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Franca Esposito » 35.Metabolismo del sangue


Sangue

La lezione è della Prof. Patrizia Carandente Giarrusso


Sangue (segue)

Componenti del sangue. Tratto da: DL Nelson e MM Cox “I Principi di biochimica di Lehninger”  ed. Zanichelli.

Componenti del sangue. Tratto da: DL Nelson e MM Cox “I Principi di biochimica di Lehninger” ed. Zanichelli.


Sangue (segue)

Funzioni

  • Trasporto (O2-CO2 , metaboliti)
  • Omeostasi (equilibrio osmotico, ionico, acido-base, temperatura corporea)
  • Difesa (infezioni)
  • Autoprotezione (coagulazione/fibrinolisi)

Sangue (segue)

Immagine autoprodotta.

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Proteine plasmatiche

Nel plasma troviamo:

  • proteine enzimatiche e non, che svolgono la loro azione nel plasma: proteine plasmatiche
  • proteine che non hanno una funzione plasma-specifica:
    • Ormoni proteici secreti da altri organi
    • Enzimi rilasciati dalle cellule: ALT, AST, LDH, ALP, GGT, CK, etc. utilizzati come indicatori diagnostici

Proteine plasmatiche (segue)

Interesse clinico e studio delle proteine plasmatiche

Rivestono un ruolo strategico nell’ambito del metabolismo proteico generale.

Stretta relazione tra metabolismo proteico del fegato e quello degli altri organi e tessuti.

Facilmente disponibili ed analizzabili, consentono di ottenere informazioni preziose sullo stato del metabolismo proteico generale.

Sono costituite da specie molecolari proteiche molto diverse tra di loro per quanto riguarda:

  • composizione chimica
  • origine
  • funzione

Sono presenti nel plasma in ragione di 65-82 g/L.

Proteine plasmatiche (segue)


Metabolismo proteine plasmatiche


Metabolismo proteine plasmatiche (segue)

Catabolismo

La velocità di degradazione delle proteine plasmatiche é elevata:

  • perdite esterne; es. intestino, rene, cute;
  • catabolismo endogeno:
    • fegato
    • cellule reticolo endoteliali: solo per proteine funzionalmente alterate

Funzioni generali

  • Regolazione pressione colloido osmotica
  • Funzione nutritiva
  • Coagulazione e fibrinolisi
  • Difesa → anticorpi, complemento
  • Trasporto → sostan insol.in H2O,metalli
  • Proteine enzimatiche/antienzimatiche

Separazione proteine plasmatiche
In base a:

  • Solubilità
  • Composizione chimica
  • Proprietà chimico-fisiche:
  • Coefficiente di sedimentazione
    • Mobilità elettroforetica: Albumina, Globuline
    • Proteine plasmatiche

Elettroforesi Proteine sieriche

Elettroforesi

Metodo d’elezione per la separazione e studio delle proteine plasmatiche.

Immagine autoprodotta.

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Elettroforesi Zonale delle Proteine sieriche

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Elettroforesi Proteine plasmatiche

La separazione elettroforetica identifica:

  • 1 zona omogenea che corrisponde ad una sola proteina Albumina;
  • 4 zone eterogenee α12 , β, γ globuline ciascuna di queste zone corrisponde a numerose proteine.

Proteine plasmatiche

Albumina

  • PM ~ 69 kDa, 580 residui;
  • 1 catena polipetidica con 17 ponti disolfuro e 5-6 tasche idrofobiche, 9 domini strutturali
  • proteina semplice, elevata idrofilia (solubile), presenza di numerose cariche negative a pH 7,4

Sintesi: Fegato

  • è la proteina più abbondante nel plasma (55%)
  • concentrazione adulto = 35-50 g/l
  • emivita = 19gg
  • catabolismo giornaliero =14g

Albumina: funzioni

1. Pressione oncotica

A causa della sua massa molecolare relativamente bassa e della sua concentrazione elevata rispetto alle altre proteine plasmatiche è la principale responsabile (80%) dell’azione osmotica esercitata dalle proteine.

Pressione oncotica che contribuisce al controllo del volume del sangue e dei liquidi interstiziali e tessutali.

Pressione oncotica totale del plasma umano = 28.0 mm Hg
Pressione oncotica Albumina = 21.8 mm Hg

Albumina è coinvolta nella regolazione di scambio idrico tra compartimento vascolare (CV) e quello extravascolare (CEV).

Diminuizione della concentrazione di Albumina determina alterazioni della pressione oncotica con aumento della ritenzione di liquido nel CEV: EDEMA per valori di Albumina al di sotto 25 g/l circa.

Albumina: funzioni (segue)

2. Trasporto

Proteina trasportatrice non specifica di sostanze lipofiliche e non:

  • acidi grassi liberi a lunga catena
  • bilirubina
  • ematina
  • steroidi, tiroxina, triptofano
  • farmaci, coloranti
  • calcio, rame(II), nickel(II)

3. Nutrizione

Funzione nutrizionale: riserva di aminoacidi.

Proteine plasmatiche

Nel plasma sono presenti molti enzimi proteolitici che costituiscono un sistema proteasico è alla base di cascate enzimatiche:

  • attivazione complemento
  • attivazione coagulazione
  • attivazione fibrinolisi
  • attivazione chinina

Questi enzimi proteolitici possiedono relativa specificità, in condizioni patologiche si possono trovare anche enzimi provenienti da leucociti o tissutali.

La loro attività è regolata dalla diversa affinità per i vari substrati lo stesso vale per i loro inibitori.

L’ omeostasi funzionale si stabilisce grazie ad un equilibrio dinamico non solo all’interno dei singoli sistemi ma anche tra le diverse famiglie.

