ENDOCRINOLOGIA DEL METABOLISMO

ANABOLISMO

BilancioEnergetico

Positivo

Negativo

GH PROTEICO

Insulina LIPIDICO

Cortisolo CATABOLISMO

Metabolismo

CICLO DI KREBSO DELL’ACIDO

CITRICO

Schema dei Prodotti del Ciclo di Krebs

CO2

CO2

NADH

NADH

NADH

FADH

GTP

AcetatoC2

Reazione sintetica di utilizzo dell’acetato

CO2

NADH

FADHGTP

AcetatoC2

NADH

NADH

CO2

CO2

Schema delle fonti del Ciclo di Krebs

Tre,Leu,Val,Ile,Met

Ala, Gli, Ser, Cis,

Trp

Glicerolo,Glicole

propilenico

Glu, Arg,Pro, Ist

Asp

CO2

Sintesi delle fonti glucidiche del Ciclo di Krebs

Sono fonti per il ciclo di Krebs:

Il GLUCOSIOGLUCOSIO tramite l’ ACIDO LATTICO (C3)

Gli AMINOACIDIAMINOACIDI, direttamente (sull’alfa cheto glutarato) od

indirettamente tramite PIRUVATO E PROPIONATO (C3),

il GLICOLE PROPILENICO ed il GLICEROLO (C3),.

SIGNIFICATI BIOLOGICI DEL

CICLO DI KREBS

Il Ciclo di Krebs può avere sia un significato:CATABOLICOCATABOLICO allorquando “brucia” l’acetatoacetato (legato al coenzima A) derivato:

dalla demolizione dei lipidi di riserva (acidi grassi e colesterolo) odall’ossidazione dei lipidi alimentari.

ANABOLICO allorquando “LAVORA” per la

gluconeogenesigluconeogenesi

GLUCONEOGENESI

2 P-Trioso → 2 P-Trioso-P → P-Fruttosio-P2ATPATP

2ADP2ADP

2 x C3C3 → C6C6 Isomerasi

GLUCOSIO-P

CATABOLISMO

il Ciclo di Krebs è il processo centrale del catabolismo in quanto l’acetato che proviene dalla demolizione di acidi grassi a lunga catena e colesterolo deve essere utilizzato per formare ATP con liberazione di 2 molecole di CO2 per ogni molecola di acetato.

NEFA

Colesterolo

Acetato

Glucosio

Ossalacetato

2CO2ATP

Alcool

MORALE DEL CATABOLISMO

CHETOSICHETOSI

SE MANCA OSSALACETATO (O SUOI PRECURSORI) L’ACETATO NON PUÒ ESSERE “BRUCIATO” E SI ACCUMULA NEL FEGATO COSÌ SI FORMANO I PRODOTTI DI CONDENSAZIONE:

Acetato + Acetato Acetoacetato

-OH butirrato

CO2

Acetone

H2

CHETOSI

In caso di eccesso di grassi rispetto agli zuccheri la degrazione dei primi In caso di eccesso di grassi rispetto agli zuccheri la degrazione dei primi si arresta all’acetato. 2 molecole di quest’ultimo nel fegato vengono si arresta all’acetato. 2 molecole di quest’ultimo nel fegato vengono condensate a corpi chetonici:condensate a corpi chetonici:

- Acido aceto-aceticoAcido aceto-acetico, che può essere ridotto a, che può essere ridotto a- Acido Acido -OH butirrico-OH butirrico, che può essere decarbossilato ottenendo , che può essere decarbossilato ottenendo - AcetoneAcetone..La situazione di accumulo di questi ultimi nell’organismo è patologica e La situazione di accumulo di questi ultimi nell’organismo è patologica e

prende il nome di prende il nome di chetosichetosi..

EPATOSTEATOSI

Per il verificarsi della chetosi è necessario un bilancio energetico Per il verificarsi della chetosi è necessario un bilancio energetico negativo (entrate minori delle spese) come si verifica ad esempio nel negativo (entrate minori delle spese) come si verifica ad esempio nel digiuno (entrate = 0). Altrimenti la chetosi si può verificare in digiuno (entrate = 0). Altrimenti la chetosi si può verificare in carenza di glucidi digeribili (la fibra in gran parte non lo è) o di loro carenza di glucidi digeribili (la fibra in gran parte non lo è) o di loro precursori (le proteine sono ottime fonti gluconeogenetiche).precursori (le proteine sono ottime fonti gluconeogenetiche).

