VITAMINA D FONTI - sintesi endogena: esposizione alla luce solare - dieta (necessita di lipidi e sali biliari per l’assorbimento) PRECURSORE dell’ormone steroideo 1,25-diidrossi colecalciferolo FUNZIONI dell’ormone: agisce a livello trascrizionale omeostasi del calcio, in particolare assorbimento a livello intestinale: geni codificanti per il trasportatore del calcio e per la “proteina legante il calcio“ mineralizzazione ossea secrezione dell’insulina crescita, differenziamento sistema immunitario

HO 7-deidrocolesterolo 2HC CH2 vitamina D3 colecalciferolo I. PELLE 7-deidrocolesterolo Pre-vitamina D3 LUCE SOLARE fotolisi - raggi UV 280-315 nm CH2 vitamina D3 colecalciferolo cambio conformazionale 5 4 3 2 1 6 7 temp corporea 37° C Dieta occidentale si ingeriscono 200-400 mg/die La via principale è la biosintesi I cibi contenenti colesterolo - Ecco un semplice elenco di cibi contenenti colesterolo (le quantità sono in mg per 100 g di alimento edibile): * Organi di animali (cervello) * Tuorlo d' uovo (1.350, un uovo intero contiene 400 mg di colesterolo per 100 g) * Burro (250) * Frutti di mare (aragosta, gamberi, ostriche, cozze 150) * Salumi grassi (100) * Formaggi grassi (pecorino, grana, parmigiano ecc. 100) * Carne e pesce magri (petto di pollo, tonno, pesce spada ecc. 70).

se è presente ipercalcemia forma non attiva biosintesi dell’ormone 1,25-diidrossi colecalciferolo  1,25 (OH)2 D3  Vit D3 II. fegato 25 idrossilasi (mitocondriale o microsomiale) non regolata 25 OH D3 1 idrossilasi (mitocondriale) punto di controllo della biosintesi III. rene 24, 25 (OH)2 D3 1, 25 (OH)2 D3  paratormone se è presente ipercalcemia forma non attiva se è presente ipocalcemia

Le funzioni regolatorie prevalgono sulle funzioni scheletriche Alcune funzioni del CALCIO Struttura (osso e denti) Coagulazione del sangue Contrazione muscolare Attivazione di enzimi -amilasi pancreatica, protein chinasi C fosfofruttochinasi Rilascio di ormoni e neurotrasmettitori Le funzioni regolatorie prevalgono sulle funzioni scheletriche perturbazioni nell’omeostasi sono tamponate da tessuto osseo

Adulto: Calcio corporeo (1000 - 1200 g ) Livello plasmatico = 10 (9-11) mg/dL (2.4 mM) 50% ione non complessato - fisiologicamente attivo 40% legato a proteine (albumina) 10% sale fosfato, citrato, bicarbonato Scarsa tolleranza alle deviazioni di [Ca++]: Ipocalciemia: ipereccitabilità, convulsioni tetaniche Ipercalciemia: paralisi muscolare, coma Ormoni di controllo di [Ca++]: Ormone paratiroideo (PTH) Vitamina D

RACHITISMO: bambino OSTEOMALACIA: adulto CARENZA di Vit D Deficiente mineralizzazione con deformità delle ossa sconosciuto nei paesi tropicali, scandinavi, esquimesi nell’ 800 trattato con olio di fegato di pesce e esposizione al sole, nel 1930 identificata la vitamina OSTEOMALACIA: adulto osteopenia con aumentato rischio di frattura ed un diffuso dolore osseo anche per mancata sintesi dell’ormone o mancata risposta ormonale

VITAMINA K antivitamina fillochinone, piante menachinone, batteri flora intestinale 6-11 menadione forma sintetica non attiva come tale, viene isoprenilata dall’organismo Dicumarolo antivitamina

Farmaci con azione antivitaminica anticoagulanti: warfarina Funzione biochimica cofattore di carbossilasi per la sintesi dell'acido -carbossiglutammico (Gla)  proteina-HN-CH- CO-proteina I CH2  CH-COO– COO– Gla Farmaci con azione antivitaminica anticoagulanti: warfarina antibiotici: cefalosporina inibitore della vit k-epossido reduttasi

