lezione-SNU

Rame ed enzimi
 Il rame è cofattore di una dozzina di enzimi che hanno come substrato l’ossigeno
 È coinvolto nel metabolismo del Ferro
METABOLISMO della TIROSINA
1. Tirosina idrossilasi
sintesi diidrossifenilalanina (DOPA) a partire dalla tirosina
DOPA precursore nella sintesi
sintesi della melanina
(tirosinasi carente nell'albinismo)
sintesi della dopammina
( noradrenalina  adrenalina)
Tirosina Idrossilasi ( tirosinasi,TH)
Catalizza la conversione della L-tirosina in
L-dopa, che rappresenta la
reazione iniziale e “rate-limiting”
della biosintesi delle catecolammine.
Dopamina, Noradrenalina e Adrenalina
 Catecolammine prodotte nel cervello e in altri tessuti nervosi
hanno funzioni di neurotrasmettitori
 Ma Adrenalina e Noradrenalina sono anche secrete dalla
ghiandola surrenale e si comportano come ormoni
2. Dopammina  idrossilasi (cofattori: Cu e vit C)
dopamina  noradrenalina
La dopamina, oltre al suo ruolo di neurotrasmettitore, è anche il precursore
della noradrenalina :
Rilasciata dalle ghiandole surrenali come ormone nel sangue, è anche un
neurotrasmettitore nel sistema nervoso, dove è rilasciato dai neuroni
noradrenergici durante la trasmissione sinaptica.
Neuroni noradrenergici contengono un enzima chiamato Dopaminabeta-idrossilasi che converte la dopamina in noradrenalina
Lisil ossidasi
legami crociati nel collagene ed elastina
(deaminazione ossidativa del gruppo -amminico di residui di lisina che
diventa gruppo aldeidico; questo a sua volta reagisce con catena
laterale di amminoacidi a dare legami crociati )
Lisil ossidasi (enzima a Cu)
Funziona nella deaminazione ossidativa della lisina per la
formazione dei legami crociati (maturazione del collageno)
I redisui di HLy servono da ponte tra
trimeri di collageno (protocollageno)
adiacenti e costituiscono i cosiddetti
legami TRASVERSALI o CROCIATI
NB:
Il numero di legami crociati cresce con
l’età (questo fenomeno è alla base della
maggiore durezza della carne di animali
adulti)
Latirismo: beta-aminoproprionitrile (da Lathyrus)
inattiva la lisil ossidasi
Almorta è una leguminacea molto resistente Lathyrus sativus, detto cicerchia,
e Lathyrus cicera, detto moco
Goya - Testimonia la diffusione del male in Spagna
Lisil Ossidasi: formazione dei legami crociati nel collagene
Amino ossidasi
ossidazione mono- e di-poliammine
Tiol ossidasi
formazione legame disolfuro
-amidazione di peptidi neuroendocrini
TRH (tireotropina), CRH (corticotropina), vasopressina
(maturazione post-sintetica: amidazione del gruppo carbossilico terminale da parte
della glicina, donatore del gruppo amminico)
ASSORBIMENTO intestino tenue
Identificati due trasportatori:
- Ctr-1 che trasporta Cu+1
- DMT-1 o trasportatore di metalli divalenti
STEAP 1,2 reduttasi del Cu
dCYTB reduttasi (Fe, Cu)
Nell’enterocita il rame è legato a proteine chaperoni
(per prevenire interazione inappropriata con altre componenti cellulari)
Atox-1 citosolica (anti-oxidant 1)
ATP7A pompa di membrana
MT metallotioneine
Distribuzione intracellulare del Cu
Apical: caratterizza cellula
dell’epitelio intestinale
(confine delimitato da TJ)
Basal: caratterizza sia la
cellula intestinale sia la
cellula epatica
Nei mitocondri
COX17 dona il Cu a
SCO1 e SCO2 per dare il Cu
Tipo A della citocromo ossidasi
COX 17 dona il Cu a COX11 per il
Cu Tipo B della citocromo ossidasi
ATPasi di tipo P sono coinvolte nel trasporto attivo (ATPdipendente) di cationi attraverso le membrane
Hanno uno o più motivi di legame per il
Cu (minimo motivo GMXCXXC) vicino
alla regione amino-terminale
G- Gly
M- Met
C-Cys
MBD = Metal Binding Domain
A domain = phosphatase
N and P domains = phosphorylation
and ATP binding
PLASMA
La ceruloplasmina (CP) contiene oltre il 95% del Cu plasmatico,
il rimanente Cu plasmatico è legato ad albumina ed amminoacidi
(forma mobile)
 In carenza di Cu, si ha comunque la sintesi e la secrezione di apoCP priva di
attività enzimatica che viene rapidamente degradata.
