Domande esame di biochimica degli alimenti e malattie metaboliche

Domande Prinetti

Effetti iperglicemia in paziente diabetico

La situazione metabolica del diabete è simile a quella del digiuno: il rapporto glucagone/insulina è a favore del glucagone. Le cellule non usano glucosio, quindi non c’è glicolisi, glicogenosintesi, lipogenesi. È attivata la gluconeogenesi. Nei tessuti periferici (muscolo, tessuto adiposo) manca l'espressione di GLUT4 quindi non assumono glucosio, quindi è scarsa la scorta di glicogeno muscolare. Il tessuto adiposo, in assenza di glucosio pensa di essere in condizione di digiuno e vengono idrolizzati i TG da lipasi tessutale e aumenta la presenza di acidi grassi liberi nel sangue, quindi si ha una dislipidemia.

Avere una quantità di acidi grassi in circolo comporta una beta ossidazione e si accumula acetil-CoA che viene usato per la chetogenesi, quando i corpi chetonici in circolo sono troppi si ha una chetoacidosi, diminuzione del pH ematico. L'iperglicemia inoltre provoca la glicazione di proteine tissutali come ad esempio l'emoglobina. Infine l'iperglicemia attiva una serie di vie metaboliche come la via dei polialcoli provocando un accumulo di sorbitolo che richiama una grossa massa d’acqua e provoca edemi che causano infiammazione. Infatti il diabetico ha nefropatia, neuropatia, sviluppa cecità. Inoltre, se abbiamo superato la concentrazione di glucosio nel sangue di 200 mg/dl si ha una perdita di glucosio nelle urine (glicosuria) che comporta una grande perdita di acqua con le urine che provoca disidratazione.

LCAT

La conversione del colesterolo libero a esterificato nelle lipoproteine viene effettuato da LCAT. Questo enzima ha come donatore di acido grasso un fosfolipide che è la lecitina (fosfatidilcolina). La fosfatidilcolina più affine a LCAT è quella che ha un acido grasso polinsaturo in posizione sn2, come acido grasso linoleico. (Questi acidi grassi vanno introdotti con la dieta). LCAT è sintetizzato dal fegato e attivato dall’APOA1.

Fenilchetonuria

È una malattia metabolica dovuta al deficit dell’enzima phe idrossilasi che trasforma la Phe in Tyr. Ci sono due conseguenze: la tirosina diventa un amminoacido essenziale, e la Phe non viene catabolizzata. Nel fegato in realtà c’è una transaminasi (che è quella della tirosina) che può transaminare la Phe e si forma il fenilpiruvato, questo non può essere catabolizzato rompendo l’anello ma viene catabolizzato con metodi alternativi (rimane l’anello). Può essere escreto nelle urine oppure viene trasformato in altre molecole come il fenillattato, oppure può perdere CO₂ e diventare fenilacetato, oppure essere coniugato con la glutammina a dare fenilacetil-glutammina e tutte queste molecole sono escrete con le urine.

Il problema della fenilchetonuria è quello di avere 20 mg/dl invece che 2 mg/dl di Phe nel sangue -> iperfenilalaninemia. Altri pazienti non hanno deficit della phe idrossilasi ma manca l’attivazione da parte della biopterina. La dieta prevede riduzione di Phe e alto contenuto di Tyr.

Alti livelli di Phe causano: ritardi mentali perché non si sviluppa il cervello e si perde la mielina, non si produce ATP e NADPH e il cervello ha un deficit di energia, è impedita la sintesi di acidi grassi che sono fondamentali per formare la guaina mielinica e la Tyr è precursore delle melanine e quindi si ha una depigmentazione della pelle, peli, capelli.

Bilancio azotato

Gli aminoacidi sono la principale fonte di azoto per l’organismo per sintetizzare AA, gruppo eme e basi azotate e dobbiamo ripristinare 0,8/1 g di proteine per kg di peso corporeo al giorno e questo perché viene perso azoto quotidianamente sotto forma di urea 20 g al giorno e ammonio e acido urico. Quindi il fabbisogno di proteine dipende da quanta urea perdo, se perdo 20 g/die devo rimpiazzare 10 g di N e devo mangiare 62 g di proteine.

