ETH Library
Sulla conversione della vitamina K-1 (fillochinone) negli embrioni di pollo e della vitamina K-3
(menadione) nel Lumbricus terrestris in vitamina K-2(20)
Doctoral Thesis Author(s):
Alvino, Claudio Publication date:
1965
Permanent link:
https://doi.org/10.3929/ethz-a-000091248 Rights / license:
In Copyright - Non-Commercial Use Permitted
This page was generated automatically upon download from the ETH Zurich Research Collection.
For more information, please consult the Terms of use.
PARTE I
Sulla conversione della vitamina K: (fillochinone) negli embrioni di pollo
edella vitamina K3 (menadione)
nel Lumbricus terrestris in vitamina K2(2o)
PARTE II
Azione di alcune sideromicine
esideramine sul metabolismo di alcuni batteri
esulla sintesi
in vitro dell'emina
DISSERTAZIONE
presentata alla Scuola Politecnica Federale di Zurigo
per
il conseguimento del titolo di
Dottore in ScienzeTecniche
dal
Signor
CLAUDIO ALVINO
Dott. inScienze
Biologiche
all'Università diNapoli
Cittadino italiano
Relatore: Prof.Dr. C. Martius Correlatore: Prof.Dr. L.
Ettlinger
Juris
Druck+Verlag Zurigo
1965Leer
-Vide
-Empty
Leer Vide Empty
Herrn Prof. Dr. C. Martius
bin ich fiir sein Interesse an dieser Arbeit und fiir seine
grossziigige
Hilfe sowie fiir das mlrentgegengebrachte
Wohlwollen zu grossem Dank verpflichtet.Al mio
Maestro,
Prof. Dr. C. Martius
sento di essere profondamente riconoscente per il prezioso criticismo con il quale ha seguito questo lavoro. Lo ringrazio inoltre per la benevolenza con la quale mi ha sempre guidato.
Leer Vide Empty
INDICE
PARTE I
Sulla
cor di
pollo
Sulla
conversione del fillochinone in vitamina
K<vgn\ negli
embrioniIntroduzione 11
Parte teorica 13
A)
Considerazionigenerali
sul metabolismo della vitamina K 13 1. Conversione del fillochinone nelle uova fecondate digallina 14
2. Conversione del fillochinone somministrato per os
alle
galline
19Sulla conversione del menadione in vitamina Kq/<.m nel L. terrestris
^2(20)•
B)
Considerazioni generali sul metabolismo della vitamina Knegli
anellidi 241. Conversione del metilnaftochinone nel L. terrestris 24
Parte
sperimentale
27A)
Sintesi dei composti radioattivi 27B)
Derivati 29C)
Materiale da esperimento 29D) Applicazione
dei composti marcati 30E)
Metodi analitici 311. Estrazione e separazione controcorrente 31
2.
Cromatografia
su strato sottile 323. Misurazione della
radioattività
32Sommario 33
Azione di alcune sideromicine e sideramine sul metabolismo di alcuni batteri e sulla sintesi in vitro dell'emina
A)
Considerazioni generali su alcuni rappresentanti delgruppo dei siderocromi 37
1. Azione di alcune sideromicine sul B. subtilis e
sull'E. coli 37
a)
Materiali e metodi 38b)
Risultati 40B)
Considerazionigenerali
sulla biosintesi delle porfirine 46 1. Azione di alcuni siderocromi sulla sintesi invitro dell'emina 47
a)
Materiali e metodi 47b)
Risultati 48Sommario 49
Bibliografia
51PARTE I
SULLA CONVERSIONE DELLA VITAMINA
B^ (FILLOCHINONE)
IN VITAMINAK2(20)
NEGLI EMBRIONI DI POLLOLeer Vide Empty
Introduzione
E' ben noto che un considerevole numero di composti esibisce
proprietà antiemorragiche
nei testsbiologici.
Uno di questi è il metilnaftochinone(noto
anche come menadione o vitamina
K„).
