Carenze di enzimi e patologie correlate

1. Che cosa sono gli enzimi

2. Funzioni

3. Patologie correlate:

- Intolleranza al lattosio

• Cause e conseguenze

Sintomi

• Terapia

•

- Favismo

Che cos’ è

• Sintomi

• Evoluzione e rischi

•

- Fenilchetonuria

Che cos’ è

• Da cosa dipende

• Come prevenirla

• licogenosi di tipo 1

- G

Definizione e cause

• Come curarla

• GLI ENZIMI

Gli enzimi sono molecole proteiche con struttura terziaria e qualche volta quaternaria aventi la

funzione di catalizzare le reazioni velocizzandole.

Ogni cellula ha migliaia di enzimi e tutti servono, la mancanza di un solo enzima o la sua

concentrazione alterata fa comparire una malattia se non porta addirittura a morte.

Gli enzimi sono catalizzatori biologici e senza di essi la velocità delle reazioni chimiche delle

cellule non sarebbe compatibile con la vita.

Sono tanti e sono altamente specifici ossia ciascuno ha il compito di catalizzare una singola

reazione su un particolare substrato.

Il nome un tempo era dato di fantasia con la desinenza –ASI preceduta o dal nome della

reazione o da quello del substarto.

Oggi vista la complessità si usa un sistema numerico, che raggruppa gli enzimi a seconda della

reazione che catalizzano.

1. Il primo numero indica il gruppo di enzimi

2. Il secondo il substrato

3. Gli altri due sono dei sottogruppi

Essenzialmente gli enzimi sono delle proteine ma la loro parte coenzimatica può essere formata

da vitamine.

Enzima

Immagine generata al computer dell'enzima Purina nucleoside fosforilasi

enzima

Un (dal greco [en è una proteina in grado di catalizzare una reazione

zýmō], nel lievito)

chimica. Il processo di catalisi indotto da un enzima (come da un qualsiasi altro catalizzatore)

consiste in una accelerazione della velocità della reazione e quindi in un più rapido raggiungimento

dello stato di equilibrio termodinamico. Un enzima accelera unicamente le velocità delle reazioni

chimiche, diretta ed inversa (dal composto A al composto B e viceversa), senza intervenire sui

processi che ne regolano la spontaneità.

Il suo ruolo consiste nel facilitare le reazioni attraverso l'interazione tra il (la molecola o

substrato

le molecole che partecipano alla reazione) ed il proprio (la parte di enzima in cui

sito attivo

avvengono le reazioni), formando un Avvenuta la reazione, il prodotto viene allontanato

complesso.

dall'enzima, che rimane disponibile per iniziarne una nuova. L'enzima infatti non viene consumato

durante la reazione.

Concetti generali

Come tutti i catalizzatori, anche gli enzimi permettono una riduzione dell'energia di attivazione

‡

(ΔG ) di una reazione, accelerando in modo consistente la sua velocità. La maggior parte delle

reazioni biologiche catalizzate da enzimi hanno una velocità superiore di milioni di volte alla

velocità che avrebbero senza alcun catalizzatore. Come per tutti i catalizzatori, gli enzimi non sono

chimico della reazione.

dalla reazione che catalizzano, né alterano l'equilibrio

consumati

In ogni caso, la differenza principale degli enzimi dagli altri catalizzatori chimici è la loro estrema

specificità di substrato. Essi infatti sono in grado di catalizzare solo una reazione o pochissime

reazioni simili, poiché il sito attivo interagisce con i reagenti in modo (è sensibile

stereospecifico

anche a piccolissime differenze della struttura tridimensionale).

Secondo la banca dati della IUBMB, sono state individuate finora 4038 reazioni

ExplorEnz

biochimiche catalizzate da enzimi. Tutti gli enzimi sono proteine, ma non tutti i catalizzatori

biologici sono enzimi, dal momento che esistono anche catalizzatori costituiti di RNA, chiamati

ribozimi.

L'attività enzimatica può essere influenzata da altre molecole. Esistono infatti molecole in grado di

inibire tale attività (molti farmaci e veleni sono inibitori enzimatici). Sono note anche molecole

attivatrici dell'enzima, in grado di aumentarne l'attività. L'attività può essere anche influenzata dalla

temperatura, dal pH e dalla concentrazione di substrato.

