Please enable JavaScript.

Coggle requires JavaScript to display documents.

METABOLISMO DELL'EME 1200px-Protoporphyrin_IX.svg - Coggle Diagram

- - - - 3) FORMAZIONE DI UROPORFIRINOGENO III [UROPORFIRINOGENO SINTASI/COSINTASI]:
        
        L’enzima Uroporfirinogeno Sintasi (o PBG Deaminasi) catalizza la condensazione di 4 molecole di PBG per formare un Tetrapirrolo lineare.
        
        L’enzima Uroporfirinogeno Cosintasi chiude poi l’anello tetrapirrolico e inverte la posizione di acetile e propile sul IV anello pirrolico generando Uroporfirinogeno III.(reazione che avviene anche spontaneamente per via non enzimatica ma non permette l’inversione delle catene laterali e si viene così a formare l’Uroporfirinogeno I.)
        
        4 -->
        
        4) FORMAZIONE DI COPROPORFIRINOGENO III [UROPORFIRINOGENO DECARBOSSILASI]:
        L’enzima Uroporfirinogeno Decarbossilasi converte i 4 acetati in 4 gruppi metile generando Coproporfirinogeno III.
        
        5) FORMAZIONE DI PROTOPORFIRINOGENO IX [COPROPORFIRINOGENO OSSIDASI]:
        Il Coproporfirinogeno III rientra nel mitocondrio e viene convertito in Protoporfirinogeno IX
        dall’enzima Coproporfirinogeno Ossidasi che catalizza la trasformazione dei 2 sostituenti propionilici in posizione I e II in 2 gruppi vinilici.
        
        6) FORMAZIONE DI PROTOPORFIRINA IX [PROTOPORFIRINOGENO OSSIDASI]:
        I gruppi metilenici (-CH2-) del Protoporfirinogeno IX vengono convertiti in gruppi metinici (-CH=) per ossidazione da parte dell’enzima Protoporfirinogeno IX Ossidasi formando Protoporfirina IX.
        
        7) INSERIMENTO DEL Fe2+
        [FERROCHELATASI]:
        L’Eme definitivo viene formato in seguito all’inserimento al centro della molecola di Protoporfirina IX di uno ione di Fe2+ ad opera dell’enzima Ferrochelatasi.
        La Ferrochelatasi rimuove due protoni dai 2 atomi di Azoto degli anelli pirroli permettendo il legame del
        Fe2+.
        L’Eme dunque lascia il mitocondrio e si coniuga con le Globine per formare le Emoproteine.
        
        CITOSOL
        
        MITOCONDRIO
        
        MITOCONDRIO
        
        CITOSOL
        
        CITOSOL
      - REGOLAZIONE:
        L’enzima PBG Sintasi è inibito dal Piombo che dunque deve parte della sua tossicità al rallentamento della sintesi dell’Eme con riduzione della concentrazione dell’Emoglobina.
      - CITOSOL
    - - LE DUE ISOFORME DELL'ALA SINTASI:
        Esistono due isoforme dell’ALA sintasi:
        
        una isoforma epatica e
        
        una isoforma presente nel midollo osseo che sono regolate in modo diverso.
        
        Perché il senso della sintesi dell’eme in questi due distretti è completamente diverso.
        
        MIDOLLO OSSEO:
        Nel midollo osseo la sintesi dell’eme è strettamente legata all’emopoiesi e, di conseguenza, sarà regolata dalla disponibilità del ferro.
        In presenza di ferro viene sintetizzato eme mentre in carenza di ferro la sintesi rallenta, è inibita.
        
        FEGATO:
        Nel fegato la regolazione è più complessa perché è presente un controllo chimico legato alla presenza di molecole da detossificare (substrati del citocromo p450).
        Di conseguenza l’induzione dell’isoforma epatica dell’ALA sintasi è legata alla presenza di sostanze da detossificare (barbiturici, alcol etc.), quindi di natura prettamente idrofobica. La detossificazione, infatti, altro non è che la modifica chimica della molecola da eliminare con un tag che la rende più solubile.
        
        Tra i composti che inducono la sintesi dell’ALA sintasi ci sono anche gli steroidi e i contraccettivi orali perché molte delle reazioni fisiologiche, non necessariamente legate alla detossificazione, del metabolismo degli ormoni steroidei richiedono citocromo p450 e, ovviamente, il grosso del metabolismo di queste molecole avviene nel fegato.
        
