Libri consigliati

1. Libri consigliati C.M Caldarera Biochimica Sistematica Umana ed. CLUEB Siliprandi e Tettamanti Biochimica Medica ed.Piccin J.W. Baynes, M.H. Dominiczak Biochimica per le discipline Biomediche Casa Editrice Ambrosiana J.M. Berg, J.L.Tymoczko, L Stryer Biochimica Ed. Zanichelli Materiale didattico fornito durante il corso

2. Calcio e Fosforo Lo studio di questi 2 macroelementi ( composti di cui l�organismo necessita in quantit� maggiore a 100mg/die) � spesso associato ..Lo studio di questi 2 macroelementi ( composti di cui l�organismo necessita in quantit� maggiore a 100mg/die) � spesso associato ..

3. Metabolismo del calcio Il calcio � il minerale pi� rappresentato nell�organismo umano (1000-1200 gr) Il 99% del Ca corporeo si trova nello scheletro e nei denti, per lo pi� complessato con altri ioni sotto forma di cristalli di idrossiapatite. Il rimanente 1% � ripartito tra tessuti molli e fluidi interstiziali, intracellulari e circolanti Il corpo di un uomo adulto contiene circa 1 kg , 1.5 kg di calcioIl corpo di un uomo adulto contiene circa 1 kg , 1.5 kg di calcio

4. Nel citosol delle cellule � in concentrazione molto bassa rispetto a quella esistente all�esterno della cellula o in compartimenti subcellulari come il reticolo, per questo pu� funzionare come messaggero intracellulare nella trasmissione nervosa, muscolare ecc.Nel citosol delle cellule � in concentrazione molto bassa rispetto a quella esistente all�esterno della cellula o in compartimenti subcellulari come il reticolo, per questo pu� funzionare come messaggero intracellulare nella trasmissione nervosa, muscolare ecc.

5. La concentrazione di calcio nel siero � mantenuta tra 2.2-2.6 mmoli/L Il mantenimento dell'omeostasi del Ca � di importanza cruciale per l�organismo. (coagulazione,trasmssione nervosa, contrazione muscolare) Il livello sierico di Ca++ � regolato da ormoni (variazioni dell�1%) Il valore basale (3-4mg/100 ml) del livello sierico di Pi pu� variare del 50% giornalmente Sia la concentrazione extracellulare sia quella intracellulare del Ca sono strettamente regolate dal trasporto bidirezionale del Ca attraverso la membrana plasmatica delle cellule e dalle membrane degli organuli intracellulari come il reticolo endoplasmatico, il reticolo sarcoplasmatico delle cellule muscolari e i mitocondri. Le funzioni di alcune cellule ed organi dipendono dal controllo della concentrazione di Ca (trsmissione nervosa, contrazione muscolare, coagulazione del sangue ecc.) Le variazioni dei livelli sierici di Ca non devono superare 1% ,altrimenti intervengono alterazioni funzionali a carico del sistema nervoso e muscolare. Opera un efficiente controllo ormonale. Il livello di Pi pu� invece variare giornalmente anche del 50% Sia la concentrazione extracellulare sia quella intracellulare del Ca sono strettamente regolate dal trasporto bidirezionale del Ca attraverso la membrana plasmatica delle cellule e dalle membrane degli organuli intracellulari come il reticolo endoplasmatico, il reticolo sarcoplasmatico delle cellule muscolari e i mitocondri. Le funzioni di alcune cellule ed organi dipendono dal controllo della concentrazione di Ca (trsmissione nervosa, contrazione muscolare, coagulazione del sangue ecc.) Le variazioni dei livelli sierici di Ca non devono superare 1% ,altrimenti intervengono alterazioni funzionali a carico del sistema nervoso e muscolare. Opera un efficiente controllo ormonale. Il livello di Pi pu� invece variare giornalmente anche del 50%

6. Ca++ ionizzato: la forma fisiologicamente attiva Calcio legato alle proteine: soprattutto all�albumina Calcio complessato a sostanze come: citrato, lattato, bicarbonato, fosfato

