CONTINUO RICAMBIO PROTEICO
Differenti pathways proteolitici per le proteine cellulari
Proteine anormali, danneggiate
Proteine normali a vita breve
Proteine del reticolo
endoplasmatico
Proteine extracellulari
Recettori di membrana
Proteine intracellulari a vita
lunga
Organelli danneggiati (es.
mitocondri)
Via dell’ubiquitina/proteasoma
citosolica
ATP-dipendente
Catepsine lisosomiali
ATP-indipendente
Ogni giorno sono sintetizzate e degradate 250-300 g di proteine, quantità
molto maggiore di quella introdotta con la dieta (circa 70 g)
SISTEMI PROTEOLITICI
ATP-indipendente LISOSOMIALE contribuisce per il 15%
Enzimi: catepsine, attive a pH 5, non selettive
- proteine extracellulari (via endocitosi)
- proteine di membrana
- proteine intracellulari a lunga vita
- organelli danneggiati (es. mitocondri)
autofagia - indotta nel digiuno
o in carenza di a.a.
(per bassi livelli di insulina)
ATP-dipendente CITOSOLICO/NUCLEARE- sistema ubiquitina proteasoma
selettivo
- proteine a vita breve
- proteine regolatorie
- proteine difettose (neo -sintetizzate - errori nella sintesi o ripiegamento sbagliato;
invecchiate)
Ca-dipendente CITOSOLICO
sistema calpaina (enzima)- calpastatina (inibitore)
idrolisi parziale di miofibrille - via regolatoria più che digestiva
coinvolto in processi cellulari quali proliferazione, motilità, ….
Lisosomi
Vie di degradazione dei Lisosomi
1. I lisosomi degradano il materiale contenuto in piccole quantità di citoplasma circondato
da membrana (vacuoli autofagici).
2. Processo è stato individuato tramite l’uso di inibitori.
3. Gli inibitori dei lisosomi non influenzano la degradazione rapida delle proteine anomale
né la degradazione degli enzimi a vita breve.
4. Regolano la degradazione delle proteine in seguito a digiuno.
Vie di degradazione dei Lisosomi
Lisosomi possono degradare le proteine in modo selettivo.
Proteine che contengono un pentapeptide segnale (Lys-Phe-Glu-Arg-Gln)
Sono generalmente proteine spendibili che vengono degradate in carenza di nutrienti.
Aumento dell’attività dei lisosomi:
1.
2.
3.
4.
Diabete mellito
Perdita di tessuto muscolare in seguito a trauma, denervazione, scarso uso
Regressione dell’utero dopo il parto (2 Kg a 50 g in 9 giorni)
Artrite reumatoide (rilascio degli enzimi lisosomiali nell’ambiente extracellulare)
Catepsine
Proteasi lisosomiali sono proteasi a cisteina denominate CATEPSINE
Attività ottimale a pH acido
Catepsine
Struttura
• Ponte disolfuro lega una catena pesante ad una catena leggera
• Enzimi sono monomerici con un peso molecolare  30 kDa
• Eccezione la Catepsina C che è tetramerica
Catepsina L
Sintesi e maturazione delle Catepsine
Regolazione
Attivazione degli zimogeni
Inibizione da proteine endogene
Sintetizzate come precursori inattivi vengono attivate dalla rimozione
proteolitica alla regione N-terminale
Attivazione mediata da altre proteasi
Auto attivazione a pH acido
Premio Nobel 2004
Sistema del Proteasoma
L’ubiquitina come suggerisce il nome è una proteina
presente in tutti gli eucarioti
L’ubiquitina si lega alla proteina da degradare in una
via ATP dipendente che utilizza 3 enzimi
E1 + ATP  E1-Ubiquitina
E2 proteina di trasporto dell’ubiquitina
E3 lega l’ubiquitina attivata alla proteina da
degradare
Come si riconosce la proteina da eliminare?
