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Trigliceridi | Biochronicles

Trigliceridi: il petrolio degli esseri viventi

DALLE MALATTIE CARDIOVASCOLARI AL BIODIESEL

Il petrolio è al tempo stesso la più importante fonte d’energia e di inquinamento ambientale. La stessa cosa, più o meno, vale anche per i trigliceridi, negli esseri viventi.

LE MOLECOLE DELLA VITA

I trigliceridi sono tra le molecole più importanti nel mondo biologico e il loro studio spazia dall’ambito medico a quello energetico.

Queste straordinarie molecole si distinguono per la possibilità di immagazzinare grandi quantità di energia occupando uno spazio relativamente ridotto. Un loro eccesso nel corpo umano può portare a complicazioni molto gravi e solo recentemente, nel 2014, il loro alto livello nel sangue è stato correlato indiscutibilmente ad un aumento dei rischi legati alle malattie cardiovascolari.

Nell’industria dell’energia, infine, i trigliceridi possono essere sfruttati per la produzione di biocarburanti che potranno essere in parte una risposta immediata (ma non definitiva) al problema energetico globale.

La cellula basa la sua vita ed il suo funzionamento su quattro tipi di famiglie di molecole biologiche definite macromolecole (carboidrati, proteine, acidi nucleici e lipidi) indispensabili per ogni processo biologico che avviene nella cellula.

Tra queste macromolecole i lipidi rivestono una grande importanza.

Le loro funzioni sono svariate: sono un’ottima forma di accumulo di energia (il loro potere calorico è di circa 9 kcal/mol, il doppio rispetto ai glucidi e ai protidi), sono il maggiore componente delle membrane cellulari e sono spesso necessari nella segnalazione cellulare, sia sotto forma di ormoni che come molecole messaggere.

Essi sono formati da lunghe catene idrocarburiche (carbonio più idrogeno) che terminano con un gruppo carbossilico (COO-).

Gli acidi grassi possono essere saturi oppure insaturi (cioè con almeno un doppio legame tra gli atomi di carbonio).

Acidi grassi | Biochronicles

A causa della natura apolare dei legami fra gli atomi costituenti le catene idrocarburiche, gli acidi grassi e i lipidi in generale sono impossibilitati a reagire con l’acqua. Un esempio di questa proprietà si può ritrovare nell’olio da cucina quando viene messo a contatto con l’acqua: non crea un’emulsione.

Gli acidi grassi sono conservati sotto forma di trigliceridi (altrimenti detti semplicemente grassi) che consistono in tre acidi grassi tenuti assieme ad un’estremità da una molecola di glicerolo.

[Immagine di fianco: Acidi grassi saturi e insaturi (cis e trans, a seconda della natura del doppio legame C=C)]

Queste molecole si accumulano all’interno del citoplasma della cellula e possono essere utilizzate all’occorrenza come fonte di energia a seguito di una specifica demolizione.

Oltre a quelli che vengono introdotti con la dieta, i trigliceridi possono essere sintetizzati anche a livello del fegato in risposta ad un alto numero di zuccheri nel sangue.

A causa dell’idrofobicità di queste molecole, nel nostro organismo i trigliceridi si spostano associati a specifiche proteine chiamate lipoproteine che le impacchettano e ne permettono il trasporto nel flusso sanguigno nonché il loro immagazzinamento all’interno di specifiche cellule grasse definite lipociti.

Le lipoproteine possono essere classificate in 4 categorie a seconda delle loro caratteristiche e del luogo dove vengono sintetizzate, esse sono:

  • VLDL (Very Low Density Lipoprotein – lipoproteine a bassa densità) di grandi dimensioni e con alto contenuto lipidico.
  • IDL (Intermediate Density Lipoprotein – lipoproteine a densità intermedia) derivanti dalle VLDL.
  • LDL (Low Density Lipoprotein – lipoproteine a bassa densità) che derivano dalle IDL.
  • HDL (High Density Lipoprotein – lipoproteine ad alta densità) le quali sono caratterizzate da una grande percentuale di proteine.
  • A queste quattro classi se ne aggiunge una quinta, rappresentata dai chilomicroni, che vengono sintetizzati dal fegato a seguito dei pasti.

 

MALATTIE CARDIOVASCOLARI E TERAPIA GENICA

Nell’uomo un’eccessiva quantità di trigliceridi a livello sanguigno (definita ipertrigliceridemia) può causare l’insorgere di malattie cardiovascolari.

L’eccesso di trigliceridi può infatti portare alla formazione di ateromi o placche aterosclerotiche, che consistono in uno strato di grasso e tessuto cicatriziale che va a depositarsi sulle pareti dei vasi sanguigni, rendendoli poco elastici, e quindi più facilmente rompibili, e causandone l’ostruzione, e quindi ischemie.

Le conseguenze di questa rottura possono essere disastrose per l’organismo e possono portare alla morte.

Il ruolo dei trigliceridi nelle malattie cardiovascolari è stato a lungo oggetto di discussioni nel mondo scientifico: non si sapeva in che misura essi fossero determinanti nell’insorgenza e nel decorrere di queste malattie.

