CHIMIE

LUCRARE DE DIPLOMA

- ACID FOLIC -

CUPRINS Introducere .4 Capitolul 1.Acidul folic i derivaii si.7 1.1.Scurt istoric.7 1.2.Grupul acizilor folici ..9 1.3.Structura acidului folic .10 1.4.Caracterizarea compuilor din categoria folailor.12 1.5.Derivaii metabolic activi..17 1.6.Proprieti fizice i chimice ale acidului folic...22 1.6.1.Proprieti fizice...22 1.6.2.Proprieti chimice .23

Capitolul 2.Folaii n natur i organism...24 2.1.Rspndire n natur .24 2.2.Necesarul de folai al organismului uman.25 2.3.Manifestrile clinice ale deficitului de folai n organism ...27 2.4.Tratamentul deficitului de folai ..29 Capitolul 3.Metabolismul folailor 30 3.1.Extragere, sinteza i biosinteza folailor...30 3.2.Absorbia, excreia i necesiti33 3.3.Rol i activitate biochimic ..36 Capitolul 4.Perturbarea metabolismului folailor la om .45 4.1Cauze ce duc la scderea acidului folic n organism.45 4.2.Folaii i sarcina; profilaxia malformaiilor fetale prin administrarea acidului folic..48 4.3.Acidul folic, inta terapiei anticanceroase51 4.4.Mecanismul de aciune i rezisten .55 4.5.Transportul transmembranar.57 4.6.Legarea metotrexatului la dihidrofolatreductaz 63

Capitolul 5.Rezultate experimentale..66 5.1.Material i metod ...66 5.2.Determinarea coninutului de acid folic71 5.3.Rezultate i discuii ..79 Bibliografie...85

INTRODUCERE Acidul folic i derivaii si prezint un larg interes n biologie i medicin datorit funciilor coenzimatice ndeplinite n organism ntr-o serie de reacii de importan vital. Acidul folic particip la formarea timinei i a bazelor purinice din ADN, deci deine un rol fundamental n creterea i reproducerea celular. Folat-coenzimele sunt derivai ai acidului tetrahidrofolic, acestea reprezentnd forme biologic active ale acidului folic. De aici deriv importana special a reducerii acidului folic i mai ales aceea a transformrii acidului dihidrofolic n acid tetrahidrofolic, proces ce se desfoar n organism sub aciunea enzimei dihidrofolatreductaz. Aceast enzim cheie a metabolismului folailor a constituit obiectul unor numeroase studii biochimice i histoenzimologice. Ea reprezint cu cea mai mare probabilitate, receptorul molecular al analogilor acidului folic, explicnd marea eficacitate a unora dintre aceste substane ca ageni citotoxici i n consecin, aplicabilitatea lor n terapia cancerului. Dat fiind rolul derivailor acidului folic n biosinteza acizilor nucleici i a proteinelor, de un interes deosebit a beneficiat n aceast lucrare studiul implicaiior acidului folic n diferite situaii fiziologice (sarcin, copil n cretere) sau patologice (neoplasme, n particular leucemii, anemie megaloblastic, boli cronice exfoliative ale pielii). De asemenea, n lucrarea de fa s-a urmrit o reactualizare privind noile date aprute n literatura de specialitate n legtur cu aceast tem: nouti referitoare la mecanismul absorbiei, transportului i utilizrii folailor, la carena de folai i malformaiile congenitale, la mecanismul de aciune al medicamentelor antiinflamatoare nesteroidiene (AINS). De-a lungul ultimilor ani s-au fcut multe studii n ceea ce privete incidena malnutriiei la btrni (n special la pacienii vrstnici spitalizai pe perioade mai mari, ct i la persoane care se hrnesc cu conserve). Cteva studii au indicat o inciden crescut a malnutriiei la persoanele trecute de 65 de ani. Malnutriia a fost evaluat att prin parametrii antropometrici ct i biochimici

(incluznd nivelul seric de acid folic). De asemenea a fost observat o inciden crescut a anemiei la aceti pacieni, anemie datorat unui deficit de folai. Mai mult, n ultimii ani hiperhomocisteinemia a fost propus ca factor independent de risc pentru boala arterial coronarian. De vreme ce deficitul de acid folic este o cauz important de hiperhomocisteinemie n populaia general, scderea hiperhomocisteinemiei printr-un tratament simplu i eficace cu acid folic poate scdea incidena bolii arteriale coronariene. innd cont de informaiile menionate anterior am ales s studiez n partea experimental variaia concentraiei de acid folic din omogenate tisulare, n funcie de vrst i organ (ca factori independeni). Determinrile le-am fcut pe obolani mprii n trei grupe de vrst: tineri, aduli i vrstnici i concentraiile de acid folic au fost msurate din omogenatele tisulare din ficat, creier, rinichi, splin. Problema variaiei acidului folic cu vrsta este de importan nu att individual, ct social, indicnd oportunitatea unei suplimentri sistematice puin costisitoare i lipsit de riscuri (cel puin la cei ce prezint manifestri clinice). Abordarea acestei teme se impunea cu att mai mult cu ct la noi n ar exist puine studii referitoare la acest subiect, iar n articolele de specialitate din ntreaga lume este menionat tot mai frecvent.

CAPITOLUL 1. ACIDUL FOLIC I DERIVAII SI 1.1. Scurt istoric Primele observaii cu privire la existena unui nou factor alimentar, cu aciune vitaminic, s-au semnalat n perioada anilor 1931-1932, cnd s-a constatat c leucopenia i granulocitopenia maimuelor poate fi vindecat cu ajutorul unui extract obinut din drojdia de bere. n 1931, L.Wills i B.S.Lond extrag din drojdia de bere un factor antianemic activ pe maimu, numit vitamina M (M=monky). Tot n 1931, L.Wills, aflat n India, remarc efectul favorabil al unui extract din ficat i drojdii asupra anemiei macrocitare tropicale, concluzionnd c aceast afeciune trebuie s fie cauzat de lipsa unui factor nutritiv, a unei deficiene alimentare. n 1938, P.Day, W.C.Langeston, W.Y.Darby constat c extractul din drojdia de bere este activ i asupra puilor de gin, stimulnd creterea acestora. A fost numit factor de cretere pentru pui sau Factor U. A.G.Hogan i E.M.Parrott reuesc s descopere n extractele din ficat un factor antianemic pentru puii de gin, cruia i dau numele de Vitamina Bc(c=chick, pui de gin). n perioada 1939-1940, E.E.Snell i W.H.Peterson obin din ficat un factor de cretere pentru Lactobacillus casei, izolat prin adsorbie pe crbune activ (norit) i eluare cu alcool amoniacal i l denumesc factor L.Caseisau norit-eluat-factor. n 1941, H.K.Mitchell, E.E.Snell, R.J.Williams reuesc s izoleze din frunzele de spanac acidul folic (folium=frunz), care stimuleaz creterea la Streptococcus lactis i manifest proprieti vitaminice la animale. Ulterior s-a constatat c factorii nutritivi obtinui de diferii cercettori din drojdie, ficat, spanac, microorganisme, fac parte din aceeai grup i s-a propus denumirea lor generic de acizi folici. Termenul de folai este utilizat s desemneze toi membrii familiei acizilor folici i a derivailor acestora, inclusiv compuii n care acidul folic este legat de unul sau mai multe resturi de molecule de acid L-glutamic.

