Βασικὲς ἀρχὲς βιοχημείας - Ἀνεπάρκεια δεϋδρογονάσης τῆς 6-φωσφορικῆς γλυκόζης

    Ἀπὸ τὴν ἀρχαιότητα τὰ κουκκιὰ ἦταν βασικὴ τροφὴ γιὰ τοὺς λαοὺς τῆς Μεσογείου καὶ τῆς Μέσης Ἀνατολῆς. Ὁ ἀρχαῖος Ἕλληνας φιλόσοφος καὶ μαθηματικὸς «Πυθαγόρας» ἀπηγόρευε στοὺς ὀπαδούς του τὴν βρώση τῶν κουκκιῶν, ἐπειδὴ προκαλοῦν κυαμισμό· μία δυνητικῶς θανατηφόρα κατάσταση. Στὸν κυαμισμὸ τὰ ἐρυθροκύτταρα λύονται σὲ 24-48 ὧρες μετὰ τὴν βρώση τῶν κουκκιῶν, ἀπελευθερώνοντας αἱμοσφαιρίνη στὸ αἷμα καὶ προκαλῶντας ἴκτερο καὶ μερικὲς φορὲς νεφρικὴ ἀνεπάρκεια. Τὸ ἴδιο μπορεῖ νὰ συμβῇ: ἀπὸ τὸ ἀνθελονοσιακὸ φάρμακο «πριμακίνη», ἀπὸ σουλφοναμίδες ἢ μετὰ ἀπὸ ἔκθεση σὲ μερικὰ ζιζανιοκτόνα. Αὐτὰ τὰ συμπτώματα ἔχουν γενετικὴ βάση· ὀφείλονται σὲ ἀνεπάρκεια τοῦ ἐνζύμου «δεϋδρογονάση τῆς 6-φωσφορικῆς γλυκόζης» (G6PD) ποὺ προσβάλλει περίπου 400 ἑκατομμύρια ἀνθρώπους. Οἱ περισσότεροι ἄνθρωποι μὲ ἀνεπάρκεια G6PD εἶναι ἀσυμπτωματικοί. Κλινικὰ συμπτώματα ἀνιχνεύονται μόνο ἀπὸ τὸν συνδυασμὸ τῆς ἀνεπαρκείας G6PD μὲ συγκεκριμένους περιβαλλοντικοὺς παράγοντες. (Nelson & Cox, 2017).

    Ἡ G6PD καταλύει τὸ πρῶτο βῆμα στὴν ὁδὸ τῶν φωσφορικῶν πεντοζῶν ποὺ παράγει NADPH. Αὐτὴ ἡ ἀναγωγικὴ οὐσία, ἀπαραίτητη σὲ πολλὲς βιοσυνθετικὲς ὁδούς, ἐπ’ ἴσης προφυλάσσει τὰ κύτταρα ἀπὸ ὀξιδωτικὲς βλάβες ποὺ προκαλοῦνται ἀπὸ τὸ ὑπεροξίδιο τοῦ ὑδρογόνου (H₂O₂) καὶ τὶς ἐλεύθερες ῥίζες τοῦ ὑπεροξιδίου. Πρόκειται γιὰ πολὺ δραστικὰ ὀξιδωτικά, τὰ ὁποῖα παράγονται ὡς παραπροϊόντα τοῦ μεταβολισμοῦ καὶ ἀπὸ τὴν δράση φαρμάκων (π.χ. πριμακίνη) ἢ φυσικῶν προϊόντων (π.χ. ντιβισίνη: τὸ τοξικὸ συστατικὸ τῶν κουκκιῶν). Κατὰ τὴν φυσιολογικὴ ἀποτοξίνωση τὸ H₂O₂ μετατρέπεται σὲ H₂O ἀπὸ τὴν ἀνηγμένη γλουταθειόνη καὶ τὴν ὑπεροξιδάση τῆς γλουταθειόνης, ἐνῷ ἡ ὀξιδωμένη γλουταθειόνη ἀνάγεται πάλι μὲ τὴν δράση τῆς ἀναγωγάσης τῆς γλουταθειόνης καὶ τοῦ NADPH. Τὸ H₂O₂ ἐπ’ ἴσης διασπᾶται σὲ H₂O καὶ O₂ ἀπὸ τὴν καταλάση μὲ δαπάνη NADPH. Σὲ ἀσθενεῖς μὲ ἀνεπάρκεια G6PD ἡ παραγωγὴ NADPH περιορίζεται καὶ ἡ ἀδρανοποίηση τοῦ H₂O₂ ἀναστέλλεται. Ἔτσι, προκύπτει κυτταρικὴ βλάβη· ὑπεροξίδωση λιποειδῶν ποὺ ὁδηγεῖ σὲ ῥήξη τῆς μεμβράνης τῶν ἐρυθροκυττάρων καὶ ὀξίδωση πρωτεϊνῶν καὶ DNA. (Nelson & Cox, 2017).

