COMPOSTI AZOTATI NON PROTEICI

Transcript

1 COMPOSTI AZOTATI NON PROTEICI I principali composti azotati non proteici la cui determinazione nei liquidi biologici riveste interesse clinico sono: UREA CREATININA ACIDO URICO BILIRUBINA

2 Rappresenta il prodotto terminale del catabolismo proteico e quindi degli AA che le costituiscono; il prodotto sotto forma del quale l azoto contenuto in queste sostanze viene eliminato. Il catabolismo delle proteine dà luogo ad AA e il catabolismo degli AA contempla una reazione di deaminazione, per cui il gruppo amminico-nh2 di questi composti viene liberato in forma di NH3, che in parte viene riciclata e utilizzata in una serie di vie biosintetiche.

3 La conversione dell NH3 in urea ha il significato di trasformare una sostanza tossica come NH3 in un composto, l UREA, praticamente privo di tossicità e facilmente eliminabile. Il fegato riversa l urea nel circolo sistemico, dal quale viene eliminata per azione del rene. A livello renale l urea passa nel filtrato glomerulare. Circa il 60% viene eliminato, mentre il 40% viene riassorbita a livello tubulare. Ogni giorno sono eliminati con le urine 10-30g di urea. La concentrazione plasmatica dell urea (AZOTEMIA) è di 0,11-0,50 g/l. L AZOTEMIA esprime l equilibrio dinamico tra la quantità di urea che viene riversata in circolo (dal fegato) e la quantità che viene eliminata (dal rene).

4 CAUSE DI MODIFICAZIONI DELLA CONCENTRAZIONE DELL UREA DIMINUZIONE 1) Malnutrizione proteica ( difetto di assunzione di proteine o di assorbimento degli AA) 2) Epatopatie che determinano grave insufficienza epatica con ridotta sintesi dell urea AUMENTO 1) Cause renali (patologie del rene come nefropatie che comportano una ridotta filtrazione glomerulare) o delle vie urinarie) 2) Patologie delle vie urinarie che determinano ritenzione di urina (es. ipertrofia prostatica) 3) Cause extrarenali (dieta iperproteica; aumentata degradazione di proteine endogenea seguito di malattie endocrine, gravi infezioni, ustioni, traumi, infarti estesi; insufficienza circolatoria con ridotto afflusso di sangue al rene; occlusione intestinale con aumentato assorbimento di NH3 dall intestino per azione dei batteri intestinali sulle proteine).

5 ACIDO URICO Rappresenta il prodotto terminale del catabolismo purinico, cioè della degradazione delle basi puriniche sia esogene che endogene. Nell uomo e nella scimmia l acido urico deriva dalla xantina per azione della xantina ossidasi.

6 Nei mammiferi inferiori l acido urico viene ulteriormente trasformato ad allantoina (prodotto finale) per azione della uricasi. Gli uccelli e i rettili sintetizzano l acido urico sia dalle purine che dalle proteine con il vantaggio di poter eliminare l acido urico sotto forma di cristalli e pertanto conservando l acqua.

7 Il pool totale dell acido urico è di 1,2 g con elevato turnover che viene rinnovato giornalmente in ragione del suo 60% per concomitante formazione ed eliminazione. La produzione dell acido urico si attua prevalentemente nel fegato che è notevolmente provvisto di xantina ossidasi; una certa aliquota deriva invece dalla mucosa intestinale. L acido urico viene riversato nel sangue e da qui eliminato per lo più per via urinaria ( una certa quota viene eliminata attraverso l intestino dove subisce una degradazione ad opera dei batteri presenti) ACIDO URICO nel SANGUE (siero) v.r. 3,5-6,5 mg/dl ACIDO URICO nelle URINE. La quantità di acido urico che viene riversata in circolo e conseguentemente eliminata con le urine è abbastanza variabile e dipende principalmente dal contenuto della dieta in purine. L escrezione urinaria di acido urico può andare da mg/die che rappresenta circa il 10% della quantità filtrata, mentre il 90% riassorbito a livello tubulare L acido urico è un acido debole e nei liquidi organici è presente sotto forma di anione urato.