Stabilirea structurii chimice a acidului folic a fost efectuat de E.L.Wittle, B.L.ODell, J.E.Vandenbelt, J.J.Pfiffner, n 1945, confirmat n acelai an prin sinteza de R.B.Angir i colab., care menioneaz c n componena acidului folic intr i unii pigmeni pteridinici izolai anterior din aripile fluturilor precum i acidul p-aminobenzoic. n 1962, C.Herbert consum mai multe luni o diet deficitar n folai i stabilete simptomele care apar n starea carenial. Totodat stabilete necesitile de folai pentru oamenii aduli. Ulterior au fost identificai, n 1973, de ctre W.S.Osborne-White i R.M.Smith numeroi factori nutritivi nrudii (aproximativ 28) din ficatul de oaie i obolan, dintre care o importan deosebit o prezint acizii folinici n reaciile de transformilare. n 1991, G.Wald stabilete efectul favorabil al acidului folic n tratarea unor afeciuni neuropsihice. n 1992, Butterworth raporteaz c dozele mari de acid folic ajunse n snge reduc riscul apariiei cancerului cervical la femeile infectate cu papilloma virusul uman. n 1993 Serviciul de Sntate Public din S.U.A. hotrte ca toate femeile s consume zilnic 0,4 miligrame de folai pentru a reduce riscul apariiei unor malformaii i afeciuni cancerigene.

1.2. Grupul acizilor folici Grupul generic al acizilor folici este constituit dintr-un complex de vitamine B, care din punct de vedere chimic sunt corelate cu acidul pteroilglutamic, au aciune hematopoetic i leucopoetic, dar se deosebesc ntre ele prin aciunea specific pe care o au asupra diferitelor microorganisme i specii de animale. Aparin acestui grup: acidul folic, acidul folinic, acidul tetrahidrofolic, acidul dihidrofolic, vitamina Bc-conjugat, vitaminele M, U, R etc. Acidul folinic se mai numete i citrovorum factor deoarece este indispensabil culturilor de Leuconostoc citrovorum. Vitamina M este un factor nutritiv care vindec anemia nutriional la maimu, de unde i deriv i numele. Vitamina Bc-conjugat

vindec anemia macrocitar a puilor de gin i este esenial pentru creterea microorganismelor Lactobacillus casei L. i Streptococcus faecalis R. Dintre ali factori nutriionali corelai cu grupa acidului folic menionai de diferii cercettori fac parte factorul U, factorul R, factorul S, vitaminele B10 si B11 etc., factori necesari creterii unor microorganisme sau vindecrii unor forme diferite de anemie la animale. Toi aceti factori se pot obine prin extracte apoase din drojdii, frunze de spanac, ficat etc., prin adsorbie pe crbune activ (norit) i apoi eluate de pe adsorbant cu diferii compui. Prin metode fizice i chimice compuii din complex pot fi separai, identificai i dozai. Acizii folici au un rol nsemnat n formarea globulelor roii i albe din snge, n prevenirea i tratarea anemiilor, sunt factori de cretere pentru numeroase organisme; deasemenea au un rol fundamental i n activarea i transportul unitilor C1 active (-CH3, -CH2OH, -C=O, HCOO-, -CH=NH etc.), n biosinteza bazelor azotate, a acizilor nucleici i a proteinelor, n metabolismul unor aminoacizi etc. 1.3. Structura acidului folic Acidul folic se numete astfel deoarece a fost izolat prima dat din frunzele plantelor (folium-frunza). Se mai numete i acid pteroilglutamic, denumire ce provine din structura sa chimic. Este identic cu vitaminele Bc, B4, M, U, R, Lactobacillus factor, precum i cu cea de Norit eluat factor, pentru c la izolarea sa din produsele naturale se folosete adsorbia pe crbune Norit (crbune activ) i eluare cu soluii amoniacale. Acidul folic are o structur complex, avnd molecula compus din trei fragmente: -un inel pteridinic pe care se gsete grefat o grupare amino n pozitia 2 i o grupare hidroxil n pozitia 4 (2-amino-4-hidroxipteridina); -un radical al acidului para-amino-benzoic (PABA); -un rest peptidic rezultat din una sau mai multe (pn la 7) molecule de acid glutamic. Primele dou componente constituie acidul pteroic. Prin adugarea la acesta a celui de-al treilea component (un rest de acid glutamic), se obine acidul pteroil-mono-

glutamic (Pte-Glu), derivat la care ne referim atunci cnd folosim denumirea de acid folic.

OH4 3

5

9 6 7

10

N2

NB

CH2 NH

A

H2N

N1

N8

PteridinaAcid pteroic

CO N CH CH2 CH2 H COOH Acid p-aminoAcid glutamic benzoic

COOH

Acid folic ( pteroilglutamic )

Structura moleculara a acidului folic Structura chimic a acidului folic s-a stabilit iniial prin identificarea compuilor ce rezult din degradarea sa hidrolitic, n mediul alcalin aerob. n aceste condiii din acidul folic s-a obinut o fraciune cu funcie aminic aromatic primar, din care prin hidroliza ulterioar se elibereaz acidul paraaminobenzoic i acidul glutamic. A doua fraciune avea structur pteridinic, era fluorescent i prezenta caracter acid. Utilizarea difraciei cu raze X a facilitat stabilirea structurii cristaline a moleculei de acid folic dihidratat; acesta are o conformaie extins cu nucleu pteridinic n poziia ceto. Oxigenul de la carbonul 4 i atomul de azot 10 sunt de aceeai parte a moleculei, legndu-se de restul moleculei prin legturi de hidrogen.

aranjarea intramoleculara a nucleului pteridinic

1.4. Caracterizarea compuilor din categoria folailor Folaii reprezint o mare familie de molecule naturale formate prin modificri a moleculei de acid folic, structura de baz a grupului. Derivaii naturali ai acidului folic difer ntre ei prin: -starea de oxidare a ciclului pteridinic; -natura substituienilor de la carbonul din pozitiile N5 si N10; -numrul resturilor de acid glutamic din molecul. Pteridinele au fost identificate n pigmenii aripilor fluturilor, pe baza fluorescenei intense n U.V. (Hopkins, 1889-1893) i ulterior au fost izolate o serie de pteridine (xantopterina, leucopterina, izoxantopterina). Ele sunt prezente i la microorganisme i la animale i au fost supuse unor ample cercetri care au dus la stabilirea structurii (H.Wieland, 1925), la sinteza i la elucidarea rolului lor biologic, de

exemplu: cofactori i hidrolaze ca precursori ai vitaminei B12; n biosinteza i/sau ca elemente structurale a acizilor folici i folinici. Pteridina are o structur biciclic fiind format dintr-un nucleu pirimidinic (A) i unul piramizinic (B). Pteridina contribuie la formarea pterinei (2-amino-4-hidroxi-6-metil-pteridina). Pterina mpreun cu acidul para-amino-benzoic formeaz acidul pteroic (Pte). Prin ataarea la acidul pteroic a unui rest de acid glutamic (Glu) se obine acidul pteroilmonoglutamic (Pte-Glu), respectiv acidul folic. Prin adugarea unor noi resturi de acid glutamic la acidul folic prin legturi , se pot obine diopterina (Pte-Glu2), teropterina (Pte-Glu3), vitamina Bc conjugat (Pte-Glu7).

4 3

5

OH6 7

N

N

AN1

BN8

N H2N N

N N

CH3

2

Pteridina

Pterina (2 -amino-4-hidroxi-6-metilpteridina)

Structura pteridinei si a pterinei

COOH CO NH CH (CH2)2 COOH

OH4 3N

5

9 6 7

(CH2)210

N

CH2 NH

A

BN8

CO N CH H COOH

H2N 2 N1

Diopterina(Pte-Glu2)COOH CO NH CH (CH2)2 CO NH COOH CH (CH2)2 COOH

OH4 3N

5

9 6 7

(CH2)210

N

CH2 NH

A

BN8

CO N CH H COOH

H2N 2 N1

Teropterina(Pte-Glu ) 3

COOH CO NH CH (CH2)2 COOH6

OH4 3N

N

5

9 6 7

(CH2)210

CH2 NH

CO

A

BN8

N CH H COOH

H2N 2 N1

Vitamina Bc - conjugata (Pte-Glu7) Structura unor compusi pteroidici si folici

OH N H2N N

CH2 N

10

AN

BN

CH3

(CH2)2 CO N CH H COOH

COOH

Acidul-N10-metil-folic

OH N H2N N

CH2 NC H

10

AN

BN

(CH2)2 CO N CH H COOH

COOH

O Acidul-N10-formil-folic10

OH N H2N N

CH2 NH

COOH

AN

BNAcidul pteroic (Pte)