Varie ipotesi
- sequenze PEST
prolina (P)-glutammato (E)-serina (S)-treonina (T)
- amminoacido N-terminale destabilizzante quale
Met, Tyr, Trp, Leu Glu, Gli, Glu
- proteina danneggiate per ossidazione
(ROS, RNS,Fe+2)
La proteina marcata va al proteasoma
Proteine regolatorie per il
riconoscimento e selezione di
protine ubiquitilinate
subunità
7
grossa struttura polimerica
Proteine degradate in modo
progressivo dalle
subunità catalitiche 
Attività tipo chimotripsina
a.a. idrofobici
Attività tipo tripsina
a.a. basici
Attività per a.a. acidi
7
7
7
oligopeptidi di 3-25 a.a.
scissi da proteasi citosoliche
L’attività del proteasoma è sotto controllo ormonale
INSULINA inibisce il proteasoma
GLUCOCORTICOIDI attivano il proteasoma
azione coordinata per la mobilizzazione di amminoacidi muscolari e per la
gluconeogenesi epatica
ORMONI TIROIDEI attivano il proteasoma
CITOCHINE attivano il proteasoma
sepsi, febbre, ustioni, cancro,…
Aumento delle proteine della fase acuta ed aumento del catabolismo
proteico delle miofibrille mediato da un aumento delle citochine TNF-,
IL-1, IL-6
Degradazione delle proteine via proteasoma
Aumenta





digiuno a breve termine
diabete
ipertiroidismo
Iperfunzione ghiandole surrenali
immobilizzazione (nel muscolo attivo aumenta la sintesi di proteine
e cala la degradazione)




malattie neuromuscolari
trauma
cancro
infezioni
Diminuisce
 assunzione di glucidi ed azione dell’insulina
 digiuno prolungato
Calpaine
• Cisteine proteasi Ca-dipendenti
• La combinazione dell’attività proteolitica con
domini simili alle EF-HAND della calmodulina
è la caratteristica unica delle Calpaine.
Non sono proteasi
digestive ma processatrici
Calpaine
Si suddividono in due classi ( in base alla concentrazione di Ca necessaria
per attivarle):
 - (M Ca)
m- (mM Ca)
Eterodimeri
1 subunità di 28 kDa regolatoria (comune)
1 subunità di 80 kDa (diversa)
Le due subunità sono codificate dallo stesso gene
Presentano 6 domini con diverse funzioni
Due aspetti correlati alla loro funzione:
EF-Hand
1. Azione della calpaina sul suo substrato è di
modifica non di degradazione
2. Calpaina è direttamente coinvolta nel
riconoscimento del substrato
Famiglia delle calpaine
Ruolo delle calpaine 3 e 8 nel mantenimento dell’omeostasi del muscolo scheletrico (B)
e della mucosa gastrica (C).
Calpaina 3 è specifica per il
il muscolo scheletrico ed è l’unica
Calpaina per la quale si associa una
patologia alla sua mancanza:
distrofia specifica - calpainopatia
Calpaina 8 e 9 sono presenti nella
mucosa gastrica dove formano un
ibrido chiamato Calpaina G
Ruolo protettivo della mucosa ad es.
Ulcere da assunzione di alcool
Proteine:
Ruolo Metabolico e Nutrizionale
Il Fabbisogno proteico è costituito da due componenti
Fabbisogno di azoto
Fabbisogno di amminoacidi essenziali
I sistemi enzimatici deputati al metabolismo di proteine ed amminoacidi sono
regolati da meccanismi adattativi
Adattamenti metabolici nelle condizioni di digiuno
L’adattamento dell’organismo al digiuno costituisce uno degli esempi più tipici
di adattamento metabolico.
