-Composti organici essenziali per la vita

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2 -Composti organici essenziali per la vita -La maggior parte dei vertebrati (tra cui l uomo) non sono in grado di sintetizzarle (come gli amminoacidi essenziali) -Sono assunte con la dieta -Alcune malattie (rachitismo, scorbuto, beriberi, ecc.) sono dovute a carenze dietetiche di specifiche vitamine -Una piccola quota (parte del complesso B, PP, K) è prodotta dalla nostra flora batterica. (i trattamenti antibiotici in parte distruggono la flora batterica, e vanno integrati da complessi vitaminici) -Alcune vitamine entrano direttamente in alcuni importanti processi vitali -Altre vengono trasformate (precursori di coenzimi, ormoni-vit.a e D)

3 VITAMINE LIPOSOLUBILI Vitamina A Vitamina E Vitamina D Vitamina K Vitamina F o acidi grassi essenziali Apportate dall alimentazione nelle loro diverse forme Assorbite nell intestino tenue prossimale (la vit. K 2 a livello del colon) Raggiungono in seguito il circolo sanguigno. Nel plasma le vit. A e D circolano legate a proteine specifiche, le vit. E e K legate alle lipoproteine HDL o LDL Eliminate nelle feci (la vit. A anche nelle urine)

4 VITAMINE LIPOSOLUBILI -Le vitamine liposolubili vengono immagazinate nell organismo per lungo tempo -I principali siti di deposito sono: Vit. A: fegato Vit. D: tessuto adiposo e muscoli Vit. E: tessuto adiposo, muscoli e fegato -Non è necessario assumerle frequentemente per mantenere livelli efficaci normali -Hanno un potenziale di tossicità molto elevato

5 Le vitamine liposolubili sono derivate da condensazione di diverse unità isopreniche

6 Retinoic Acid Vitamina A, il suo precursore e i suoi derivati

7 VITAMINA A La vitamina A o retinolo è un alcol primario presente in forma esterificata nei tessuti degli animali e dei pesci d acqua salata, soprattutto nel fegato

8 Le provitamine A sono dei carotenoidi con un attività biologica paragonabile (dal β-carotene si origina la vitamina A) I retinoidi sono il retinolo e altri derivati a esso strettamente legati. Comprendono anche analoghi sintetici strutturalmente simili al retinolo, ma che non posseggono la sua attività vitaminica

9 Le funzioni della vitamina A sono mediate dai suoi derivati 11-cis-retinale: pigmento della visione -Si lega covalentemente alla proteina opsina formando i pigmenti della visione nella retina (= rodopsina) -Al buio il retinale della rodopsina è tutto in forma cis -Quando la luce colpisce la retina, si modifica in tutto-trans-retinale per una serie di reazioni fotochimiche -la rodopsina subisce una modificazione conformazionale che nelle cellule a bastoncello determina la formazione di un impulso nervoso

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11 acido retinoico -L acido retinoico è la forma attiva ormonale della Vit. A -Ha recettori nelle cellule epiteliali (compresa la pelle), (retinoid-x receptor) e regola l espressione genica durante lo sviluppo dei tessuti epiteliali -ha funzioni nella crescita, differenziamento e trasformazione cellulare

12 Funzioni fisiologiche della Vit A Ruolo essenziale nel funzionamento regolare della retina Necessaria per la crescita e differenziamento del tessuto epiteliale, crescita delle ossa, riproduzione e sviluppo embrionale Co-fattore nei sistemi enzimatici Rinforza il fisico contro le infezioni polmonari, aumenta le funzioni immunitarie, riduce le conseguenze di alcune malattie infettive e può proteggere dallo sviluppo dei tumori Aiuta nel trattamento dell acne, dell impetigine, dei foruncoli e delle ulcere cutanee quando applicata esternamente

13 L adulto medio assume circa la metà della vitamina A sotto forma di retinolo e retinil estere, e il resto come β-carotene La vit. A circola nel sangue legata a proteine specifiche (RBP) La vitamina A è presente nei prodotti di origine animale Il β-carotene si trova nella frutta e nelle verdure gialle o verdi fegato, burro, formaggio, latte intero, tuorlo d uovo, pesce carote, meloni, albicocche, spinaci, foglie verdi di insalata La vitamina A è sensibile all ossidazione, la luce e il calore Negli alimenti un ruolo di protezione della vit. A è svolto dalla presenza di materia grassa non ossidata e di vit. E Durante la cottura degli alimenti le perdite di vit. A non dovrebbero superare il 20%