Altri composti affini che possono essere facilmente trasformati in metilnaftochinonenell'organismo
animale - l'aminome- tilnaftolo o vitamina K, per esempio - rappresentano ulteriori casi. Ihaggiunta
a questi
composti
relativamenteidrofili,
esiste anche un gruppo ben definito dicomposti lipofili
quale la vitamina K.(o fillochinone)
e tutta una serie di vita¬mine
K,
isolate dai batteri(Ko/ocy Kof45ì ecc*)- <-)ra>
prescindendo dalla loroattività
che risulta essere - su base molecolare - praticamente la stessa e dal loro comportamento per quanto concerne solubilità e altreproprietà
fisico-chimi¬che,
è utile citare quanto segue. Perlungo
tempo la vitamina K è stata conside¬rata come direttamente partecipe - nel
fegato
- alla sintesi dei fattori che rego¬lano la
coagulazione
del sangue e inparticolare
della protrombina e del fattore VEL Nel corso delle ricerche effettuate da Martius &Nitz-Litzow'
'* 'sulla catena respiratoria fosforilativa è emerso che tutte le sostanze che in vivo agiscono come anti-K
(tra
queste queltipico disaccoppiante
che è il ben notodicumarolo),
agiscono anche come antagoniste moltopotenti
dell'ossidazione fosfori¬lativa » Taleantagonismo
è però
annullatomediante aggiuntadi vitamina Ka talianticoagulanti.
Ciòporterebbe
adattribuire alfillochinone un'azione catalitica nella fosforilazione ossidativa. Tali risultati sarebbero del resto confermati dalfatto che l'alterato rapporto
P/O
che si riscontra nei mitocondri del fegato di polli tenuti a dieta priva di vitaminaK, può
essere normalizzato mediante aggiunta di vitamina K. o K„* •Inoltre,
poiché ilmenadione^
' è ingrado
di rinormalizzare in vivo tutti i sintomi causati da una carenza di vitaminaK,
manon l'alterato rapporto
P/O
invitro,
dobbiamo dedurre che il nucleochinonico,
per esserefisiologicamente attivo,
ha bisogno della sua catena lateralelipofila.
Tale catena che
l'organismo
animale è in grado di sintetizzare ècostituita,
nelcaso della vitamina
Kn/Qny
da 4 unità isopreniche(geranilgeraniolo)
con 4doppi
legami(uno
per ogniunità isoprenica).
Premessociò
e accertato che l'organismo animale è ingrado
diconvertire,
con il concorso della flora batterica intestinaleWl'/W^
jj fillochinone(ma
anche altre vitamineappartenenti
alla serie delleK„)
in vitamina
Ko/ony
c* siamo chiesti: Pu° quest'ultima vitamina formarsi anche in assenza della suddetta flora batterica?La prima parte di queste ricerche svolte utilizzando fillochinone radioattivo
3 1J
(H
nel gruppo metilico del nucleo chinonico e C nella catenalaterale),
ha cer¬cato di dare un'esauriente risposta a tale quesito.
PARTE TEORICA
A)
Considerazionigenerali
sul metabolismo della vitamina KE' opportuno ricordare che gli uccelli e i mammiferi provvedono in ma¬
niera diversa al loro
fabbisogno
di vitamina K. Iprimi,
in virtù della partico¬lare conformazione anatomica dell'intestino crasso, sono prevalentemente assog¬
gettati all'apporto
loro proveniente attraverso il nutrimento(nel
caso di nutri¬mento
vegetale,
alfillochinone).