Gli adattamenti metabolici al digiuno sono continui ma si possono
schematicamente suddividere in diversi periodi in base al tipo di substrato
energetico maggiormente usato
Digiuno fisiologico notturno
Digiuno prolungato
Prima fase - inizia 10-12 ore dall’ultimo pasto ed occupa le due giornate
dall’ultimo pasto
Seconda fase - dura circa 3 settimane
Terza fase - si protrae fino ad esaurimento delle scorte lipidiche
Fasi del digiuno in base alle modalità di approvvigionamento di glucosio
FASE DI
ADATTAMENTO
AL DIGIUNO
Digiuno breve
programma adattativo per favorire il risparmio di glucosio a spese della
degradazione di proteine
(sotto controllo di insulina e glucagone)
• mobilizzazione di proteine muscolari che vanno al fegato;
a.a. usati come fonte energia e gluconeogenesi (aumenta l’escrezione di
azoto urinario)
• il basso livello di insulina inibisce la captazione di glucosio dal muscolo
(glucosio risparmiato per il cervello)
• fegato: calo della attività della piruvato deidrogenasi (piruvato 
acetilCoA) per preservare i precursori della gluconeogenesi
• inizio ossidazione acidi grassi e formazione corpi chetonici
Digiuno prolungato
Dopo giorni di digiuno si ha un programma adattativo per conservare proteine
muscolari e cellulari ed AA essenziali che altrimenti si esaurirebbero
rapidamente.
Effetti mediati da ulteriore calo di insulina ed aumento di glucagone; inoltre calo
degli ormoni tiroidei con conseguente calo della degradazione proteica da parte di
lisosomi e proteasoma
• uso dei corpi chetonici che riducono la gluconeogenesi, necessaria per
obbligatoriamente glicolitici (globuli rossi, midollare del surrene)
• riduzione della sintesi proteica; inibizione proteolisi cellulare e ossidazione
degli AA; si riflette in un calo drastico dell’ N urinario
• riduzione del consumo di ossigeno e del metabolismo basale per calo di
sintesi delle proteine mitocondriali coinvolte nella fosforilazione ossidativa
Fase finale esauriti i grassi di riserva, ricomincia l’utilizzo delle proteine muscolari
e delle proteine corporee, sostenibile per breve tempo; poi sopraggiunge la morte
Iponutrizione prolungata in energia e proteine
Ha punti in comune con il digiuno, con ridotto turnover di proteine e
diminuita ossidazione degli AA
 Diminuiscono i livelli di albumina; il fegato utilizza gli AA per
proteine più vitali
Il livello ematico di albumina viene spesso usato come indicatore dello
stato nutrizionale (anche se è influenzato da altri fattori)
 Depressione del sistema immunitario; Calo di immunoglobuline e
linfociti
(anch’essi indicatori dello stato nutrizionale)
Perdita di proteine in cancro, infezioni, traumi, ustioni,..
A differenza del digiuno, dove diminuisce la richiesta energetica, queste
condizioni sono ipermetaboliche e non vi è adattamento all’uso dei corpi
chetonici:
Gli AA continuano ad essere usati come fonte energetica per dare glucosio
Fabbisogni
Determinati in base a studi sul bilancio azotato a breve e lungo termine
condotti in presenza di adeguato importo calorico
LARN:
identificano il livello di sicurezza per una determinata fascia di
popolazione
Bilancio dell’azoto o bilancio proteico
 L’azoto è il principale prodotto di rifiuto del metabolismo degli AA
 Il corpo umano perde in media 54 mg azoto/kg peso corporeo /die
 Esiste una relazione precisa tra quantità di azoto e quantità di proteine
In media le proteine contengono il 16% di azoto
10 g di azoto eliminato = 62,5 g proteine consumate (fattore 6,25; cioè 100/16)
 Questa quantità deve essere reintegrata
 Misurando l’azoto escreto giornaliero si può risalire al fabbisogno di proteine da
introdurre con la dieta
Bilancio dell’azoto o bilancio proteico: dipende dalla somma delle
velocità di entrata ed uscita dal pool di AA
a
PROTEINE ALIMENTARI
b
d
POOL AA
PROTEINE CORPOREE
c
Perdite di azoto
(come urea, ac urico, creatinina, urobilina, etc)
flusso in entrata = dieta + degradazione proteica (a + b)
rimozione AA = sintesi proteica + ossidazione (c + d)
a+b=c+d
costante
mantenimento nell’adulto
a+d>b+c
bilancio positivo
accrescimento; masse muscolari; gestazione
b+c >a+d