14 Le riserve tissutali di retinoidi nell uomo adulto sono piuttosto elevate, solo un lungo periodo di deprivazione per indurre una carenza carenza di vitamina A si verifica più facilmente nel corso di malattie croniche che influenzano l assorbimento dei grassi l insufficienza biliare e pancreatica, la sprue, il morbo di Crohn, la cirrosi portale dopo gastrectomia parziale o per estrema carenza dietetica cronica Diminuito adattamento alla luce di bassa intensità (emeralopatia) Secchezza della congiuntiva e della cornea (xerolfalmia) Cheratinizzazione e disidratazione della cute Predisposizione alle infezioni virali e alle complicanze polmonari Diarrea, perdita di peso Lenta crescita delle ossa Tra le anomalie riproduttive: difetti della spermatogenesi, degenerazione dei testicoli, aborto e nascita di figli malformati

15 Una dieta adeguata fornisce il fabbisogno normale di vitamina A Chi necessita di quantità addizionali? Il retinolo viene usato per la terapia della carenza di vitamina A e delle sindromi correlate terapia a lungo termine con retinolo

16 Un apporto di vitamina A molto superiore ai fabbisogni: ipervitaminosi A Intossicazione Acuta quantità 100 volte superiore Intossicazione Cronica quantità 10 volte superiore Rischio teratogeno

17 VITAMINA D3 o COLECALCIFEROLO Deriva dal colesterolo ed è sintetizzato dagli organismi animali Deriva dall ergosterolo ed è presente nelle piante

18 Produzione della Vitamina D dalla radiazione ultraviolette-b (UVB) Le radiazioni UVB ( nm) convertono il 7- deidrocolesterolo in pre-vitamina D (pelle) La Previtamina D3 viene sottoposta a isomerizzazione terminale che comporta la formazione di vitamina D3 (25 idrossivitamina D (25(OH)D)) (pelle) Questa viene convertita a 1,25-diidrossivitamina D3 (1,25(OH) 2 D3) nel fegato e nel rene

19 2 tappe nella pelle

20 =ormone

21 1α (1a-idrossilasi) PTH La 1α-idrossilasi è strettamente regolata Deficit dietetico di vit. D, calcio e fosfato Elevato apporto di vit. D, calcio e fosfato

22 Dove agisce la 1,25-diidrossivitamina D? Intestino: aumenta l assorbimento del calcio e del fosforo regolando l espressione genica di una proteina che lega il calcio Ossa: mobilizza il calcio e il fosforo e permette la mineralizzazione del tessuto osteoide in associazione con il Paratormone Rene: aumenta il riassorbimento del fosforo e forse anche del calcio Altre funzioni Influenza la maturazione e il differenziamento delle cellule mononucleate nonché la produzione di citochine E necessaria per il buon funzionamento muscolare Inibisce la proliferazione e induce il differenziamento delle cellule tumorali Inibisce la proliferazione delle cellule epidermiche promuovendone il differenziamento (psoriasi volgare)

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24 Meccanismo degli ormoni steroidei Gli ormoni steroidei, agiscono attraverso il recettore della vitamina D, 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

25 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 affinità per il 1,25-D 3 è circa 1000x della 25-D3 e ciò spiega la relativa potenza biologica VDR è presente in 30 tipi cellulari differenti

26 La somministrazione di Vitamina D ha effetto benefico sul rachitismo

27 Se alla mancanza di una sintesi endogena si aggiunge una mancanza di apporto esogeno (insufficiente apporto alimentare o diminuito assorbimento) compare la carenza Rachitismo (Insufficiente mineralizzazione del tessuto osseo e della matrice cartilaginea di neoformazione) -incurvamento -gambe arcuate -malformazioni delle -giunture o delle ossa -fratture -lento sviluppo dei denti -debolezza muscolare Osteomalacia (Demineralizzazione delle ossa già formate) Osteoporosi debolezza muscolare fragilità ossea con tendenza alla rottura forti dolori a livello osseo deformità ossea demolizione della matrice osteoide

28 Fonti alimentari olio di fegato di merluzzo, pesci grassi, tuorlo d uovo, fegato, latte intero, burro e formaggi grassi La sintesi cutanea soddisfa quasi tutto il fabbisogno dell organismo La vitamina D circola nel sangue legata a proteine specifiche (DBP)