Imammiferi,
invece, sono ampiamente agevo¬lati in questo compito potendo disporre delle vitamine prodotte dalla ricca flora batterica intestinale. Sulla base dei risultati ottenuti da Billeter, Bolliger
& Martius,(9) appare altamente
probabile
che la produzioneendogena
di vita¬mine K daparte dei batteri
intestinali,
non avvenga al solo fine di renderepiù
o meno
indipendente l'organismo
nel quale essi operano, ma anche nel loro stes¬so interesse. Infatti il
menadione, originatosi
dalla demolizione(operata
dai bat¬teri)
della catena laterale diqualsivoglia
derivato del2-metilnaftochinone,
serveanche per sintetizzare le loro vitamine K. Tali vitamine - sempre del tipo delle K - sarebbero per essi cellularmente specifiche. E' altamente probabile che questa eliminazione della catena laterale
(nei
colombi essa è rintracciabile sotto forma di un estere dell'acidofitanico),
possa essere effettuata da tutta una serie di batteri e non soltanto da quelli K-eterotrofi. Tra questi ultimi è opportuno menzionare il Fusiformis nigrescens, perché rappresenta ilprimo microorgani¬smonoto che necessita vitamina K quale fattore di crescita. Anche per gli orga¬
nismi
superiori,
il metilnaftochinone rappresenterebbe una"provitamina"
essen¬ziale. Se esso sia poi contenuto nel nutrimento sotto forma di
fillochinone,
non ha importanza alcuna. Saranno infatti i batteri intestinali che provvede¬
ranno ad eliminare la catena laterale in posizione
3,
trasformandolo di nuovo in vitamina K„. Tuttavia ciò non esculde che l'eliminazione della catena laterale possa avvenire ad opera di batteri diversi da quelli che presiedono alla sua sin¬tesi. Comunque abbia luogo la formazione in
metilnaftochinone,
solo come taleesso
sarà
"accettato"dall'organismo
animale che lotrasporterà poi,
medianteil torrente
circolatorio,
versoparticolari
strutture cellulari. A livello di queste ultime avverrà poi la trasformazione in vitaminaKo/20ì* *->ra>
essendo statoconfermato
più
volte* ' che il metilnaftochinone viene convertitonell'organismo
animale essenzialmente in vitaminaKn/ony
* lecito supporre che quest'ultima vitaminarappresenti
per esso il derivatopiù
idoneo a soddisfare le sueesigenze fisiologiche.
Moltopiù
difficile sipresenta
il tentativo di far luce suldestino,
nonché sulla funzione esercitata dalle vitamine K. e K„ che non subiscono l'eli¬
minazione della catena laterale.
Appare però probabile
che esse vengano rias¬sorbite come tali e poi
convogliate
nelfegato.
Se poi inquest'organo
di accumu¬lo della vitamina K possa aver
luogo,
inparticolari circostanze,
anche l'elimina¬zione della loro catena
laterale, ciò
resta da stabilirsi. Un tentativo a tal riguar¬do consisterebbe nell1effettuare una serie di ricerche suorganismi assolutamente incontaminati da batteri. Tali
ricerche,
pur richiedendo un'attrezzatura che non era a nostradisposizione,
sonostate ciononostante effettuate ricorrendo all'uso di uova fecondate digallina perché,
tra i materiali presi inconsiderazione,
ci of¬frivanomaggiore sicurezza di
sterilità.
Facendo uso dei dovutiaccorgimenti
atti ad evitarequalsiasi apporto
esterno di fattori contaminanti che potessero compro¬metterne la
sterilità,
abbiamo iniettato a queste uova una piccolaquantità
di fil¬lochinone altamente marcato e analizzato poi i suoi
prodotti
di trasfor¬mazione negli embrioni in via di sviluppo . Alla luce dei risultati ottenuti pos¬
siamo affermare che il fillochinone si
trasforma,
inquesti organismi
inconta¬minati da
batteri,
in vitaminaK2(20).
Talerisultato,
per quantosorprendente,
cilascerebbe supporre che anche negli organismi
adulti,
tale processopotrebbe
essere cellularmente possibile.
Tuttavia, bisogna
anche tenere nel debito conto lediversità
esistenti tra embrioni e organismi adulti.1. Conversione del fillochinone doppiamente marcato nelle uova fecondate di
gallina
L'effettuazione di
queste
ricerche non ha comportato particolaridifficoltà.
La sospensione di una
piccola quantità
di fillochinone altamente marcato(C
nella catena
laterale,
H3nel nucleochinonico),
è stata iniettata nell'albume diuova fecondate di
gallina (particolari
a pag.33).
Le uova, lasciate a tempera¬tura ambiente per 24 ore, sono state normalmente incubate e i
pulcini,
asvilup¬
po
ultimato,
uccisi prima che sgusciassero per conservare ulteriormente le con¬dizioni di
sterilità.
I tessuti da analizzare(sangue, muscoli, fegato,
cuore eintestino)
sono stati rapidamente congelati in azoto liquido e quindi liofilizzatisotto
ghiaccio
secco. Allo scopo di ottenere unaprima informazione sulla natura deiprodotti
di trasformazione presenti neisingoli organi,
questi ultimi sono sta¬ti
sottoposti
ad un'estrazione con etere etilico esente daperossidi;
l'etere eva¬porato gli
estrattilipidici
ottenuti sono stati sottoposti a una separazione controcorrente usando unapparecchio
diCraig
a 35 elementi(Soc. Biihler, Tiibingen)
equale
sistema solvente:eptano-metilglicole.