bilancio negativo
insufficiente apporto energia e/o proteine; malattia
Il fabbisogno degli amminoacidi essenziali diminuisce con l’età
I bambini necessitano di maggiore quantità di amminoacidi totali e di essenziali
Sono pertanto molto vulnerabili alla malnutrizione proteica
Indicatori dello stato nutrizionale
•Misurazione dell’azoto urinario
•Determinazione di alcune proteine sieriche
Proteina
Valori normali
mg/100 ml
Emivita
Indicazione
Proteina
legante il
retinolo (RBP)
Età > 16 anni
M 3,4-7,7; F 2,2-6,0
12 ore
Stadio precoce malnutrizione
proteica
Transferrina
200-320
8-9
giorni
Malnutrizione proteica di
recente instaurazione
Albumina
35-50 g/l
14-20
giorni
Malnutrizione proteica
consolidata
Maggiore è l’emivita della proteine al di sotto dei valori di normalità –
peggiore è lo status proteico
Un soggetto che pesa 70 kg, alto 1,70 m
richiede circa 2500 kcal/die
•~ 400 g/die glucidi
•~ 70 g/die lipidi
•~ 63 g/die proteine
LARN 2014
FABBISOGNO PER IL MANTENIMENTO
ADULTO (dai 19 anni) e ANZIANO: stesso fabbisogno per M e F
Calcolati 0,6 g /kg di peso/die
Anziano valore più elevato se riportato per unità di massa corporea magra,
ma si deve tenere presente che di regola nell’anziano si verifica una
diminuzione nell’efficienza dei processi di assorbimento e metabolici.
Applicando correzioni per variabilità individuale che tiene conto
- composizione corporea
- capacità funzionale
- introito energetico totale si arriva al valore di
0,71 g/kg di peso desiderabile/die
popolazione italiana alta quota di proteine vegetali, si stabilisce
0,90 g/kg di peso /die
Valore più alto nei vegetariani stretti: quota maggiore di proteine vegetali per
assicurare l’assunzione adeguata di AA essenziali
FABBISOGNO PER IL “MANTENIMENTO e ACCRESCIMENTO”
 GRAVIDANZA
I trimestre
II trimestre
III trimestre
fabbisogno medio (g/die)
+ 0.5
+7
+ 21
 ALLATTAMENTO fabbisogno medio (g/die)
I semestre
+ 17
II semestre
+ 11
secrezione media giornaliera di latte 800 ml con 8-10g proteine /litro
Assunzione raccomandata in proteine
Valutando un apporto energetico medio di
4,4 kcal /g (18,3 kJ/g)
Il fabbisogno proteico calcolato è determinato da una serie di
fattori tra cui le perdite di azoto, la qualità delle proteine,
l'apporto calorico contemporaneo, lo stato fisiologico e
l'attività fisica.
Le proteine dovrebbero fornire circa il 12% delle calorie totali
(prestare attenzione alla qualità delle proteine)
Quelle di origine animale sono più complete di quelle vegetali ma si
accompagnano spesso alla componente lipidica
Si ritiene che la ripartizione corretta possa essere di 1:1 tra proteine
vegetali e animali nell’età evolutiva e di 3:2 nell’adulto.
Sistemi di eliminazione del surplus di proteine
 Comitato per la Nutrizione e la Salute «Nutrition Board Committee,
USA» raccomanda che gli apporti in proteine non oltrepassino il doppio
del livello raccomandato
UL (livello massimo di assunzione) non oltre 30% quota calorica totale
INTROITO ECCESSIVO
- aumentato lavoro renale ed epatico
- associazione fra proteine animali e livelli di colesterolo ematico
dieta ricca in proteine ricca anche in grassi saturi (problema in
particolare nei sedentari
- perdita di calcio (in particolare da supplementi per l’alto contenuto in
fosfato)
- aumentata perdita di acqua per via renale (per aumentata quantità di
urea) importante la reidratazione
- rischi di chetosi e di gotta
QUALITA’ PROTEICA DI ALCUNI ALIMENTI
Per le qualità nutrizionali le proteine possono essere suddivise
in due distinti gruppi:
● PROTEINE COMPLETE dette anche nobili, che contengono tutti gli
aminoacidi essenziali nelle giuste proporzioni (quasi tutte proteine animali)
● PROTEINE INCOMPLETE che mancano di uno o più aminoacidi essenziali
oppure li contengono in quantità inadeguata ed hanno quindi una
deficienza assoluta o relativa di questi ultimi (quasi tutte proteine vegetali)
La qualità delle proteine si misura con degli indici:
 DIGERIBILITÀ
 VALORE BIOLOGICO
 UTILIZZAZIONE PROTEICA NETTA
La qualità di una proteina viene stabilita soprattutto dal
valore biologico (BV)
quindi in base alla presenza o meno di amminoacidi essenziali.