        RUOLO DEL GLUCOSIO:
        Il glucosio effettua una regolazione trascrizionale che non è del tipo “tutto o nulla” ma che permette una fine regolazione.
        Nello specifico, il glucosio è un regolatore negativo ed è la sua carenza che induce la sintesi dell’ALA sintasi mediante il coinvolgimento indiretto di FOXO1.
        Perché?
        In presenza di glucosio il fegato non ha un grande bisogno di overesprimere i complessi respiratori e il succinil-CoA deriva dalla ricchezza in metaboliti.
        
        A digiuno, invece, l’epatocita attiva la gluconeogenesi e, per la produzione di energia, conta totalmente sulla β-ossidazione che è un processo che implica l’uso dei complessi respiratori dato che tutti gli equivalenti riducenti prodotti saranno convogliati verso la catena di trasporto degli elettroni. Questo fa sì che i complessi respiratori lavorino di più e, al tempo stesso, causa la produzione di succinil-CoA che proviene dalla β-ossidazione degli acidi grassi a catena dispari. L’induzione dell’ALA sintasi è perciò legata al bisogno più massiccio ed esclusivo del metabolismo aerobio [ nds. legato al fatto che, in carenza di glucosio, la principale fonte di energia sarà la β-ossidazione processo aerobio].
        
        :!:
- - - - DIGESTIONE:
        
        Il Fe3+ ingerito viene dunque convertito nel lume intestinale a Fe2+ da una Ferro Reduttasi riuscendo così ad attraversare la membrana degli enterociti dove una Ferro Ossidasi rigenera il Fe3+
        .
        
        Il Fe3+ si lega all’Apoferritina, una proteina solubile di deposito del Ferro ferrico che si trova per lo più nella mucosa intestinale (ma anche in fegato, milza e midollo).
        Questa si trasforma in Ferritina, che ha valore diagnostico in quanto valori inferiori alla norma indicano carenza di ferro e permettono la diagnosi differenziale tra anemia sideropenica ed anemia dovuta ad altre cause.
        
        Il Ferro in eccesso rispetto alla Ferritina si accumula come Ferro amorfo in aggregati di Emosiderina.
        
        REGOLAZIONE DELL'ASSORBIMENTO:
        La regolazione dell’assorbimento di Ferro avviene a livello degli enterociti, infatti quando l’organismo non richiede Ferro aumenta la sintesi di Apoferritina che lo sequestra nella mucosa intestinale, inoltre la Ferritina rimane negli enterociti fino alla loro desquamazione.
        
        Quando invece il fabbisogno di Ferro è aumentato la sintesi dell’Apoferritina diminuisce riducendo così il sequestro del Fe3+ che viene ridotto dunque a Fe2+ dalla Ferro Reduttasi.
        Il Fe2+ attraversa la membrana basale degli enterociti ed entra in nel circolo ematico dove viene ripristinato a Fe3+ che si associa con la molecola di trasporto Transferrina.
        
        TRANSFERRINA:
        La Transferrina è una glicoproteina sintetizzata del fegato che trasporta il Ferro nell’organismo (sia
        quello di origine alimentare sia quello derivato dalla degradazione dell’Eme) e contiene 2 siti di legame
        per il Fe3+.
        
        In condizioni normali il 45% circa della Transferrina non lega Ferro, il 45% ha un solo sito occupato mentre appena il 10% ha entrambi i siti occupati, ciò indica che la Transferrina ha la capacità di legare un eventuale eccesso di Ferro.
        
        La Transferrina si lega ad appositi recettori cellulari e viene assorbita mediante un meccanismo
        endocitico mediato da Clatrina.
        
        La sintesi di Ferritina e Transferrina sono regolate in maniera coordinata, infatti una IRP (Proteina Regolatrice del Ferro) è attivata dalla carenza di Ferro e si lega ad una sequenza IRE (Elemento di Risposta al Ferro) dell’mRNA dell’Apoferritina impedendone la trascrizione e aumentando così la quantità di Ferro legato dalla Transferrina.
        Contemporaneamente IRP si lega ad una sequenza IRE sull’mRNA del recettore per la Transferrina
        impedendone la degradazione ed inducendo così la sintesi di più molecole di recettore per aumentare la
        quantità di Ferro trasportato ai tessuti.
        