29 Preparazioni contenenti Vitamina D Ergocalciferolo o calciferolo (Vit. D 2 ) Colecalciferolo (Vit. D 3 ) Diidrotachisterolo (DHT) 1-idrossicolecalciferolo (alfacalcidolo) 1,25-diidrossicolecalciferolo (calcitriolo) Prevenzione della carenza di vitamina D Profilassi e cura del rachitismo nutrizionale Trattamento del rachitismo e dell osteomalacia di origine metabolica Ipocalcemia dell ipoparatiroidismo Prevenzione e trattamento dell osteoporosi post-menopausale (calcitriolo)

30 VITAMINA E -Termine generico per indicare di un gruppo di lipidi: i tocoferoli -Anello aromatico sostituito con una lunga catena isoprenoide -otto tocoferoli naturali (α, β, γ, δ-tocoferoli e tocotrienoli) -a causa della loro idrofobicità si associano alle membrane cellulari, ai lipidi di riserva e alle lipoproteine del sangue -viaggiano in circolo legati alle lipoproteine HDL o LDL -Antiossidanti biologici

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32 VITAMINA E L α-tocoferolo è quello più frequente e presenta l attività biologica più elevata I β- e γ-tocoferoli hanno un attività vitaminica ridotta (rispettivamente 30% e 15% circa dell attività della forma α) Il δ-tocoferolo invece è praticamente inattivo

33 L α-tocoferolo è uno dei più potenti antiossidanti biologici, il più importante nel sangue umano -previene la perossidazione degli acidi grassi insaturi delle membrane bilogiche in quanto neutralizza i ROS Inoltre, la vitamina E agisce in sinergismo con altri sistemi antiossidanti ed in particolare alcuni enzimi: glutatione perossidasi, catalasi, superossido dismutasi

34 HO R 1 Vitamina E come un antiossidante R. + TOH RH + TO. R 2 R 3 O Phythyl Tail. O CH 3 CH 3 CH 3 Chromane Head CH 3 O (CH 2 ) 3 CH(CH 2 ) 3 CH(CH 2 ) 3 CH(CH 3 ) 2 CH 3 CH3 R 1 R 2 R 3 α CH 3 CH 3 CH 3 β CH 3 H CH 3 γ H CH 3 CH 3 δ H H CH 3

35 Altri ruoli metabolici minori associati alle sue proprietà antiossidanti Agisce come agente anti-coagulante Promuove la regolare formazione dei globuli rossi Sembra esserci una relazione tra le vitamine A ed E: L assorbimento della vitamina A è potenziato dalla vitamina E ( aumenta la concentrazione nel fegato e in altre cellule): forse l azione antiossidante della vitamina E impedisce la degradazione della vitamina A Sembra che l interazione della vitamina C con il radicale libero del tocoferolo, ricicli il potere antiossidante α-tocoferolo

36 Il fabbisogno di vitamina E è soddisfatto interamente dall alimentazione Buone fonti di vitamina E uova e oli vegetali noci, mandorle, pistacchi grano integrale olio di germe di grano (la più importante fonte di vitamina E) La vitamina. E viaggia in circolo legata alle lipoproteine HDL o LDL

37 VITAMINA K Sintetizzato dalle piante verdi ed è l unica vitamina K naturale disponibile per uso terapeutico Sintetizzata nei batteri Grampositivi e in quelli del tratto intestinale

38 Vitamina K come co-fattore della coagulazione Carbossilazione della protrombina Protrombina attiva (enzima proteolitico) Rottura dei legami peptidici nel fibrinogeno Fibrina (proteina fibrosa insolubile)

39 Funzione fisiologica Va incontro ad una serie ciclica di di reazioni di ossido riduzione La vitamina K è il cofattore di una carbossilasi, che catalizza la carbossilazione di specifici residui di acido glutammico presenti in alcune proteine (acido γ-carbossiglutammico) L acido γ-carbossiglutammico ha la proprietà di fissare il calcio e conferisce tale proprietà alla proteina di cui è costituente Protrombina Fattore VII, IX, X Proteine che subiscono questa reazione Proteina S Proteina C Osteocalcina Aterocalcina

40 (forma ridotta della vit. K) (foma epossidica della vit. K)