Se la chetosi perdura si associa sovente Se la chetosi perdura si associa sovente l’accumulo di acidi grassil’accumulo di acidi grassi ((NEFANEFA) ) non ancora demoliti ad acetatonon ancora demoliti ad acetato nel fegatonel fegato: :

EpatosteatosiEpatosteatosi

RUMINE E METABOLISMO ANIMALE

Cavità prestomacali:Cavità prestomacali:organi deputati alla digestione degli alimentiorgani deputati alla digestione degli alimentiassorbono una grande quantità dei prodotti delle fermentazioniassorbono una grande quantità dei prodotti delle fermentazioni

ASSORBIMENTO NEI DISTRETTIASSORBIMENTO NEI DISTRETTICEFALICI DELLO STOMACOCEFALICI DELLO STOMACO

CAPRACAPRA 60%60%PECORAPECORA 70%70%VACCAVACCA 65%65%

METABOLISMO DEL RUMINANTEMETABOLISMO DEL RUMINANTEstato funzionale di perenne neoglucogenesistato funzionale di perenne neoglucogenesi

MODELLO DELL’ASSORBIMENTO DEGLI A.G.V.ATTRAVERSO L’EPITELIO RUMINALE.

UTILIZZAZIONE DEGLI ACIDI GRASSI VOLATILI 30% utilizzato direttamente dalle cellule dell’epitelio ruminale30% utilizzato direttamente dalle cellule dell’epitelio ruminale attivato ad acetilCoAattivato ad acetilCoA produzione di energia nel ciclo di Krebsproduzione di energia nel ciclo di Krebs sintesi di alcuni composti biologici (corpi chetonici e acidi grassi)sintesi di alcuni composti biologici (corpi chetonici e acidi grassi) non può essere utilizzato per la sintesi ex-novo di zuccherinon può essere utilizzato per la sintesi ex-novo di zuccheri sfugge al metabolismo epaticosfugge al metabolismo epatico

Metabolizzato a corpi chetonici nell’epitelio del rumine (50% vacca, Metabolizzato a corpi chetonici nell’epitelio del rumine (50% vacca, 80-85% capra)80-85% capra)

utilizzato a scopi energetici (cervello, cuore e tessuto muscolare)utilizzato a scopi energetici (cervello, cuore e tessuto muscolare)

• Convertito nell’epitelio ruminale e nel fegato a succinilCoA Convertito nell’epitelio ruminale e nel fegato a succinilCoA (intermedio del ciclo di Krebs) comune a tutti(intermedio del ciclo di Krebs) comune a tutti

Nell’epitelio ruminale (tipico dei RUMINANTI):Nell’epitelio ruminale (tipico dei RUMINANTI):

50% convertito in lattato50% convertito in lattato

immesso in circoloimmesso in circolo

riutilizzato nel ciclo di Coririutilizzato nel ciclo di Cori altri tessutialtri tessuti effetto anaplerotico del succinilCoA sul ciclo di Krebseffetto anaplerotico del succinilCoA sul ciclo di Krebs

ACETATOACETATO

BUTIRRATOBUTIRRATO

PROPIONATOPROPIONATO

Destino metabolico dellaDestino metabolico dellacatena carboniosacatena carboniosa

del propionatodel propionato

GLUCOSIOGLUCOSIO

ACIDO LATTICOACIDO LATTICO

GLUCOSIOGLUCOSIO

ACIDO LATTICOACIDO LATTICO ACIDO LATTICOACIDO LATTICO

GLICOGENOGLICOGENO

FEGATOFEGATO SANGUESANGUE MUSCOLOMUSCOLO

CICLO DI CORI

UTILIZZAZIONE DI PROTEINE E AMINOACIDI

PROTEINE A DISPOSIZIONE DELL’ANIMALE:PROTEINE A DISPOSIZIONE DELL’ANIMALE:

• proteine digeribili di origine microbicaproteine digeribili di origine microbica