8 L iperuricemia comporta il rischio che l acido urico, la cui solubilità, è assai scarsa, precipiti in seno ai tessuti. Tale precipitazione è facilitata da fattori locali quali un abbassamento del ph, traumatismi, rallentamento della circolazione. Alla precipitazione di acido urico fa seguito una reazione infiammatoria. ALTERAZIONI DEI LIVELLI DI ACIDO URICO NEL SANGUE E NELLE URINE (N.B. solo gli aumenti sono clinicamente significativi) NEL SANGUE (v.r. 3,5-6,5 mg/dl) Un aumento della concentrazione ematica di acido urico (iperuricemia) si può avere: 1) per aumentata formazione di acido urico dovuta ad anomalie metaboliche ereditarie (es M. di Lesch-Nyhan è dovuto ad un deficit enzimatico per cui l ipoxantina e la guanina non vengono recuperate per la nuova sintesi di nucleotidi e sono trasformate in acido urico) 2) per aumentato apporto esogeno di purine per diete iperproteiche o per alimenti ricchi in acidi nucleici (pancreas, fegato, cervello) 3) per aumento della citolisi dovuta a trattamenti citotossici (chemioterapia antiblastica nei tumori), per ustioni estese, trattamenti con radiazioni ionizzanti, in malattie caratterizzate da un intenso turn over cellulare (psoriasi, leucemie croniche), per anemie emolitiche 4) per insufficiente eliminazione urinaria dovuta a ridotta filtrazione glomerulare 5) per esercizio fisico intenso ( per incapacità di convertire l ADP in ATP e aumento di AMP) 6) per alto consumo di alcool che provoca acidosi ( per eccesso di lattato) e ridotta escrezione da parte del rene in quanto il lattato e i corpi chetonici competono con la secrezione degli urati da parte del tubulo renale.

9 NELLE URINE ( mg/die) 1) conseguente ad una iperuricemia 2) incapacità del rene a riassorbire l acido urico Alcuni farmaci usati nella terapia della gotta hanno proprio l effetto di ridurre l iperuricemia aumentando l eliminazione urinaria di acido urico. Il rischio di un eccesso di acido urico nelle urine comporta il rischio che questo composto precipiti nelle vie urinarie dando luogo a calcoli. Anche a questo livello la precipitazione dell acido urico è favorita quando il ph delle urine si abbassa ( per valori uguali o minori di 5).

10 CREATINA La creatina è una sostanza che riveste notevole importanza nel metabolismo del muscolo. Essa provvede a fornire i fosfati ricchi di energia attraverso la sintesi della fosfocreatina La creatina viene sintetizzata in due fasi; la prima, la sintesi del guanidoacetato, avviene a livello del rene, della mucosa dell intestino tenue, del pancreas e probabilmente del fegato.

11 Il guanidoacetato viene trasportato al fegato dove viene metilato a creatina. La creatina entra in circolo da dove viene diffusamente distribuita ai tessuti ed in modo particolare alle cellule muscolari, che contengono circa il 98% del pool della creatina dell intero organismo. Il contenuto corporeo della creatina è proporzionale alla massa muscolare.

12 La maggior parte delle reazioni biochimiche che avvengono nel nostro organismo necessita dell energia fornita dall ATP. L ATP e l ADP sono, però, anche potenti effettori di molti enzimi e quindi la loro concentrazione intracellulare deve esser attentamente regolata e non può elevarsi troppo, cioè quando sarebbe necessario per costituire una riserva di energia. Per questi scopi le cellule muscolari immagazzinano riserve di fosfocreatina, un composto con energia libera di idrolisi simile a quella dell ATP