OH N H2N N

CH2 N

10

COOH

AN

BN

CH3

Acid-N10-metil-pteroic (Rhizopterina)

OH N H2N N

CH2 NH

10

COOH O

AN

BN

C

Acid-N10-formil-pteroic (Factor SLR)

Structura unor compusi pteroidici si folici

OHN N N N

OH

OHN H2N N

N N

CH OH

CH OH

CH3

H2N

Xantopterina

Biopterina

Structura xantopterinei si a biopterinei Acidul pteroic nu prezint activitate de cretere asupra L.casei i nici antianemic. Acidul N10-formil-pteroic (Rhizopterina-izolat din Risopus nigrigans) are activitate limitat de cretere asupra microorganismelor, dar, prezint proprieti antianemice. A fost obinut din diferite produse biologice. Are substituit un radical formil la N10 al acidului folic. Este de zece ori mai activ dect acidul folic asupra creterii microorganismelor L.casei i Str.faecalis R. Diopterina se gsete sub form de acid pteroil-L-glutamil--glutamic i sub form de acid pteroil--glutamil-glutamic. Primul acid este eficace n tratarea anemiei macrocitare la om i atenueaz la canceroi simptomele dureroase. Teropterina sau acidul pteroilglutamic se mai numete i factor de cretere. Este utilizat n tratamentul tumorilor maligne. Rizopterina este un factor de cretere pentru Streptococcus faecalis R (SLR), dar nu are aciune asupra Lactobacillus casei i nici asupra anemiei puilor de gin. Este un derivat al acidului pteroic. S-a obinut prin sintez din acid pteroic i acid folic. S-a izolat din lichidul de fermentare de la Rhizopus nigricans. Vitamina Bc conjugat sau acidul pteroilhexaglutamic are 7 resturi de acid glutamic substituite la acidul pteroic. Reprezint forma predominant sub care se gsete acidul folic n esuturi. Vitamina Bc conjugat nu are o aciune direct asupra anemiei macrocitare la om i nici nu stimuleaz creterea la L.casei i Streptococcus lactis R. Prezint aciune curativ n anemia puilor de gin. Sub aciunea unei enzime hepatice

numit vitamina-Bc conjugaza, vitamina Bc conjugat elibereaz acidul pteroil glutamic activ. Vitamina Bc conjugat este forma cea mai rspndit sub care se gsete acidul folic n alimentele naturale. Ea este eficient n tratarea anemiei macrocitare i la maimu. Enzima vitamin Bc conjugaza are aciune carboxipeptidazic a fost iniial izolat din ficat, iar ulterior i din rinichi de porc, pancreas (pui de gin), de la gte i din materiale vegetale (cartofi, migdale). Microorganismele nu conin aceast enzim i de aceea nu pot utiliza vitamina Bc conjugat. 1.5. Derivaii metabolic activi Acidul folic este inactiv ca atare n cadrul metabolismului celular, formele metabolic active fiind constituite din compuii rezultai din: A. Reducerea acidului folic n poziiile 5, 6, 7, 8 rezultnd acid dihidrofolic i acid tetrahidrofolic. Carbonul asimetric din poziia 6 confer moleculei FH4 stereospecificitate pentru diferite funcii metabolice i mai ales permite trecerea n formele dihidro, n schimb, se pare c gruparea NH2 din poziia 2 a nucleului pteridinic deine rolul fundamental n coordonarea moleculei de folat cu funcie de coenzim. Reducerea acidului folic n acid tetrahidrofolic se realizeaz n dou etape succesive; nti se obine acidul dihidrofolic (FH2) i apoi acidul tetrahidrofolic (FH4), sub aciunea enzimei dihidrofolatreductaza.

OH N H2N N N N CH2 NH CO N CH CH2 H COOHAcid folic DHFR CH2 COOH

OH N H2N N

H N

CH2 NH

CO N CH CH2 H COOHAcid dihidrofolic DHFR

CH2

COOH

N

OH N H2N N

H N N H

CH2 NH

CO N CH CH2 H COOH

CH2

COOH

Acid tetrahidrofolic

Reducerea acidului folic sub actiunea dihidrofolatreductazei Acidul dihidrofolic se poate prepara prin reducerea catalitic cu oxid de platin sau paladiu n mediu alcalin sau prin reducerea cu hidrosulfit de sodiu la pH=6, n prezena acidului ascorbic. Sunt posibili trei izomeri ai acidului dihidrofolic: 5, 6 H2 Pt. Glu. ; 7, 8 H2 Pt. Glu. ; 5, 8 H2 Pt. Glu. ; dintre care numai acidul 7, 8 dihidrofolic (acid dihidrofolic standard) s-a izolat i este stabil.

Acidul dihidrofolic este uor degradat prin expunerea la aer sau sub aciunea bazelor. Degradarea sa este favorizat de EDTA n timp ce acidul ascorbic i tiolic l protejeaz. Spectrul de absorbie al acidului dihidrofolic la pH neutru prezint dou maxime la lungimea de und de 282 nm, precum i la 310 nm. Spre deosebire de acidul folic care nu este fluorescent, derivaii si n forma redus posed spectre de absorbie carecteristice n UV. Acidul tetrahidrofolic (FH4) este acidul folic redus n poziiile 5, 6, 7, 8. Poate fi stabilizat n mediul acid (de exemplu n acid ascorbic 0,2-0,5% sau cu compui ce conin grupri tiolice cum ar fi mercaptoetanolul n soluie 0,2-1 M). Oxidarea cu aer produce o amin diazotabil (acid para aminobenzoilglutamic). Spectrul de absorbie al acidului tetrahidrofolic prezint dou maxime, la lungimea de und de 298 nm, iar n absena agenilor reductori maximul de absorbie variaz ntre limitele 270-298 nm. Spectrul de absorbie al derivailor acidului folic la diferite pH-uri Compusul Folat Dihidrofolat Tetrahidrofolat N5 formil FH4 N5, N10 metenil FH4 N10 formimino FH4 N5, N10 metilen FH4 N5 metil FH4 Valoarea nu este cunoscut; Maximul de absorbie la diferite pH-uri (n nm) Acid Neutru Bazic 292 280 257 282 282, 310 283 272 270, 298 282 348 x x xx 258 255 292 293 297 290 -

x compusul se transform n N10 formil FH4 n soluie neutr sau bazic; xx compusul se transform n N5, N10 metenil FH4 n soluie acid. B. Substituirea de grupri monocarbonate n poziiile N5 sau N5, N10 sau N10. Mai jos sunt reprezentate structurile celor mai importani derivai ai acidului

folic, metabolic activi: N5 metil FH4: N5 formil FH4; N5, N10 metilen FH4; N5, N10 metilenil FH4. Structura general a derivailor N5substituii n care R poate fi: -CH3 n N5 metil FH4; -CHO n N5 formil FH4; -CH = NH n N5 formimino FH4 este prezentat mai jos Structura generala a derivatilor acidului folic N5 - substituiti COOH10

OH5

CH2 N9

N

N H2N N

CH2

CO N CH H CH2CH2 COOH

NH

Acidul N5N10 metilen tetrahidrofolic C. Modificarea numrului reziduurilor de acid glutamic din molecul. Resturile de acid glutamic sunt condensate ntre ele ntrun mod special (gruparea COOH din poziia a unui rest se leag de gruparea NH2 a altui rest de acid glutamic. Mai des ntlnite sunt formele n care n = 3 (acid pteroiltriglutamic) i n = 5 (acid pteroilpentaglutamic) n celule animale i n = 7 (acid pteroilheptaglutamic) la plante.