• proteine alimentari by-passproteine alimentari by-pass

PROTEINE DEI BATTERIPROTEINE DEI BATTERI

• 53% della materia secca53% della materia secca

• digeribilità del 75-83%digeribilità del 75-83%

• ricche in valina, arginina e triptofanoricche in valina, arginina e triptofano

PROTEINE DEI PROTOZOIPROTEINE DEI PROTOZOI

• > digeribilità> digeribilità

• > valore biologico> valore biologico

• ricche in lisina, leucina e isoleucinaricche in lisina, leucina e isoleucina

MISCELA BATTERI-PROTOZOIMISCELA BATTERI-PROTOZOI

contenuto proteico del 50%contenuto proteico del 50%

digeribilità di circa l’80%digeribilità di circa l’80%

LA COMPOSIZIONE MEDIA DELLE PROTEINE ESPRESSELA COMPOSIZIONE MEDIA DELLE PROTEINE ESPRESSEDAI BATTERI O DAI PROTOZOI NEL RUMINE E’ RELATIVAMENTEDAI BATTERI O DAI PROTOZOI NEL RUMINE E’ RELATIVAMENTE

COSTANTE INDIPENDENTEMENTE DAL TIPO DI ALIMENTO.COSTANTE INDIPENDENTEMENTE DAL TIPO DI ALIMENTO.

AMINOACIDI GLUCONEOGENETICI:AMINOACIDI GLUCONEOGENETICI:

• quelli che possiedono una catena carboniosa che può esserequelli che possiedono una catena carboniosa che può essere

• trasformata in intermedi del ciclo di Krebs o in piruvatotrasformata in intermedi del ciclo di Krebs o in piruvato

• fegato e corteccia renalefegato e corteccia renale

• cervello e muscolo scheletricocervello e muscolo scheletrico

• aspartato, tirosina, fenilalanina, isoleucina, metionina, valina, glutammato, istidina, prolina, aspartato, tirosina, fenilalanina, isoleucina, metionina, valina, glutammato, istidina, prolina, argininaarginina

ALANINA, GLICINA, SERINA, CISTEINA, TRIPTOFANO: ALANINA, GLICINA, SERINA, CISTEINA, TRIPTOFANO:

• metabolizzati ad acido piruvicometabolizzati ad acido piruvico

• carbossilato ad ossalacetato (gluconeogenesi)carbossilato ad ossalacetato (gluconeogenesi)

• decarbossilato ossidativamente ad acetilCoA (chetogenesi)decarbossilato ossidativamente ad acetilCoA (chetogenesi)

SOLO FEGATO E RENE CEDONO GLUCOSIOSOLO FEGATO E RENE CEDONO GLUCOSIOAL CIRCOLO EMATICO (glucosio-6-fosfatasi)AL CIRCOLO EMATICO (glucosio-6-fosfatasi)

Leucina e lisina: strettamente chetogeneticiLeucina e lisina: strettamente chetogenetici

AMINOACIDI

SINTESI DELL’UREANEL FEGATO

SINTESIDELL’UREA

NELFEGATO

SIGNIFICATO BIOLOGICO DELLA SINTESI EPATICA DELL’UREA

Detossificazione dell’ammoniaca presente nel sangue

L’ESCREZIONE AZOTATA

Condensazione dell’ammoniaca e dell’anidride carbonica nel mitocondrio

Carbamil fosfatoCarbamil fosfato

H2NH2N——CC——OO——P=OP=O

OO OHOH

OHOH

NHNH33 + CO + CO22

2 ATP2 ATP 2 ADP + Pi 2 ADP + Pi

22HNHNCCNHNH22 + + --OOCOOCCHCHCHCHCOOCOO--

OO

UreaUrea FumaratoFumarato

AspartatoAspartatoNHNH33 + CO + CO22 + + --OOCOOCCHCH22CHCHCOOCOO--

NHNH33++

3 ATP3 ATP

2 ADP + 2 Pi + AMP + PPi2 ADP + 2 Pi + AMP + PPi

SINTESI DELL’UREAReazione sintetica

1010 2020 3030 4040 5050 mg/100 mlmg/100 ml1,71,7 3,33,3 5,05,0 6,76,7 8,38,3 mmol/lmmol/l

UREA EMATICAUREA EMATICA

UR

EA

NE

L L

AT

TE

UR

EA

NE

L L

AT

TE

10102020

30304040

50501,

71,

73,

33,

35,

05,

06,

76,

78,

38,

3

RELAZIONE TRA I LIVELLI DI UREANEL SANGUE E NEL LATTE

Eccesso di azotoEccesso di azotodegradabile odegradabile o

carenza di energiacarenza di energiafermentescibilefermentescibilenella razionenella razione

carenza di azotocarenza di azotodegradabile odegradabile o

eccesso di energiaeccesso di energiafermentescibilefermentescibilenella razionenella razione

zona di tolleranza

zona di tolleranza zona

di t

olle

ranz

a

zona

di t

olle

ranz

a

ZONAZONAOTTIMALEOTTIMALE

razione equilibratarazione equilibrata

CALO DI INGESTIONECALO DI INGESTIONECALO DI DIGERIBILITA’CALO DI DIGERIBILITA’