Il bilancio azotato può essere uguale a 0 se 10 g N assunti sono compensati da 10 g di azoto persi. E questo bilancio è tipico di una persona adulta e in buona salute. Il bilancio azotato negativo è se N assunto è minore di N perso, e siamo in una situazione di malnutrizione. Solitamente si riesce a mangiare quasi sempre 60 g di proteine, ma se io assumo questa quota ed è carente in AA essenziali allora vado in bilancio azotato negativo. Se una persona non è né in crescita né in allenamento e assume il doppio delle proteine perderà anche il doppio dell’urea quindi rimane in bilancio azotato zero.

In caso in cui le persone siano in crescita, gravidanza o allenamento il bilancio azotato diventa positivo perché N assunto è maggiore di N eliminato e N assunto in più viene usato per la crescita (sintesi di nuove proteine).

Chetoacidosi nel diabete

Nel fegato avere un'enorme quantità di acidi grassi comporta una loro beta-ossidazione. Si accumula acetil-CoA che viene utilizzato per la sintesi di corpi chetonici, che se sono in eccesso provocano chetoacidosi, diminuzione del pH ematico. Con una buona alimentazione la concentrazione di corpi chetonici è giusta, in condizioni di chetosi fisiologica i corpi chetonici sono usati dal cervello come fonte di energia, mentre nella chetoacidosi diabetica c’è una concentrazione troppo alta di corpi chetonici che vengono prodotti per eccesso di acetil-CoA. E può causare crisi chetoacidosica che porta a morte o coma.

Regolazione sintesi colesterolo

Il colesterolo si può sintetizzare con una sintesi endogena e avviene nel citoplasma e richiede acetilCoA (per avere acetilCoA nel citoplasma bisogna far sì che ossalacetato e acetilCoA si uniscano a dare citrato poi questo viene esportato dal mitocondrio al citoplasma e grazie a una citrato liasi torna ad essere AcetilCoA) poi NADPH e ATP, quindi è molto costoso dal punto di vista energetico.

Il fegato ha la funzione di sintetizzare colesterolo perché ha la massima espressione dell’HMGCoA reduttasi che è l’enzima chiave per la sintesi di colesterolo, massima attività dell’enzima ACAT, e massima espressione dei recettori per le LDL. L’enzima HMGCoA reduttasi regola la sintesi di colesterolo: il glucagone inibisce sintesi di colesterolo perché provoca fosforilazione dell’HMGCoA reduttasi inattivandolo, mentre l’insulina stimola la sintesi di colesterolo perché provoca defosforilazione di HMGCoA reduttasi attivandola, inoltre dato che è costosa in termini energetici la sintesi di colesterolo, un alto livello di AMP inibisce la sintesi di colesterolo, perché attiva la fosforilazione di HMGCoA reduttasi, inoltre il colesterolo in eccesso limita l’enzima HMGCoA reduttasi (sia il colesterolo sintetizzato che quello che arriva dall’esterno).

Descrizione HDL

Sono lipoproteine molto dense, con una minore quantità di trigliceridi e un diametro piccolo e hanno un abbondante quantità di fosfolipidi. Hanno 50% di lipidi e 50% di proteine. Alle HDL è associato l’APOA1 che serve per la loro funzione e che è l’attivatore di LCAT. È considerato colesterolo buono perché il colesterolo in esse viene esterificato e disinnescato, scambiano colesterolo con le altre lipoproteine e scambiano colesterolo con alcuni tessuti (fanno il trasporto inverso di colesterolo: dal tessuto periferico al fegato) è l’unico metodo per: eliminare colesterolo e inibire la sintesi endogena di colesterolo.

Conseguenze dei difetti enzimatici in generale

Se ho dei difetti enzimatici si provocano delle malattie metaboliche, che hanno come conseguenza l’accumulo del substrato e la mancanza di produzione del prodotto. Per esempio nel caso del deficit dell’enzima lattasi, si accumula il lattosio e i prodotti e l’energia non sono disponibili per l’organismo. Le malattie metaboliche possono essere semplici se è difettoso un enzima che catalizza una singola reazione oppure complesse se è difettoso un enzima che fa parte di una via metabolica (es PKU).

Conseguenze iperuricemia

L’accumulo di acido urico nel sangue fa sì che questo precipiti e si causa una patologia che è la gotta, legata all’ infiammazione delle articolazioni e può causare anche un’ipertensione essenziale.

