Appunti di Biochimica I: intolleranza al lattosio, Niemann-Pick e DNA

Materia: Biochimica I

Lezione: 3 (seconda parte) sbobinatore: Oukacha Fatima professore: Baldanzi Gianluca Data: 13/10/2023 Revisore: Khalili Samara N.B: GLI APPROFONDIMENTI AD OPERA DEGLI STUDENTI FANNO PARTE DELL'ESAME E SARANNO OGGETTO DI DOMANDE A RISPOSTA MULTIPLA

Presentazione 1: intolleranza al lattosio

L'intolleranza al lattosio è una condizione che, nella maggior parte della popolazione, comporta, in seguito all'assunzione del lattosio, una sintomatologia quale diarrea, meteorismo (accumulo di gas nel colon) e dolori addominali. È diffusa in tutto il mondo, anche se in maniera diversa nelle varie aree: nel Nord Europa ci sono molte meno persone intolleranti al lattosio, mentre in altre regioni come in Cina o in generale nell'Estremo Oriente quasi tutta la popolazione è intollerante al lattosio. Il lattosio è un disaccaride formato da galattosio e glucosio. Il nostro intestino non è in grado di assorbire il lattosio come dimero e deve essere prima scisso nelle sue due componenti (idrolizzato) da parte di un enzima: la lattasi (idrolasi) che andrà a separare galattosio e glucosio, successivamente va assorbito dall'organismo, altrimenti rimane nell'intestino. Cosa succede se il lattosio rimane nell'intestino? Il lattosio, essendo uno zucchero, trattiene l'acqua per osmosi e una volta raggiunto l'intestino crasso inizia a fermentare, quindi verranno prodotte sostanze gassose, come l'anidride carbonica, idrogeno e metano. Ci sono diverse forme in cui la lattasi non funziona, manca o è carente. È presente una condizione congenita, la alattasia, ovvero la forma più rara possibile, in cui non viene prodotta la lattasi, che deve essere espressa sugli enterociti a livello dei villi intestinali, in particolare a digiuno. Questa forma congenita presenta una mutazione non senso sul cromosoma 2, di conseguenza non viene prodotta la proteina e il lattosio non può essere digerito. La forma più diffusa è l'ipolattasia primaria, che è una condizione genetica, dove la normale espressione del gene avviene nel primo periodo di vita per poi regredire col tempo, per questo dopo un periodo di tempo si diventa intolleranti al lattosio. Si è visto, tuttavia, che in alcune popolazioni c'è una mutazione puntiforme nella posizione 13.910 del gene nel cromosoma 2, che permette alla lattasi di continuare ad essere espressa e di continuare a funzionare nel tempo. In questo caso si ha una persistenza di questa espressione e quindi non ci sarà l'intolleranza al lattosio. L'ipolattasia secondaria è transitoria, causata da altre malattie, piuttosto che da condizioni di stress dell'organismo o dopo un'operazione, in quel caso il paziente dovrà astenersi per un breve periodo di tempo dall'assunzione di lattosio. Questa condizione è transitoria perché, successivamente, si recupera la capacità di digerire il lattosio.

Diagnosi dell'intolleranza al lattosio

si può diagnosticare in diversi modi:

• Breath test: che prevede la misurazione dell'idrogeno espirato dopo l'assunzione del lattosio. Considerando che tra i prodotti del processo fermentativo si ha anche l'idrogeno.
• Analisi del sangue: viene misurata la curva glicemica in seguito all'assunzione del lattosio, se non aumenta è indice di una mancata idrolisi del lattosio.
• Altri test: test genetici, biopsie, acidità delle feci e altri esami che potrebbero essere invasivi.

Breve domanda sui glucidi

Quale tra i glucidi elencati può essere assorbito a livello intestinale senza ulteriori idrolisi? a) cellulosa b) lattosio c) glucosio d) amido e) saccarosio la risposta corretta è la C => le cellule non presentano proteine trasportatrici che possano permettere il passaggio di molecole sottoforma di dimeri o polimeri, ma permettono il passaggio solo di alcuni monomeri. Il prof consiglia di mettere 5 scelte nelle domande che vengono riportate negli approfondimenti.