Ne consegue che il consumo eccessivo di un inibitore può provocare effetti patologici su altri sistemi.

Proteine plasmatiche (segue)

α1-Antitripsina /α1-At

Singola catena, glicoproteina, 54 kDa.

Inibitore di proteasi seriniche extracellulari (liberate in corso d’infiammazione da leucociti, fegato, pancreas,etc.).

Responsabile del 90% potere antiproteinasico del plasma.

Sintesi epatica, emivita 4-6 gg.

Esistono molte varianti genetiche: fenotipo MM presente nell’ 80% della popolazione.

Valori riferimento : 80-220 mg/dl.

Proteine plasmatiche (segue)

α2-Macroglobulina /α2-At

PM 725 kda.

Sintesi: Fegato, macrofagi.

E’ in grado di legare ed inibire 4 classi di proteasi seriniche, tioliche, carbossiliche, metallo proteasi.

Chiave di volta delle interazioni tra i sistemi: coagulativi, fibrinolitici e callicreinici (vedi diapositiva seguente).

Interviene nella modulazione della risposta immune umorale e forse anche cellulare.

Valori riferimento: 150-400 mg/dl.

Pur svolgendo un compito molto rilevante non ha un grande valore diagnostico.

Proteine plasmatiche (segue)

Immagine autoprodotta.

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Proteine plasmatiche e metabolismo ferro

Ferro

Funzioni:

  • trasporto O2 ai tessuti
  • trasferimento elettroni catena respirato
  • inserito in importanti sistemi enzimatici

Ruolo svolto tramite:

  • cambio stato di ossidazione
  • formazione di complessi di coordinazione

Fe inorganico viene solubilizzato e ionizzato dal succo gastrico, ridotto e chelato.

Assorbito a livello del duodeno.

Fe-eme è assorbito come complesso porfirinico.

Proteine plasmatiche e metabolismo ferro (segue)

Metabolismo ferro è un sistema chiuso (scambi esterno <0.05%).

Ferro è ossidato dalla ceruloplasmina e trasportato nel plasma dalla transferrina che provvede alla sua distribuzione ai tessuti attraverso il recettore della transferrina presente su tutte le cellule.

La transferrina provvede anche al riciclaggio del ferro dalle cellule reticoloendoteliali nel processo di degradazione dell’emoglobina.

Il ferro captato dalla cellula viene immagazzinato nella ferritina (deposito) e che può denaturarsi ad emosiderina, deposito più stabile.


Proteine plasmatiche e metabolismo ferro (segue)

Ferro

  1. Ossidato da ceruloplasmina, trasportato nel plasma da transferrina che interagisce con il suo recettore presente su tutte le cellule
  2. Il complesso Tf-Ferro è captato dal recettore per Tf ed internalizzato per endocitosi e acidificato

Si ha dissociazione del ferro dal complesso e suo utilizzo mentre il recettore-Tf viene riciclato sulla superficie cellulare.

Immagine autoprodotta.

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Proteine plasmatiche e metabolismo ferro (segue)

Ferro assorbito dalla cellula entra in un pool “chelatabile”, usato per le necessità cellulari, la quota di ferro non usato è depositato sotto una forma non tossica: ferritina.

24 subunità (tipo H,L,G), sfera vuota con sei canali che può contenere fino a 4500 atomi di ferro come idrossifosfatoferrico

Nel plasma circola ferritina plasmatica, formata solo da subunità L e subunità glicosilate G, quota di ferro bassa:

  • il livello della Ferritina plasmatica è fortemente correlato alla quantità di Ferritina intracellulare e quindi riflette lo stato dei depositi corporei del ferro
  • si assume che 1μg/l di Ferritina plasmatica corrisponda a 8-10 mg di ferro di deposito

Proteine plasmatiche e metabolismo ferro (segue)

Ceruloplasmina

  • Glicoproteina (10 %) PM 132 kDa
  • Sintesi: Fegato
  • Trasporta fino ad 8 atomi di Cu per molecola, blanda attività ossidasica

E’ coinvolta in:

  • omeostasi del Cu e Fe nel fegato
  • trasferimento Cu ad enzimi Cu dip
  • ossidazione Fe2+ a Fe3+ per trasferirlo alla Tf
  • valori riferimento: 20-40 mg/dl

Proteine plasmatiche e metabolismo ferro (segue)

Transferrina /Tf β globulina

Glicoproteina, PM 79 kDa.

Sintesi: Fegato, ghiandola mammaria, ovaio, linfociti, macrofagi.

Funzione: Trasporto di Fe3+ dall’intestino, dalle cellule del SRE, dagli epatociti a tessuti eritroidi e non, può legare anche altri metalli bivalenti o trivalenti, circa i 4/5 dello scambio riguarda l’eritropoiesi.

Presenta due siti di legame per il Fe3+ per molecola.

1 mg Tf trasporta 1,25 mg Fe3+.

Valori riferimento : 200-300 mg/dl.

Proteine plasmatiche e metabolismo ferro (segue)

Aptoglobina/ Hp α2-globulina

Famiglia di Glicoproteine (18,5%)
PM = 90-400 kDa
Polimorfismo genetico
Struttura tetramerica α2β2 unite da ponti disolfuro

Funzione: complessano HbO2 derivata da emolisi vasale
HbO2 che circola libera nel plasma si dissocia in 2 dimeri αβ di ossiemoglobina e forma complessi stabili con Hp.

Tali complessi non superano la soglia renale e quindi:

  • sono captati dal SRE, catabolizzati in aa e ferro, impedendo così la perdita di Hb e quindi di ferro, nelle urine
  • Hp non lega la maetemoglobina e le Hb anomale
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