Protrombina (Ca2+, FL)  trombina VIA INTRINSECA Ca2+ fattore IV FL fosfolipidi delle piastrine attivate Fattore XII  XIIa Fattore XI (Ca2+, FL)  XIa VIA ESTRINSECA Fattore IX (Ca2+, FL)  IXa VIIa  (Ca2+, FL) Fattore VII Fattore VIII  VIIIa Fattore X (Ca2+, FL)  Xa Fattore V  Va Fattore VIII emofilia A Fattore IX o Christmas da 8 Stephen Christmas) emofilia B Transglutaminasi Catena laterale LYs e Catena laterale glutammina si elimina Nhe della lYs e si forma legame carboammidico. Protrombina (Ca2+, FL)  trombina monomeri di fibrina  fibrinogeno XIIIa  Fattore XIII polimero di fibrina

Gla Xa  protrombina Fibrinogeno  fibrina XIII  XIIIa VIII  VIIIa 582 A B 323 Arg -Ile 274 Arg-Thr S Gla protrombina TROMBINA  Arg -Gly Fibrinogeno  fibrina XIII  XIIIa VIII  VIIIa V  Va VII  VIIa Xa  Antitromina: fattore plasmatico che lega 1:1 la trombina ; eparina potenzia l’attività della trobima di centinaia di volte

fibrina ()2 + fibrinopeptidi (2A, 2B) - 4 - 8 - 4 fibrinogeno (AB)2 fibrina ()2 + fibrinopeptidi (2A, 2B) Finrinopeptidi ricchi in Glu, Asp, Tyr-O-solfato -4 +5 -4 -4 +5 -4-4 +5 -4

CH2OH VITAMINA A - costituita da 4 unità isopreniche anello -iononico essenziale per l’attività tutto-trans retinolo CH2OH CAROTENOIDI - costituiti da 8 unità isopreniche Provitamine: beta carotene (bioconversione 1:12) C CH3 15 15’

Fotoisomerizzazione 11cis retinale -> tutto trans retinale FUNZIONI Rumore di fondo dà il limite alla captazione del segnale rodopsina stabile alla termoisomerizzazione, praticamente non vi è isomerizzazione spontanea FUNZIONI RODOPSINA opsina (apoproteina) + fotorecettore legato tramite base di Schiff con lisina (Lys 296) 10-12 s 500 nm I. PERCEZIONE VISIVA FUNZIONE IPOTIZZZATA NEL 1925 La rodopsina assorbe nel verde e perciò appare rossa quando osservata al buio Opsina tipico recettore transmembrana a 7 eliche che reagisce con proteine G. opsina N- glicosilata e palmitolata Rodopsina - bastoncelli - visione notturno in bianco e nero, in tampone il cis retinale legato con basi di shiff protonata assorbe a 440 nm Coni - VISIONE TRICROMATICHE 3 pigmenti oer colori primari blu (max425 nm) verde (max 530 nm) rosso (max 560 nm) - i tre spettri si sovrappongono per cui coperto da 365 a 635 nm - La loro differente risposta è responsabile della visione colorata. L’interazione opsina - retinale determina lo shift verso il blu o il rosso. L’interazione con 3 aa idrossilati determinano lo shift verso il rosso. Tre tipi di coni ciascuni con un pigmento diverso (meno numerosi rispetto ai bastoncelli) - Le opsine per il verde e rosso sono nituate nel cromosoma X per cui sono più frequenti nei maschi il daltonismo ( 8% maschi caucasici ) contro 1% femmine. Anomalia per il blu più rara perché non su X. Bastoncelli molto più sensibili ma già saturi alla luce del giorno. Il bastoncello al buio è in grado di rilevare un singolo fotone, mentre il cono comincia a rispondere quando assorbe 3 fotoni/cono/s e risponde bene fino ad 1.000.000 fotoni/cono/s. Mutazioni rodopsina 1:12.000 mentre per i coni 1:400 Secondo messaggero GMPc che quando arriva la oluce diminuisce. Questo calo in GMPc blocca il flusso di Na verso l’interno generando una iperpolarizzazione di membrana che diventa più negativa verso l’interno. Questo dà il segnale. Cono più sensibile alla luce e risposta più veloce del bastoncello: quindi percepiscono cambiamenti di luce e movimenti rapidi: Bastoncelli segnali più lenti quando il livello di illuminazione è basso.