7. Livelli di calcio sierico Calcio totale 9-11 mg/dl Calcio ionizzato 4.7 (45%) Legato a proteine 4.8 (50%) Complessato 0.6 (5%) (fosfato, citrato, lattato ecc.) Diminuzione del pH favorisce la forma ionizzata, aumento del pH causa incremento della forma legata a proteine Ogni aumento di 0.1 unit� di di pH produce una diminuzione del 4% di Ca libero. Come dicevamo La concentrazione sierica di ione ca viene mantenuta entro limiti molto stretti da un accurato controllo ormonale (PTH calcitonina e vitD) Il calcio in eccesso viene depositato nelle ossa o eliminato a livello renale e intestinale. Al contrario la componente mineralizzata dell�osso viene usata per aumentare i livelli sierici di calcio.Ogni aumento di 0.1 unit� di di pH produce una diminuzione del 4% di Ca libero. Come dicevamo La concentrazione sierica di ione ca viene mantenuta entro limiti molto stretti da un accurato controllo ormonale (PTH calcitonina e vitD) Il calcio in eccesso viene depositato nelle ossa o eliminato a livello renale e intestinale. Al contrario la componente mineralizzata dell�osso viene usata per aumentare i livelli sierici di calcio.

10. Assorbimento del Calcio La maggior parte del calcio introdotto nell�organismo � sotto forma di sali (calcio-fosfato, ossalato) Il calcio viene assorbito principalmente nell�intestino tenue prossimale Negli adulti meno della met� del calcio dietetico viene assorbito pH intestinale (pH acido incrementa la quota ionizzata e ne favorisce l�assorbimento mentre pH alcalino lo riduce) Apporto lipidico e di fosfati (formazione di sali insolubili) Acido citrico, alcuni aa, lattosio aumentano l�assorbimento del calcio

11. Assorbimento del Calcio Assorbimento attivo: pompa Ca++ -ATPasi, proteine di trasporto del Ca++ attaverso l�epitelio intestinale (CaBP) VitD regola sintesi intestinale di CaBP Diffusione passiva Assorbimento attivo avviene attraverso una proteina legante il calcio (CaBP), la cui sintesi intestinale � controllata dall forma attiva della vit.D. La diffusione passiva � controllata dalla concentrazione di calcio nel lume intestinale, relativa a quella nel siero Assorbimento attivo avviene attraverso una proteina legante il calcio (CaBP), la cui sintesi intestinale � controllata dall forma attiva della vit.D. La diffusione passiva � controllata dalla concentrazione di calcio nel lume intestinale, relativa a quella nel siero

12. Il Ricambio giornaliero del CALCIO L�ingresso di Ca � determinato da assorbimento a livello di intestino tenue, regolato da meccanismi ormonali.Avviene principalmente nel duodeno. Meno della met� del calcio dietetico viene assorbito. Aumenta durante l�accrescimento e diminuisce nelle persone anziane. L�escrezione avviene soprattutto attraverso i reni, parte con le feci e con il sudore. Una notevole quantit� di calcio viene filtrata dai reni, ma il 98% � riassorbito.La componente mineralizzata dello scheletro viene utilizzata per procurare Ca++ nelle condizioni di fabbisogno.Tutto � sotto controllo ormonale.L�ingresso di Ca � determinato da assorbimento a livello di intestino tenue, regolato da meccanismi ormonali.Avviene principalmente nel duodeno. Meno della met� del calcio dietetico viene assorbito. Aumenta durante l�accrescimento e diminuisce nelle persone anziane. L�escrezione avviene soprattutto attraverso i reni, parte con le feci e con il sudore. Una notevole quantit� di calcio viene filtrata dai reni, ma il 98% � riassorbito.La componente mineralizzata dello scheletro viene utilizzata per procurare Ca++ nelle condizioni di fabbisogno.Tutto � sotto controllo ormonale.