Più precisamente si dicono:
 proteine ad alto valore biologico o complete
 proteine a medio valore biologico o parzialmente complete
 proteine a basso valore biologico o incomplete
VALORE BIOLOGICO (BV)
Indica la qualità d'azoto introdotto con una determinata proteina e che è
stato trattenuto per il mantenimento e per l'accrescimento.
Il valore biologico esprime la completezza di una proteina cioè la
presenza di tutti gli aminoacidi essenziali nelle proporzioni ottimali ai
fini delle sintesi proteiche corporee.
Le proteine animali (definite complete in aminoacidi essenziali)
hanno un valore biologico superiore a quelle vegetali (definite
incomplete in aminoacidi essenziali).
Proteine complete ed incomplete vengono associate nello stesso
pasto in modo da ottenere un apporto AA completo.
UTILIZZAZIONE PROTEICA NETTA (NPU)
Si riferisce al rapporto tra l'azoto ingerito e quello trattenuto e viene calcolato
tenendo conto sia del valore biologico (BV) che della digeribilità (D) di una
proteina.
BV x D = NPU
Viene utilizzato nel calcolo del fabbisogno proteico considerando
l'assunzione di una dieta mista, composta da proteine sia animali che
vegetali.
Quando la composizione proteica quali-quantitativa è nota, è possibile
trarre conclusioni circa il suo valore nutrizionale che può essere indicato in
vari modi fra cui: valore biologico (BV)
% di azoto assorbito ed utilizzato (trattenuto)
Valore biologico delle proteine
Affermare ad esempio che il
riso ha un VB biologico di
64,0 vuol dire che su 100
amminoacidi assorbiti, circa
64 sono quelli utilizzati ed
incorporati nelle cellule
dell'organismo.
Alimento
Valore biologico
Uovo intero
93,7
Latte crudo
84,5
Albume d'uovo
83,0
Crostacei
81,1
Pesce fresco
76,0
Bue, vitello, pollo
74,3
Maiale
74,0
Soia
72,8
Ceci secchi
68,8
Piselli verdi
65,2
Riso
64,0
Fagioli secchi
58,0
Farina bianca
52,0
Lenticchie secche
44,6
INDICI PER VALUTARE LA QUALITA’ DELLE PROTEINE ALIMENTARI
ALIMENTO
% Proteine
VB (%)
CUD (%)
Latte bovino
3.5
84
97
Uova
12
94
100
Carne di vitello
18
74
90
Pesce
19
80
100
Frumento
12
65
61
Seme di soia (legumi)
40
73
83
VB = valore biologico, azoto trattenuto dall’organismo per il mantenimento o
l’accrescimento/azoto assorbito x 100
CUD (o NPU) = coefficiente di utilizzazione digestiva, rapporto percentuale tra azoto assorbito e
quello introdotto con la dieta
La qualità delle proteine alimentari dipende anche dall'efficienza con cui
vengono digerite
La qualità delle proteine alimentari dipende dalla
• composizione in amminoacidi essenziali (fattore intrinseco)
• digeribilità della proteina (in genere 90%)
• biodisponibilità dei singoli AA
VARI MODI PER ESPRIMERE LA QUALITA’
METODI BIOLOGICI
• basati sulla variazione di peso
• basati sulla ritenzione di azoto
Valore biologico Ni-Ne/Ni
dove Ni = azoto introdotto e Ne = azoto escreto
uguale a 100 quando tutto l’N viene utilizzato
METODI CHIMICI
• Punteggio (indice) chimico
assegnato in base all’AA limitante rispetto ad una proteina di riferimento
La proteina standard è data da una combinazione tipo di AA stabilita dalla FAO
(ricavata tenendo conto del fabbisogno di ogni singolo AA essenziale diviso per
il fabbisogno in proteina)
