Gli aminoacidi sono estremamente importanti per la biologia e la medicina: oltre ad essere i monomeri che costituiscono le proteine, essi sono importanti sorgenti di nutrimento (sotto forma di proteine) e precursori di metaboliti ed ormoni indispensabili alla vita.
Gli aminoacidi proteici sono 20 (più alcune varianti modificate come l'idrossiprolina e l'idrossilisina presenti nel collagene): presentano tutti una struttura comune formata da un carbonio (chiamato il carbonio alfa) cui sono legati un gruppo carbossilico, un gruppo aminico, un atomo di idrogeno ed un residuo, unica parte variabile: presentano pertanto la formula generale R-CHNH2-COOH.
La Tirosina: Un Amminoacido Cruciale
La tirosina è un amminoacido che gioca un ruolo cruciale nel nostro organismo, essenziale per diverse funzioni fisiologiche. Essa è un amminoacido aromatico, di formula HOC6H4CH2CHNH2COOH e si presenta in cristalli aghiformi, poco solubili in acqua. Dall’idrolisi proteica si ottiene la tirosina levogira.
Funzioni e Benefici della Tirosina
La tirosina è essenziale per diverse funzioni fisiologiche. Queste sostanze sono cruciali per la gestione dello stress, contribuendo a migliorare la capacità dell’organismo di affrontare situazioni impegnative. Può anche supportare chi soffre di narcolessia, poiché aiuta a migliorare lo stato di veglia e la concentrazione.
A partire dalla tirosina, il gruppo degli enzimi tirosinchinasi, appartenenti alla classe delle transferasi, catalizza la fosforilazione di specifici residui di tirosina di proteine bersaglio, spesso con funzione enzimatica, che vanno incontro a un’attivazione o inibizione della loro attività proprio a seguito della reazione catalizzata dalle tirosinchinasi stesse.
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Alcune tirosinchinasi catalizzano la loro stessa fosforilazione (autofosforilazione) che provoca l’aumento della loro attività fosforilasica sulle proteine bersaglio. Il legame del recettore con l’EGF induce l’attivazione della tirosinchinasi che inizia la fosforilazione delle specifiche proteine bersaglio.
Fonti Alimentari e Integrazione
Integrare la tirosina tramite l’alimentazione può essere semplice grazie alla sua abbondante presenza in molti cibi. Una carenza di tirosina è rara, poiché l’organismo può sintetizzarla dalla fenilalanina.
Gli integratori di tirosina sono spesso proposti a chi soffre di fenilchetonuria, una condizione ereditaria che impedisce la produzione di tirosina dall’aminoacido fenilalanina. Le dosi di integrazione variano a seconda delle esigenze individuali e delle condizioni di salute del soggetto.
Controindicazioni
Nonostante i suoi potenziali benefici, l’assunzione di tirosina non è priva di controindicazioni.
Il Ruolo della Tirosina nel Metabolismo degli Ormoni Tiroidei
Prima di approfondire l'argomento è necessario ricordare che gli ormoni sono "messaggeri chimici" sintetizzati e secreti da tessuti specializzati, che svolgono la loro funzione biologica mediante diversi meccanismi d'azione. Uno di questi riguarda le ghiandole endocrine, che trasmettono uno specifico ordine biologico alle cellule bersaglio, liberando tali sostanze nel torrente circolatorio.
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La tiroide è composta da "sacchetti sferici", detti follicoli tiroidei, che fungono sia da "fabbrica" che da "magazzino" per gli ormoni. Gli ormoni tiroidei sono responsabili del corretto funzionamento di molti organi e tessuti corporei.
Funzioni degli Ormoni Tiroidei
Gli ormoni tiroidei contribuiscono in modo fondamentale alla spesa energetica ed alla produzione endogena di calore, regolando direttamente il metabolismo basale, ovvero il dispendio energetico dell'organismo in condizioni di riposo e comprende la quantità minima di energia necessaria per il mantenimento delle funzioni vitali basilari, come la respirazione, la circolazione sanguigna e le attività del sistema nervoso.
Se gli ormoni tiroidei aumentano, accelera l'attività metabolica nella maggior parte dei tessuti. Parte di questo effetto è dovuto all'azione diretta degli ormoni T3 e T4 sui mitocondri, le centrali energetiche della cellula. Per quanto riguarda il metabolismo glucidico, questi favoriscono l'assorbimento intestinale degli zuccheri, potenziando l'azione dell'insulina. Nel metabolismo lipidico, gli ormoni tiroidei sono implicati con effetti diversi a seconda del loro dosaggio.