13

14 CREATININA H 2 O N H CREATININA i La creatinina si forma per deidratazione non enzimatica della creatina muscolare.

15 La creatinina libera non viene riutilizzata e rappresenta soltanto il prodotto di eliminazione della creatina. La formazione della creatinina è abbastanza costante; nelle 24h viene trasformato in creatinina circa 1,5-1,6% della creatina. La produzione della creatinina è pertanto correlata all entità della massa muscolare. La creatina viene filtrata dal glomerulo e riassorbita quasi interamente dai tubuli prossimali. L escrezione netta è assai esigua. Anche la creatinina viene filtrata liberamente dal glomerulo, ma normalmente non viene riassorbita. I valori normali di escrezione variano da 0,8-1,8 g/24h (non rapportati alle masse muscolari e al peso corporeo). La concentrazione plasmatica è costante ed è di 0,6-1,5 mg/dl.

16 L interesse clinico per la determinazione della creatinina riguarda la funzionalità renale. Infatti rappresenta un utile indicatore in quanto: la sua produzione è costante e non influenzata dall apporto di proteine alimentari; la sua escrezione avviene solo per filtrazione glomerulare: non è infatti riassorbita dal tubulo e la secrezione tubulare può essere trascurabile Di conseguenza una riduzione della filtrazione glomerulare comporta un aumento della creatinina nel sangue e diminuzione della stessa nelle urine la clearence renale della creatinina rappresenta una stima della velocità di filtrazione glomerulare (v.r ml/min).

17 Clearance renale di una sostanza: Volume di plasma che viene depurato da quella sostanza nell unità di tempo (1min) grazie all attività renale. Clearance renale= UxV U= concentrazione urinaria mg/dl P P= concentrazione plasmatica mg/dl V= volume delle urine ml/min Poiché la creatinina viene eliminata solo per filtrazione glomerulare, si può ritenere che la quantita di plasma che viene depurata dalla creatinina corrisponda alla quantità di plasma che, nello stesso tempo, viene filtrata. In altri termini: La clearence della creatinina corrisponde al filtrato glomerulare, cioè al volume di liquido che, nell unità di tempo, si forma per filtrazione del plasma attraverso il glomerulo ( ml/min). Riduzioni del filtrato glomerulare si avranno: in tutte le malattie renali in cui sono danneggiati i glomeruli nelle condizioni in cui si riduce l apporto di sangue al glomerulo (es. shock, disidratazione, alterazioni dei vasi che portano il sangue al glomerulo)

18 BILIRUBINA

19 La bilirubina è un prodotto di degradazione dell eme, il 70% del quale deriva dai globuli rossi vecchi. La loro demolizione inizia nella frazione microsomiale delle cellule reticoloendoteliali del fegato, della milza e del midollo osseo (sistema reticoloendoteliale). Dopo la separazione dalla parte proteica (globina), l eme rosso viene scisso da un eme ossigenasi con l aiuto dell ossigeno e di NADPH in Fe2+, CO e biliverdina. La biliverdina viene ulteriormente ridotta dalla biliverdina reduttasi a bilirubina arancione.

20 La bilirubina è scarsamente solubile e nel plasma si lega all albumina (bilirubina indiretta). Le cellule del parenchima epatico assorbono la bilirubina dal sangue. Nel fegato la bilirubina viene coniugata con due molecole di acido glucuronico attivato (bilirubina diretta) ad opera della UDPglucuroniltransferasi. Il diglucuronide viene poi eliminato nella bile, attraverso un processo di trasporto attivo. Questa è la tappa che determina la velocità del metabolismo epatico della bilirubina. Nell intestino, i coniugati di bilirubina vengono in parte scissi da - glucuronidasi batteriche. La bilirubina liberata viene gradualmente ridotta a urobilinogeno ed a stercobilinogeno colorati. La maggior parte viene eliminata con le feci e solo una piccola parte viene riassorbita (circolazione enteroepatica). Se la degradazione dell eme diventa quantitativamente considerevole l urobilinogeno compare anche nelle urine dove viene ossidato a urobilina di colore scuro.

