Via dei pentoso fosfati

La via dei pentoso fosfati è una via metabolica alternativa alla glicolisi che destina il glucosio 6-fosfato a ruoli differenti dalla produzione di ATP, ovvero la produzione di NADPH e ribosio 5-fosfato.

La via dei pentoso fosfati viene distinta in due fasi, la fase ossidativa e la fase non ossidativa. 

Via dei pentoso fosfati: cos’è e a cosa serve

La via dei pentoso fosfati è una via del metabolismo glucidico in cui il glucosio 6-fosfato viene metabolizzato per scopi diversi dalla produzione di energia, come avviene invece nella glicolisi; i prodotti di questa via sono il NADH e il ribosio 5-fosfato, composti importanti per il metabolismo cellulare.

Il NADPH viene utilizzato nelle biosintesi riduttive, in particolare dai tessuti che sintetizzano attivamente acidi grassi (fegato, adipociti, ghiandola mammaria) o colesterolo e ormoni steroidei (fegato, ghiandole surrenali, gonadi).

Inoltre è molto utile per le cellule più esposte all’ossigeno e quindi ai radicali liberi (eritrociti, cornea, cristallino), dove viene usato per ridurre il glutatione ossidato. 

Il Ribosio 5-fosfato invece viene utilizzato per costruire l’RNA, il DNA e i coenzimi (ATP, NADH, FADH2 e coenzima A) dalle cellule che si dividono rapidamente (midollo osseo, pelle e mucosa intestinale).

Nell’uomo, la via dei pentosi fosfati avviene nel citosol della cellula quando è presente una relativa abbondanza dell’accettore di elettroni NADP+ proveniente dall’ossidazione del NADPH nelle reazioni endoergoniche.

I tessuti in cui è presente questa via metabolica sono: adipe, fegato, tiroide, eritrociti, corteccia surrenale, cornea, cristallino, testicolo e ghiandola mammaria durante l’allattamento.

La via dei pentoso fosfati consiste di due fasi: fase ossidativa e non ossidativa.

Fase ossidativa della via dei pentoso fosfati

Durante la fase ossidativa, il glucosio 6-fosfato viene, appunto, ossidato per produrre NADPH e ribosio 5-fosfato, tramite i seguenti passaggi:

1. il glucosio 6-fosfato viene convertito a 6-fosfoglucono-δ-lattone (glucosio 6-fosfato deidrogenasi);
2. il 6-fosfoglucono-δ-lattone viene trasformato in 6-fosfogluconato (lattonasi);
3. il 6-fosfogluconato viene ossidato a ribulosio 5-fosfato (6-fosfogluconato deidrogenasi);
4. il ribulosio 5-fosfato viene isomerizzato a ribosio 5-fosfato (fosfopentosio isomerasi).

Fase non ossidativa della via dei pentoso fosfati

La fase ossidativa avviene nei tessuti che richiedono principalmente NADPH, nei quali il ribulosio 5-fosfato prodotto nella fase ossidativa viene riciclato in glucosio 6-fosfato, tramite i seguenti passaggi:

1. il ribulosio 5-fosfato viene epimerizzato in xilulosio 5-fosfato;
2. la transchetolasi trasferisce un frammento di due atomi di carbonio dallo xilulosio 5-fosfato al ribosio 5-fosfato, formando il sedoeptulosio 7-fosfato e gliceraldeide 3-fosfato;
3. la transaldolasi trasferisce un frammento di tre atomi di carbonio dal sedoeptulsio 7-fosfato alla glicerladeide 3-fosfato, formano fruttosio 6-fosfato ed eritrosio 4-fosfato;
4. la transchetolasi agisce di nuovo trasferendo un frammento a due atomi di carbonio dallo xilulosio 5-fosfato all’eritrosio 4-fosfato, formando fruttosio 6-fosfato e gliceraldeide 3-fosfato.

A questo punto abbiamo due prodotti finali, la gliceraldide 3-fosfato e il fruttosio 6-fosfato; la prima, tramite le tappe della gluconeogenesi, viene convertita nel secondo: rimane quindi solo il fruttosio 6-fosfato che, tramite l’enzima della glicolisi fosfoesosio isomerasi, viene isomerizzato a glucosio 6-fosfato. Quest’ultimo può ricominciare la via dei pentosi fosfati per produrre NADPH.

Regolazione della via dei pentoso fosfati

Il glucosio 6-fosfato sceglie la via glicolitica o quella dei pentoso fosfati in base al fabbisogno momentaneo della cellula e alla concentrazione di NADP+ nel citosol. In assenza di questo composto che funge da accettore di elettroni, la prima reazione della via dei pentosi fosfati non può avvenire.

Quando invece avvengono numerose biosintesi riduttive, significa che la cellula converte rapidamente il NADPH in NADP+ che quindi aumenta e può essere utilizzato nella via dei pentosi fosfati che, pertanto, parte.

Nel momento in cui le biosintesi riduttive diminuiscono, il NADPH aumenta e il NADP+ diminuisce e il glucosio 6-fosfato viene indirizzato verso la glicolisi.

Che relazione ha con gli altri processi metabolici?

La via dei pentoso fosfati è collegata con alcune vie metaboliche tramite gli intermedi metabolici prodotti dalla prima e sfruttati nelle seconde:

• la glicolisi, in cui viene indirizzato il glucosio 6-fosfato;
• la gluconeogenesi, che converte i prodotti della via non ossidativa in glucosio 6-fosfato;
• le biosintesi riduttive (acidi grassi, steroli, amminoacidi e derivati amminoacidici) e il catabolismo delle pirimidine in cui il NADPH serve come cofattore;
• la biosintesi dei nucleotidi a partire dal ribosio 5-fosfato.

Bibliografia

I principi di Biochimica di Lehningher – Nelson, Cox

Le basi molecolari della nutrizione – Arienti

Biochimica della nutrizione – Leuzzi, Bellocco, Barreca

Alimentazione, Nutrizione e Salute – Debellis, Poli

Fondamenti di Biochimica – Voet, Voet

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25243985/

Note sull’autore: Andrea Barone

Laureato magistrale in “Scienze dell’Alimentazione e Nutrizione Umana” e triennale in “Scienza della Nutrizione”. Attualmente è studente in Scienze Motorie e biologo abilitato.

Invictus Trainer che esercita da circa 4 anni l’attività di personal trainer, con l’obiettivo di migliorare la composizione corporea dei suoi clienti e correggere le loro abitudini alimentari. Aspira a crescere professionalmente nel settore sportivo agonistico in qualità di preparatore atletico e/o personal trainer curando parallelamente l’aspetto nutrizionale degli atleti.