La
fig.
1raccoglie
i risultati ottenuti dalfegato
di un tale pulcino.flO.
Fig. 1 Curva di ripartizione di un estratto
lipidico
delfegato
di un pulcino sgusciato da un uovo nelquale,
prima dell'incubazione, era stato inietta¬to fillochinone
doppiamente
marcato(H^nel nucleo,
C" nella catena la¬terale).
A destra:attività
del C"*—«—«[corrispondente
a0,3
ug di vitaminaKj/g
di organo secco];
•—•—•attività
del tritioL corrispon¬
dente alla somma di vitamina Ki
(spalla
in corrispondenza della frazione24)
e di vitaminaK2(20) (= °»58 Pg/s
<& organosecco)]
. A sinistra:curve di ripartizione del tritio*—«—«e del
C*4 o—o—odopo
acetilazìone riduttiva delle frazioni 16-22 della primaripartizione.
curva diripartizione
dell'autentico diacetato della diidrovitamina K,2(20)*
Dall'andamento delle curve
rappresentative
della radioattività del tritio e del C14, appare evidente che solo unapiccola
quantità di fillochinone non tras¬formato è presente nel
fegato (massimo
erispettivamente spalla
in corrisponden¬za delle frazioni
23-24).
La restanteparte,
dopoperdita
della catena latera¬le e successivo passaggio a
metilnaftochinone,
ha datoluogo
alla formazione ditmp/n>m
a
\Km
1200
A
eoo
/ \
iOO
1 / \
.--i- 1
\""
1 1 1, ZL..S 10 15 20 25 30 3i
lmp/y eoo
r
\Hw»
i00
200
£-~r'
i i"~7
I""T-h
5 10 15 20 2S 30 3i 10 15 20 25 30 3i
Fig. 2 a - d Curve di ripartizione
degli
estrattilipidici
ottenuti da organi di¬versi di un pulcino
sgusciato
da un uovo che ha ricevuto fillochi¬none
doppiamente
marcato(cfr. fig. 1) a) intestino; b)
muscolipettorali; e)
cuore;d)
sangue;attività
deltritio;
attività
delCl4.
vitamina
K2/2Q\ (massimo
in corrispondenza delle frazioni19/20).
Cosa sia av¬venutodel materialeche costituiva la catenalaterale
è
difficile dadire. Infat¬ti essa non si distacca nell'identico modo riscontrato nel caso dei colombiua)' ',
Nella
fig. 2a-d,
sono raccolti i risultati ottenuti dall'analisidegli
estratti lipidi¬ci di altri organi. Appare evidente che sia il muscolo cardiaco che i muscoli
pettorali,
sono praticamente privi di vitamina IC. Un quadro quasianalogo
ci è offerto dall'intestino. Del tutto diverso appare invece il rapportoK./K„,?0>
nelsangue, doveesso e fortemente spostato infavore del fillochinone. A talpunto è opportuno tenere presente che anche nel
fegato (cfr. fig. 1)
è stato riscontra¬ta la presenza di fillochinone non trasformato in vitamina
Ko/ony
Comeinterpre¬
tare quindi tale particolare
comportamento
delfegato,
quando sappiamo che i suoi omogenati sono perfettamente in grado di trasformare in vitro il metilnafto¬chinone in vitamina
Kg,,,,,*
? In primo luogo potremmo supporre che il fillochi¬none affluito al
fegato
vengaeliminato,
inparte,
direttamente attraverso la bile mentre la restante parte che non ha subito trasformazionealcuna,
verrebbe accumulata in attesa di essere nuovamente immessa nel torrente circolatorio.Ciò potrebbe giustificare
l'alto tenore di fillochinone riscontrato nel sangue. Di¬versamente potremmo assumere che nel
fegato
qualche altrocomposto,
la cui composizione si avvicini molto a quella della vitaminaK2/2f)\,
Quale ad esempiolo stesso
fillochinone,
agisca direttamente e congli
stessi effetti della vitaminaK„/?nv,
purché presente in una concentrazione sufficientemente elevata. In tale ultima alternativaquindi,
ci sarebbe nelfegato