    Ἡ γεωγραφικὴ κατανομὴ τῆς ἀνεπαρκείας τῆς G6PD παρουσιάζει ἐνδιαφέρον. Στὴν τροπικὴ Ἀφρική, τὴν Νοτιοανατολικὴ Ἀσία καὶ ὡρισμένα μέρη τῆς Μέσης Ἀνατολῆς, περιοχὲς ποὺ ἐνδημεῖ ἡ ἑλονοσία, ἡ συχνότητά της μπορεῖ νὰ φθάσῃ τὸ 25%. Ἐκτὸς ἀπὸ αὐτὲς τὶς ἐπιδημιολογικὲς παρατηρήσεις, “in vitro” μελέτες δείχνουν ὅτι ἡ αὔξηση ἑνὸς παρασίτου τῆς ἑλονοσίας (Plasmodium falciparum) ἀναστέλλεται σὲ ἐρυθροκύτταρα μὲ ἀνεπάρκεια G6PD. Τὸ παράσιτο εἶναι πολὺ εὐάλωτο σὲ ὀξιδωτικὲς βλάβες καὶ θανατώνεται ὅταν τὸ ὀξιδωτικὸ stress ὑπερβῇ ἕνα ἐπίπεδο, τὸ ὁποῖο ὅμως εἶναι ἀνεκτὸ ἀπὸ τὸν ξενιστὴ μὲ ἀνεπάρκεια G6PD. Τὸ πλεονέκτημα τῆς ἀντοχῆς στὴν ἑλονοσία ἀντισταθμίζει τὸ μειονέκτημα τῆς εὐπαθείας σὲ ὀξιδωτικὲς βλάβες. Συνεπῶς, ἡ φυσικὴ ἐπιλογὴ διατηρεῖ τὸ μεταλλαγμένο γονίδιο ποὺ ὁδηγεῖ σὲ ἀνεπάρκεια G6PD σὲ περιοχὲς ποὺ ἐνδημεῖ ἡ ἑλονοσία. Ἡ ἀνεπάρκεια G6PD προκαλεῖ σοβαρὰ ἰατρικὰ προβλήματα μόνο ὑπὸ συνθῆκες ὑπερμέτρου ὀξιδωτικοῦ stress ποὺ ὀφείλεται σέ: φάρμακα, ζιζανιοκτόνα ἢ ντιβισίνη. (Nelson & Cox, 2017).

    Ἕνα ἀνθελονοσιακὸ φάρμακο ὅπως ἡ πριμακίνη πιστεύεται ὅτι δρᾷ, προκαλῶντας ὀξιδωτικὸ stress στὸ παράσιτο. Ἡ ντιβισίνη ἐπ’ ἴσης δρᾷ ὡς ἀνθελονοσιακὸ καὶ τὰ κουκκιὰ ἴσως προφυλάσσουν ἀπὸ τὴν ἑλονοσία. (Nelson & Cox, 2017).

 

    Εἰκόνα. Ὁ ρόλος τοῦ NADPH καὶ τῆς γλουταθειόνης στὴν προστασία τῶν κυττάρων ἀπὸ πολὺ δραστικὰ παράγωγα ὀξυγόνου. Ἡ ἀνηγμένη γλουταθειόνη (GSH) προφυλάσσει τὸ κύτταρο, καταστρέφοντας τὸ ὑπεροξίδιο τοῦ ὑδρογόνου (H₂O₂) καὶ τὶς ἐλεύθερες ῥίζες ὑδροξυλίου. Ἡ ἀναγέννηση τῆς GSH ἀπὸ τὴν ὀξιδωμένη της μορφὴ (GSSG) ἀπαιτεῖ τὸ NADPH ποὺ παράγεται στὴν ἀντίδραση τῆς δεϋδρογονάσης τῆς 6-φωσφορικῆς γλυκόζης. (Nelson & Cox, 2017).

 

 

 

 

 

 

 

ΠΗΓΗ

Nelson D. L., Cox M. M., Lehninger: principles of biochemistry, 7^th edition, New York, NY: Houndmills, Basingstoke: W. H. Freeman and Company; Macmillan Higher Education, 2017.