Alcuni enzimi sono utilizzati per fini industriali. La sintesi chimica di numerosi farmaci, ad

esempio, è portata a termine attraverso l'utilizzo di enzimi. Anche diversi prodotti di uso domestico

fanno ampio uso di enzimi. Diversi detersivi contengono enzimi per velocizzare la degradazione

delle proteine e dei lipidi che compongono le macchie. La papaina, enzima estratto dalla papaya, è

invece utilizzato in numerosi prodotti per le sue caratteristiche proteolitiche: dall'intenerimento

della carne, processo noto già agli indigeni americani, all'utilizzo in applicazioni topiche sulle ferite

e sulle cicatrici. INTOLLERANZA AL LATTOSIO

lattosio zucchero del latte

Il è il principale prodotto dai mammiferi; nell’intestino esso viene scisso

lattasi

in glucosio e galattosio ad opera di un enzima, la (beta-D-galattosidasi). Individui con

carenza enzimatica di lattasi una serie di segni clinici definiti come intolleranza

possono presentare

al lattosio.

L’uomo è diventato geneticamente capace di metabolizzare il lattosio in un’epoca evolutivamente

recente,

piuttosto circa 10.000 anni fa: una mutazione genetica ha consentito in alcuni individui di

produrre la lattasi e tale mutazione è stata conservata (selezionata positivamente) nelle popolazioni

che nel frattempo cominciavano ad utilizzare il latte di vacca come nutrimento. Poiché questa

dopo

circostanza si è verificata rispetto al flusso migratorio che ha portato l’uomo a spostarsi

dall’Africa verso l’Europa dove la pastorizia era più diffusa, si spiega l’osservazione per cui nelle

zone equatoriali e nella bassa Europa l’intolleranza sia più diffusa (prevalenza del fenomeno intorno

al 70%) rispetto al centro (30%) ed al nord Europa (5%). Alcune popolazioni sono quindi

geneticamente predisposte più di altre a mostrare un’attività lattasica.

L’attività enzimatica è alta nella prima infanzia; successivamente gli individui si dividono in due

categorie: quelli nei quali l’attività permane (non-intolleranti) e quelli nei quali l’attività decresce

persistenza

fino alla manifestazione clinica dell’intolleranza. Il carattere genetico che definisce la

calo

dell’attività lattasica anche in età adulta e quello che definisce il di attività lattasica dopo il

secondo anno vengono definiti “allelici”, dal momento che sono due varianti dello stesso gene,

definite L (persistenza) ed l (non-persistenza). Un individuo può quindi essere omozigote LL (non

oppure la variante allelica

intollerante), eterozigote Ll (non intollerante) omozigote ll (intollerante);

dominante.

che definisce la tolleranza al lattosio è quindi Studi genetici hanno identificato in

alcune popolazioni l’esatta variazione genetica che determina la persistenza dell’attività lattasica in

età adulta: tali varianti sono collocate nella regione di regolazione dell’attività del gene responsabile

della biosintesi della lattasi, rendendo quindi più o meno efficiente ed efficace la sua trascrizione in

RNA messaggero. Vale qui la pena di ricordare che la completa carenza dell’attività enzimatica

(carenza congenita primaria di lattasi) è una condizione, estremamente rara ed ereditata come

carattere autosomico recessivo diversa dall’intolleranza al lattosio.

Dal momento che la regolazione dei livelli enzimatici avviene modulando la quantità di RNA

messaggero prodotto a partire dal gene responsabile della biosintesi della lattasi (regolazione “post-

trascrizionale”) e che tale modulazione è geneticamente determinata, negli individui con bassi

livelli di lattasi non vi è possibilità di indurre un incremento dell’attività enzimatica tramite

introduzione di lattasi. Il meccanismo di inducibilità avviene solo nei neonati prematuri in cui la

carenza è dovuta da immaturità intestinale: in questi casi l’assunzione di lattosio induce

l’espressione della lattasi. Nei soggetti precedentemente intolleranti nei quali si osserva un

miglioramento dei sintomi tale miglioramento è dato quindi non dall’induzione dell’attività

enzimatica ma dallo sviluppo di una flora intestinale specifica in grado di digerire il lattosio.