un' azione diretta del fillochinone(o
compostiaffini)
prima ancora che si sia verificata la suatrasformazione in vitamina
Ko/90V Purtroppo,
una verifica sperimentale di ques¬ta ultima ipotesi non è facile in quanto la trasformazione del fillochinone in
quest'organo,
anche se nonparagonabile
a quella riscontrata negli altriorgani,
ha luogo assai rapidamente. In ogni caso
ciò
potrebbe anche rispondere aunapro¬prietà fisiologica
poichénegli
stessi estratti lipidici dell'intestino e del sangue(v. fig. 3a-b),
allorché è stato iniettato metilnaftochinone in sostituzione delfillochinone, gli
embrioni sono stati perfettamente ingrado
di trasformarlo total¬mente in vitamina
K9(20V
O"68** risultati ci confermerebbero ancora una volta come il metilnaftochinone(ma
anchegli
altri compostiappartenenti
alla serie delleK„),
rappresenti il precursore per eccellenza della vitaminaK2/2oy Ciò
non esclude tuttavia che
l'organismo animale,
come del restogià
abbiamo riferi¬to
accetti,
inparticolari circostanze,
anche altri composti che si avvicininoImpt
7600
tiin
\
a
5700 -
3800 i-
1900 5
i
IO ,- i
SÌ5
i
20
i
'r- -¥. *
Imp/r 1000
nin
i
è
7S0
500 250 -
1 i i i , i i '
IO 20 25 30 3i
Fig. 3a-b Curve di
ripartizione degli
estrattilipidici
dell'intestino e del sangue diun pulcino sgusciato daun uovo nel quale era stato iniettato diidromenadione diacetato marcato(H^
nel gruppo metili¬co),
a)
intestino; b) sangue; attività del tritio.strutturalmente alla
Kg/ony
Nella figura 4 sono riportate le curve diriparti¬
zione di un estratto muscolare di
pulcino, (cfr. fig. 2b)
ottenute prima edopo
avere effettuata la caratterizzazione del
prodotto
di conversione del fillochinone.Come risulta in figura
4,
nei muscoli pettorali non si rscontral'attività
del C14 orginariamente presente nella catena laterale del fillochinone. La curva diripartizione corrispondente all'attività
del tritio ottenutadopo
acetilazioneriduttiva,
coincideesattamente conquelladell'autentico diacetato della diidrovi- taminaIC^n)
misurataotticamente; ciò
sta ad indicarci che anche nel muscolo la catena laterale fitilicaè
stata sostituita da quella delgeranilgeraniolo.
D.O.
1
.
Imp/fnm /\,
1.0. -1250
/\ 1
K/ A
2(20).8 .JOOD
/ A
//
II
\
\ \
l \\
a.
\
\£ ti
\ \
1
230
_7S01 V /
it -e
il \
^/
.4 -_S00
II
I
1 / / i
V\
\\
.2 _
ho \
//
1 i
\
1 J _ 1
IO 15 20 25 30 Si-
Fig. 4 Curve di ripartizione dell'estratto
lipidico
della muscolatura di unpul¬
cino sgusciato da un uovo
dopo
applicazione di vitaminaKi
marcata(nel
nucleo e nella catena
laterale).
A destra:•—•—•attività
del tritio incor¬porata nella vitamina
K2(20)
in cui è stato totalmente trasformato il fil¬lochinone. A sinistra: curve di ripartizione della vitamina
K2(20) dopo
acetilazione riduttiva e dell'autentico diacetato della diidrovitamina
K2(20)
misurata otticamente .
2. Conversione del fillochinone doppiamente marcato somministrato per os alle galline
Fermo restando
che,
come del resto dimostrato dai testsbatteriologici,
ilcontenuto intestinale dei pulcini appena sgusciati è risultato perfettamente
sterile,
i risultati
inaspettatamente ottenuti,
maperaltro
confermati attraverso numerosiesperimenti,
ci hanno indotto ad effetuare ulterioriindagini
allo scopo di chiarire quale ruolo possa esercitare questo insolito meccanismo di conversione del fillo¬chinone riscontrato
negli
embrioni dipulcino.