OH N H2N N

H N

CH2 NH

CO

NH CH

CH2

CH2

COOH n

COOH Nacid p-aminobenzoic

2-amino, 4-hidroxi 6-metil pteridina

poliglutamic

Structura pteroilpoliglutamatilor

1. 6. Proprieti fizice i chimice ale acidului folic 1. 6. 1. Proprieti fizice Acidul folic este o substan solid, cristalin de culoare galben, greu solubil n ap (0.16mg/100ml), piridin, n fenol, n metanol, n acid acetic glacial i insolubil n cloroform, benzen, eter i aceton. Ca sare de sodiu este solubil n ap. Este optic activ dextrogir (+) 16, iar n mediul acid la pH 4 12 este stabil, cu ionii metalelor grele formeaz compui compleci (cu Fe 3+ rou, Cu2+ verde, Co2+ galben), iar n mediul bazic formeaz sruri cu metalele alcalinopmntoase. Acidul folic se descompune sub influena luminii i a razelor UV, rezultnd acid pteridoxamin 6 carboxilic i ali compui provenii din catena lateral. Spectrul su de absorbie n ultraviolet este asemntor cu cel al xantopterinei. Acidul folic se prezint sub form de plcue galbene, lenticulare, subiri, birefringente, cu punct de topire la 250C. Prin autoclavare 30min, pierde 70% din activitate la pH = 1. La 100C, sub aciunea acizilor se descompune n acid p aminobenzoil glutamic i partea pteridinic modificat. Solubilitatea acidului folic n ap poate fi msurat prin nclzire la 75C sau prin adugare de glicocol. Soluiile neutre sunt mai stabile, iar cele alcaline se oxideaz cu uurin. Este incompatibil cu substane oxidante sau reductoare deoarece se degradeaz. Cu Ca2+ formeaz o sare insolubil, iar n soluie alcoolic este incompatibil cu clorhidrai, FeSO4, preparate acide, siropuri acide, gume i mucilagii vegetale. Este inactivat de acidul ascorbic, acidul nicotinic, vitaminele B1, B2, sulfamide, etc.

1. 6. 2. Proprieti chimice Dintre proprietiile chimice ale acidului folic menionm posibilitatea reducerii ciclului pteridinic n derivai di i tetrahidrofolici; ataarea la o serie de enzime prin intermediul

gruprii NH2 din poziia 2 (legturi peptidice); transportul de uniti monocarbonate n poziiile N5, N10; atomul de carbon din poziia 6 confer stereospecificitate moleculei.

CAPITOLUL2.FOLAII N NATUR I N ORGANISM 2.1. Rspndire n natur Acidul folic i derivaii si au o larg rspndire n alimente. Se gsesc n cantitate mare n ficatul animalelor, n frunzele plantelor superioare, n special n spanac, n mazre, germeni de gru, drojdii, sfecl, lmi i n unele microorganisme.

Coninutul substanelor pteroilglutamice din plantule de porumb este de 11,5g/g, iar n frunzele mature de 6-7 g/g. n ierburi, coninutul acidului folic variaz ntre 3-7,5 g/g. Cele mai mari cantiti de acid folic i de folai se gsesc n regnul animal. n ficatul de bou se gsesc 290 g%, n ficatul de pui se gsesc 370 g%, iar n cel de porc 220 g %. Cerealele conin n medie 35 g%, iar dintre fructe lmile 80 g%, bananele 30 g%, portocalele 33 g%. Legumele au un coninut mai redus, fiind cuprins ntre 8 i 25 g%. O bun parte din acidul folic este sintetizat de flora intestinal fapt ce ngreuneaz stabilirea necesitilor pentru om i animale. Acidul folic se gsete n cantiti variabile n toate alimentele uzuale. Ficatul i muchii mamiferelor sunt sursele cele mai bogate, dar i sursele vegetale constituie un aport nsemnat. Laptele de vac conine cantiti mici de acid folic. n timpul preparrii alimentelor o parte din folai se distrug, dar n acelai timp se elibereaz cele aflate n complexe inactive sau sub form conjugat. Cele mai multe forme de folai nu au stabilitate mare n alimente. Frunzele proaspete pot pierde prin uscare la temperatura camerii pn la 70% din activitatea folailor n decurs de 3 zile. Cantiti mari de folai se pierd n timpul extragerii, la prepararea hranei n soluii apoase i prin fierbere. Uneori pierderile totale se ridic pn la 85 - 90%. 2. 2. Necesarul de folai al organismului uman Cantitatea de acid folic total dintr-o diet normal variaz ntre 50 2000 mg zilnic. Necesarul minim de acid folic este de 50 g /zi, dar aceast valoare poate crete n anumite stri fiziologice (sarcin, pubertate) sau patologice (neoplazii, dermatoze cronice, etc.) Comisia F. A. O.- O. M. S. recomand urmtoarele valori pentru aportul zilnic de acid folic: 60 g/zi pentru sugari, 100 g/zi de la 1 12 ani, 200 g/zi ntre 13 19 ani i peste 200 g/zi pentru adult. Folaii existeni n natur sunt conjugai cu mai multe molecule de acid glutamic, acidul pteroilmonoglutamic negsindu-se ca atare n vreo surs natural; lanul acid poliglutamic fiind ncrcat cu o sarcin electric negativ, mpiedic absorbia vitaminei

ca atare. Pentru a fi absorbii, poliglutamaii alimentari trebuie s fie hidrolizai la monoglutamai. Aceast hidroliz are loc la nivelul jejunului proximal, sub aciunea unei conjugaze (cel mai probabil intraenterocitar) pH-dependent i zinc-dependent. Dup aceea monoglutamaii rezultai vor fi absorbii printr-un mecanism activ facilitat de glucoz. Aceast absorbie poate fi ns pasiv pentru doze crescute de folai. n cursul transportului lor intraenterocitar monoglutamaii sunt metilai i apoi redui la dihidro- i tetrahidrofolai sub aciunea dihidrofolatreductazei. La individul normal, aproximativ 80% din acidul folic administrat oral este absorbit, indiferent de doza administrat. La o doz mai mic de 200g /zi, excreia urinar este minor sau absent. n schimb, la doze mai mari, aceasta poate deveni considerabil, i anume: 6% pentru 1mg/zi; 10% pentru 2mg/zi; 50% pentru 50mg/zi, pn la 80% pentru 15mg/zi. Sngele conine aproximativ 1mg% folai, cea mai mare parte (90%) aflndu-se n eritrocite, la nivelul crora predomin pteroilglutamotetrahidrofolaii. Exist proteine ce leag folaii n plasm, dar rolul lor este nc neclar. Folaii plasmatici se afl sub form de monoglutamat (N5-metil-tetrahidrofolat) i sunt transportai n celule printr-un carrier care este specific pentru formele reduse (FH4). Odat ajuns n celul, folatul trece n forma poliglutamat dup pierderea gruprii N5-CH3 ntr-o reacie de transfer a gruprii metil. Forma poliglutamat pare a fi forma n care celulele rein i depoziteaz folaii. n organism folaii sunt depozitai n toate esuturile, dar cu precdere la nivelul rinichilor, pancreasului i mai ales ficatului. Rezervele normale de folai sunt estimate ntre 5-20mg, din care jumtate n ficat; innd seama de necesarul zilnic minim de folai (50g), reiese faptul c rezervele organismului permit meninerea unei hematopoeze normale timp de 2-4 luni. Totui, n caz de cretere important a necesitilor (stri septice, traumatisme grave), timpul scurs pn la apariia manifestrilor hematologice i mai ales a trombopeniei, poate fi mai scurt (15 zile sau mai puin). Pierderea folailor se produce prin descuamarea zilnic a celulelor epiteliale din piele i tractul intestinal, ca i prin bil, urin, transpiraie i saliv. Rata pierderii este de doar 1-2% din totalul rezervelor hepatice, dar valoarea ei este de 10 ori mai mare dect a

