolone è un precursore per tutti gli ormoni steroidei, e si segue

questo meccanismo in tutti i tessuti secernenti ormoni steroidei.

[D48 da non sapere i passaggi, sapere in particolare le strutture del cortisolo,

dell'aldosterone, del pregnenolone e del progesterone]

Nella zona reticolare si trovano anche ormoni pseudo androgeni, come il DHEA,

diidroepiandrosterone, che viene prodotto in fasi successive alla pubertà. Non

ha funzione androgenica, ma ha un ruolo nella crescita dei peli ascellari e

pubici.

L'ACTH ha anche un effetto trofico sulle cellule della surrenale. Quindi se per

vari motivi si ha un impedimento alla secrezione di ACTH, si ha una riduzione

di volume della zona fascicolata e della zona reticolare (l'ACTH regola anche

questa zona).

Una volta che il cortisolo passa nel sangue, essendo piuttosto liposolubile, deve

essere trasportato da proteine. Una di queste é la CBG. Una piccola parte nel

trasporto ce l'ha anche l'albumina. Il CBG lega con uguale affinità sia i glico

che i mineralcorticoidi.

L'emivita di un glicocorticoide è di 1-2 ore. Finchè viaggia legato al CBG, il

cortisolo non ha alcun effetto ormonale.

Vi sono recettori per i glicocorticoidi praticamente su tutti i tessuti. L'ormone si

stacca dalla proteina, passa la membrana plasmatica ed interagisce con il suo

recettore, che si trova nel citoplasma. Nel momento in cui l'ormone si lega al

recettore, la hsp si allontana dal recettore. Due recettori attivi dimerizzano e

passano nel nucleo, dove interagiscono, sul DNA, con elementi di risposta ai

glicocorticoidi (GRE). Questo legame porta ad un'aumentata o ridotta

espressione.

I recettori

Fondamentalmente possiamo individuare due diversi tipi di recettori: un

recettore alfa, ed uno beta.

Il recettore alfa è in grado di riconoscere tutti i glicocorticoidi, mentre il beta

non ne riconosce nemmeno uno. Il beta riconosce solo una molecola che non è

endogena, ma è un farmaco, il fimepristone (RU 486).

128

!

I recettori alfa, attivati, formano un omodimero ed entrano nel nucleo, dove

modulano la trascrizione.

Se invece si attiva un recettore alfa che forma un eterodimero con un recettore

beta, questo eterodimero alfa beta una volta entrato nel nucleo non si lega a

nessun elemento di risposta.

Le subunità alfa e beta derivano dallo stesso gene, ma si sono differenziate per

splicing alternativo.

Nel caso in cui due recettori alfa dimerizzino:

L'omodimero si lega a GRE, determinando l'attivazione di tutta una serie

• di geni.

L'omodimero si lega ad un altro elemento di risposta, nGRE, elemento di

• risposta negativo, determinando un'inibizione dell'espressione di

determinati geni. Questo è un altro modo per reprimere l'espressione

(oltre alla formazione dell'eterodimero alfa beta).

La singola subuntà alfa può complessarsi a diversi fattori di trascrizione,

• come AP1 (l'eterodimero Jun-Fos), NFKB o CREB. Questi tre sono

proteine coinvolte nell'espressione di diversi geni che codificano per

proteine infiammatorie, come le citochine. Il risultato di questo legame è

la repressione di questi geni. L'attivazione di NFKB, ad esempio, è

importante nella risposta infiammatoria. Un'alternativa è che il recettore

si lega ad una GRE, attivando la sintesi di Ikb, che formerà un trimero

inattivo. Di qui si vede la principale funzione dei glicocorticoidi, che

agiscono da antinfiammatori.

Vari tipi di stimoli, come le MAPK, un aumento di calcio, etc. Possono attivare

GRE, che ha un effetto antinfiammatorio.

Un altro gene la cui espressione viene aumentata è il gene codificante per

l'annessina-1 che impedisce la trasformazione dell'acido arachidonico in

prostaglandine e leucotrieni. In condizioni di infiammazione, l'acido

arachidonico viene preso dai fosfogliceridi e viene convertito da delle

ciclossigenasi. I farmaci antinfiammatori non steroidei, come l'aspirina,

impediscono questa trasformazione.