sintomi

I dell’intolleranza al lattosio sono sostanzialmente di natura gastrointestinale e causati dal

fatto che il lattosio passa indigerito attraverso l’intestino giungendo fino al colon, dove viene

fermentato dalla flora batterica con produzione di idrogeno ed acidi organici: elevate quantità di

idrogeno producono gonfiore e sensazione di pienezza e tensione addominale, crampi, meteorismo,

flatulenza, presenza di borborigmi che possono essere auscultati o palpati o anche visualizzati. Le

feci possono risultare scomposte. Non si tratta di una sintomatologia specifica dal momento che

essa si manifesta anche in presenza di intolleranze di altra natura oltre che di allergie alimentari.

valore soglia di lattasi

L’insorgenza dei sintomi è legata ad un introdotta con gli alimenti: al

contrario di quanto accade con le allergie gli effetti non sono scatenati dalla presenza del lattosio

ma piuttosto dalla presenza di una certa quantità di lattosio. La quantità è stimata in 12

tout-court,

grammi circa al giorno ma l’esatto valore soglia varia da individuo ad individuo: ne deriva che un

totale

trattamento opportuno di questa intolleranza non dovrebbe prevedere l’eliminazione di ogni

quantità massima di

fonte di lattosio dalla dieta, piuttosto dovrebbe mirare ad individuare quella

lattosio tollerata da ogni soggetto. Il lattosio non è presente solo nel latte ma in molti alimenti:

yogurt, panna, burro, fiocchi di latte, mozzarella, ricotta, formaggi fusi (formaggini, sottilette,

creme spalmabili, ecc). E’ presente in tracce anche in alcuni prodotti ortofrutticoli (cipolle, funghi,

pere, patate) nelle uova, e come additivo, in alcuni salumi. Dal momento che la riduzione naturale

dopo il secondo anno di vita

dell’espressione della lattasi comincia e che la carenza congenita

primaria è estremamente rara si deduce che nei neonati che presentano sintomi di intolleranza al

lattosio sarebbe più opportuno sospettare altre condizioni, come le più comuni allergie alle proteine

del latte.

La diagnosi di intolleranza al lattosio si pone sulla base di un test molto semplice e non invasivo, il

o breath test all’idrogeno

test dell’idrogeno espirato (comunemente noto come “test del respiro”).

Il principio su cui si basa questo test sfrutta il fatto che il lattosio, come accennato in precedenza,

viene fermentato nei soggetti intolleranti ad opera della flora batterica intestinale con produzione di

idrogeno, il quale passa attraverso il circolo ai polmoni. Somministrando quindi lattosio ad un

soggetto intollerante si osserva una più elevata concentrazione di idrogeno nel suo respiro esalato.

terapia

La si basa sostanzialmente nell’eliminazione dalla dieta del lattosio; sulla base di quanto

detto in precedenza, tuttavia, tale eliminazione deve essere graduale e finalizzata ad individuare la

quantità massima di lattosio tollerata da ciascun soggetto, evitando quindi di privare completamente

l’individuo intollerante di alimenti che hanno comunque un elevato valore nutrizionale e che

risultano graditi. E’ utile sapere che nei soggetti intolleranti l’insorgenza dei sintomi è

inversamente proporzionale alla velocità di svuotamento gastrico; ad esempio nel soggetto

intollerante l’assunzione di lattosio a stomaco vuoto ed insieme a carboidrati che incrementano la

velocità di svuotamento gastrico è destinata ad avere effetti maggiori rispetto all’assunzione dello

stesso quantitativo di lattosio all’interno di un pasto in cui sono presenti alimenti grassi; in

quest’ultimo caso i sintomi possono essere lievissimi o assenti. In generale il trattamento

dell’individuo intollerante prevede l’eliminazione del lattosio a partire dai cibi che ne sono più

ricchi (latte e derivati) fino a giungere, nei casi più importanti, all’eliminazione degli alimenti che

contengono lattosio in quantità minori (dolci, cereali, salumi). Poiché i cibi più ricchi di lattosio

calcio