Ciclo retinoide: via enzimatica che rigenera 11cis retinale Rodopsina trans retinale trans retinolo trans retinolo estere luce 11 cis retinolo 11 cis retinale opsina Reduttasi NADPH Lecitina retinol acil transferasi MUTAZIONE : retinite pigmentosa Trasportatore Isomerasi Deidrogenasi NAD+ Ciclo retinoide: via enzimatica che rigenera 11cis retinale MUTAZIONE: degenerazione maculare di Stargardt Alterato ciclo porta a retinite pigmentosa la malattia di Stargardt al buio, nelle cellule epiteliali adiacenti ai fotorecettori; Isomerizzazione doppio legame 11-12  BATHOrodopsina (max = 540 nm)  (in scala di ms rilassa a ) LUMIrod METArod. I  META IIa  META IIb che interagisce con proteine G Inattivazione = META II decade nel tempo di minuti per la idrolisi della opsina e del trans retinale Un ciclo complesso denominato CICLO RETINOIDE riconverte il tutto trans in cis . Alterazione del ciclo porta a degenerazione maculare Trasportatore: classe ATP binding cassette detto ABCR o ABCA4, facilita il trasporto dalla membrana del bastoncello al citoplasma dove viene ridotto a trans retinolo ( vit A) dalla retinolo deidrogenasi. Il trans retinolo viene esportato dal bastoncello nelle cellule epiteliali (legato a IRBP Interphotoreceptor Retinoid-Binding Protein) e trasformato in estere - dalla fosfatidilcolina oppure dal palmitoilCoA tramite lecithin:retinol acyl transferase (LRAT) oppure acyl-CoA:retinol acyltransferase (ARAT). All-trans-retinyl esters represent a stable storage form of vitamin A that is non-cytotoxic and resistant to oxidation and thermal isomerization. These properties are due to the very low water-solubility of retinyl esters. The all-trans-retinyl esters are stored within internal membranes, and as oil-droplet structures associated with adipose differentiation-related protein in RPE cells. quindi isomerizzato (da una isomerase uses all-trans-retinyl esters as substrate) e TAPPA FINALE ossidato a cis retinale e quindi rimosso tramite IRBP proteins. Il cis retinale ritorna nel bastoncello e legato alla opsina.

II. FUNZIONE TRASCRIZIONALE Lega recettori nucleari Recettori dell’Acido Retinoico (RXR) RXR forma eterodimeri con - recettori per gli ormoni steroidei - Vit D - ormoni tiroidei Con inibizione o attivazione di specifici geni. Base molecolare per il ruolo fisiologico nel differenziamento, proliferazione, sviluppo embrionale. SCOPERTI NEL 1987 RAR lega acido retinoico tutto trans - RXR lega il acido 9 cis retinoico recettore RXR forma eterodimeri con RAR, ed ormoni steroirdei e tiroidei

anello funzionale fenolico con una catena laterale isoprenica VITAMINA E -tocoferolo STRUTTURA CHIMICA anello funzionale fenolico con una catena laterale isoprenica scoperta nel 1922 nei vegetali verdi e denominata vit E quindi messa in relazione con la fertilità e chiamata tocoferolo: tokos (nascita) phero (porto) olo (alcol)

VITAMINA E presente soprattutto in alimenti di origine vegetale, olio di oliva, noci, mandorle, vegetali verdi LOCALIZZAZIONE: zone ricche in lipidi: membrane cellulari, lipoproteine, deposito di grassi protezione da auto-ossidazione degli acidi grassi polinsaturi. previene ossidazione LDL