 Pertanto i livelli di CP sierica sono indicatori dello stato di Cu
Comunque difficile da usare per uno screening
perchè i livelli di CP aumentano:
gravidanza
uso contraccettivi orali
infiammazione
Altro possibile indicatore: SOD eritrocitaria
(inconvenienti: quantità, variazione individuale, difficoltà tecnica)
ELIMINAZIONE CON LA BILE PUNTO DI CONTROLLO
 Il fegato regola l’escrezione in base all’introito e alle riserve epatiche
(metallotioneine)
 Sovraccarico di rame porta a cirrosi, epatite, crisi emolitiche
 Non si riscontra in situazioni fisiologiche
 Blocco del flusso biliare predispone ad accumulo di Cu
Cu 70-100 mg /70 kg peso corporeo
RDA 2013 - adulto 0,9 mg/die
assunzione media con la dieta 2 mg/die (stima generale)
alto contenuto
spinaci, fegato, crostacei, cioccolato amaro, noci, grano integrale,
medio contenuto pesce, legumi
basso contenuto latte e derivati, carni, cereali raffinati
acqua potabile può essere fonte se usate tubature in rame
A differenza di Fe e Zn il Cu ha una buona assunzione con una dieta
vegetariana
Alimenti e contenuto in Cu
Fegato
Prodotti della pesca
Carni, uova, latte
2,6-8,7 mg/100 g
0,4-1,5 mg/100g
0,1-0,3 mg/100g
Formaggi
Frutta secca in guscio
0,2-0,8 mg/100g
0,8-2,0 mg/100g
Cereali integrali, legumi
Cacao in polvere
Funghi
0,3-1,1 mg/100g
4 mg/100 g
0,5 mg/100g
Il valore limite nell’acqua per uso umano è di 1mg/l
L’assunzione giornaliera stimata dalla dieta in Italia è pari a 1,2 mg/die
Fonti
Cereali e derivati 35%
Verdura e ortaggi 25%
Carne e derivati 12%
BIODISPONIBILITA'
sali solubili (solfato o nitrato di Cu assorbito per il 40-60%)
 proteine dieta (non noto meccanismo, forse tramite legame ad
amminoacidi quali His)
 vitamin C
 Ca
 Fe
 fitati ?
 Zn, Mo (tiomolibdato usato nel morbo di Wilson)
 farmaci
- formano chelati solubili; eliminati con le urine usati nel morbo di Wilson
- antiacidi (ossidi che formano precipitati insolubili al pH alcalino
intestinale)
CARENZA
(poco legata alla alimentazione)
 nei bambini dieta a base di latte vaccino
 nutrizione parenterale prolungata non supplementata
 malnutrizione
 malassorbimento (morbo celiaco)
 malassorbimento secondario ad eccesso di Zn (crescente popolarità
nella supplementazione in Zn)
carenza ed eccesso legate a malattie genetiche
SINTOMI DI CARENZA di RAME
 anemia ipocromica per alterato metabolismo del Fe
 anomalie osso ed osteoporosi (per alterata sintesi del collagene)
 anomalie della pelle e delle pareti vascolari (per alterata sintesi
dell’elastina)
 diminuite difese antiossidanti, calo della attività SOD negli eritrociti
 ipopigmentazione capelli e cute (alterata attività tirosinasi)
 alterazione capelli
 cardiomiopatia, alterazione crescita, debolezza muscolare, difetti
neurologici
UL (Tolerable Upper Intake Level) 10 mg/die
sulla base dei danni epatici
TOSSICITA’ rara
CuSO4 nell’ordine di grammi (7-8 g – fatale)
usato come fungicida dai viticultori
- contaminante
- conservazione di alimenti in contenitori di Cu
- tubature (sintomi se supera 3 mg/L)
ALTERATO METABOLISMO DEL RAME
IN DUE MALATTIE GENETICHE
Entrambe riguardano alterazione dei trasportatori cationici
ATP7A o ATP7B (ATPasi che richiedono l’idrolisi dell’ATP)
- MORBO DI MENKES (ATP7A)
- MORBO DI WILSON (ATP7B)
Le due ATPasi hanno differente distribuzioni e quindi le alterazioni danno sintomi
differenti
ATP7A enterocita, in tutti i tessuti tranne il fegato
ATP7B più alta nel fegato - poi nel cervello, rene, placenta, cuore, polmoni
mutazione ATP7B (cromosoma 13) nel morbo di Wilson MALATTIA DA
ACCUMULO DI RAME
- difetto nella incorporazione di Cu nella ceruloplasmina
- incapacità di eliminare il rame con la bile
- accumulo di rame nel fegato e cervello e danni epatici e cerebrali da
sovraccarico
- accumulo anche nella cornea, rene, muscolo, ossa,
(1:30.000 –100.000 nati - Sardegna 1:7.000)
 terapia chelante
 dieto terapia
- evitare cibi ricchi in rame (fegato, crostacei, cioccolato, noci, legumi)
- non bere acqua con Cu >1ppm (0,1ug/L)
- Zn acetato
Mutazione ATP7A (cromosoma X)
nel morbo di Menkes
MALATTIA DA CARENZA DI RAME
Recessivo 1: 300.000 nati; esito fatale nei primi anni di vita
per progressiva degenerazione cerebrale
ATP7A (intestino, placenta, cervello)
Necessario per
 sintesi dei cuproenzimi
 efflusso del rame
alterazione a livello dell’assorbimento e carenza in rame (bassi livelli tranne che
nell’intestino e nel rene)