Questo indice è teorico, tiene conto solo del pattern amminoacidico, altri indici
rivelano il reale comportamento nell'organismo
• Correzione del punteggio chimico per la digeribilità
PDCAAS: protein digestibility-correctes amino acid score
Indice chimico di una proteina assegnato in base all’amminoacido limitante
Non riesce a differenziare le proteine di alta qualità
(uovo, carne e pesce hanno IC uguale, ma VB diverso)
Contenuto dell’amminoacido essenziale nella proteina in esame (mg/g)
x 100
Contenuto dell’amminoacido essenziale nella proteina di riferimento (mg/g)
•Si ripete questo calcolo per ogni aminoacido essenziale o per gruppi (AA solforati, ramificati,
aromatici)
•L’amminoacido per il quale si ottiene il punteggio più basso è detto LIMITANTE
Sorgente proteica
Contenuto % AA essenziali
Indice Chimico
(AA limitante)
Lys
Solforati
Thr
Trp
Ideale (FAO)
5,5
3,5
4,0
1,0
100
Cereali
2,4
3,8
3,0
1,1
44
(Lys)
Legumi
7,2
2,4
4,2
1,4
68
(solforati)
Latte in polvere
8,0
2,9
3,7
1,3
83
(solforati)
Miscela
Cereali:legumi:latte
(67:22:11)
5,1
3,2
3,5
1,2
88
(Thr)
Food combo’s that have all
AA’s make complete
protein
Punteggio assegnato in base all’AA limitante
mg/g N
––––––––––––––––––––– I.C.
Met/Cys
Trp
Lys
Proteina ideale
270
90
270
100
Proteina uovo
342
106
396
> 100
Caseina
215
85
497
215/270 = 80
Carne bovina
237
75
540
75/90 = 80
Glutine (grano)
223
60
107
107/270 = 40
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
––––––––––––
La carenza di un solo amminoacido rispetto alla quantità richiesta (amminoacido
limitante) è responsabile del basso valore biologico di una proteina alimentare
QUALITA’ PROTEICA DI ALCUNI ALIMENTI
carne
uova
caseina
surplus in lisina
surplus in AA solforati
surplus in lisina, carente in AA solforati
mais (zeina)
grano (glutine)
legumi
soia
carente in lisina e triptofano
carente in lisina, triptofano, AA solforati
surplus in lisina, carenti in AA solforati
carente in metionina e basso contenuto in lisina
alimenti completi
legumi + cereali
pane + proteine animali
Bisogna sopperire al fabbisogno proteico con
un’opportuna miscela di alimenti proteici di
origine sia vegetale che animale
Adulti: maggiore proporzione dei vegetali
Soggetti con bilancio azotato positivo: maggiore
proporzione degli animali
Contenuto proteico totale di alcuni cibi e bevande
Alimento
g proteine/100 g
alimento
Alimento
g proteine/100 g
alimento
Pane bianco
8,4
Riso
2,6
Carne magra e cruda
Circa 20
(manzo, agnello, pollo)
Pasta
3,6
Merluzzo crudo
17,4
Latte vaccino intero
3,2
Tonno in scatola
27,5
Latte materno
1,3
Fagioli in scatola
5,2
Formaggio
parmigiano
39,4
Lenticchi secche
24,3
Yogurt bianco
5,7
Mandorle
21,1
Uova intere
12,5
A differenza di glucidi e lipidi, non vi sono alimenti a totale contenuto proteico
Tipi di proteine di semi
Proprietà funzionali delle proteine negli alimenti
Oltre che per gli aspetti nutrizionali, le proteine hanno importanza
fondamentale anche per l’aspetto fisico di molti alimenti:
solubilità, la dispersibilità, la capacità di legare l’acqua, le proprietà
umettanti, le proprietà gelificanti, la coagulazione, la viscosità, l’elasticità, la
coesione, le capacità emulsionanti, le proprietà montanti e schiumogene,
l’adsorbimento dei grassi e quello degli aromi.