41 La vitamina K è presente nella maggior parte degli alimenti in quantità variabile spinaci, lattuga, cavoli, broccoli carne, patate, carote La dieta media soddisfa i fabbisogni giornalieri; la vitamina sintetizzata dalla flora batterica intestinale è disponibile anche per l ospite La vitamina K viaggia in circolo legata alle lipoproteine HDL o LDL La vitamina K si usa per correggere la tendenza al sanguinamento o all emorragia associata alla sua carenza

42 Composto sintetico che agisce da inbitore competitivo della formazione della trombina attiva

43 Vitamina F o acidi grassi essenziali

44 IMPORTANTI ACIDI GRASSI Acido stearico 18:0 Acido oleico 18: 1 (9) Acido linoleico 18: 2 (9,12) Acido linolenico 18:3 (9,12,15) L acido linoleico è particolarmente importante poiché viene convertito, attraverso una serie di allungamenti e desaturazioni in acido arachidonico, un precursore della sintesi delle prostaglandine e altri eicosanoidi 44

45 Essi sono indispensabili: 1) per la produzione di energia 2) per la formazione delle membrane cellulari 3) per il trasferimento dell'ossigeno dall'aria al sangue 4) per la sintesi di emoglobina 5) per la funzione delle prostaglandine 6) per il corretto equilibrio ormonale 7) per la produzione ormonale (ad esempio del testosterone). La carenza di questi acidi produce astenia, pelle secca, deficit immunitario, ritardo della crescita, sterilità.

46 L organismo non riesce a produrre gli acidi grassi essenziali linoleico e linolenico. I grassi omega-3 si trovano nei pesci grassi, come il salmone, mentre quelli omega-6 in oli quali: l'olio di lino spremuto a freddo, l'olio di mais, di soia e di girasole. Gli acidi omega-3 aiutano persino a difendere il cervello dai disturbi da deficit di attenzione L acido arachidonico può essere sintetizzato dall acido linoleico se esso è fornito all organismo in quantità sufficiente dalla dieta.

47 Desaturazione dell acido linoleico NAPH(H) + NADP + 18:2(9, 12) acido linoleico O2 2H 2 O 2CO 2 18:3 (6,9,12) 20:3(8,11,14) ac.γ-linoleico O 2 NADPH(H) + 2H 2 O NADP Nell uomo le desaturasi non sono in grado di introdurre doppi legami tra l atomo di C 10 e l atomo di C del 20:4(5,8,11,14) gruppo metilico terminale, per cui ac.arachidonico devono essere introdotti con la dieta e quindi sono essenziali: L acido linoleico L acido linolenico l'acido linoleico (un acido 6 omega) l'acido linolenico (un acido 3 omega). 47

48 L ARACONOIDATO E IL PRINCIPALE PRECURSORE DEGLI ORMONI EICOSANOIDI ( prostaglandine, prostacicline, trombossani ) CORTICO- STEROIDI - - FANS ciclo-ossigenasi - L arachidinato può essere convertito in leucotrieni per azione della lipossigenasi Questi composti scoperti inizialmente nei leucociti, contengono tre doppi legami coniugati 48

49 Gli eicosanoidi derivano dall acido arachidonico Sono coinvolti nelle produzione di dolore e febbre, nella regolazione della pressione sanguigna, della coagulazione del sangue e della riproduzione L aspirina inibisce la sintesi delle prostaglandine 49

50 VITAMINA FUNZIONE SINTOMI DA DEFICIT RDA mg A retinolo, retinale, ac. retinoico Anti-ossidante, regola proliferazione e differenziamento cellulare, compone il pigmento visivo (rodopsina) Cecità notturna, ipercheratosi, anemia. 6 β-carotene D E colecalciferolo, D 3 7-deidrocol. è attivato a D 3 dalla luce UV. D 3 è attivato per idrossilazione nel fegato e nel rene a 1,25-(OH) 2 D Miscela di composti vegetali: tocoferoli Stimola assorbimento intestinale del Ca 2+, inibisce l escrezione renale e aumenta il riassorbimento di Ca 2+ dall osso (insieme a PTH) Anti-ossidante nelle membrane, lipoproteine e tessuto adiposo; stabilizza CoQ (respirazione mitocon.) Rachitismo nei bambini, osteomalacia nell adulto. Non noti K Sintetizzata dai batteri intestinali Richiesta per la sintesi epatica dei fattori della coagulazione 2, 7, 9 e 10, e di osteocalcina Aumento del tempo di coagulazione; osteoporosi. 0.08