Nel tentativo di risolvere questoquesito,
abbiamo somministrato per os agalline
inperiodo
diattività ovariale,
fillochinonedoppiamente
marcato(H
3 nel gruppo metilico del nucleochinonico,
C nella catena laterale
fitilica),
e ricercato quindi l'ammontare di eventualiprodotti
di trasformazione di detta vitamina sia nel tessuto ovariale che nelle uova in differenti stadi di sviluppo.Dopo
un periodo di 10giorni,
durante il quale le galline avevano ricevuto in totale mg2,25
di fillochinonemarcato,
èstata effettuata l'analisi dei
prodotti
radioattivipresenti negli
estrattilipidici
ottenuti nel modogià
precedentemente descritto. Tale analisi ci ha offerto ilDA.
1.0.
-frp/m/'ii
5000
8 ...iOOO
.6._3000
<n
_|_200C
.1000
/
m.-*B-V-<
Fig. 5 Curve di ripartizione dell'estratto lipidico del tessuto ovariale di una
gallina alla quale era stato somministrato per os fillochinone doppiamen¬
te marcato. A destra:
prodotto
di conversione del fillochinone(=
vit.K2(20) )•
A sinistra: curve diripartizione
dellavit.K2(20) dopo
acetila-zione riduttiva *—*—k e dell'autentico diacetato della diidrovitamina
K2(20V
>attica
residua della catena laterale(C14)
seguente quadro: nel tessuto ovariale
(fig. 5),
è stata riscontrata la presenza della sola vitaminaKg,^ (non
èpiù presente l'attività
del C)
; nell'insieme dellepiù piccole
uova analizzate(ca.
7 mm0 ),
sono stati rinvenuti circa0,40
ug di
K2,20>
assieme a0,28
ug di vitaminaK,
; in un uovo di 14 mm0
circa2,16
ug di~K-2(20)
assieme a0,
42 ug diK^
; in un altro di 19 mm0 0,64
ug diK2(20)
e2'02
?& diKl (cfr* fig> 6)-
Imp/m'm
7500
5000 _
2500 _
0 5 10 15 20 25 30 3i 0 5 10 15 20 25 X 34
Imp/min
10500.
7000
3500 _
Fig. 6
X 34-
Curve di ripartizione degli estratti lipidici di uova di
gallina
in differenti stadi disviluppo
alla quale è stato somministrato per os fillochinonedop¬
piamente marcato durante un periodo di 10 giorni,
a)
uovo di 7 mm0
;b)
uovo di 10 mm0; e)
uovo di 14 mm0; d)
uovo di 19 mm0
; attività deltritio; attività
delC*4.
Le precedenti ricerche di Billeter & Martius(5), hanno messo in evi¬
denza come la vitamina
Kg,,
che si riscontranell'organismo
animaleadulto,
si
origina
unicamente(o
almenoprevalentemente)
'dal metilnaftochinone liberatosi1)
I metodi di indagineusati,
non consentono ancora disciogliere
la riservalegata
all'aspetto quantitativo dellatrasformazione.a opera dei batteri intestinali. Premesso
ciò,
è lecito supporre che la vitaminaK2(20ì
riscontrata nel tessutoovariale,
e quasi sicuramente anche quella riscon¬trata nelle uova ancora in fase di
sviluppo,
provenga dalla fontepoc'anzi
citata.In
realtà
nondobbiamorestare sorpresi da una taleduplice modalità
di conversio¬ne della vitamina K- da
parte dell'organismo degli
uccelli. Essa ci appare senza altro conforme sia alle loro caratteristicheanatomiche,
sia allapovertà
dellaloro flora batterica intestinale. Per
contro,
l'embrione ha tutto il tempo per effet¬tuare,
poco apoco, ipiù disparati
processi di demolizione e di trasformazione servendosi della sua riserva "artificiale" di vitamina K.. Ladomanda,
se anchenell'organismo
dei mammiferi una tale demolizione del fillochinone(ma
anchedegli
altricomposti
appartenenti alla serie delleK2)
possa averluogo,
rimaneda essere chiarita. L'insieme delle ricerche fin qui
effettuate,
non esclude cheun tale processo
potrebbe
essere, anche nell'organismo deimammiferi,
cellular¬mente possibile.
