Attività fisiologica del rame e morbo di Alzheimer.

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo.

a cura di Luigi Campanella, ex presidente SCI

Come elemento essenziale in tracce il rame è un componente  funzionale di varie importanti proteine intracellulari ed extracellulari e di enzimi come superossido dismutasi (che trasforma i radicali liberi in perossido di idrogeno), citocromo ossidasi, metallotioneina, ceruloplasmina, ferrossidasi II, monoaminossidasi Sebbene il rame sia frequentemente indicato come metallo tossico perché catalizza la formazione di specie reattive dell’ossigeno attraverso la sua partecipazione alla reazione di Fenton o per la sua formazione di complessi tossici, questo elemento in tracce è importante per mantenere l’omeostasi nel sistema nervoso centrale.

Il rame legato alle proteine agisce come un cofattore o come un gruppo prostetico; in particolare i cuproenzimi rame, zinco – superossido dismutasi (Cu,Zn-SOD) e la ceruloplasmina sono importanti per preservare lo stato redox intracellulare ed extracellulare e per la protezione dal danno ossidativo. Dal momento che queste proteine dipendono dalla presenza di ioni rame e sono i principali sistemi antiossidanti nel cervello, è probabile che la somministrazione di rame ad animali possa essere neuroprotettiva, sotto certe condizioni sperimentali, attraverso l’attivazione di cuproproteine o l’aumentata emivita di apoproteine . Il rame è necessario all’organismo per utilizzare il ferro nella sintesi dell’emoglobina dal momento che la la citocromo oxidasi, un enzima necessario per la produzione del sangue,richiede la presenza del rame, la sua carenza può quindi provocare anemia.
È anche uno dei più importanti antiossidanti del sangue e previene l’irrancidimento degli acidi grassi polinsaturi e aiuta la membrana cellulare a rimanere sana. È necessario per tenere uniti collagene ed elastina, per la produzione di melanina e per il metabolismo energetico. Contribuisce alla conversione dell’aminoacido tirosina in un pigmento scuro (melanina) che colora i capelli e la pelle. Infatti attraverso l’enzima tirosinasi catalizza la formazione della melanina e attraverso la lisil-ossidasi ha un ruolo importante nella formazione del collagene, che è la proteina principale che si trova nella nostra pelle. Oltretutto il collagene è presente anche nelle ossa: alcune ricerche evidenziano che fratture, anomalie scheletriche e osteoporosi sono più frequenti se vi è carenza di rame. Partecipa ai processi di cicatrizzazione.

Function and Regulation of Human Copper-Transporting  Physiol Rev 87: 1011–1046, 2007; doi:10.1152/physrev.00004.2006ATPases SVETLANA LUTSENKO, NATALIE L. BARNES, MEE Y. BARTEE, AND OLEG Y. DMITRIEV

Function and Regulation of Human Copper-Transporting Physiol Rev 87: 1011–1046, 2007; doi:10.1152/physrev.00004.2006ATPases SVETLANA LUTSENKO, NATALIE L. BARNES, MEE Y. BARTEE, AND OLEG Y. DMITRIEV

È coinvolto nella funzionalità del sistema immunitario.
È necessario per la sintesi dei fosfolipidi, sostanze essenziali nella formazione delle membrane protettive della mielina che circondano le fibre nervose. Enzimi a base rame intervengono nella sintesi dei neurotrasmettitori, i messaggeri chimici che permettono le comunicazioni attraverso le cellule nervose. Partecipa alla produzione del neurotrasmettitore noradrenalina.
Ha un ruolo nel processo di ossidazione della vitamina C e collabora con questa vitamina alla formazione dell’elastina, una componente fondamentale delle fibre elastiche dei muscoli del corpo; è necessario per la formazione di una buona struttura ossea. È necessario anche per la produzione dell’RNA.
Attraverso la superossido-dismutasi, combatte l’ossidazione cellulare, aiutando a neutralizzare i radicali liberi che altrimenti causerebbero danni alle cellule stesse.
La capacità di assorbimento del rame viene ridotta dalla presenza di zinco.
La carenza di rame  provoca sintomi simili a quelli da carenza di ferro dei quali il più evidente è l’anemia. La carenza di rame ha notevoli ripercussioni su certi tipi di cellule, come i macrofagi e i neutrofili. La funzionalità del sistema immunitario è stata studiata in bambini carenti di rame, prima e dopo la cura. È stato rilevato che la attività dei fagociti (cellule che inglobano materiale estraneo) è aumentata dopo l’assimilazione di rame. Tra gli effetti collaterali dovuti alla carenza di rame si registrano anche l’ingrossamento cardiaco, le arterie con muscolatura liscia degenerata e aneurismi alle arterie ventricolari e coronariche.
Un eccesso di rame produce irregolarità nelle mestruazioni, perdita di capelli e insonnia e abbassamento della quota di zinco presente.
Il fabbisogno giornaliero nell’adulto è di circa 2-3 mg.
Le fonti naturali sono: carne in genere, noci, cereali e pane integrale, legumi.
Il rame è un minerale in traccia presente in tutti i tessuti dell’organismo in quantità che vanno dai 75 ai 100 mg. Durante la crescita la percentuale più alta si trova nei tessuti in via di sviluppo.

