Rame ed enzimi Il rame è cofattore di una dozzina di enzimi che hanno come substrato l’ossigeno È coinvolto nel metabolismo del Ferro

METABOLISMO della TIROSINA 1. Tirosina idrossilasi sintesi diidrossifenilalanina (DOPA) a partire dalla tirosina DOPA precursore nella sintesi sintesi della melanina (tirosinasi carente nell'albinismo) sintesi della dopammina ( noradrenalina  adrenalina)

Tirosina Idrossilasi ( tirosinasi,TH) Catalizza la conversione della L-tirosina in L-dopa, che rappresenta la reazione iniziale e “rate-limiting” della biosintesi delle catecolammine. Dopamina, Noradrenalina e Adrenalina Catecolammine prodotte nel cervello e in altri tessuti nervosi hanno funzioni di neurotrasmettitori Ma Adrenalina e Noradrenalina sono anche secrete dalla ghiandola surrenale e si comportano come ormoni

2. Dopammina  idrossilasi (cofattori: Cu e vit C) dopamina  noradrenalina La dopamina, oltre al suo ruolo di neurotrasmettitore, è anche il precursore della noradrenalina : Rilasciata dalle ghiandole surrenali come ormone nel sangue, è anche un neurotrasmettitore nel sistema nervoso, dove è rilasciato dai neuroni noradrenergici durante la trasmissione sinaptica. Neuroni noradrenergici contengono un enzima chiamato Dopamina-beta-idrossilasi che converte la dopamina in noradrenalina

legami crociati nel collagene ed elastina Lisil ossidasi legami crociati nel collagene ed elastina (deaminazione ossidativa del gruppo -amminico di residui di lisina che diventa gruppo aldeidico; questo a sua volta reagisce con catena laterale di amminoacidi a dare legami crociati )

Lisil ossidasi (enzima a Cu) I redisui di HLy servono da ponte tra trimeri di collageno (protocollageno) adiacenti e costituiscono i cosiddetti legami TRASVERSALI o CROCIATI NB: Il numero di legami crociati cresce con l’età (questo fenomeno è alla base della maggiore durezza della carne di animali adulti) Funziona nella deaminazione ossidativa della lisina per la formazione dei legami crociati (maturazione del collageno) Latirismo: beta-aminoproprionitrile (da Lathyrus) inattiva la lisil ossidasi

Almorta è una leguminacea molto resistente Lathyrus sativus, detto cicerchia, e Lathyrus cicera, detto moco Goya - Testimonia la diffusione del male in Spagna

Lisil Ossidasi: formazione dei legami crociati nel collagene

-amidazione di peptidi neuroendocrini Amino ossidasi ossidazione mono- e di-poliammine Tiol ossidasi formazione legame disolfuro -amidazione di peptidi neuroendocrini TRH (tireotropina), CRH (corticotropina), vasopressina (maturazione post-sintetica: amidazione del gruppo carbossilico terminale da parte della glicina, donatore del gruppo amminico)

ASSORBIMENTO intestino tenue Identificati due trasportatori: - Ctr-1 che trasporta Cu+1 DMT-1 o trasportatore di metalli divalenti STEAP 1,2 reduttasi del Cu dCYTB reduttasi (Fe, Cu)

Nell’enterocita il rame è legato a proteine chaperoni (per prevenire interazione inappropriata con altre componenti cellulari) Atox-1 citosolica (anti-oxidant 1) MT metallotioneine ATP7A pompa di membrana

Distribuzione intracellulare del Cu Apical: caratterizza cellula dell’epitelio intestinale (confine delimitato da TJ) Basal: caratterizza sia la cellula intestinale sia la cellula epatica Nei mitocondri COX17 dona il Cu a SCO1 e SCO2 per dare il Cu Tipo A della citocromo ossidasi COX 17 dona il Cu a COX11 per il Cu Tipo B della citocromo ossidasi

ATPasi di tipo P sono coinvolte nel trasporto attivo (ATP-dipendente) di cationi attraverso le membrane

Hanno uno o più motivi di legame per il Cu (minimo motivo GMXCXXC) vicino alla regione amino-terminale G- Gly M- Met C-Cys MBD = Metal Binding Domain A domain = phosphatase N and P domains = phosphorylation and ATP binding

PLASMA La ceruloplasmina (CP) contiene oltre il 95% del Cu plasmatico, il rimanente Cu plasmatico è legato ad albumina ed amminoacidi (forma mobile) In carenza di Cu, si ha comunque la sintesi e la secrezione di apoCP priva di attività enzimatica che viene rapidamente degradata. Pertanto i livelli di CP sierica sono indicatori dello stato di Cu Comunque difficile da usare per uno screening perchè i livelli di CP aumentano: gravidanza uso contraccettivi orali infiammazione Altro possibile indicatore: SOD eritrocitaria (inconvenienti: quantità, variazione individuale, difficoltà tecnica)