vitaminei B12 deoarece cantitatea minim de folai necesar a fi absorbit zilnic este de 100 de ori mai mare dect cea a vitaminei B12, iar turn-over-ul folailor este mult mai mare, simptomele deficienei de folai se dezvolt mult mai rapid dect cele ale vitaminei B12. Deficitul va fi totui aparent doar dup cteva luni de la apariia tulburrii primare de aport, absorbie sau utilizare. 2.3.Manifestrile clinice ale deficitului de folai n organism Manifestrile clinice ale deficitului de folai implic celulele din esuturile cu rat de multiplicare rapid, i mai ales sngele i mucoasa intestinal. Manifestrile neurologice ce apar n cadrul deficitului de vitamina B12 (deosebit de grave prin potenialul lor de ireversibilitate) sunt mai puin frecvente. Manifestrile hematologice constau n primul rnd n anemie megaloblastic, datorat unei eritropoeze ineficiente. Sinteza de ADN anormal (prin ncorporarea de d-UTP n locul d-TTP) duce la hematopoez de tip megaloblastic, asincronism de maturaie nucleo-citoplasmatic (nucleii sunt mai puin maturi dect era de ateptat, cromatina nuclear este dispersat). n mduva osoas apar mitoze anormale, hipercelularitate, metamielocite gigante i scderea raportului mieloido/eritrocitar. Precursorii anormali sunt distrui prematur n mduva osoas, rezultnd anemie prin eritropoez ineficient, bilirubin indirect crescut i hemosiderin normal sau crescut. n sngele periferic se identific hematii macrocitare (VEM > de 1003), hemoglobin sczut sau chiar normal fa de numrul de eritrocite sczut (datorit VEM crescut, acesta fiind i motivul pentru care valori mici ale hemoglobinei sunt bine suportate de ctre aceti pacieni); frotiul sanguin arat o marcat anizocitoz, poikilocitoz i macrocitoz. n ceea ce privete celelalte serii celulare sanguine, modificrile sunt mai rare, dar i mai precoce: numrul leucocitelor i al plachetelor poate fi sczut, iar apariia PMN hipersegmentate (mai mult de 6 lobuli) n periferie este cvasipatognomonic pentru anemie megaloblastic.

Pe frotiul de mduv osoas se observ, deasemenea, precursori anormali ca mrime i morfologie i pentru seria granulocitar, iar clinic se poate constata un sindrom hemoragipar sau o scdere a imunitii celulare. Valorile plasmatice ale folailor sunt sczute (normal 6-20ng/ml), dar aceste valori pot reflecta variaii recente n aportul dietetic. Msurarea folailor eritrocitari este n acest sens o msurtoare cu grad crescut de precizie, nefiind supus acestor fluctuaii. Frecvent deficitul de folai este asociat cu deficitul de B12 (evideniat prin testul Schilling). Clinic, anemia se manifest prin slbiciune, ameeli, palpitaii, angor, insuficien cardiac, tahicardie. Culoarea tegumentelor este palid, cu nuan subicteric, rareori apare purpura (datorit trombocitopeniei), iar uneori splina i ficatul pot fi uor mrite. A doua mare categorie de simptome sunt cele digestive, reflectnd afectarea proliferrii epiteliului intestinal (ce are un turn-over rapid) n cadrul deficitului de folai. Pacienii prezint o limb zmeurie (roie, lucioas, depapilat, dureroas), anorexie (cu uoar scdere n greutate), diaree, steatoree, etc. Manifestrile neurologice i psihice includ cel mai frecvent un tablou de polinevrit senzitivo-motorie (mai rar sindrom piramidal), se mai poate observa un sindrom depresiv, anxietate, demen sau psihoz. Diagnosticul impune cercetarea frotiului periferic (PMN hipersegmentate, anemie macrocitar normocrom aregenerativ), a frotiului de mduv osoas (hematopoez megaloblastic), a nivelului de folai plasmatic (mai puin concludent) sau eritrocitar (se mai pot folosi testul de supresie prin deoxiuridin, excreia urinar de formiminoglutamat n exces) i excluderea unui deficit de B12 (test Schilling normal). Diagnosticul etiologic presupune o anamnez amnunit cu privire la diet i explorarea funciei intestinului subire. 2.4. Tratamentul deficitului de folai Tratamentul deficitului de folai este un tratament de substituie, pe toat durata vieii (sau pn la excluderea cauzei primare). Folaii sunt utilizai n scop terapeutic sub form de: acid pteroilglutamic (acid folic) administrat oral (1cp = 5mg)

-

acid N5-formil-tetrahidrofolic (acid folinic) sub form de soluie pentru injectare parenteral, dar la fel de eficace i pe cale oral.

O doz de 50-100g/zi permite obinerea unui rspuns hematologic, dar doze mai importante, de ordinul a 1mg/zi timp de 2-3 sptmni sunt necesare pentru a corecta rezervele organismului. Aceast doz, administrat pe cale oral, este suficient chiar i n caz de malabsorbie.

CAPITOLUL 3. METABOLISMUL FOLAILOR 3.1. Extragere, sinteza i biosinteza folailor Acidul folic se poate obine n stare cristalin din diferite surse naturale (ficat, spanac, drojdii, cojile cerealelor,etc) prin extracie cu ap la pH 3, adsorbie pe crbune activ (norit), eluie cu soluie amoniacal 2,8%, purificat prin readsorbie pe crbune, eluare cu anilin i precipitare cu acetat de plumb, AgNO3, acid picric, baritin, etc. n prezent se realizeaz iniial inactivarea enzimelor, care distrug cofactorii naturali prin nclzirea rapid a materialului la 95C, n prezen de tampon ascorbat sau amestec cu

uree 6M si cloroform. Cromatografierea extractului se face pe coloane cu schimbtori de ioni i separare prin eluare n gradient de concentraie cu soluii amoniacale sau de anilin. Prin sintez acidul folic se obine prin condensarea acidului p-aminobenzoil-L (-)glutamic, cu aldehida 2,3-dibrompropionic i cu compusul 2,4,5-triamino-6hidroxipiridinclorhidrat n prezen de NaOH, O2 i acetal.

Br HOOC (CH2)2 CH NHCO NH2 +

CH2 CH C O H

H2N Br + N

N

OH NH2

COOHAcid p-aminobenzoil-L(-)-glutamic

2 Aldehida 2,36-hidroxi-2,4,5-triamin dibromoproprionica pirimidin clorhidrat

NH . 2HCl

+ 4 NaOH 1/2 O2

Acid folic + 2 NaCl + 2NaBr + H2O

Schema sintezei acidului folic

n produsele naturale acidul folic se gsete n stare liber n cantitate relativ redus, deoarece se gsete n cantitate mai mare sub form de compui chimici diferii, unii cu mai multe resturi de acid glutamic, care au ns aceeai importan nutritiv pentru organismele vii. Prin experiene in vitro s-a observat c prin adugarea de acid folic pe seciunile hepatice din mediul de reacie, n prezena acidului ascorbic, se obine acidul folinic, care este un derivat formilat al acidului formic. Acidul folinic obinut prin sintez este de dou ori mai puin activ dect cel natural, deoarece prin sintez se obin 2 stereoizomeri din care numai unul este activ. Acidul folinic (N-5-COH-FH4) se obine in vitro prin formilarea i hidrogenarea sa la temperatur ridicat, n prezena acidului ascorbic, iar in vivo sub aciunea piridinnucleotidreductazei i a vitaminei C, se formeaz iniial acidul dihidrofolic (FH2), care prin hidrogenare trece n acidul folinic.