Oppure l'acido arachidonico può formare leucotrieni da delle lipossigenasi. I

leucotrieni sono responsabili dello shock anafilattico.

L'annessina-1 è una proteina che inibisce il distacco di acido arachidonico dai

fosfogliceridi.

Nel caso in cui il recettore si leghi ad una sequenza nGRE, tra i fattori più

importanti che vengono inibiti si ha che, nelle cellule ipofisarie ed ipotalamiche,

l'ormone legato al recettore va ad interagire a sequenze nGRE codificanti la

POMC ed il CRH.

Inoltre, come già detto, inibiscono la risposta infiammatoria.

129

!

Effetti metabolici del cortisolo

Il cortisolo, come tutti i glicocorticoidi, appartiene alla famiglia di ormoni che

inducono iperglicemia.

Innanzitutto il cortisolo induce un'aumentata gluconeogenesi (a partire da

aminoacidi). Mentre in alcuni tessuti stimola la sintesi di proteine, in altri

tessuti come il muscolo e l'osso si ha un'elevata proteolisi, che porta

aminoacidi al fegato. Questi aminoacidi devono perdere azoto e quindi i

glicocorticoidi inducono anche un potenziamento del ciclo dell'urea. L'aumento

di glucoso che ne deriva porta ad un aumento della sintesi di glicogeno.

Inoltre si ha un'aumentata lipolisi, che porta ad un minore utilizzo di glucoso e

ad una minore tolleranza all'insulina.

Chiaramente una demolizione delle proteine a livello osseo causa anche

osteoporosi.

I glicocorticoidi vengono rilasciati in condizioni di stress, ma anche se hanno un

effetto ritardato possono durare più a lungo. Per questo il concetto è rendere

maggiormente disponibili sostanze da usare in tali condizioni.

Altri effetti:

Diminuzione del livello di ormoni come GH, LH/FSH, etc.

1. Riduzione della fatica

2. Aumento della secrezione gastrica ed inibizione della produzione di muco

3. che protegge la mucosa gastrica.

Stimolazione della sintesi del surfattante polmonare

4. Ridotta attività di osteoblasti ed aumentata attività degli osteoclasti

5. (degradazione dell'osso)

Minore sintesi di collagene (aumentata fragilità dei vasi)

6. Minor assorbimento di calcio, aumento di escrezione di calcio (aumentata

7. osteoporosi)

Inibizione della proliferazione dei linfociti, dei linfonodi, della milza, del

8. timo, etc. (Riduzione della resistenza immunitaria)

Debole effetto sull'equilibrio idro-elettrolitico. In piccola misura i

9. glicocorticoidi possono avere un effetto simile all'aldosterone, che stimola

la ricaptazione a livello del tubulo convoluto distale di Na, Cl e acqua.

Questo determina un'espansione del volume sanguigno e quindi della

pressione.

Morte neuronale e depressione.

10.

130

!

Effetti antinfiammatori dei glicocorticoidi

Aumentata espressione di lipocortina o annessina-1, inibitore della

1. fosfolipasi A2 che stacca l'acido arachidonico. Quindi inibendo questo

enzima l'acido arachidonico non si puó staccare e non può essere

convertito in prostaglandine e leucotrieni.

Ridotta espressione di una ciclossigenasi, la COX2. COX2 è un enzima

2. inducibile ed è ritenuto l'enzima più importante degli stati infiammatori

(agiscono mediante nGRE).

Riduzione dell'espressione della NO sintasi inducibile (iNOS), che è

3. proprio l'enzima che viene attivato in stati infiammatori. Un soggetto con

un'infiammazione elimina con le urine nitriti e nitrati perchè l'NO tende a

trasformarsi in nitrito e nitrato.

Sindrome di Cushing:

È una sindrome legata a tumori a carico delle surrenali, per cui si producono

maggiori quantità di glucocorticoidi, la cui regolazione a feedback sfugge da

ogni controllo, o dalla somministrazione prolungata di glucocorticoidi.