Solo recentemente nuove prove scientifiche di grande rilevanza indicano che i trigliceridi giocano un ruolo ben più rilevante di quello che si credeva nelle malattie legate al cuore e al sistema circolatorio in generale.

[Immagine di fianco: L’ateroma è una placca che si forma nella parete delle arterie e che porta all’aterosclerosi]

Ateroma | Biochronicles

Lo studio che ha portato alla luce questi fatti è stato condotto a livello internazionale da un team di scienziati, tra cui alcuni italiani, che ha messo in evidenza una serie di rare mutazioni in geni necessari alla sintesi di una lipoproteina, facente parte del gruppo delle VLDL, chiamata Apo cIII.

Trigliceridi malattie cardio, schema | Biochronicles

Queste modificazioni sono state associate ad un forte decremento dei trigliceridi liberi nel sangue con una riduzione del 40% delle probabilità di contrarre malattie cardiovascolari ischemiche.

Nella sua forma non mutata, APOC3 (il gene che codifica per Apo cIII) aumenta la quantità di trigliceridi nel plasma, inibendo l’idrolisi delle lipoproteine da parte della lipasi proteica e riducendo anche la capacità di assorbimento dei trigliceridi provenienti dal fegato.

Alla luce di queste scoperte i nuovi farmaci per prevenire e curare le malattie vascolari potrebbero andare ad inibire proprio APOC3. Sono già in corso test di terapia genica su modelli animali e trial clinici di fase 1 sull’uomo: l’uso di oligonucleotidi antisenso che inibiscono il gene APOC3 ha mostrato una riduzione dei livelli plasmatici di apolipoproteina C3 e di trigliceridi.

I BIOCARBURANTI

I trigliceridi, oltre a rappresentare una fonte di grande interesse in campo medico, sono oggetto di studio anche nel campo industriale, in particolare in quello dei biocarburanti.

Grazie alla loro funzione di immagazzinamento, queste molecole, e più in generale i grassi e gli oli vegetali, sono state sfruttate dall’alba dell’era dell’automobile come combustibile.

All’Esposizione Mondiale di Parigi del 1900 l’inventore Rudolf Diesel dimostrò che la sua invenzione, il motore Diesel appunto, poteva funzionare perfettamente anche utilizzando olio di arachidi.

Pochi anni più tardi l’imprenditore americano Henry Ford, che motorizzò gli Stati Uniti con la sua Model T, auspicò che le autovetture avrebbero funzionato con l’etanolo, un alcol prodotto dal trattamento di specie vegetali come il granturco.

L’era dei combustibili verdi era appena cominciata, ma il suo successo venne presto oscurato dai derivati del petrolio che per la loro facilità di produzione ed economicità furono logicamente preferiti ai biocarburanti.

ESISTONO DUE TIPI PRINCIPALI DI COMBUSTIBILI “VERDI”: L’ETANOLO E IL BIODIESEL.

L’etanolo si ottiene dalla fermentazione di vegetali ricchi di zuccheri, come le barbabietole e la canna da zucchero o il mais (1^ generazione) oppure da scarti agricoli, paglia, canne di fiume (2^ generazione) e recentemente da micro-alghe (3^ generazione). Il biodiesel, invece, è composto da una serie di esteri metilici ricavati per transesterificazione dei trigliceridi contenuti negli oli vegetali con metanolo.

Dagli anni ’90 del secolo scorso, a causa della limitata presenza degli idrocarburi sulla Terra e del problema del riscaldamento globale, un grande interesse si è riacceso nei confronti dei biocarburanti che, provenendo in massima parte da specie vegetali, non inquinano come il petrolio e possono essere rigenerati virtualmente all’infinito.

[Immagine di fianco: Etanolo di 3^ generazione prodotto grazie a microalghe (Algae lab in the basement of SNRE)]

OGM
I BIOCARBURANTI POSSO ESSERE CONSIDERATI UNA VALIDA ALTERNATIVA AI COMBUSTIBILI FOSSILI?
  • In parte sì: il biodiesel e l’etanolo sono carburanti “rispettosi” dell’ambiente poiché non introducono nell’atmosfera ulteriori gas serra come la CO2 e sono rinnovabili.
  • In parte no: la loro produzione obbliga l’impiego di enormi quantità di terreno per far crescere i vegetali che saranno necessari alla loro sintesi. Questi terreni adibiti alla produzione di biocarburanti non potranno essere quindi utilizzati per coltivare ortaggi destinati all’alimentazione umana. Per questo motivo non tutti i paesi possono permettersi di impiegare i loro terreni per fini esclusivamente energetici.

In conclusione i trigliceridi, delle piccole molecole formate da corte catene di atomi, rivestono un’importanza cruciale nella nostra vita di tutti i giorni e di sicuro il loro studio potrà portare giovamenti nei più svariati campi: dalla medicina all’alimentazione, passando per il settore energetico.

BIBLIOGRAFIA

 

A cura di Giovanni Sestini. Revisionato da Edoardo Vanetti e Anna Napolitano


About the Author : Giovanni Sestini

Futuro biotecnologo. Curioso e organizzato. Amante della storia moderna. Appassionato di libri di avventura.

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