Regolazione del ciclo dell’urea

La regolazione avviene in questo modo: maggiore è l’attività del ciclo dell’urea maggiore è la concentrazione di arginina, l’arginina mi stimola la NAG sintetasi che è un enzima che combina glutammato e acetilCoA a produrre NAG. Questo NAG è un effettore allosterico positivo della carbamilfosfatosintetasi I. Quindi più cambamilfosfato sintetizzo maggiore è l’arginina quindi maggiore è il NAG. Quando il ciclo dell’urea funziona bene l’eccesso di azoto viene eliminato tranquillamente.

Regolazione acetilCoA carbossilasi

È un enzima per la sintesi degli acidi grassi e possono esserci due controlli: a breve termine e lungo termine. Il controllo a breve termine può essere a due livelli: il primo dove acetilCoA carbossilasi ha un effettore allosterico positivo che è il citrato (perché mi porta l’acetilCoA dal mitocondrio al citoplasma), mentre può avere effettore allosterico negativo che è l’acilCoA, il secondo controllo è dovuto a fosforilazioni e defosforilazioni: infatti il glucagone legandosi al suo recettore accoppiato con la proteina G attiva l’adenilato ciclasi che trasforma AMP in CAMP e attiva la PKA che fosforila degli enzimi, nel caso dell’acetilCoA carbossilasi in presenza di insulina viene attivato, mentre in presenza di glucagone viene disattivato. Poi può esserci un controllo a lungo termine legato alle abitudini alimentari dove con una dieta ricca di calorie, carboidrati e povera di grassi viene favorita la formazione endogena dei grassi aumentando l’espressione degli enzimi per la loro sintesi, mentre una dieta povera di calorie, carboidrati e ricca di grassi non viene favorita la formazione endogena dei grassi diminuendo l’espressione degli enzimi per la loro sintesi.

Come il giusto rapporto di acidi grassi essenziali previene la comparsa del diabete di tipo 2

Una dieta ricca di acidi grassi saturi mi favorisce l’insulinoresistenza perché crea un profilo lipidico che agisce intorno al recettore dell’insulina e mi crea qualche problema. Mentre una dieta ricca di acidi grassi polinsaturi previene l’insulino resistenza perché favorisce un certo profilo lipidico protettivo. Inoltre un alto rapporto omega 3/omega 6 ha un effetto protettivo per l’insulinoresistenza perché protegge dall’infiammazione cronaca di basso grado. Essi infatti sono precursori della prostaglandine (mediatori dell’infiammazione) e la prostaglandina che deriva da omega 3 è meno potente quindi mi protegge dall’infiammazione rispetto a quella che deriva dall’omega 6.

Perché gli acidi grassi essenziali migliorano il metabolismo del colesterolo

Se non avessimo acidi grassi essenziali potremmo avere dei problemi col colesterolo perché l’enzima LCAT mi esterifica il colesterolo donando ad esso una fosfatidilcolina. E la fosfatidilcolina più affine a LCAT ha in posizione sn2 un acido grasso polinsaturo e molti di questi sono acidi grassi essenziali e vanno introdotti con la dieta. Quindi se non avessi acidi grassi essenziali avrei problemi ad esterificare il colesterolo.

Quali apolipoproteine si trovano sulle VLDL mature

Sulle VLDL mature troviamo apo B100 senza le quali non si assembrerebbero, l’APOC2 che viene donata dalle HDL e serve per attivare la lipasi lipoproteica che idrolizza trigliceridi in acidi grassi liberi e l’APOE anche essa donata dalle HDL ed è riconosciuta da un recettore a livello epatico e consente al fegato di recuperare le VLDL in circolo.

In che vie metaboliche partecipa il 5-fosforibosi-1-pirofosfato

Il PRPP viene utilizzato nella sintesi de novo delle basi azotate puriniche e pirimidiniche e nella via di salvataggio delle basi azotate puriniche e pirimidiniche.

Cosa sono le LDL ossidate

Le LDL ossidate sono uno dei principali fattori di rischio per la dislipidemia perché impedisce il riconoscimento delle LDL da parte del recettore delle LDL e il conseguente permanere delle LDL in circolo. Infatti, le LDL vengono riconosciute dai recettori per le LDL se hanno sulla loro superficie l’APOB100, ma se questa superficie delle LDL è anormale a causa dello stress ossidativo non vengono riconosciute dal loro recettore.