Mecanismul biosintezei acidului folic la om nu este destul de bine cunoscut. Pn n prezent s-au efectuat cercetri n acest domeniu pe microorganisme i pe animale, cu ajutorul unor inhibitori. Acidul folinic este sintetizat de majoritatea bacteriilor intestinale. Biosinteza acidului folic este stimulat de acidul ascorbic. Experimental s-a dovedit c unele microorganisme sunt capabile s biosintetizeze acidul folic din precursori mai simpli, prin reacii de condensare, sub aciunea unor enzime. Astfel, extractele celulare de E. coli, realizeaz biosinteza acidului folic din acid glutamic, acid p-aminobenzoic i 2-amino-4-hidroxipteridin-6-carboxialdehida, iar extractele de Lactobacillus arabinosus sunt capabile s utilizeze ca i compui pteridinici 2-amino-4-hidroxi-6 hidroximetilpteridina i 2-amino-4-hidroxi-6carboxildehidropteridina n prezena ATP i a ionilor de Mg2+. Biosinteza acidului folic se realizeaz mai repede dac compusii pteridinici conin acidul pirofosforic la C-9. n experienele efectuate cu Mycobacterium avium s-a observat c n prezena ATP, HS-CoA i acidului p-aminobenzoic se formeaz un derivat adenilic monofosforic al acidului p-aminobenzoic, care reacioneaz cu acidul glutamic i formeaz compusul p-aminobenzoilglutamic. Prin unirea acestui produs cu pterina se formeaz acidul folic.

OH2N COOH + ATP- P-P

H2N

C

AMP

+ HSCoA - AMP

Acid p-aminobenzoic

COOH OH2N

Acid p-aminobenzoiladenilmonofosforic

COOH (CH2)2

(CH2)2

C

SCoA + NH2

CH

- HSCoA

H2N

CONH

CH COOH

Acid p-aminobenzoil - SCoA

COOHAcid glutamic

Acid p-aminobenzoilglutamic

OH

+H2N

N NPterina

N N

CH3

Acid folic

Schema biosintezei acidului folic la Mycobacterium avium Extractele de Clostridium striklandii au transformat acidul folic n acid dihidrofolic, iar din ficatul puilor de gin s-a izolat un sistem enzimatic capabil s transforme acidul dihidrofolic n acid tetrahidrofolic.

OH N H2N N N N

NADP+

OH N N

R

NADP+

OH

NADPH +H

+

N

R CH2

NADPH +H

+

N N

H N N H

R H CH2

H2N

Acidul folic

Acidul dihidrofolic

N H

H2N

Acidul tetrahidrofolic

Transformarea acidului folic in acizii dihidrofolic si tetrahidrofolic Transformarea acidului folic n acid folinic s-a pus in eviden att la animale, ct i la microorganisme n prezena ATP, FAD, Mg2+, acid ascorbic i a unor enzime specifice. n ficatul puilor de gin s-a identificat o enzim care n prezena ATP si Mg2+ realizeaz transformarea acidului N-5-tetrahidrofolic n acid N-10-tetrahidrofolic.

Acid N-5-tetrahidrofolic

ATP

Mg2+

Acid N-10-tetrahidrofolic + ADP + P

3.2. Absorbie, excreie i necesiti Acidul folic n stare liber, ca acid pteroilmonoglutamic este uor i rapid absorbit de organism n cantiti de pn la 15-20mg/zi. Absorbia are loc mai ales incepnd din partea proximal a intestinului subire i continu, pe toat lungimea sa, cu un consum de energie, cu implicarea unor procese active (energodependente) pentru cantiti fiziologice mici. Dozele mari sunt absorbite mai ales prin difuzie pasiv. n multe produse alimentare acidul folic se prezint predominant sub forme poliglutamate. Din aceti

derivai acidul folic este absorbit numai dup o deconjugare prealabil a acestor compui. n tubul digestiv i n rinichi, s-a pus n eviden existena unor sisteme enzimatice hidrolizante (conjugaze) care scindeaz complexele acidului folic. Absorbia acidului folic poate fi perturbat i micorat de diferii compui cum sunt: difenilhidrantoina, pirimidine, cicloserine, etanol, glicocol, serina, homocisteina i metionina. Se consider c acidul folic, precum i derivaii acestora, sunt convertii n mucoasa intestinal sub aciunea unor acidfolicreductaze n derivai metilici (CH3-FH4), forme sub care trec n sngele venei porte i apoi la ficat. Din totalul de aproximativ 70mg acizi folici i folinici existeni la oamenii aduli, aproximativ 30-40% se gsesc n ficat (5-15g/g), de unde prin circulaia sanguin se aprovizioneaz toate organele i esuturile. Imediat dup absorbie i parial chiar n timpul absorbiei, acidul folic este convertit n diferii compui metabolici activi cum sunt:

- acid N-5-formil-tetrahidrofolic (f5FH4); - acid N-10-formil-tetrahidrofolic (f10FH4); - acid N-5-formimino-tetrahidrofolic (fiFH4); - acid N-5, 10-metenil-tetrahidrofolic (f5-10FH4); - acid N-5-metil-tetrahidrofolic (m5FH4).n toi aceti derivai apare ca structur de baz acidul tetrahidrofolic (FH4), care joac rolul unei coenzime de acceptor si transportor al unei uniti C1. Acidul folic este transportat n organism sub form de CH3-FH3 legat de proteine transportoare, avnd n snge o concentraie de 300ng/ml. Folaii se gsesc n cantitate mai mare n eritrocite, cu variaii normale ntre 160-640ng/ml de eritrocite. Coninutul folailor din eritrocite, se menine relativ constant i reflect gradul de aprovizionare a ntregului organism cu aceti compui. Cantitatea de folai din snge scade n bolile de cancer (leucemii), carena folinic i anemie pernicioas, n ciroza alcoolic, anemii gravidice, etc. Plasma sanguin conine 5-20ng/l, iar eritrocitele conin cantiti de 30 de ori mai mari de folai. n snge i esuturi, acizii folici sufer procese de interconversiune i de catabolizare. Acidul folic se transform mai ales n derivai tetrahidrofolici. n eritrocite

acidul folic prin metabolizare d natere la acid p-aminobenzoilglutamic i la un derivat aldehidic al pterinei. n ficat, acidul folinic se degradeaz n compui similari, reacia fiind activat de acidul glutamic i inhibat de acidul ascorbic. Tot la nivelul ficatului se transform acidul folic n acid N-10-formil-folinic. Eliminarea folailor i a metaboliilor acestora se face n cantitate mai mare prin fecale, aproximativ 200-500g/zi la omul adult, cuprinznd aproximativ 20% din cantitatea ingerat i partea neabsorbit produs de flora intestinal. Excreia prin urin este mic, aproximativ 2-5 g/zi, dar crete prin administrarea de doze orale, dup saturarea organismului cu folai. Eliminarea folailor prin urin reprezint sub 1% din cantitatea acestora n organism. Dac se administreaz intravenos doze mici de acid folic (1g/kg corp), aproximativ 90% din cantitatea administrat este distribuit din fluxul sanguin n tot corpul n decurs de 3 minute, iar aproximativ 2% se elimin prin urin. Dac ns se mresc dozele pn la 150g/kg corp, pn la 90% din cantitatea administrat se elimin prin urin, n decurs de 6-12 ore, sub form de acid folic sau derivai apropiai sub aspect structural. La o diet normal, corespunztoare la o ingestie de 600 g de acid folic pe zi, cantitatea acestui acid din organism se apreciaz a fi ntre 6-10mg, cantitate suficient pentru trei sau patru luni, dac este blocat absorbia. O alt cale de eliminare a acidului folic este cea cutanat. Prin transpiraie se elimin cantiti destul de nsemnate de folai, precum i prin bil. 3.3. Rol i activitate biochimic Acizii folici, sub form de acizi tetrahidrofolici, reprezint coenzimele unor sisteme enzimatice, implicate n activarea i transportul unor fragmente monocarbonice (C1) sub form de hidroximetil (-CH2OH), formil (-COH), formiat (HOOC-), metil (CH3), formimino (CH=NH), care iau parte la reacii deosebit de importante pentru organism. Formele coenzimatice active, care poart fragmente sau radicali cu un atom de carbon, sunt derivai ai acidului tetrahidrofolic (FH4) din care fac parte:

- acid N-5-formil-tetrahidrofolic (N-5-COH-FH4); - acid N-10-formil-tetrahidrofolic (N-10-FH4); - acid N-5, 10-metenil-tetrahidrofolic (N-5,N-10=CH-FH4); - acid N-5, 10-metenil-tetrahidrofolic (N-5,N-10-CH2-FH4); - acid N-5-metil-tetrahidrofolic (N-5-CH3-FH4).