13. Omeostasi del Calcio L�omeostasi del calcio dipende da: PTH (paratormone): ipercalcemizzante Vit.D dipendente Le paratiroidi rispondono rapidamente a decremento del calcio con incremento della sintesi di PTH Vitamina D: ipercalcemizzante Calcitonina: ipocalcemizzante

15. Regolazione dell�omeostasi del Calcio e del Fosfato Organi bersaglio - Osso formazione/riassorbimento Rene filtrazione/riassorbimento Intestino assorbimento/secrezione Principali Ormoni -Paratormone (PTH) -Vitamina D -Calcitonina

16. La maggior parte del fosforo nel corpo � legata con l�ossigeno a formare fosfatiLa maggior parte del fosforo nel corpo � legata con l�ossigeno a formare fosfati

18. Metabolismo del fosfato Il metabolismo del fosfato � in stretto rapporto con quello del calcio Rapporto ottimale di concentrazione tra calcio e fosfato � 2/1 L�elevazione della fosfatemia ha un effetto negativo sulla calcemia, in quanto i fosfati legano il calcio

19. L�assorbimento avviene prevalentemente nella parte prossimale dell�intestino tenue E� favorito dalla vit.D E� influenzato dall�assorbimento di calcio L�escrezione avviene per via fecale ed urinaria I reni filtrano circa 6gr al giorno di fosfato, il 10% del quale viene perso con le urine. L�escrezione urinaria di fosfato � sotto controllo ormonale (PTH) - Metabolismo del fosfato L�assorbimento eccessivo di Ca pu� influenzare quello di altri mineraliL�assorbimento eccessivo di Ca pu� influenzare quello di altri minerali

20. Fonti alimentari - Le concentrazioni pi� elevate si riscontrano nei cereali e nei legumi Altre fonti sono uova, carne, pesce La biodisponibilit� del fosforo contenuto in alimenti animali � superiore a quella dei vegetali

21. Nell�uomo le paratiroidi sono inserite all�interno della tiroideNell�uomo le paratiroidi sono inserite all�interno della tiroide

22. Paratormone (PTH) preproPTH (115aa) contiene sequenza segnale idrofobica (25aa) all�estremit� aminoterminale proPTH contiene un esapeptide basico a funzione sconosciuta PTH (84aa): attivit� biologica � presente nell�estremit� aminoterminale (aa1-34) E� trasformato nel fegato nella sua forma attiva (frammento N-terminale) ed inattiva (frammento C-terminale)

23. Sintesi, secrezione e metabolismo del PTH sono processi controllati da ormoni Vit.D inibisce la trascrizione del gene del PTH Effetto del Ca++ sulla trascrizione genica, stabilit� e traduzione dell�mRNA. Il preproPTH viene sintetizzato nel nucleo e trasferito nel reticolo endoplasmico rugoso, dove viene rimossa la sequenza segnale di 25 aa. Il proPTH viene trasportato all�apparato di golgi dove viene rimossa la seq.di 6aa e si forma la molecola matura di ormone. Tale molecola pu� essere trasportata in vescicole di deposito, pu� essere degradata, pu� essere secreta. In condizioni di calcemia normale l�85% del PTH viene distrutto dai lisosomi e il restante immagazzinato in granuli di secrezione. In condizioni di ipocalcemia una quota minore (50%) � distrutta nei lisosomi ed aumenta la quota presente nei granuli di secrezione. Questi si dispongono in prossimit� della membrana cellulare, dove rilasciano il loro contenuto di PTH in risposta ad una diminuzione di Ca extracellulare Il preproPTH viene sintetizzato nel nucleo e trasferito nel reticolo endoplasmico rugoso, dove viene rimossa la sequenza segnale di 25 aa. Il proPTH viene trasportato all�apparato di golgi dove viene rimossa la seq.di 6aa e si forma la molecola matura di ormone. Tale molecola pu� essere trasportata in vescicole di deposito, pu� essere degradata, pu� essere secreta. In condizioni di calcemia normale l�85% del PTH viene distrutto dai lisosomi e il restante immagazzinato in granuli di secrezione. In condizioni di ipocalcemia una quota minore (50%) � distrutta nei lisosomi ed aumenta la quota presente nei granuli di secrezione. Questi si dispongono in prossimit� della membrana cellulare, dove rilasciano il loro contenuto di PTH in risposta ad una diminuzione di Ca extracellulare

