Metabolismul proteic

METABOLISMUL PROTEIC

Proteinele sunt componente ale materiei vii cu rol major ca suport material al proceselor biologice. Necesarul zilnic de proteine este la copil 2 - 3 g / kg / zi si la adult 0,60 / kg corp / zi.

Calitativ, peste 2/3 din proteinele alimentare trebuie sa aiba valoare biologica mare (animale), sa contina aa. esentiali in proportie avantajoasa sintezei proprii de proteine, restul sunt de origine vegetala.

La nivelul tubului digestiv, proteinele alimentare sunt degradate hidrolitic sub actiunea enzimelor proteolitice din sucul gastric, pancreatic si intestinal.

Principalele enzime proteolitice: pepsina gastrica, labfermentul (renina gastrica), tripsina, chimotripsina, elastaza carboxipeptidaza A si B (exopeptidaza). Enzimele din sucul intestinal sunt: enterokinaza; aminopeptidaza; depeptidaze, nucleaze.

Functiile proteinelor

structurala(organe, tesuturi, celule, organite intracitoplasmatice);

de transformare a energiei chimice in contractie musculara prin proteinele contractile;

transport prin proteinele plasmatice; a lipidelor(L.P, vitamine, hormoni, medicamente(sufamide, penicilina, glicozizi digitalici); a substantelor insolubile in plasma: acizi grasi, bilirubina indirecta, hormoni liposolubili;

imunitara: intra in structura componentelor cu rol in apararea nespecifica umorala si specific umorala(Ig, interleukine, interferon, limfokine);

enzimatica prin a antichimotripsina, AT III, ceruloplasmina, a macroglobulina, a antitripsina;

intra in structura hormonilor peptidici si a factorilor coagularii si fibrinolizei;

participa la echilibrul acido-bazic prin sistemele tampon proteina acida/proteinat bazic;

mentine presiunea coloid-osmotica prin proprietatile coloidale ale proteinelor - 1 g de albumina poate retine 18 cc. apa ( perfuzii cu solutie de albumina in SN si IH);

asigura mentinerea T.A. prin proprietatile hidrofile ale proteinelor si prin participarea hipertensinogenului, o alfa₂ globulina;

au rol in gluconeogeneza si lipidosinteza;

nutritiva.

Electroforeza proteinelor evidentiaza 5 benzi majore.

Prima banda - albumina 60%(3,5 -5 g/dl);

Fractiunea alfa₁ globulinica(0,2 -0,4 g/dl ); contine eritropoetina, alfa1 antitripsina, alfa1 lipoproteina, alfa1 acid glicoproteina

3 Fractiunea alfa₂ globulinica(0,5-0,9 g/dl): contine haptoglobina , ceruloplasmina, alfa₂ macroglobulina, kininogenul, angiotensinogen;

4 Beta globulinele(0,6-1,2 g/dl): contin transferina, beta lipoproteine, plasminogen, complement,

5, Gamaglobulinele: Ig G, A;M, D, E 0,8-15 g/dl.

Proteinele de faza acuta

Proteinele de faza acuta cresc in ser in cazul unor distructii tisulare asociate cu inflamatii acute sau cronice.

Clasificare:

proteine de faza acuta care cresc in inflamatie: alfa1 glicoproteina ( oroso mucoid), alfa₁ proteaza inhibitor (alfa₁ antitripsina ), a antikimotripsina , ceruloplasmina, haptoglobina, proteinaC reactiva, fibrinogen, proteina amiloida A, complementul;

proteine negative de faza acuta care scad in inflamatie: albumina, prealbumina, transferina.

Proteina C reactiva < 0,5 mg/dl

Creste foarte rapid in inflamatii, in 12-24 de ore si sinteza este rapid blocata dupa inactivarea stimulului inflamator. Este deci un marker de monitorizare .

Fibrinogenul(200-400 mg/ dl), sintetizat ca glicoproteina(factorul I al coagularii) in ficat si megacariocitul trombocitar. Creste in inflamatii peste 600-700 mg/dl. Hiperfibrinogenemia apare in: afectiuni cardiace(coronarite, infarct); boli de colagen; afectiuni hepatice prin hiperreactivitate mezenchimala si stari de hipercoagulabilitate. Hipofibrinogenemia apare in: hepatopatii acute, intoxicatii, defect genetic( afibrinogenemia ereditara) si consum exagerat in CID.

