Il Diabete Melllito e l’Emoglobina Glicosilata. Parte prima

by Roberto Poeti

Il monitoraggio Biochimico del Diabete mellito

Ho tradotto  il contenuto di questa lezione  da un articolo apparso sul  Journal  Chemical  Education  del  mese di Aprile , volume 93 , numero  4 , anno  2016  dal  titolo :

« Una questione di Biochimica : viene suggerito un percorso di un potenziale meccanismo per la formazione di HbA1 ( emoglobina glicosilata) nel Diabete Mellitus che porta ad una diagnosi clinica , guidata da dati analitici »

La lezione di biochimica che vi presento (in formato PDF ,vedi più avanti ) è il prodotto della migliore didattica anglosassone. Sarei felice  se qualcuno di voi condividesse con me l’entusiasmo che ho provato nel leggerla e  magari , se insegnante, la proponesse ai suoi studenti.

 La lezione è divisa i due parti :

Prima parte :  vengono presentate e discusse le prove sperimentali  che hanno chiarito il meccanismo di interazione e formazione della base di Schiff tra l’emoglobina e il glucosio che porta alla reazione di glicazione .

Seconda parte : è discusso il monitoraggio dell’emoglobina glicosilata  in un paziente diabetico . Viene seguita l’evoluzione clinica del paziente alla luce dei valori dell’emoglobina glicosilata determinati  nel tempo . 

                                       Breve storia dell’emoglobina glicosilata

Nella storia della medicina la scoperta della emoglobina glicosilata rappresenta una tappa fondamentale nella cura del diabete . La sua determinazione nel sangue ha permesso di controllare nel tempo lo sviluppo della malattia e controllare l’efficacia delle cure messe in atto nei pazienti . Ancora una volta , come è accaduto di frequente nella storia della medicina , il ruolo della scienza chimica e il lavoro dei  chimici sono stati determinanti   anche in questa scoperta .Nel 1966 è stata descritta, per la prima volta, la formazione dell’ HbA ( Emoglobina glicosilata ) a partire dall’emoglobina A . Venne caratterizzata come glicoproteina da due studiosi Bookchin R.M. e Gallop P.M. nel 1968 , ma il suo aumento nel diabete fu descritto per la prima volta nel 1968 e nel 1969 da un medico iraniano Samuel Rahbar in questi due articoli: “ An Abnormal hemoglobin in red cells of diabetics” e in ” Studies of an unusual hemoglobin in patients with diabetes mellitus.”.

La biochimica dell’emoglobina glicosilata

Si deve a Bunn e ai suoi collaboratori la descrizione della reazione che porta alla formazione dell’emoglobina glicata nel 1975. Negli anni ’80 sempre questo gruppo di ricerca dimostrò che nell’ HbA1c circa il 60% del glucosio è legato alla valina N-terminale delle catene β ( da una a due molecole di glucosio per tetramero) e che altri residui di glucosio possono legarsi alle valine N-terminali delle catene α e alle lisine β17 e β66.

La determinazione dell’  Emoglobina Glicosilata e la diagnosi del Diabete Mellito

Dal momento che i globuli rossi sono liberamente permeabili al glucosio, l’entità della formazione dell’HbA1c è direttamente proporzionale alla concentrazione di glucosio alla quale i globuli rossi sono esposti durante il loro permanere in circolo ed al tempo relativo all’esposizione, senza tuttavia raggiungere un tetto massimo o la soglia . Nel normale arco di vita di 120 giorni dei globuli rossi, le molecole di glucosio reagiscono con l’emoglobina formando emoglobina glicosilata. In individui con scarso controllo diabetico, la quantità dell’emoglobina glicata che si forma è molto più elevata che nei soggetti sani o nei soggetti diabetici con un buon controllo glicemico. Un aumento dell’emoglobina glicosilata, quindi, riflette il livello medio di glucosio al quale l’emazia è sottoposta durante il suo ciclo vitale. Negli anni ottanta si evidenzia l’ importanza dell’emoglobina glicata quale test per il monitoraggio del paziente diabetico 

                                            I contenuti di Biochimica 

Nella  lezione vengono discusse le prove sperimentali che hanno permesso di chiarire   le prime tappe  del  meccanismo della  reazione non enzimatica  tra emoglobina e glucosio , con la  formazione della base di Schiff .

Sono applicati   molti concetti  fondamentali come :

(1) Teoria acido− base  di Brønsted−Lowry

(2) Interazioni covalenti e non covalenti

(3) Elettrofili e nucleofili

(4) Modello enzimatico chiave – serratura

(5) Mutarotazione del glucosio

(6) Catalisi acida e basica

(7) Interazione proteine e carboidrati

(8) Termodinamica

La lezione
                                

 

La lezione man mano che si sviluppa  pone  allo studente domande   , a cui deve dare una risposta  . Come può essere organizzata la lezione con la classe ? Dopo aver distribuito a ciascun studente il modulo stampato, in formato PDF  (vedi sotto)  , della lezione , nella versione ” senza risposte alle domande ” ,  l’insegnante può discutere  passo , passo la lezione  con l’intera classe in modo interattivo facendo rispondere   alle domande  che sono proposte nel corso della   lezione . La lezione può inserirsi in qualsiasi  corso di biochimica , in particolare nei corsi  a indirizzo biologico dell’I.T.I.S .

La mia esperienza di insegnante di Biochimica

Ho insegnato per  alcuni anni  Chimica Organica e Biochimica presso  l ’I.T.I.S.  “G.Galilei “ di Arezzo  nella specializzazione Biologico Sanitario  e Chimica organica e Chimica delle Fermentazioni nella specializzazione   Chimica . Ho sempre ritenuto importante per una efficace didattica fare riferimento alla realtà quotidiana e/o  a condizioni  fisio-patologiche dell’organismo  che venissero chiarite facendo ricorso a meccanismi biochimici .  Nel secondo caso mi sono anche servito delle mie conoscenze di medicina acquisite alla facoltà  di Medicina e Chirurgia . La lezione che leggerete è per il  rigore , per la metodologia che impiega e per l’interesse che riesce a suscitare  un esempio di insegnamento – apprendimento  che fa scuola . L’argomento è il diabete , il meccanismo di formazione  dell’emoglobina glicosilata e nella seconda parte   il test clinico che misura  l’emoglobina glicosilata o glicata nel sangue . Per l’interpretazione e la comprensione del test  da un punto di vista biochimico viene esaminato il caso clinico  di un paziente diabetico  .

Una lezione fortemente  interattiva

La lezione si sviluppa attraverso l’esposizione e l’utilizzo di concetti  biochimici chiave che si alternano a interrogativi e quesiti a cui lo  studente deve rispondere .  La lezione è fortemente interattiva e i problemi che vengono alla luce sono  mano a mano ordinati ed esposti con grande chiarezza e rigore . Sono  richiamati molti concetti di chimica organica e  biochimica che sono utilizzati in modo puntuale per la comprensione dei problemi che via via emergono . Quale è  il  profondo significato della lezione ?

 Ciò che studiamo in astratto nei manuali diventa uno  strumento  di ricerca per la soluzione di problemi reali delle persone .

Poiché il diabete è una delle patologie più frequenti e invalidanti la sua conoscenza  è anche un contributo ad una consapevole educazione alla salute .

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