In questi soggetti si esprimono tutti i sintomi che derivano da una iperattività

dei glicocorticoidi.

Aumento del volume della faccia (faces lunare), per un aumento del

1. tessuto adiposo. Nonostante la diminuzione di adipe negli arti, si osserva

aumento di adipe sul dorso, sul volto e sull'addome.

Gibbo, il gibbo di bufalo.

2. Osteoporosi per un'aumentata demolizione delle proteine dell'osso.

3. Danno al cuore, perlopiù per l'azione dei mineralcorticoidi, che

4. aumentano la massa di sangue.

Obesità addominale.

5. Aumento della probabilità di sviluppare diabete

6. Diminuzione della massa muscolare.

7. Lividi, ulcerazioni cutanee e scarsa riparazione dei tessuti.

8.

131

! 8/05/2013

Mineralcorticoidi - zona glomerulare

Il nome è dovuto al fatto che regolano il volume di acqua ed elettroliti tra urine

e sangue. [struttura aldosterone da sapere].

L'aldosterone è il principale mineralcorticoide.

L'ACTH non ha un ruolo di rilievo sui mineralcorticoidi. Qui entra in gioco il

sistema renina-angiotensina.

L’apparato iuxtaglomerulare, è costituito da cellule iuxtaglomerulari, perchè

stanno vicino al glomerulo, o cellule granulari, che sono delle cellule muscolari

lisce modificate che si trovano in prossimità dell'arteria afferente.

Oltre a queste, abbiamo delle cellule che rivestono la parete del tubulo

convoluto distale. Infatti il tubulo convoluto distale, in una sua porzione si infila

in un punto tra l'arteria afferente e l'arteria efferente. In questo punto si

trovano delle cellule mesangiali extraglomerulari.

A livello del glomerulo, oltre alle cellule endoteliali e ai podociti si trovano delle

cellule mesangiali intraglomerulari, che sono anch'esse delle cellule muscolari

lisce che regolano l'afflusso di sangue.

Dietro determinati stimoli le cellule iuxtaglomerulari rilasciano renina in circolo.

La renina una volta arrivata in circolo ha come substrato una proteina prodotta

dal fegato, l'angiotensinogeno. Grazie all'azione proteolitica della renina,

l'angiotensinogeno viene convertito in angiotensina I. Gli angiotensin

converting enzyme (ACE) tagliano un ulteriore legame peptidico, formando

angiotensina II. L'angiotensina II stimola la produzione di aldosterone,

legandosi a dei recettori della regione glomerulosa.

L'angiotensina II ha anche altri effetti: il nome infatti indica anche uno stimolo

ipertensivo. Infatti è un importante vasocostrittore. Un altro importante effetto

è quello di agire sui centri della sete del cervello, stimolando un aumentato

desiderio di bere, per idratarsi ed anche un aumentato desiderio ad assumere

cibi salati.

Lo stimolo al rilascio di renina può essere vario:

Una diminuzione della pressione del sangue.

1. Una diminuita concentrazione di Na e Cl a livello del tubulo convoluto

2. distale, percepita dalle cellule della macula densa, che stimolano le

cellule iuxtaglomerulari. Questa diminuita concentrazione significa che

meno sangue arriva al glomerulo, meno sangue viene filtrato e quindi si

hanno meno ioni.

Stimolazione dei recettori beta adrenergici. Nel circolo sanguigno vi sono

3. dei barocettori, cioè dei sensori che registrano la pressione del sangue.

Questi mandano dei segnali adrenergici all'apparato iuxtaglomerulare,

che si concretizzano in un aumento di cAMP nelle cellule

iuxtaglomerulari. Questo induce un'aumentata secrezione di renina.

132

!

Tutto ciò che stimola il rilascio di renina ha una correlazione con l'aumento

della pressione.

L'aldosterone agisce soprattutto a livello del tubulo distale e dei dotti collettori,

inducendo un riassorbimento del sodio, aumentando il suo sistema di

trasporto. Naturalmente il Na tornando nel sangue porta con se il Cl e NaCl

attira acqua. Questo genera un aumento di pressione nell'arteriola efferente e

nei grossi vasi. Quando si ripristinano le condizioni normali di pressione, la

secrezione di renina diminuisce. Però l'aldosterone non va a ridurre la

secrezione di renina. Il segnale inibente è un segnale pressorio, che si ha solo

quando la pressione torna a livelli normali.