Un’altra importante reazione che interessa gli aminoacidi e le
proteine alimentari è quella di Maillard, conosciuta anche come
imbrunimento non enzimatico (chimico).
Si tratta di una serie molto complessa di reazioni tra gruppo carbonilico di
zuccheri riducenti e gruppo amminico di aminoacidi liberi o proteine.
Le reazioni di Maillard possono avere effetti
nutrizionali e fisiologici:
1) perdita di amminoacidi disponibili,
2) riduzione della digeribilità proteica,
3) inibizione di enzimi intestinali,
3) effetti organolettici positivi o negativi.
STATI CARENZIALI PER LE PROTEINE
Kwashorkior (Africa, India)
alimentazione adeguata per calorie, ma povera per proteine,
nella prima infanzia
Marasma
manca anche l’apporto calorico
Gli anziani sono un gruppo a rischio anche in paesi
con economia e condizioni socio-sanitarie sviluppate
Branched Chain Amino Acids (BCAA)
amminoacidi a catena ramificata
sono strutturalmente simili
Fegato ed intestino sono i principali organi regolatori del metabolismo degli
AA tranne che per i BCAA che sono metabolizzati prevalentemente a livello
muscolare
Dopo un pasto proteico, il 60% di BCAA va direttamente al muscolo
scheletrico dove
20% incorporati nelle proteine
40% riserva intracellulare
40% ossidati ad -chetoacido che sono indirizzati al
1.  ciclo di Krebs
2.  esportati e utilizzati nel muscolo cardiaco, fegato, rene,
cervello (valina nel digiuno)
Leu, Val, Ile hanno in comune le prime tappe cataboliche
1° TAPPA REVERSIBILE transaminazione PLP dipendente
piruvato + BCAA  alanina + -chetoacido
2° TAPPA REGOLATORIA IRREVERSIBILE
-chetoacido (decarbossilazione ossidativa)  acil ~ CoA
Complesso della deidrogenasi di -chetoacidi a catena ramificata
mitocondriale - TPP (B1), acido lipoico, FAD, NAD, CoASH
3° TAPPA deidrogenazione ( FAD)
acil ~ CoA  acil ~ CoA  - insaturo
leucina  acetil~CoA + acetoacetato
isoleucina  acetil~CoA + propionil~CoA ( succinil~CoA)
valina
 propionil~CoA ( succinil~CoA)
acetil~CoA
succinil~CoA
substrato del ciclo di Krebs
reintegra il ciclo di Krebs
(BCKDH)
MUSCOLO A RIPOSO
BCKDH (forma fosforilata) poco attiva
BCAA  SINTESI PROTEICA
ESERCIZIO FISICO
 adrenalina  Ca2+
si attiva la fosfoproteina fosfatasi
BCKDH (forma defosforilata) attiva
BCAA  -CHETOACIDO + energia + alanina
alanina  fegato per GLUCONEOGENESI
Ciclo alanina-glucosio: > 40% della gluconeogenesi durante
attività fisica prolungata
Carenza del Complesso della deidrogenasi di -chetoacidi a
catena ramificata (BCKDH) mitocondriale
 porta a malattia dell’urina a sciroppo d’acero (autosomica recessiva) per
la consistenza sciropposa e odore caratteristico, presenza nell’urina di
Val, Ile, Leu e dei corrispondenti chetoacidi (chetoaciduria)
urine sciroppose per la presenza del polimero dell’α- idrossibutirrato.
l’α idrossibutirrato si forma per riduzione dell’α-chetobutirrato, catabolita della
treonina, che non viene normalmente metabolizzato in quanto gli α-chetoacidi a
catena ramificata inibiscono l’attività dell’α-chetobutirrato deidrogenasi
Descritti vari tipi e di diversa gravità ( forma classica si manifesta pochi
giorni dopo la nascita)






anomalie della deglutizione
anomalie della fonazione/pianto/voce debole o acuta
convulsioni epilessia
insufficienza respiratoria
ipotonia (molto frequente)
ritardo mentale grave