        2) CITRATO → ISOCITRATO [ACONITASI]
        
        ENZIMA
        
        CITOSOLICO APOACONITASI:
        L’isoenzima è la citosolico-apoaconitasi e non presenta il centro ferro-zolfo. L’aconitasi infatti perde il suo centro ferro-zolfo in situazioni di carenza di ferro e così si trasforma in citosolico apoaconitasi che diventa un regolatore dell’espressione genica di proteine coinvolte nel metabolismo del ferro, in particolare la ferritina e la transferrina. 
        Entrambi i geni sono regolati in modo da non sprecare energia per sintetizzare proteine che in mancanza di ferro non si potrebbero utilizzare:
        
        se il ferro non è disponibile è inutile tradurre il gene per la ferritina, quindi la apoaconitasi si lega all’eventuale RNA messaggero bloccandone la traduzione.
        
        Diversamente il gene della transferrina deve essere tradotto più efficacemente dato che il segnale della mancanza di ferro all’interno della cellula indica la necessità di un trasporto più attivo di ferro dalle altre cellule. 
        
        Isomerizzazione del citrato:
        Substrato: Citrato.
        Prodotto: Isocitrato.
        Enzima: Aconitasi.
        Riassunto: Il citrato viene isomerizzato in isocitrato dall'aconitasi.
        
        (ciclo di Krebs)
        
        Le transferrine presentano dei residui capaci di legare il ferro (tirosina, istidina e aspartato) che con le loro cariche riescono a coordinare il ferro in maniera non eminica e poi lo trasportano.
        Esistono vari tipi di transferrine:
        
        Sierotransferrine: presenti nel siero sanguigno e in altri fluidi esterni dei vertebrati, crostacei e insetti;
        
        Ovotransferrine: presenti nell'uovo;
        
        Lattotransferrine: presenti nel latte, nei leucociti e nelle lacrime (per gli agenti contaminanti).
        
        HIF1-alfa
        Il fattore di controllo dell’ipossia (HIF1-alfa), che ha una regolazione complessa: passa dal citosol al nucleo a seconda dello stato Redox della cellula. Quando mi trovo in una condizione di normossia posso idrossilare questo fattore che in questa forma viene ubiquitinato e indirizzato al proteasoma.
        In ipossia, l’idrossilasi, che funziona con il ferro, non è più attiva perché manca il substrato (l’ossigeno), perciò quando l’enzima non lavora HIF1-alfa migra nel nucleo e complessa con altri fattori e regola l’espressione genica.
        
        L'enterocita non gestisce autonomamente questi processi ma c'è un cross talk con fegato che percepisce la situazione ematica di Ferro ed in base a questo può rilasciare un ormone, l'epcidina, che va controllare con feedback negativo l’immissione del ferro nel flusso ematico.
  - - - Questa è convertita in Bilirubina mediante una riduzione a livello del Carbonio metinico centrale e dell’Azoto dell’anello pirrolico III ad opera dell’enzima Biliverdina Reduttasi con consumo di una molecola di NADPH.
        
        La Bilirubina così formata è detta libera o indiretta e si lega all’Albumina plasmatica per essere trasportata al fegato.
        
        -->
        
        Nel fegato la bilirubina reagisce con due molecole di Acido UDP-Glucuronico grazie all’enzima Bilirubina-UDP Glucuroniltransferasi liberando 2 molecole di UDP. Questa molecola è più ossidata del glucosio, quindi per ottenerla ci sarà bisogno di un enzima che riduce il NAD+ per ossidare il gruppo ossidrile in C6 del glucosio a carbossile, formando un acido carbossilico.
        
        La Bilirubina legata all’UDP-Glucuronato viene detta coniugata o diretta e viene riversata con la bile nell’intestino.
        
        + 2 -->
        
        Nell’intestino la Bilirubina coniugata perde l’Acido Glucuronico, che quindi si è comportata da gruppo transiente, e viene ridotta dalla flora batterica ad
        Urobilinogeno con utilizzo di 8 atomi di Idrogeno.
        
        -->
        
        5.
        L’Urobilinogeno in parte viene assorbito dagli enterociti, passa in circolo e viene filtrato dal rene (in minima parte ritorna inoltre al fegato attraverso il circolo enteroepatico), qui viene convertito in Urobilina, il pigmento che conferisce il colore giallo alle urine.
        -->
        
        6.
        Il resto dell’Urobilinogeno resta nell’intestino e raggiunge il colon dove viene trasformato in Stercobilina, il pigmento che conferisce il colore bruno alle feci.
        -->
        
        NEL FEGATO !
        
        CONCENTRAZIONE EMATICA:
        La concentrazione ematica di Bilirubina viene definita Bilirubinemia e in condizioni normali è di circa 0,3-1 mg/100 ml (Diretta = 0,1-0,3 mg/100 ml; Indiretta = 0,2-0,8 mg/100 ml).
        