Tutto ciò ha lo scopo di garantire ai tessuti l'apporto di ossigeno necessario. Per raggiungere questo obiettivo, gli ormoni tiroidei possono determinare anche l'aumento della ventilazione polmonare, la quale, per risultare efficiente, necessita di un aumento della gittata cardiaca, cioè il cuore viene indotto a pompare di più.
Gli ormoni tiroidei sono necessari per lo sviluppo del sistema nervoso centrale nel feto e nelle prime settimane di vita perché svolgono un importantissimo ruolo nel differenziamento e nella crescita delle strutture nervose, oltre a garantire il normale sviluppo del cervello. Una carenza di T3 e T4 in età infantile può portare una forma di danno cerebrale irreversibile chiamato cretinismo, caratterizzato da un incompleto sviluppo del sistema nervoso centrale e da ritardo mentale.
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La normale funzione della tiroide è importante anche per il sistema riproduttivo. Gli ormoni tiroidei, infatti, influenzano lo sviluppo e la maturazione dei testicoli e delle ovaie, assicurando la corretta spermatogenesi e l'attività riproduttiva per l'uomo e la regolarità del ciclo mestruale e il mantenimento della gravidanza nella donna.
Possiamo affermare che gli ormoni tiroidei piuttosto che intervenire in una singola sede di azione, modulano attività multiple e coordinate, permettendo di mantenere le normali funzioni fisiologiche dell'intero organismo. Altri specifici effetti biologici variano da un tessuto all'altro.
Vale la pena aggiungere che gli ormoni tiroidei sono indispensabili per l'azione dell'ormone della crescita o GH e producono effetti sensibili sull'apparato muscolo-scheletrico, promuovendo il rimodellamento osseo e aumentando la capacità di contrazione muscolare.
Calcitonina
Oltre agli ormoni tiroidei, la tiroide produce anche la calcitonina, implicata nella regolazione del metabolismo del calcio. L'ormone è sintetizzato e secreto dalle cellule parafollicolari o cellule C in risposta all'ipercalcemia, per contribuire alla diminuzione della concentrazione ematica di calcio. La calcitonina abbassa la calcemia tramite l'inibizione degli osteoclasti, quindi promuove il deposito di calcio nell'osso, e la stimolazione dell'escrezione di calcio da parte del rene.
Iodio e Sintesi degli Ormoni Tiroidei
Lo iodio è essenziale per il corretto funzionamento della tiroide, in quanto è presente nella struttura chimica di entrambi gli ormoni tiroidei e partecipa in maniera determinante al controllo della loro produzione e liberazione nel circolo ematico. Per questo motivo, è molto importante assicurare un sufficiente apporto dell'elemento, che avviene soprattutto con la dieta, cioè mediante il consumo di alcuni alimenti, come, ad esempio, pesci di mare, crostacei o prodotti contenenti sale iodato.
Un'assunzione insufficiente di iodio comporta un'alterata sintesi e ridotte concentrazioni degli ormoni tiroidei, che possono provocare diverse manifestazioni cliniche. Per quanto riguarda la sintesi degli ormoni tiroidei, lo iodio assunto con l'alimentazione viene assorbito a livello intestinale, viene estratto dal plasma e concentrato nelle cellule follicolari sotto forma di ioduro (I-), con un meccanismo di trasporto attivo: il simporto Na+/I- (NIS cotrasporta contro gradiente elettrochimico 2 ioni sodio ed 1 iodio).
Lo ioduro captato dalla tiroide viene immagazzinato all'interno della colloide, dove viene organicato a I2 grazie all'enzima tireoperossidasi (TPO). Nella colloide, si trovano anche gli enzimi per la sintesi di T3 e T4 e la tireoglobulina (Tg), che funge da precursore per gli ormoni tiroidei. La tiroxina e la triiodiotironina derivano, infatti, dall'amminoacido tirosina e la tireoglobulina (Tg) fornisce proprio i residui tirosinici necessari per formare lo scheletro della loro struttura chimica.
Le fasi della sintesi iniziano con l'intervento dell'enzima tireoperossidasi (TPO), che catalizza la reazione di iodinazione della tirosina: l'addizione di uno ione ioduro forma la monoiodotirosina (MIT) e l'aggiunta di un secondo ioduro alla stessa molecola costituisce la diiodotirosina (DIT). Curiosamente, infatti, la tiroide è l'unica ghiandola endocrina che possiede la capacità di accumulare gli ormoni in sede extracellulare, prima del loro rilascio.
La sintesi e la secrezione degli ormoni tiroidei sono strettamente regolate da meccanismi molto sensibili. Gli ormoni tiroidei sono soggetti solo a piccole variazioni: i loro livelli plasmatici sono praticamente stabili, poiché il principale meccanismo di contro-regolazione della tiroide è a feed-back negativo.