Haptoglobina 0,30-1,80 g/l, este o alfa₂ globulina. Creste in inflamatii moderate de doua - trei ori. In coronaritele silentioase creste progresiv de la 1,8-3. Scade in anemiile hemolitice.

Ceruloplasmina 25-43 mg/dl, este o cupru proteina , inactiveaza catecolaminele si transporta cuprul. Migreaza electroforetic cu alfa₂ globulinele.

Transferina(200-400mg/dl, siderofilina), sinteza hepatica, GM 90000D, reprezinta 50% din bglobulinele plasmatice.

Functii: transporta Fe din intestin la ficat, splina, muschi, maduva( sinteza Hb, mioglobina); leaga Fe liber din circulatie; efect bacteriostatic.

2.Fiziopatologia aminoacizilor (aa)

Aminoacizii (aa) sunt constituenti fundamentali ai proteinelor. Toate polipeptidele si proteinele sunt polimeri din 20 de aa; 8 sunt esentiali( nu pot fi sintetizati de organism), 2 neesentiali, restul sunt endogeni.

Pe langa rolul structural, aa ca glicina, glutamat, acizi aminobutirici sunt neurotransmitatori, iar altii ca: fenilalanina, tirozina, triptofanul, sunt precursorii hormonilor, coenzimelor, pigmentilor, purinelor sau pirimidinelor.

Fiecare aa are o cale unica de degradare prin care componentele de azot si carbon sunt folosite pentru sintetizarea altor aa, carbohidrati si lipide. Nivelul plasmatic normal este de 4-6 mg/dl exprimat ca azot aminoacidic.

Eliminarea variaza intre 100-500 mg/24 h. Tulburarile de metabolism ale aa sunt primare si secundare.

Tulburarile primare sunt mostenite si privesc doua aspecte :

• tulburarea metabolismului si
• tulburarea transportului transmembranar.

Aceste tulburari se definesc in functie de componentele care se acumuleaza in cea mai mare concentratie in sange (emii) sau urina (urii).

Tulburarile mostenite ale metabolismului aa

Hiperfenilalaninemiile sunt 5 forme, rezulta din alterarea conversiei fenilalaninei la tirozina.

Cea mai frecventa este fenilcetonuria caracterizata prin concentratii mari de fenilalanina in sange si concentratii mari de fenilalanina si produsi secundari (fenilpiruvatul, fenilacetatul, fenillactatul, fenilacetilglutamina) in urina, retardari mentale severe. Boala rezulta dintr-o activitate redusa a fenilalanin-hidroxilazei; boala ereditara, apare cu o incidenta de 1:10000 nasteri - mai frecvent la albi si orientali; concentratiile plasmatice de fenilalanina pot depasi 20 mg/dl, scade concentratia plasmatica ale altor aa prin inhibitia absorbtiei gastro-intestinale sau alterarea reabsorbtiei tubulare renale datorita excesului de fenilalanina.

Clinic: la nastere aspect normal; se dezvolta incet; prezinta retardare mentala, hipereactivitate, crize comitiale(oligofrenia fenilpiruvica); anomalii EEg, miros de soarece al pielii, par si urina (fenilacetatului); hipopigmentare si eczeme. Paraclinic: concentratii mari de fenilalanina ce apar dupa ziua 4-a.

Homocistinuriile sunt 7 tulburari distincte biochimice si chimice, caracterizate de concentratie crescuta de sulf si prezenta de homocisteine in sange si urina. Se datoreaza activitatii reduse a cistation b - sintetazei, enzima a transsulfurarii prin care metionina cisteina si conversiei diminuata a homocisteinei in metionina.

Hiperoxaluria primara, cuprinde 2 boli rare caracterizate prin excretie urinara excesiva de acid oxalic si nefrolitiaza cu oxalat de calciu si nefrocalcinoza; prezinta timpuriu IRC si mor de uremie.

Oxaloza este o afectiune cu depuneri de oxalat de calciu in tesuturile renale si extrarenale.