25. Mutazioni attivanti il recettore determinano inibizione della secrezione di PTH e causano ipocalcemia PTH dipendente La secrezione di PTH � inversamente correlata alla conc. di ione Ca circolante. I livelli plasmatici di PTH diminuiscono all�aumentare dei livelli di Calcio. La secrezione � controllata da speciali recettori del calcio localizzati sulle cellule delle paratiroidi. Recettore clonato nel 1993. Riconosce Ca++ come ligando (riconosce un atomo pi� che una molecola) La secrezione di PTH � inversamente correlata alla conc. di ione Ca circolante. I livelli plasmatici di PTH diminuiscono all�aumentare dei livelli di Calcio. La secrezione � controllata da speciali recettori del calcio localizzati sulle cellule delle paratiroidi. Recettore clonato nel 1993. Riconosce Ca++ come ligando (riconosce un atomo pi� che una molecola)

26. Aumenti della concentrazione intracellulare di Ca++ in seguito ad attivazione del recettore determinano inibizione della secrezione di PTH Proteina G stimola fosfolipasi responsabile della formazione di inositolo trifosfato (IP3) che, a sua volta, determina aumento del Ca++ intracellulare e conseguente inibizione della secrezione di PTH .IP3 � una molecola idrofila che diffonde nel citosol e va ad interagire con uno specifico recettore sulla membrana del ret. endopl. che forma un canale per il Ca. Il legame di IP determina apertura del canale e fuoriuscita di Ca nel citosol. BKCa sono canali del K dipendenti da calcioProteina G stimola fosfolipasi responsabile della formazione di inositolo trifosfato (IP3) che, a sua volta, determina aumento del Ca++ intracellulare e conseguente inibizione della secrezione di PTH .IP3 � una molecola idrofila che diffonde nel citosol e va ad interagire con uno specifico recettore sulla membrana del ret. endopl. che forma un canale per il Ca. Il legame di IP determina apertura del canale e fuoriuscita di Ca nel citosol. BKCa sono canali del K dipendenti da calcio

27. Il PTH viene continuamente sintetizzato, secreto e degradato Il fegato e i reni sono coinvolti nel metabolismo del PTH Il frammento N-terminale biologicamente attivo del PTH ha una emivita di pochi minuti Durante la degradazione vengono generati segmenti carbossi-terminali di PTH che compaiono in circolo e che sono privi di qualsiasi attivit� biologica

28. Il PTH interagisce con un recettore di membrana, presente nel rene e nel tessuto osseo Interazione ormone recettore da inizio ad una tipica cascata, adenilato ciclasi, cAMP, fosforilazione di proteine cellulari e in ultimo attivazione di geni e enzimi responsabili della mediazione degli effetti biologici dell�ormoneInterazione ormone recettore da inizio ad una tipica cascata, adenilato ciclasi, cAMP, fosforilazione di proteine cellulari e in ultimo attivazione di geni e enzimi responsabili della mediazione degli effetti biologici dell�ormone

29. Rene - Aumenta il riassorbimento del calcio a livello del tubulo distale - Riduce il riassorbimento tubulare del PO4 - Aumenta l�attivita� della Vitamina D (? 1- a idrossilasi) Ossa - Aumenta il riassorbimento di calcio e PO4 dall�osso ai liquidi extracellulari Intestino - Indirettamente aumenta l�assorbimento di calcio e PO4 agendo sulla sintesi della Vitamina D L�azione del PTH avviene molto rapidamente a livello del rene (minuti), ed � pi� lenta su osso e intestino (ore)L�azione del PTH avviene molto rapidamente a livello del rene (minuti), ed � pi� lenta su osso e intestino (ore)

31. VITAMINA D3 o COLECALCIFEROLO

35. La reazione epatica di idrossilazione avviene nel reticolo endoplasmico, richiede magnesio nadph e ossigeno molecolare.La reazione non � regolata. Il prodotto 25idrossicalciferolo entra in circolo dove rappresenta la forma pi� abbondante di vitD ed � veicolato ai reni dalla proteina legante la vitD. La complessa reazione monoossigenasica renale avviene nei mitocondri delle cellule dei tubuli contorti prossimali ed � soggetta a regolazione. La reazione epatica di idrossilazione avviene nel reticolo endoplasmico, richiede magnesio nadph e ossigeno molecolare.La reazione non � regolata. Il prodotto 25idrossicalciferolo entra in circolo dove rappresenta la forma pi� abbondante di vitD ed � veicolato ai reni dalla proteina legante la vitD. La complessa reazione monoossigenasica renale avviene nei mitocondri delle cellule dei tubuli contorti prossimali ed � soggetta a regolazione.