Accanto all'angiotensina II un altro stimolo è l'aumento di K, che però agisce

aumentando, collaborando con l'angiotensina II, lo stimolo a produrre

aldosterone. Questo perchè l'aldosterone oltre a stimolare l'assorbimento di

Na, stimola anche un'aumentata secrezione di K.

Un aumento di K e di angiotensina II normalmente sinergizzano.

Si è visto che l'angiotensina II è soggetta ad azione di altre due proteasi: può

perdere un residuo al C e all'N terminale. Queste due forme costituiscono

l'angiotensina III e IV, i cui ruoli non sono ancora stati identificati.

Il peptide natriuretico invece stimola la diuresi (ANP), quindi è abbastanza

logico che tra i suoi effetti vi sia un'inibizione della produzione di aldosterone.

Stabilito che lo stimolo fondamentale è il calo pressorio, è chiaro che

l'angiotensina II lavori anche nel senso della vasocostrizione, che collabora ad

aumentare la pressione. Con la stessa finalità si ha anche l'induzione della

sete, perchè un soggetto disidratato produrrà più angiotensina.

Il recettore per l'angiotensina sulle cellule glomerulose, genera un aumento di

IP3 e della PKC che portano ad un aumento del calcio e ad un'aumentata

fosforilazione. Il calcio entra anche dai canali del calcio voltaggio dipendenti,

oltre che dai depositi intracellulari. Questo aumento di calcio attiva anche, oltre

a PKC, la CAM-chinasi. Viene aumentata anche la sintesi di enzimi necessari

per la sintesi di mineralcorticoidi, tra cui STAR. Viene aumentato il legame con

lipoproteine. Nei mitocondri si ha la trasformazione del colesterolo in

pregnenolone ed in progesterone. A questo punto il progesterone segue

un'altra via che porta alla formazione di mineralcorticoidi, in particolare di

aldosterone che è il principale.

Anche l'angiotensina II ha un effetto trofico, in quanto in sua presenza

aumenta la proliferazione e quindi il volume della zona glomerulosa.

L'angiotensina stimola anche la secrezione di ADH, l'ormone antidiuretico, che

stimola il riassorbimento di acqua come tale, per riportare l'osmolarità del

sangue a livelli più bassi e difendersi da un’eventuale iperosmolarità.

133


ACQUISTATO

1 volte

PAGINE

158

PESO

916.17 KB

AUTORE

Fabbro92

PUBBLICATO

+1 anno fa


DESCRIZIONE APPUNTO

Questo esame consiste in una "compilation" di argomenti scelti dal professore, ritenuti importanti per un medico, ed approfonditi dal punto di vista biochimico e clinico (alcune parti sono state spiegate in modo più approfondito qui che in Anatomia II o Fisiologia):
1) Le specie reattive dell'Ossigeno (ROS);
2) Il metabolismo del ferro
3) Metabolismo dei muscoli;
4) Metabolismo del sistema nervoso;
5) Biochimica della digestione;
6) Biochimica del diabete;
6) Biochimica degli ormoni;


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in medicina e chirurgia (ordinamento U.E. - 6 anni) (ORBASSANO - TORINO)
SSD:
Università: Torino - Unito
A.A.: 2013-2014

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Fabbro92 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Biochimica speciale e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Torino - Unito o del prof Ghigo Dario Antonio.

Acquista con carta o conto PayPal

Scarica il file tutte le volte che vuoi

Paga con un conto PayPal per usufruire della garanzia Soddisfatto o rimborsato

Recensioni
Ti è piaciuto questo appunto? Valutalo!

Altri appunti di Corso di laurea magistrale in medicina e chirurgia (ordinamento u.e. - 6 anni) (orbassano - torino)

Istologia - Appunti
Appunto
Biochimica e biologia molecolare - duplicazione del DNA
Appunto
Appunti di Splancnologia - Anatomia II
Appunto
Peritoneo, Anatomia
Appunto