Etiopatogenie: tulburarea este la nivelul metabolismului glioxilatului datorita unui deficit al enzimei hepatice glioxilat-aminotransferaza, expansiunea depozitelor de glioxilati potenteaza oxidarea glioxilatului in oxalat si la potentarea reducerii glioxilatului la glicolat;

Clinic: colici renale, hematurie 2-10 ani; deces prin uremie;

Albinismul se caracterizeaza prin absenta genetica a tirozinazei, enzima care initiaza oxidarea tirozinei pentru formarea de pigment melanic; par si piele depigmentate; fotofobie, nistagmus, cecitate; poate fi secundar unor afectiuni neuroendocrine.

Tulburari ale transportului transmembronar al aa

Se cunosc 10 tulburari ale transportului transmembronar al aa.

Cistinuria este caracterizata de: reabsorbtie tubulara diminuata; excretie urinara excesiva de aa dibazici( lizina, arginina, ornitina, cistina); cistina este cea mai putin solubila si predispune la formarea de calculi renali, ureterali si biliari; este o tulburare cu caracter autosomal recesiv;

Boala Hartnup, defect ereditar de absorbtie intestinala si reabsorbtie tubulara a aa: alanina, serina, treonina, valina, leucina, izoleucina, fenilalanina, tirozina, triptofan, glutamina asparagina. In B.Hartnup exista deficienta de niacid; este o boala mostenita cu caracter autosomal recisiv; leziuni de piele tip pelagra, manifestari neurologice si aa-uria; administrarea de PP amelioreaza boala.

Tulburari secundare ale metabolismului aa

Apar in circumstante diferite si se manifesta ca: hiperaminoacidemii sau hiperaminoacidurii.

Hiperaminoacidemii, valori de peste 8 mg% apar prin: aport alimentar crescut si sinteza "de novo" din produsi de degradare ai lipidelor si proteinelor; perturbarea mecanismelor de sinteza proteica; tulburarea proteinsintezei in boli hepatice; cresterea aportului sanguin de aa din proteinele structurate din distructii celulare posttraumatice, postoperatorii; dupa radioterapie;

Hipoaminoacidemiile se datoreaza: filtrarii exagerate in situatii cu aa in cantitate crescuta; filtrarea unor cantitati ce depasesc capacitatea de reabsorbtie tubulara - prin suprasaturatie; tulburarea transportului activ tubular renal; competitie pentru acelasi transportor a 2-3 aa - prin competitie de transport.

3. Fiziopatologia nucleoproteinelor

Nucleoproteinele au in structura lor acid fosforic, riboza, dezoxiriboza, baze purinice si pirimidinice. Nucleul purinic (include in molecula sa si nucleul pirimidinic) formeaza doua baze purinice: adenina- 6 aminopurina si guanina- 2amino- 6 oxipurina.

Din catabolismul lor se mai pot gasi si alti compusi purinici ca hipoxantina si xantina.

In cadrul proceselor de dezaminare si oxidare purinele sunt degradate pana la acid uric. Acidul uric este eliminat prin rinichi. Exista si posibilitatea unui proces de uricoliza exercitat de mucoasa intestinala si bacteriile florei intestinale. Zilnic se elimina 250 - 750 mg. Acidul uric ( 2,5- 7 mg/ dl ).

Hiperuricemia(concentratie de urat in plasma mai mare de 420 mmol/l (7 mg/dl).

Cauze :

cresterea productiei de urati prin aport alimentar(50% apar ca acid uric); sinteza de novo;

scaderea excretiei de acid uric prin filtrare glomerulara scazuta; secretie tubulara scazuta; intensificarea reabsorbtiei tubulare; stari ca cetoacidoza diabetica, inanitia, intoxicatia cu etanol, acidoza lactica;

mecanisme combinate la cei cu deficienta de glucoza6 fosfataza, intoleranta ereditara la fructoza; alcool(cauzeaza degradarea hepatica accelerata a ATP-ului);

Complicatiile hiperuricemiei

I. Guta implica succesiune tipica de: artrita gutoasa, hiperuricemia asimptomatica, guta intercritica(cu intervale) si guta cronica sau tofaceica.

Guta acuta este declansata de depunerea cristalelor de urat la nivelul sinovialei articulare urmata de interactiunea cu leucocitele polimorfonucleare.