O

H C

OH N H2N N

CH2 N

AN

BN

(CH2)2 CO N CH H COOH

COOH

Acidul-N10-formiltetrahidrofolic COOH10

OH5

CH N+9

N

N H2N N

CH2

CO N CH H CH2CH2 COOH

NH

Acid N5, N10- meteniltetrahidrofolic

OH5

CH2 N9

COOH10

N

N H2N N

CH2

CO N CH H CH2CH2 COOH

NH

Acid N5, N10- metilentetrahidrofolic Derivati coenzimatici ai acidului tetrahidrofolic Derivaii coenzimatici ai acidului tetrahidrofolic se pot obine pe dou ci principale: -tratarea direct a aldehidei formice sau a acidului formic cu acid tetrahidrofolic (FH4);

-transferul direct al acestor uniti pe FH4. Ca substane donatoare de uniti C1, cele mai active sunt serina, histidina, xantina, metionina, colina, betaine, nicotina, timina, acidul glutamic etc. Ca acceptori de grupri C1 funcioneaz glicocolul, colamina, nornicotina, uracilul, homocisteina, gliconamidoribozida, acidul folic etc. Existena acidului N-5-formil-tetrahidrofolic, care este inert, sub aspect coenzimatic nu constituie un balast pentru organism deoarece poate fi uor transformat H C O OH H C O HAcid N-5-tetrahidrofolic

+ FH4 + ATP

N

10

CHO

FH4

+ FH4ADP+P +ATP

N

5,N CH2

FH4

Mg2+

Acid N5, N10 -metenil-tetrahidrofolic

+H2 O

Acid N-10-formil-tetrahidrofolic

pe cale enzimatic n acid N-10-metenil-tetrahidrofolic, iar acesta cu apa d acidul N-10formil-terahidrofolic care este cel mai activ metabolit. Acidul N-10-formil-tetrahidrofolic se poate forma i prin reacia direct dintre aldehida formic i FH4:OC+ ATP

FH

4

+ H

H

Acid N-10-formil-FH4

Reacia este catalizat de formiltetrafolatsintetaza, care a fost izolat din ficatul de porumbel i din diferite microorganisme. Fragmentele monocarbonice sunt, sub aspect metabolic, interconvertibile, deoarece pot trece reciproc una n alta, sub aciunea unor sisteme enzimatice de tipul hidroximetildehidrogenazei n prezen de NADP+i NAD+.

NADPH + H+

CH2OHHidroximetil

NADP+

CNADP+

O H

NAD+

NADH + H+ +O- H2O

C

O OH

FormilNAD+

Formiat NADH + H+

NADPH +

H+

Transportul fragmentelor C1 de la o substan la alta se realizeaz de acidul tetrahidrofolic i derivaii si menionai anterior. Dintre reaciile chimice la care iau parte coenzimele tetrahidrofolice, face parte i transformarea serinei n glicocol n prezena piridoxalfosfatului (PALP):

CH2 H2N CH

OH

+ FH4

CH2

NH2

COOHGlicocol

+ Acid N5 , N10 -metilen-tetrahidrofolic

COOHSerina

Din histidin, se obine ca produs intermediar acidul formiminoglutamic care transfer radicalul formimino pe FH4 cu formare de acid N-5-formimino-tetrahidrofolic.

COOH HistidinaCatabolizare incompleta

COOH CH NH+ FH4

HC

NH

(CH2)2 H2N CH COOHAcid glutamic

(CH2)2 COOHAcid formiminoglutamic

+ Acid N5-formimino-tetrahidrofolic

Acidul

N-5-formimino-tetrahidrofolic

(N-5-fi-FH4),

sub

aciunea

unei

ciclodezaminaze, formeaz acidul N-5,N-10-metilenil-tetrahidrofolic (N-5,N-10=CHFH4). Acelai mecanism de reacie se produce i la transformarea xantinei n formiminoglicocol.

Glicocolul, printr-o reacie de transaminare, formeaz acid glicoxalic, care cedeaz gruparea formil acidului glutamic, n prezen de NAD+ cu formare de acid Nformil-glutamic.

COOH C O

COOH

H COOH

+H2N

(CH2)2 C COOH

+ NAD+

(CH2)2 CH NH C

+ O + CO 2 + NADPH + H

H

Acid glioxalic

COOHAcid formilglutamic

Acid glutamic

Acidul formilglutamic cedeaz radicalul formil acidului FH4 i se formeaz acidul folinic, care este mai puin activ. Acesta n prezena ATP se transform n acidul N-10formil-tetrahidrofolic.

COOH (CH2)2 CH NH C O H

COOH

+ FH4H2N

(CH2)2 C COOH

+ Acid N-formil-tetrahidrofolic

COOHAcid formilglutamic

Acid glutamic

ATP

Mg2+

Acid N-10-formil-tetrahidrofolic

Coenzimele folinice, care au fixate uniti C1, se comport ca donori n reaciile care necesit acceptarea fragmentelor CH2OH, -CHO, -CH=NH, HCOO-, -CH3. n funcie de felul compuilor care se sintetizeaz n urma transferului de uniti C 1, particip la reacie una sau alta din formele active.

n reaciile cu cedare de radicali formil vor funciona ca donori acizii N-10-formilFH4 i N-5, N-10=CH-FH4. Ca donori de grupri CH2-OH este mai activ acidul N-5, N10-CH2-FH4, iar ca donori de radicali CH3 funcioneaz acidul N-5-CH2-FH4 i uneori acidul N-5,N-10-CH2-FH4. Acceptorii de grupri C1 active sunt mai numeroi n procesul de biosintez a bazelor i a nucleotidelor purinice, n biosinteza colinei, betainei, nicotinei, etc. n procesul de biosintez a bazelor purinice sunt cedate dou grupri formil, localizate la C2 si C-8 al nucleului purinic. Dintre compuii intermediari care se formeaz n procesul de biosintez a bazelor purinice, n urma primirii unor unitai C1 active fac parte : -formilglicinamidoribozida(FGAR) -formilaminoimidazolcarboxiamidribozida(FAICAR) Datorit participrii coenzimelor folinice n biosinteza nucleotidelor purinice, ce iau parte la formarea acizilor nucleici, rezult rolul important pe care l au acizii folici n procesele de cretere i reproducere celular. Acidul N-5,N-10-metilen-FH4 are un rol nsemnat n biosinteza ADN, deoarece se comport ca o coenzim n reacia de transformare a uracilului n nucleozide i nucleotide n timin. Ea doneaz un radical metil la 2-deoxiuridin-nucleotide (sau nucleozide) i acestea se transform n 2-deoxitimidin-nucleotide, respectiv nucleozide. Transformarea uracilului n timin se face n molecula nucleotidelor (nucleozidelor), care reprezint crmizile de baz n biosinteza acidului deoxiribonucleic. n cazul biosintezei metioninei se realizeaz transferul gruprii metil de la N-5CH3-FH4 la homocistein.

CH2 CH2 H2N CH COOHHomocisteina

SH + N-5-CH3 FH4 H2N

CH2 CH2 CH COOH

S

CH3 + FH4

Metionina

n procesul de biosintez a metioninei se produce neogeneza grupei metil i nu transferul acesteia de la ali donori. Metionina are rol nsemnat n formarea

colinfosfolipidelor deoarece grupele metil din colin provin din metionina activat (Sadenozilmetionina). Dintre reaciile la care particip N-10-formil-FH4 si N-10-CH2OH-FH4,e important trasformarea betainei n serin.