36. Regolazione del metabolismo e della sintesi di VIT.D L�idrossilazione in posizione C-1 rappresenta la tappa fondamentale nella formazione dell�intermedio attivo della Vit.D. L�attivit� 1a-idrossilasica � stimolata da bassi livelli sierici di Ca++ (azione indiretta) e di Pi (azione diretta) L�attivit� 1a-idrossilasica � stimolata da PTH L�attivit� 1a-idrossilasica � inibita da 1, 25-diidrossicolecalciferolo, che rappresenta quindi un importante regolatore della sua stessa sintesi NB nel rene si pu� formare 1,25 (OH) D o 24-25(OH)D, o anche 1-24-25. La massima attivit� biologica � posseduta da 1,25, gli altri metaboliti sono poco o per nulla attivi. L�attivit� dell�enzima 1 idrossilasi � regolata NB nel rene si pu� formare 1,25 (OH) D o 24-25(OH)D, o anche 1-24-25. La massima attivit� biologica � posseduta da 1,25, gli altri metaboliti sono poco o per nulla attivi. L�attivit� dell�enzima 1 idrossilasi � regolata

37. Meccanismo degli ormoni steroidei Il recettore della vitamina D (VDR) � una proteina nucleare Come i recettori per gli ormoni steroidei, il VDR possiede un sito di legame all�ormone e un dominio di legame al DNA Il recettore nucleare (VDR) forma un complesso eterodimerico con il recettore dell�acido retinoico Il recettore nucleare (VDR) forma un complesso eterodimerico con il recettore dell�acido retinoico

38. Azioni della Vitamina D Il recettore della vitamina D si complessa con altri recettori intracellulari (retinoid-X receptor). Gli eterodimeri si legano al DNA e modulano l�espressione genica I complessi D3-recettori attivano o sopprimono l�espressione genica I recettori legano diverse forme di colicalciferolo. L�affinit� per il 1,25-D3 � circa 1000x della 25-D3 e ci� spiega la relativa potenza biologica VDR � presente in 30 tipi cellulari differenti

39. Il recettore � un membro della famiglia dei recettori stereoidei. Lega con alta affinita 1, 25-diidrossicolecalciferolo e possiede un dominio di legame al DNA, con caratteristico motivo a dita di zinco, che riconosce una sequenza specifica nel promotore di numerosi geni.Il recettore � un membro della famiglia dei recettori stereoidei. Lega con alta affinita 1, 25-diidrossicolecalciferolo e possiede un dominio di legame al DNA, con caratteristico motivo a dita di zinco, che riconosce una sequenza specifica nel promotore di numerosi geni.

40. Vit.d esercita un controllo retro.negativo sui livelli di PTH incrementati dall�ipocalcemia, concomitante all�inibizione della sintesi di calcitoninaVit.d esercita un controllo retro.negativo sui livelli di PTH incrementati dall�ipocalcemia, concomitante all�inibizione della sintesi di calcitonina