Commento del professore sull'intolleranza al lattosio

l'intolleranza al lattosio congenita è piuttosto rara ed è dovuta ad una vera e propria mutazione patologica, che interessa una piccola parte della popolazione ed è di interesse medico, perché il bambino in pratica muore di fame non riuscendo a digerire il lattosio e soffre di diarrea continua; quindi, il bimbo si alimenta poco e sta anche male. È importante scoprire in tempo questa patologia per poter somministrare al bimbo del latte con glucosio, privo di lattosio. La dieta durante il periodo infantile è costituita principalmente dal latte, man mano che si cresce, si perde la capacità di esprimere il gene della lattasi e, come conseguenza, si perde la capacità di digerire il lattosio. In alcuni popoli del centro Africa e in alcune popolazioni europee, si ha avuto un'evoluzione nell'alimentazione (in corso tutt'ora) in seguito all'allevamento di bovini ed ovini da latte, che ha portato alla diffusione di un polimorfismo che determina un'espressione continua del gene che codifica per la lattasi. NB: il concetto di mutazione e polimorfismo è diverso per il genetista e il biochimico. Questo polimorfismo è un fenomeno recente che ha permesso a una parte della popolazione umana di diversificare la dieta: una parte di popolazione umana è diventata in grado di assumere quantità regolari di latticini senza avere particolari problemi. Se questo processo evolutivo continua per altri millenni, ci saranno più persone capaci di catabolizzare il latte. Si parla di milioni di anni perché un processo evolutivo richiede molteplici generazioni per essere consolidato all'interno della popolazione. In ambito clinico, è importante stare attenti a non andare contro le abitudini e le idee del paziente, perché egli è più consapevole dei limiti del proprio organismo.

Presentazione 2: la malattia di Niemann-Pick di tipo C

La malattia Niemann-Pick di tipo C è una malattia che fa parte della grande categoria delle malattie da accumulo lipidiche, per cui i lisosomi non sono in grado di digerire i lipidi, con conseguente accumulo di questi nelle membrane cellulari e alterazione del normale funzionamento di cellule e organi. In particolare, la malattia di Niemann-Pick di tipo C coinvolge due geni: NCP-1 sul cromosoma 18 e NCP-2 sul cromosoma 12. Nel 95% dei casi la malattia di Niemann-Pick è dovuta alla mutazione del gene NCP-1, mentre il restante 5% è dovuto alla mutazione del gene NCP-2. NCP-1 codifica per una proteina, che contiene domini putativi di rilevamento degli steroli. NCP-2 codifica per le proteine lisosomiali che legano il colesterolo.

Ereditarietà della malattia di Niemann-Pick

è una malattia autosomica recessiva, quindi per manifestarsi necessita che entrambi gli alleli sui cromosomi omologhi siano mutati. Bisogna considerare l'ereditarietà della malattia, quindi di effettuare il test genetico, anche nel caso in cui il paziente con la malattia di Niemann-Pick (malattia spesso sotto diagnosticata) pensasse al concepimento, per considerare l'alternativa del concepimento assistito.

Aspetto biochimico della malattia di Niemann-Pick

Nella malattia di Niemann-Pick si ha l'accumulo della sfingomielina, prodotta nel reticolo endoplasmatico liscio, che deriva dalla formazione di un legame estere tra la sfingosina e un acido grasso, si ottiene uno sfingolipide, che successivamente viene trasportato all'apparato di Golgi, dove viene modificato con l'aggiunta di un gruppo fosfato e di una colina. Sempre nei lisosomi, la sfingomielina viene degradata grazie all'attività della sfingomielinasi. Se questo enzima è assente, la sfingomielina si va ad accumulare nei lisosomi e si creano problemi come ipersplenia, epatosplenomegalia, ingrandimento delle cavità del midollo osseo, perdita di tono muscolare, problemi di ostruzione nel SNC con conseguente ritardo mentale e morte delle cellule per apoptosi. In generale è molto raro che la malattia si manifesti in età adulta, normalmente la malattia compare già nei primi anni di vita, infatti si può manifestare:

• Nel periodo infantile: che va dai primi mesi di vita fino a due anni:
• Nel periodo tardo infantile: da due anni a sei anni;
• Nel periodo giovanile: dai sei anni fino all'età adulta;
• In età adulta: assai più raro che la malattia si sviluppi così tardi, si manifesta con oftalmoplegia verticale sopranucleare, ipersplenia In particolare, nei giovani si manifesta con sintomi come l'epilessia nel 50% dei pazienti, oftalmologia verticale sopranucleare, incapacità di muovere gli occhi verso l'alto e verso il basso e l'incapacità di ruotare gli occhi e narcolessia. Nell'immagine si osserva che il bambino che ha la malattia Niemann-Pick con il fegato ingrossato, che va a comprimere gli altri organi creando disagi.