Mediante fagocitosi, la tireoglobulina con annessi T4 e T3 viene reincorporata nel lume della cellula follicolare e si fonde con una vescicola (lisosoma). T4 e T3 vengono trasportati nel circolo da proteine plasmatiche: TBG (globulina legante la tiroxina), TTR (transtiretina) e albumina. Gli ormoni tiroidei in circolo sono rappresentati soprattutto da T4. Nonostante sia secreto in quantità inferiori, infatti, T3 rappresenta la forma più attiva a livello cellulare: si può ottenere tramite desiodazione di T4, che dunque rappresenta un "preormone".
Gli ormoni tiroidei, una volta giunti a destinazione, sono in grado di attraversare la membrana plasmatica, per legarsi al loro recettore, presente all'interno delle cellule bersaglio.
Catabolismo dei Residui degli Amminoacidi
Il chetoacido che risulta dalla deaminazione dell'aminoacido può essere convertito in uno zucchero o suo derivato (aminoacidi "glicogenici" o in un acido grasso o suo derivato (aminoacidi "lipogenici"). La maggioranza degli aminoacidi è glicogenica: ad esempio la deaminazione dell'alanina produce acido piruvico (cfr. glicolisi), quella dell'acido glutammico acido ossalacetico (cfr. ciclo di Krebs); quella dell'acido aspartico acido ossalacetico (cfr. ciclo di Krebs); etc. Pochi aminoacidi sono lipogenici: ad es. leucina e lisina.
In genere le vie cataboliche e le transaminazioni sono reversibili e quindi consentono non soltanto la degradazione ma anche la biosintesi degli aminoacidi, se necessaria all'organismo.
- Acido aspartico, asparagina acido ossalacetico (ciclo di Krebs)
- Acido glutamico, glutamina acido alfa chetoglutarico (ciclo di Krebs)
- Arginina, Prolina, Istidina acido glutamico -> alfa chetoglutarico (ciclo di Krebs)
- Lisina acetil-CoA (ciclo di Krebs) + ac.
- Leucina acetil-CoA (ciclo di Krebs) + ac.
- Fenilalanina, Tirosina acetil-CoA (ciclo di Krebs) + ac.
- Triptofano alanina + ac.
Catabolismo di Glicina, Alanina, Serina, Cisteina e Arginina
La glicina può essere metabolizzata attraverso tre percorsi metabolici distinti: transaminazione ad acido gliossalico (che viene ossidato ad ac. I chetoacidi derivanti da alanina, asparagina, acido aspartico, glutammina ed acido glutammico sono metaboliti adatti per il ciclo di Krebs: infatti dall'alanina si ottiene acido piruvico, da asparagina ed aspartico acido ossalacetico, da glutammina e acido glutammico acido.
I chetoacidi che derivano dagli aminoacidi contenenti il gruppo OH sono cheto-idrossi-acidi ed hanno un metabolismo particolare. Dalla serina si ottiene acido 3-idrossi 2-cheto propanoico che viene ridotto ad acido glicerico e fosforilato con consumo di ATP ad acido 3 fosfoglicerico; di qui in poi si segue il percorso della glicolisi fino all'acido piruvico.
La cisteina può venire degradata per tre vie, due delle quali portano all'acido piruvico con eliminazione di acido solfidrico o di acido. L'arginina viene degradata dall'arginasi a urea e ornitina; l'ornitina, se non necessaria per il ciclo dell'urea può essere transaminata e ossidata fino ad acido α - chetoglutarico.
Vitamine e Metabolismo
Le vitamine svolgono importanti funzioni nel metabolismo in quanto in genere sono i precursori di coenzimi, piccole molecole legate all'enzima e necessarie per l'azione catalitica. Le vitamine liposolubili sono 4: A, D, E e K. La vitamina A è il composto chiamato retinolo ed ha due funzioni: nella forma dell'isomero 11 cis del retinale (stato ossidato del retinolo) è il cofattore della proteina chiamata opsina che si trova nella retina ed è necessaria per i fenomeni della visione.
La vitamina D è il composto chimico chiamato calciferolo. Può essere prodotto per irraggiamento solare del diidroergosterolo contenuto nel sottocutaneo. Partecipa al metabolismo del calcio e favorisce l'assorbimento di questo ione e la sua deposizione nella matrice minerale dell'osso.
La comparsa di tirosina nelle urine è indice di importante e irreparabile lesione delle cellule epatiche, o, di un grave disturbo metabolico, geneticamente determinato, la tirosinosi, conseguente a deficit degli enzimi preposti alle fasi finali del catabolismo della fenilalanina e della tirosina.
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