Sunt implicate mecanisme umorale si inflamatorii; interactiunea urati-neutrofile duce la eliberarea de enzime lizozomale, radicali liberi de O₂, leucotriene, PG, colagenaze si proteaze. Fagocitoza cristalelor de catre neutrofile elibereaza factor chemotactic indus de cristale, leucotriene (B₄ ) si C_5a. Fiind chemotactice, contribuie la raspunsul leucocitelor polimorfonucleare din faza initiala a artritei acute. Acestea vor inlocui mononuclearele si determina eliberarea PGE₂, enzime lizozomale TNF si IL1, 6 si 8.

Tofii gutosi sunt agregate de cristale de urat inconjurati de o celula giganta celula mononucleara de corp strain a reactiei inflamatorii. Ei determina deformarile si distrugerile tesuturilor moi si dure. La nivelul articulatiilor determina modificari ale cartilajului si osului de tip degenerativ.

Afectarea renala in gute este de tipul: nefrolitiazei; nefropatia uratica, depozite de urati in medulara si piramide, poate cauza IRC;

Fig.1. Mecanismul gutei

Hipouricemia, concentratie mai mica de 120 m mol/l (2 mg/dl - urat); apare dupa medicamente ca  aspirina si materiale de contrast pentru raze X; hiperalimentatia intravenoasa(infuzie crescuta de glicina); boli neoplazice, ciroza hepatica; D.Zaharat, sindrom Fanconi, B.Wilson, cistinoza, mieloame, intoxicatii cu metale grele; allopurinol, disfunctii hepatice severe induc hipouricemie cu excretie crescuta de xantina si hipoxantina , substante de contrast iodate; deficiente mostenite de xantinoxidaza.

4.Tulburarile proteinelor plasmatice

Hiperproteinemiile (peste 9 g/ dl) pot fi: relative prin deshidratare (exicoza), evolueaza paralel cu Hc si reale prin catabolism exagerat (inflamatii cronice, colagenoze, sarcoidoza, leucemii); cresterea unor proteine; cresterea Ig sau paraproteine. Apar in: inflamatii cronice, sarcoidoza, colagenoza, mielom multiplu, leucemii.

Hipoproteinemiile (sub 6 g/ dl): relative in hiperhidratare si absolute prin deficit alimentar, absorbtie, sinteza, pierdere de proteine.

a) Hipoproteinemia prin deficit de aport sau absorbtie apare in inanitie, regimuri alimentare sarace in proteine ( animale );

b) hipoproteinemii prin deficit de sinteza apar in: hepatopatii acute sau cronice, afectiuni diencefalice, comotii cerebrale encefalice, afectiuni ale hipofizei ( dereglari ale STH si ACTH ).

c) Hipoproteinemii prin pierderi excesive in: dispepsii cronice, enterite recidivante, enterite acute sau enterocolite cronice, hemoragii recidivate, plasmoragii, revarsate pleurale sau peritonite, supuratii , arsuri.

Disproteinemia reprezinta modificarea raportului intre fractiunile proteice.

Valori normale : albumine 50-59%, aglobuline 3-5%, a globuline 7-9%, b globuline 11-14%, gamaglobuline 16-20%.

Disproteinemia primara are la baza tulburarea sintezei proteice, determinata genetic: analbuminemia; tulburarea sintezei de a a gamaglobulina; afibrinogenemia.

Disproteinemiile secundare sunt urmarea unor boli: hepatice, digestive, pulmonare, arsuri, neoplazii, inflamatii acute.

Disproteinemia din inflamatia acuta( raspuns de faza acuta), cresc mai mult alfa₂globulinele. Creste fibrinogenul si VSH, cresc inhibitorii activarii plasminogenului si scade usor factorul XIII. In procesul inflamator scad totusi unele proteine prin scaderea sintezei si cresterea permeabilitatii vasculare: albumina, prealbumina, transferina, proteina legata de retinol, alfa₁ si beta lipoproteinele.

Disproteinemia in inflamatia cronica: cresc gama proteinele.

Disproteinemia din bolile hepatice

In HVA modificarile sunt minime, scad albuminele si cresc moderat gamaglobulinele. In ciroza hepatia si H.C. cresc gamaglobulinele (IgG, A, M), scad albuminele(pierdere de proteine prin lichidul de ascita si insuficienta functionala a ficatului cu sindrom hepatopiv), hiperbetaglobulinemie(ciroza), scade pseudocolinesteraza; scade protrombina.