Diagnosi della malattia di Niemann-Pick

• Test del DNA: per identificare quale mutazione si ha e in quale gene
• La risonanza magnetica: in cui si vede un'atrofia del lobo frontale e una riduzione del corpo calloso, però non è sempre visibile
• Filipin test: test istologico, in cui tramite una colorazione istologica, si mette in evidenza in azzurro il colesterolo nei fibroblasti, che non dovrebbe essere presente in quantità molto elevate.

Terapia della malattia di Niemann-Pick

non esiste ancora una cura precisa per la malattia Niemann-Pick, ma si sta sperimentando terapie geniche o stem cells. Attualmente il medico somministra il miglustat, un farmaco con un principio attivo con il compito di inibire la glucosil-ceramide sintetasi, impedendo la formazione della sfingomielina. Se si lega il grasso all'inizio, è stato dimostrato che non si risolvono i problemi al sistema nervoso e quindi il bambino continua ad avere ritardi mentali. Ci sono altre terapie:

• farmaci che riducono il colesterolo nel sangue e si evita il progresso della malattia
• rimpiazzo dei percorsi generati dalla NPC: attraverso il trapianto di midollo osseo, che non compromette il sistema nervoso; terapia genica, che consiste nell'impiantare nuovi enzimi che svolgano le funzioni di questo sistema; la sempre più promettente cura attraverso cellule staminali, che permette alle cellule staminali neuronali di continuare a proliferare, poiché nel decorso della malattia queste sono uccise da alti livelli di ossido nitrico
• Terapie alternate: palliative, si usano antiossidanti che servono per ridurre il colesterolo nel sangue.
• Si assume la curcuma per ridurre i grassi in circolazione
• Assunzione di ibuprofene in quanto la presenza di un'infiammazione favorisce un decorso negativo della malattia
• Farmaci che legano lo sterolo: in quanto il riciclo del colesterolo è importante perché, se non viene eliminato correttamente, non si possono produrre i neurormoni, che sono steroli. Per questo si somministra al paziente l'allopregnalonone, una molecola che interagisce con i recettori GABAergici, in quanto la malattia impedisce la cascata di reazione, quindi interviene per ottenere direttamente il prodotto finale. In questo modo si cura in parte anche i problemi neurologici.
• Targets che segnalano la cellula

Brevi domande sulla NPC infantile

qual è il sintomo più evidente della NPC infantile (post-natale-2 anni)? a) Epatomegalia e splenomegalia b) Acromegalia c) Oftalmoplegia verticale sopranucleare d) Insufficienza renale e) Goffe capacità di linguaggio Risposta corretta: a)

Commento del professore sulla presentazione

il legame tra colesterolo e sfingomielina non è chiaro. Perché la funzione delle due proteine responsabili della malattia è collegata al colesterolo. Ma quando non ci sono, vanno ad alterare il flusso dei lipidi all'interno della cellula, quindi si accumulano nella cellula. Il prof consiglia di stare attenti all'uso dei termini, per esempio i derivati del colesterolo non sono neurormoni. Consiglio del prof: una cosa fondamentale durante l'intero corso, è che non dobbiamo chiudere la nostra mente dentro le discipline, è importante riuscire a integrare ciò che viene spiegato dai prof delle varie materie, ma anche a vederne le diverse sfumature, cioè il nostro collega è stato un po' troppo sui sintomi e troppo poco sui meccanismi. Parlando di una malattia in una materia come genetica ci si concentra maggiormente sull'ereditarietà, sulla diagnosi, sul counseling genetico e molto meno sui meccanismi della patologia, di cui se ne occupa la biochimica. La malattia è sempre la stessa ma in base alla disciplina si va a descrivere degli aspetti che sono differenti. Non è intollerabile, come capita a volte, che all'esame di biochimica uno studente che sappia raccontare perfettamente la via metabolica per la sintesi delle purine, però quando gli viene chiesto a cosa servono,