Copper_metabolism
Il rame influenza anche il metabolismo del colesterolo: adulti sottoposti ad una dieta povera di rame hanno registrato un aumento dei livelli del colesterolo LDL (quello ‘cattivo’) e una diminuzione del colesterolo HDL (quello ‘buono’). L’uso del rame come catalizzatore per saggiare la resistenza delle LDL alle modificazioni ossidative in presenza di antiossidanti è significativamente dovuta all’azione di ione nella promozione dell’ossidazione delle lipoproteine in due modi: 1) al livello della porzione proteica; 2) al livello della porzione lipidica decomponendo gli idroperossidi lipidici preesistenti per dare alcossilradicali che iniziano ulteriore perossidazione lipidica. Il rame attivo redox è stato rivelato nelle lesioni aterosclerotiche indicando che può agire anche come proossidante e come agente aterogenico.
Basse assunzioni di rame influenzano negativamente il corretto metabolismo del glucosio e la pressione sanguigna.
Il rame è anche necessario durante la gravidanza. Il feto dipende completamente dalla madre per il suo fabbisogno di rame. Il feto accumula rame alla velocità di 0,05 mg/giorno (soprattutto nell’ultimo trimestre) e alla nascita ha mediamente 15 mg di rame, di cui più della metà immagazzinata nel fegato. Queste riserve sono importanti nella primissima infanzia, quando l’assunzione di rame è relativamente bassa. Gran parte del restante rame si trova nel cervello. Per i neonati, il rame si trova nel latte materno. La concentrazione media di rame nel latte materno è 0,32 mg/litro; sebbene questa concentrazione sia più bassa rispetto al latte artificiale, il rame del latte materno viene assorbito meglio essendo maggiormente biodisponibile. A dimostrazione dell’importanza del rame, il latte artificiale per i neonati prematuri arriva a contenere fino a 1-2 mg/litro: questo è necessario poiché hanno avuto meno tempo per accumulare rame durante la gestazione.
La citocupreina (proteina citoplasmatica contenente rame) è una famiglia di metalloproteine distribuite nelle cellule e nei tessuti degli eritrociti (eritrocupreina), del fegato (epatocupreina) e del cervello (cerebrocupreina).
Giunge ora dall’Ospedale Fatebene fratelli di Roma una notizia importante che riguarda questo metallo: attraverso una misura della concentrazione del rame nel sangue si può prevedere in persone che presentino qualche segnale di declino cognitivo se siano avviate a contrarre il morbo di Alzheimer. La determinazione riguarda il rame libero,cioè non complessato (per le attività antiossidanti nell’uomo i complessi del rame con gli antiossidanti endogeni risultamo più attivi delle stesse molecole antioosidanti libere) che può raggiungere il cervello e danneggiarlo.Lo studio di verifica pubblicato su Annals of Neurology riguarda 140 pazienti con qualche iniziale problema di memoria. Sotto accusa, secondo l’articolo, sarebbe la capacità di questo metallo di stimolare la produzione di una proteina tossica, la beta-amiloide, e impedirne lo smaltimento. (http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ana.24136/abstract)*

In condizioni normali, la beta-amiloide viene rimossa dal cervello grazie all’azione di un’altra proteina, denominata proteina-1, collegata al recettore della lipoproteina (lipoprotein receptor-related protein 1, o LRP1) che si trova nell’epitelio dei capillari che arrivano al cervello. Legandosi alla beta-amiloide che si trova nel tessuto cerebrale, la LRP1 ne consente il trasporto all’interno dei vasi sanguigni e il successivo smaltimento. Se questo processo viene alterato, l’esito ultimo è l’accumulo della beta-amiloide è la formazione di placche nel sistema nervoso, caratteristiche della malattia di Alzheimer.

* Value of serum nonceruloplasmin copper for prediction of mild cognitive impairment conversion to Alzheimer disease

Rosanna Squitti PhD  et al.    Annals of Neurology    Volume 75, Issue 4, pages 574–580, April 2014

3 thoughts on “Attività fisiologica del rame e morbo di Alzheimer.

  1. L’articolo del Prof. Campanella è estremamente interessante e getta luce sui molteplici ruoli del rame, probabilmente ancora non tutti completamente noti, negli organismi viventi. Avrà senza dubbio il merito di stimolare la curiosità intellettuale di molti giovani Colleghi verso l’affascinante campo della chimica bioinorganica. Tuttavia contiene alcuni piccoli refusi, tra i quali mi permetto di segnalare all’attenzione dell’Autore il seguente: “Nei globuli rossi del sangue è richiesto per la sintesi del ferro, indispensabile al trasporto dell’emoglobina.”. Non tutti i Chimici hanno familiarità con la Biochimica e specialmente col suo versante più fisiopatologico, e pertanto un piccolo intervento di “limatura” da parte del Prof. Campanella sarebbe utile. Ringrazio per la cortese attenzione e porgo distinti saluti.

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