ELIMINAZIONE CON LA BILE PUNTO DI CONTROLLO Il fegato regola l’escrezione in base all’introito e alle riserve epatiche (metallotioneine) Sovraccarico di rame porta a cirrosi, epatite, crisi emolitiche Non si riscontra in situazioni fisiologiche Blocco del flusso biliare predispone ad accumulo di Cu

Cu 70-100 mg /70 kg peso corporeo RDA 2013 - adulto 0,9 mg/die assunzione media con la dieta 2 mg/die (stima generale) alto contenuto spinaci, fegato, crostacei, cioccolato amaro, noci, grano integrale, medio contenuto pesce, legumi basso contenuto latte e derivati, carni, cereali raffinati acqua potabile può essere fonte se usate tubature in rame A differenza di Fe e Zn il Cu ha una buona assunzione con una dieta vegetariana

Alimenti e contenuto in Cu Fegato 2,6-8,7 mg/100 g Prodotti della pesca 0,4-1,5 mg/100g Carni, uova, latte 0,1-0,3 mg/100g Formaggi 0,2-0,8 mg/100g Frutta secca in guscio 0,8-2,0 mg/100g Cereali integrali, legumi 0,3-1,1 mg/100g Cacao in polvere 4 mg/100 g Funghi 0,5 mg/100g Il valore limite nell’acqua per uso umano è di 1mg/l L’assunzione giornaliera stimata dalla dieta in Italia è pari a 1,2 mg/die Fonti Cereali e derivati 35% Verdura e ortaggi 25% Carne e derivati 12%

BIODISPONIBILITA' sali solubili (solfato o nitrato di Cu assorbito per il 40-60%) proteine dieta (non noto meccanismo, forse tramite legame ad amminoacidi quali His)  vitamin C  Ca  Fe  fitati ?  Zn, Mo (tiomolibdato usato nel morbo di Wilson)  farmaci - formano chelati solubili; eliminati con le urine usati nel morbo di Wilson antiacidi (ossidi che formano precipitati insolubili al pH alcalino intestinale)

carenza ed eccesso legate a malattie genetiche (poco legata alla alimentazione) nei bambini dieta a base di latte vaccino nutrizione parenterale prolungata non supplementata malnutrizione malassorbimento (morbo celiaco) malassorbimento secondario ad eccesso di Zn (crescente popolarità nella supplementazione in Zn) carenza ed eccesso legate a malattie genetiche

SINTOMI DI CARENZA di RAME anemia ipocromica per alterato metabolismo del Fe anomalie osso ed osteoporosi (per alterata sintesi del collagene) anomalie della pelle e delle pareti vascolari (per alterata sintesi dell’elastina) diminuite difese antiossidanti, calo della attività SOD negli eritrociti ipopigmentazione capelli e cute (alterata attività tirosinasi) alterazione capelli cardiomiopatia, alterazione crescita, debolezza muscolare, difetti neurologici

UL (Tolerable Upper Intake Level) 10 mg/die sulla base dei danni epatici TOSSICITA’ rara CuSO4 nell’ordine di grammi (7-8 g – fatale) usato come fungicida dai viticultori - contaminante - conservazione di alimenti in contenitori di Cu - tubature (sintomi se supera 3 mg/L)

ALTERATO METABOLISMO DEL RAME IN DUE MALATTIE GENETICHE Entrambe riguardano alterazione dei trasportatori cationici ATP7A o ATP7B (ATPasi che richiedono l’idrolisi dell’ATP) MORBO DI MENKES (ATP7A) - MORBO DI WILSON (ATP7B) Le due ATPasi hanno differente distribuzioni e quindi le alterazioni danno sintomi differenti ATP7A enterocita, in tutti i tessuti tranne il fegato ATP7B più alta nel fegato - poi nel cervello, rene, placenta, cuore, polmoni

mutazione ATP7B (cromosoma 13) nel morbo di Wilson MALATTIA DA ACCUMULO DI RAME difetto nella incorporazione di Cu nella ceruloplasmina incapacità di eliminare il rame con la bile accumulo di rame nel fegato e cervello e danni epatici e cerebrali da sovraccarico - accumulo anche nella cornea, rene, muscolo, ossa, (1:30.000 –100.000 nati - Sardegna 1:7.000)  terapia chelante  dieto terapia - evitare cibi ricchi in rame (fegato, crostacei, cioccolato, noci, legumi) - non bere acqua con Cu >1ppm (0,1ug/L) - Zn acetato

Mutazione ATP7A (cromosoma X) MALATTIA DA CARENZA DI RAME nel morbo di Menkes MALATTIA DA CARENZA DI RAME Recessivo 1: 300.000 nati; esito fatale nei primi anni di vita per progressiva degenerazione cerebrale ATP7A (intestino, placenta, cervello) Necessario per  sintesi dei cuproenzimi  efflusso del rame alterazione a livello dell’assorbimento e carenza in rame (bassi livelli tranne che nell’intestino e nel rene)