RISCHIO DI ACIDOSIRISCHIO DI ACIDOSICALO DI PRODUZIONECALO DI PRODUZIONE

PROBLEMI DI FERTILITA’PROBLEMI DI FERTILITA’MORTALITA’ EMBRIONALEMORTALITA’ EMBRIONALE

METRITI, ZOPPIEMETRITI, ZOPPIECHETOSICHETOSI

PIU’ LATTEPIU’ LATTE

4,24,22525

4,54,5

27275,05,0

3030 5,55,53333

mmol/lmmol/lmg/100 mlmg/100 ml

INTERPRETAZIONE DEI LIVELLI DI UREA NEL LATTE

(PEYRAUD, 1989)

INDICAZIONE DEI “LIMITI DI RIFERIMENTO” PER L’UREA NEL SANGUE E NEL LATTE

AASSCCIIUUTTTTAA LLAATTTTAAZZIIOONNEE

2200 -- 2255 kkgg//dd >> 2255 kkgg//dd

PPLLAASSMMAA ((mmgg//110000 mmll)) 1166,,88 -- 2255,,88 2277,,00 -- 3344,,22 3300,,00 -- 3399,,00

LLAATTTTEE ((mmgg//110000 mmll)) -- -- -- 2255,,00 -- 3333,,00 2288,,55 -- 3377,,00

RELAZIONI FRA LA PROTEINA ALIMENTARE E UREA NEL LATTE

(Roeseler e coll., 1993)

Urea ematica = 10.7+0.016 X DIP + 0.0256 X UIP – 1.26 X NEL(mg/100ml) (g/d) (g/d) (Mcal)

R2 = 0.67

DIGESTIONE DEI LIPIDIDIGESTIONE DEI LIPIDIAnimali non-ruminantiAnimali non-ruminanti duodenoduodenoAnimali ruminantiAnimali ruminanti prestomaci (non completa)prestomaci (non completa)

LIPASI DI ORIGINE MICROBICALIPASI DI ORIGINE MICROBICAidrolisi dei lipidi esterificatiidrolisi dei lipidi esterificati(trigliceridi, mono- e di-galattogliceridi e fosfolipidi)(trigliceridi, mono- e di-galattogliceridi e fosfolipidi)

IDROGENAZIONE DEI LIPIDI POLIINSATURIIDROGENAZIONE DEI LIPIDI POLIINSATURIFormazione di isomeri dienoici e monoenoici 18CFormazione di isomeri dienoici e monoenoici 18C

FORMAZIONE DI MOLECOLE PARTICOLARIFORMAZIONE DI MOLECOLE PARTICOLARIacidi grassi a numero dispari di atomi di Cacidi grassi a numero dispari di atomi di Cacidi grassi a catena ramificata (isoacidi = isobutirrico, isovalerico)acidi grassi a catena ramificata (isoacidi = isobutirrico, isovalerico)

METABOLISMO LIPIDICO NEL RUMINEMETABOLISMO LIPIDICO NEL RUMINE

Nel rumine gli esteri di acidi grassi polinsaturi vengono bioidrogenati (ridotti ed isomerizzati) così dal C18:3 e dal C18:2 si può arrivare al C18:0.Gli intermedi del processo sono de “dieni coniugati”:i CLA appunto.

SCHEMA DELLA BIOIDROGENAZIONE RUMINALE DELL’ACIDO LINOLEICO

isomerizzazioneisomerizzazione

idrogenazioneidrogenazione

idrogenazioneidrogenazione

C18:2 cis-9, cis-12C18:2 cis-9, cis-12acido linoleicoacido linoleico

C18:2 cis-9, trans-11C18:2 cis-9, trans-11acido rumenicoacido rumenico

C18:1 trans-11C18:1 trans-11acido trans-vaccenicoacido trans-vaccenico

C18:0C18:0acido stearicoacido stearico

ACIDO LINOLEICO E SUOI PRINCIPALI ISOMERI CONIUGATI: CLA