21 Nel plasma, in condizioni normali, la bilirubina è presente alla concentrazione di 0,4-1 mg/dl ed è quasi tutta in forma non coniugata IPERBILIRUBINEMIE (v.r. 1,5 mg/dl) Si manifestano clinicamente con una colorazione giallastra più o meno intensa della sclera, della cute e delle mucose visibili, dovute all accumulo di bilirubina in questi tessuti (ITTERO v.r 2-2,5 mg/dl) La determinazione delle due forme di bilirubina diretta e indiretta (e quindi il riconoscimento di quale di queste due è principalmente responsabile della iperbilirubinemia) insieme alla valutazione dei bilinogeni fecali e urinari e della presenza di bilirubina nelle urine, fornisce importanti informazioni circa la patogenesi dell ittero. Si distinguono in tre tipi fondamentali: 1. da iperproduzione di bilirubina o ITTERO EMOLITICO 2. da difetto funzionale dell epatocita O ITTERO EPATOCELLULARE 3. da ostacolato deflusso biliare o ITTERO COLESTATICO

22 ITTERO EMOLITICO ITTERO EPATOCELLULARE ITTERO COLESTATICO

23 ITTERI EMOLITICI La principale causa è l iperproduzione di bilirubina tale da superare la capacità di captazione e di metabolizzazione da parte del fegato. E prevalente nel plasma la forma indiretta. I bilinogeni fecali sono aumentati così pure quelli urinari ( perché sfuggono al circolo entero-epatico). Negli itteri emolitici la bilirubina non raggiunge mai valori elevati (< 4mg/dL), tranne che nell neonatale da incompatibilità materno-fetale nell ambito del sistema Rh (può raggiungere valori > 20 mg/dl e superare la capacità legante dell albumina valutabile in 7 mgdi bilirubina/g di albumina). La bilirubina non coniugata e non legata ad albumina può diffondere attraverso e le membrane biologiche (membrana ematoencefalica) e accumularsi nei nuclei encefalici (nuclei della base) dando luogo a ittero nucleare responsabile di danni neurologici gravi e irreversibili.

24 ITTERI EPATOCELLULARI Il difetto funzionale può essere di varia natura, congenito o acquisito e i vari processi di captazione, coniugazione ed escrezione possono esser colpiti in modo selettivo o globale. Si verifica a seguito di epatite acuta ad eziologia virale o tossica. Le alterazioni biochimico-cliniche sono: - Iperbilirubinemia cospicua (fino a mg/dl) sia della quota diretta che indiretta. L aumento della bilirubina indiretta dipende da una compromissione della captazione e/o della coniugazione. L aumento della bilirubina diretta dipende: 1) da aumentato riflusso della bilirubina coniugata per aumentata permeabilità della membrana degli epatociti; 2) da una compromissione del processo di escrezione nelle vie biliari; 3) da una componente colestatica che accompagna sempre le forme epatitiche

25 - Presenza consistente di bilirubina nelle urine, come conseguenza della bilirubina diretta (pigmenti biliari) - Diminuzioni dei bilinogeni fecali, in quanto è minore la quantità di bilirubina coniugata che arriva nell intestino -Aumento dei bilinogeni urinari in quanto risulta compromessa la capacità del fegato di captare questi composti assorbiti dall intestino e di riversarli nuovamente nella bile.

26 ITTERI COLESTATICI Sono dovuti ad alterazioni dell escrezione di bilirubina nei canalicoli biliari, secondarie a fattori funzionali o meccanici. Possono avere un origine familiare o ereditaria o acquisita ( da farmaci, post operatorio, da epatite/cirrosi e da ostruzione biliare extraepatica). Sono caratterizzati da: - Iperbilirubinemia che può raggiungere livelli fino a 30 mg/dl, soprattutto nelle forme più gravi di colestasi extraepatiche, sostenuto principalmente dalla forma diretta (fino all 80% della bilirubina totale). - Cospicua è la presenza di pigmenti biliari - Ridotta ( o addirittura assente, se l ostruzione è compilata) è la concentrazione dei bilinogeni fecali e urinari

27