        ITTERO:
        Quando la bilirubinemia supera i 2-2,5 mg/100 ml la Bilirubina si deposita nella pelle e nella congiuntiva che assumono un colorito giallastro definito Ittero.
        
        Ittero epatico
        (dovuto a difetto di captazione, coniugazione o escrezione di Bilirubina)
        Nell’Ittero epatico (per esempio dovuto a carenza, assenza o ritardata sintesi di Bilirubina-UDP-
        Glucuroniltransferasi) aumenta la concentrazione di Bilirubina non coniugata plasmatica mentre diminuiscono i livelli di Stercobilinogeno nelle feci, ciò è fisiologico nel neonato e caratterizza la sindrome di Crigler-Najjar.
        Tuttavia la presenza anche transitoria di elevate quantità di Bilirubina indiretta liposolubile (per esempio a causa di anticorpi anti-RH che provocano emolisi) ha gravi conseguenze sul sistema nervoso del neonato poiché attraversa la barriera emato-encefalica e si lega ai neuroni dei gangli della base dell’ippocampo provocando Chernittero ed Encefalopatia Bilirubinica.
        La terapia in questi casi prevede trasfusioni complete per sostituire il sangue oppure fototerapia con luce
        fluorescente azzurra per produrre derivati solubili della Bilirubina.
        
        Ittero post-epatico
        (dovuto ad ostruzione all’escrezione)
        Nell’Ittero post-epatico a causa dell’alterato meccanismo di secrezione della Bilirubina coniugata questa ritorna nel plasma perciò si hanno alti livelli di Bilirubina diretta plasmatica, diminuzione o totale
        assenza di Stercobilinogeno nelle feci e presenza di Bilirubina nelle urine.
        La mancata secrezione di Bilirubina può essere dovuta ad ostruzione delle vie canalicolari (calcoli renali, etc.) oppure a difetti della membrana dei canalicoli (Sindrome di Dubin-Johnson).
        
        Ittero pre-epatico
        (dovuto a cause emolitiche)
        Nell’Ittero pre-epatico a causa della lisi degli eritrociti c’è un forte aumento di Bilirubina che giunge al fegato provocando saturazione del meccanismo di coniugazione, perciò aumentano i livelli di Bilirubina non coniugata nel plasma, i livelli di Stercobilinogeno nelle feci e i livelli di Urobilina nelle urine.
        
        Quantificazione dei livelli ematici di bilirubina
        La bilirubina è un parametro ematico di grande rilevanza biomedica, infatti spesso viene richiesta nelle analisi del sangue. In queste, in particolare, si leggono i parametri di bilirubina diretta e indiretta, appellativi che derivano dalla metodologia di lavorazione: in un laboratorio di analisi, infatti, la bilirubina si cerca tramite coloranti specifici.
        
        Si fa reagire la bilirubina con un composto organico, il cloruro dell’acido diazobenzensolfonico, formando un sale di colore rosso. In soluzione acquosa reagirà solo con la bilirubina coniugata, perché è solubile in acqua, e prende il nome di bilirubina diretta. La bilirubina insolubile, quella libera, prima va solubilizzata tramite l’etanolo e poi viene sottoposta alla stessa reazione, formando un sale colorato che permette di stabilire i livelli di bilirubina indiretta.
        
        DIAGNOSI:
        È importante la distinzione tra i due valori (bilirubina diretta o indiretta) perché se uno dei due è alterato per il medico è possibile risalire all’origine del problema:
        
        un’alterazione della bilirubina diretta significa che c’è un problema o a livello epatico o delle vie biliari, perché sono alterati i livelli di bilirubina coniugata, prodotta dal fegato ed escreta tramite la bile;
        
        un’alterazione del livello di bilirubina indiretta, quindi la bilirubina libera, prodotta dai macrofagi, significa che potrebbe essere in corso un evento emolitico.
      - ISOFORME DELL'EME OSSIGENASI:
        Esistono due forme dell'emme ossigenasi:
        
        HO-1: inducibile, rappresentativa della risposta allo stress ossidativo e infiammatorio, Viene stimolata anche dal lipopolisaccaride ( LPS= componente della membrana batterica in grado di indurre risposta immunitaria negli animali) e dalle citochine, perché ogni risposta infiammatoria inizia con un’azione paracrina da parte di queste molecole (pro infiammatorie);
        
        HO-2: espressa costitutivamente.