COOH+

- CH3

COOH CH2 N CH3 CH3

+ [O]

COOH CH2 N CH3 CH2OH

CH2

N

(CH3)3

Betaina

Dimetilglicina

Hidroximetilsarcozina

FH4CH2OH FH4

COOH CH2 NHSarcozina

COOH CH3 + [O] CH2 NH CH2OH

Hidroximetilglicocol

FH4-CH2OH FH4

COOH CH2 NH2FH4-CH2OH

FH4

CH2 H2N CH COOHSerina

OH

Glicocol FH4

FH4-CH2OH

Ultima reacie este reversibil fapt important deoarece serina se poate transforma n glicocol, constituind o important surs de fragmente CH2OH. Exist date experimentale care dovedesc c timina poate substitui acidul folic n stimularea creterii unor microorganisme (Str. faecalis), iar efectul optim al acidului folic asupra acestor microorganisme se obine cnd se administreaz mpreun cu vitamina B12. Datorit acestor corelaii se consider c acidul folic funcioneaz direct sau indirect ca o coenzim n biosinteza timinei. Unele microorganisme transform uor uracilul n timin sau citozin, dar pentru biosinteza timinei au nevoie de acid folic. n prezena

formiatului marcat cu 14C, acesta se regsete n atomul de carbon al gruprii metil din timin. Acidul N-5-formil-tetrahidrofolic, pe lng transformarea glicocolului n serin, i a homocisteinei n timin, contribuie activ la transformarea uracilului n timin i a metioninei n creatin precum i la biosinteza inelelor porfirinice. Prin administrarea de formiat marcat cu 14C se regsete n hem, numai la animalele tratate cu acid folic, nu i la cele aflate n caren de folai. Acidul folic stimuleaz activitatea colinesterazei, a crei diminuare ar duce la o cretere a acetilcolinei, cu influen negativ asupra hematopoezei, dar inhib activitatea tirozinazei i a xantinoxidazei. Acidul tetrahidrofolic stimuleaz biosinteza nucleelor porfirinice i a nucleoproteidelor. La maimue cu deficiene de acid folic, coninutul nucleoproteidelor scade n mod accentuat, iar situaia se redreseaz prin administrare de acid folic. Acidul folic este un factor important pentru creterea animalelor tinere i pentru microorganisme. Este utilizat tot mai mult n lupta mpotriva cancerului. Asigur funcionarea optim a sistemului nervos. A manifestat efecte antiteratogene la animalele tratate cu pirimetamin.

CAPITOLUL 4. PERTURBAREA METABOLISMULUI FOLAILOR LA OM 4.1. Cauze ce duc la scderea acidului folic n organism Cauzele ce duc la scderea acidului folic n organism sunt multiple, implicnd aportul de acid folic, necesitile metabolice crescute (sarcin, anemie cronic hemolitic, neoplasm), malabsorbia (sprue, medicamente-fenitoina, barbiturice, etanol) sau interferarea cilor metabolice (inhibitori DHFR-Metotrexat, etanolul) i altele. Deficitul de aport dietetic de acid folic este mai frecvent ntlnit dect deficitul de vitamin B12. Dintre categoriile mai frecvent afectate fac parte btrnii cu aport alimentar nediversificat (conserve, regimul tea and toast) i ocazional adolescenii- alcoolicii i toxicomanii. n cazul alcoolicilor sursa lor principal o constituie buturile alcoolice, acestea avnd coninut de acid folic sczut (berea, vinul) sau practic nul (buturile distilate). n alcoolismul cronic se cumuleaz aportul sczut cu scderea utilizrii acidului folic. Necesitile metabolice crescute de folai apar att n condiii fiziologice (sarcin, perioadele de cretere n copilrie i adolescen) precum i n condiiile patologice de cretere a ratei de multiplicare a esuturilor cu turn-over crescut (mucoasa intestinal, mduva osoas). Astfel, n timpul sarcinii necesarul zilnic de acid folic este crescut de cteva ori fa de normal, iar deficitul de acid folic este de 3 ori mai frecvent la multipare fa de primipare. Pentru un organism sntos i o diet raional, echilibrat, necesitile suplimentare nu constituie un impediment. Anemia ce apare in timpul sarcinii este rezultatul unui consum crescut de acid folic pe fondul unor factori favorizani ca: alimentaie deficitar, ignorana, etc. Important de reinut este c anemia poate fi anterioar sarcinii i o agraveaz prin necesitile crescute; existnd cazuri n care anemia din perioada iniial a sarcinii se datoreaz unor deficiene alimentare sau menometroragiilor. Cauza principal a deficienei de folai n sarcin este reprezentat de creterea sintezei de ARN, ADN asociat cu dezvoltarea ftului, placentei i uterului, precum i cu expansiunea masei eritrocitare a mamei. Pot interveni i ali factori precum: anorexia,

reducerea absorbiei de folai i creterea necesarului favorizat de infeciile urinare frecvente. Gemelaritatea accentueaz nevoile de acid folic, determinnd creterea de aproximativ 5 ori a posibilitii de apariie a deficienei de acid folic n ultimul trimestru al sarcinii. Lipsa acidului folic, necesar pentru sinteza ADN, determin tulburri de maturaie i multiplicare celular, cu repercursiuni asupra produsului de concepie, mergnd de la malformaii ale tubului neural, pna la avort. Rolul acidului folic n etiologia defectului de tub neural precum i metodele de profilaxie ale acestor malformaii prin suplimentarea dietei femeii gravide sunt foarte importante. n condiii patologice, necesitile de acid folic cresc cel mai frecvent datorit unei eritropoeze foarte active (de ex. anemia hemolitic cronic). Malabsorbia poate duce la un deficit de acid folic n condiiile unui aport de folai normal; ea are drept cauz afeciuni ale intestinului (sprue tropical, enteropatia glutenic etc.), alcoolismul cronic sau medicamente ce acioneaz probabil pe aceast cale (fenitoina, barbiturice). Interferarea cilor metabolice ale acidului folic se datoreaz alcoolului, unor rare deficite enzimatice (DHFR) sau cel mai frecvent inhibitorilor DHFR (Metrotrexat). n celulele n care aceti inhibitori de DHFR se acumuleaz este mpiedicat transformarea deoxiuridinmonofosfat (dUMP) n deoxitimidinmonofosfat (dTMP) i drept consecin are loc fosforilarea dUMP ce va fi inserat n lanurile de ADN ntr-o proporie ce va depsi cantitativ capacitatea sistemelor ce recunosc, excizeaz i repar eroarea, rezultnd astfel false lanuri de ADN ce explic eritropoeza megaloblastic. I II aport inadecvat necesiti crescute dieta neechilibrat(alcoolici, adolesceni, copii n

cretere) 1.sarcina 2.copilrie 3.neoplasm 4.eritropoez crescut(anemie hemolitic cronic) 5.boli cronice exfoliative ale pielii 6.hemodializ 1.sprue tropical 2.enteropatie glutenic

III

malabsorbtia

IV

interferarea metabolice

3.medicamente:fenitoina, barbiturice cilor 1.inhibitori DHFR(Metotrexat) 2.etanol 3.rare deficite enzimatice (DHFR) Cauzele deficitului de folati

4.2. Folaii i sarcina; profilaxia malformaiilor fetale prin administrarea acidului folic Datorit rolului fundamental al folailor n replicarea celular, s-a stabilit pentru prima oar n 1964, de ctre Hibbard c deficitul de folai, cunoscut deja ca fiind rspunztor de hematopoeza anormal, ar putea induce modificri i asupra produsului de concepie i a placentei, putnd (mai ales dac apare la nceputul gestaiei) da avorturi spontane sau malformaii. n ultimul timp, interesul cercettorilor a fost focalizat mai ales spre relaia deficit de acid folic malformaii ale tubului neural (prima asociere n acest sens a fost facut de Hibbard, 1965, cnd 66% dintre mamele cu produs de concepie afectat au avut concentraii crescute de acid forminoglutamic n urin). Un studiu prospectiv privind nivelul folailor eritrocitari la gravide n primul trimestru de sarcin a artat o inciden semnificativ crescut a malformaiilor la gravidele cu nivel al folailor eritrocitari redus (