42. Il rachitismo � una malattia dovuta a malnutrizione e in particolare a carenza di vitamina D, calcio e/o fosforo, che si manifesta in genere durante l�infanzia. Il sintomo principale del rachitismo � un�incapacit� ossea di trattenere il calcio. Quest�incapacit� rende le ossa morbide provocando deformit� nel momento in cui l�ossatura deve sostenere un peso superiore alle sue forze. Tali deformit� includono ginocchio varo, ginocchio valgo, sterno carenato, cassa toracica stretta e granuli ossei lungo le costole. La forma di rachitismo che colpisce gli adulti viene chiamata osteomalacia. Si manifesta prevalentemente durante periodi di stress organico come gravidanze multiple o allattamento. Possono essere colpite da questa malattia anche le persone che hanno problemi di assorbimento, di malnutrizione o che hanno diete povere o le persone anziane che si espongono raramente al sole e non producono quindi la vitamina D necessaria all�assorbimento del calcio. Pu� essere causata da difetti o disturbi renali, carenza di calcio o fosforo o incapacit� di usare la vitamina D. Colpisce di solito le persone che si espongono raramente al sole o quelle che consumano una quantit� di grassi insufficiente alla fabbricazione di una giusta dose di bile causando uno scarso assorbimento della vitamina D.Il rachitismo � una malattia dovuta a malnutrizione e in particolare a carenza di vitamina D, calcio e/o fosforo, che si manifesta in genere durante l�infanzia. Il sintomo principale del rachitismo � un�incapacit� ossea di trattenere il calcio. Quest�incapacit� rende le ossa morbide provocando deformit� nel momento in cui l�ossatura deve sostenere un peso superiore alle sue forze. Tali deformit� includono ginocchio varo, ginocchio valgo, sterno carenato, cassa toracica stretta e granuli ossei lungo le costole. La forma di rachitismo che colpisce gli adulti viene chiamata osteomalacia. Si manifesta prevalentemente durante periodi di stress organico come gravidanze multiple o allattamento. Possono essere colpite da questa malattia anche le persone che hanno problemi di assorbimento, di malnutrizione o che hanno diete povere o le persone anziane che si espongono raramente al sole e non producono quindi la vitamina D necessaria all�assorbimento del calcio. Pu� essere causata da difetti o disturbi renali, carenza di calcio o fosforo o incapacit� di usare la vitamina D. Colpisce di solito le persone che si espongono raramente al sole o quelle che consumano una quantit� di grassi insufficiente alla fabbricazione di una giusta dose di bile causando uno scarso assorbimento della vitamina D.

43. Tra gli altri sintomi del rachitismo troviamo la tetania (crampi muscolari causati da carenza di calcio o vitamina D), crampi alle gambe, dolori alle ossa (soprattutto gambe, collo, costole e fianchi), formicolio alle estremit�, debolezza generale, dolore alle articolazioni, una predisposizione alla carie dentaria con denti malformati e nei bambini testa particolarmente grandeTra gli altri sintomi del rachitismo troviamo la tetania (crampi muscolari causati da carenza di calcio o vitamina D), crampi alle gambe, dolori alle ossa (soprattutto gambe, collo, costole e fianchi), formicolio alle estremit�, debolezza generale, dolore alle articolazioni, una predisposizione alla carie dentaria con denti malformati e nei bambini testa particolarmente grande

45. Rachitismo ereditario Vit.D dipendente Tipo I: autosomico recessivo. Difetto nella trasformazione di 25-idrossicolecalciferolo in 1, 25 diidrossicolecalciferolo Tipo II: autosomico recessivo. Mutazione che rende inattivo il recettore: sostituzione di un singolo aa in uno dei domini zinc finger del recettore Rachitismo � un difetto infantile caratterizzato da basi livelli plasmatici di calcio e fosforo e da insufficiente mineralizzazione delle ossa associata a deformit� dello scheletro. E� in genere causato da deficit di vitD .esistono forme ereditarie di rachitismoRachitismo � un difetto infantile caratterizzato da basi livelli plasmatici di calcio e fosforo e da insufficiente mineralizzazione delle ossa associata a deformit� dello scheletro. E� in genere causato da deficit di vitD .esistono forme ereditarie di rachitismo

48. Attraverso uno splicing alternativo si genera calcitonina e CGRP (calcitonine gene-related peptide) espresso nelle cellule nervose. Emivita della CT in circolo � di 2-15 minutiAttraverso uno splicing alternativo si genera calcitonina e CGRP (calcitonine gene-related peptide) espresso nelle cellule nervose. Emivita della CT in circolo � di 2-15 minuti

49. La CT ha una azione veloce ma molto breve nel tempo La sua funzione � ridurre prontamante la calcemia quando avvengono piccoli aumenti di concentrazioni di Ca++ sierico