SULLACONVERSIONE DEL MENADIONEINVITAMINA
Kg,^
NEL L. TERRESTRISB)
Considerazioni generali sul metabolismo della vitamina Knegli
anellidiLe
precedenti
indagini hanno dimostrato che negli embrioni di pollo ha luo¬go, anche senza il concorso della flora batterica
intestinale,
la conversione di alcune vitamine K in vitaminaK„,of),.
Talerisultato,
del tuttosorprendente,
ci ha spinti ad effettuare una serie di ricerche suinvertebrati,
le cui esigenzefisiologiche
si discostano nettamente da quelle dei vertebrati fin qui studiati.E' noto infatti da lungo tempo che il sangue dei vertebrati superiori presenta caratteristiche differenze fisiologiche rispetto a quello
degli
invertebrati inferiori.Infatti,
mentre nei primi è stata accertata la presenza di fattori cheregolano
la coagulazione del sangue, nei secondi non è stato ancora
possibile
rintracciarli.Attraverso i lavori di Martius &
Esser1
' condotti su animali vertebrati èemerso che la sintesi di questi
fattori,
richiede la partecipazione di vitamine del gruppo K.Ora,
l'assenza di tali fattori riscontrata nel sanguedegli
inverte¬brati
dovrebbe,
di conseguenza, far escludere non solo lapossibilità
di rinvenire queste vitamine in taliorganismi,
ma anche quella di unaprobabile
trasforma¬zione da parte loro del metilnaftochinone
(o
delfillochinone),
in un prodotto ana¬logo alla vitamina
K0/?n>
o a qualcuna delle altre vitamine appartenenti alla serie delle K„. A tale scopo, abbiamo scelto quale punto di applicazione il sacco celo-3 matico dell'anellide L. Terrestris e iniettato metilnaftochinone marcato
(H
nel gruppo metilico del nucleochinonico).
Successivamente abbiamo ricercatogli eventualiprodotti
di trasformazione sia nellamuscolatura,
sianell'intestino.1. Conversione del metilnaftochinone marcato nel Lumbricus terrestris
L'effettuazione di queste ricerche ha comportato qualche
difficoltà
sia per¬ché la cavità
celomatica,
a causa delle contrazionidell'anellide,
non sempre è stata facilmenteraggiunta,
siaperché,
a causa delle stessecontrazioni,
solo unapiccola
parte della vitamina iniettatapoteva
essere riassorbita.Ciononostante,
èstato
ugualmente
possibile studiare l'effetto delle piccolequantità
di menadioneassorbito grazie alla sua elevata attività
specifica. Dopo applicazione
della vita¬mina
attiva, gli
anellidi sono stati tenuti per tre giorni in un recipiente colmo di terra(prima
di tale periodo non si riscontra alcuna conversioneapprezzabile).
Allo scadere dei tre
giorni,
gli anellidi sono stati sezionati al fine di separareL.2000 I
kafloj
0 5 W 15 20 2S 30 X
Fig. 7 Curve di
ripartizione degli
estrattilipidici
della muscolatura e, rispetti¬vamente,
dell'intestino di un anellide nel cui sacco celomatico è stato iniettato menadione marcato(H^
nel gruppometilico).
A destra: curvadi
ripartizione
del solo intestino ; al centro: curva di ripartizio¬ne della sola muscolatura .
la muscolatura dall'intestino. H materiale
cosi-
ottenutoè stato,
secondo la proceduragià descritta,
subitocongelato, liofilizzato,
estratto con etere e sotto¬posto ad analisi mediante separazione controcorrente
degli
estrattilipidici
nel solito apparecchio diCraig.
La fig. 7raccoglie
i risultati ottenuti da tali analisi.Essi rispecchiano il
comportamento
del menadione in ciascuno dei suddetti tessu¬ti. La
muscolatura,
come indica la curva rappresentativadell'attività
deltritio,
contiene praticamente solo vitamineK2/2Q. (massimo
incorrispondenza
della frazione19),
e tracce di unprodotto
di trasformazionepiù
lipofilo(spalla
incorrispondenza
delle frazioni29/30).
Viceversa,
l'estrattolipidico
dell'intestino contiene solo ilprodotto più lipo¬
filo il cui massimo è ancora localizzato in
corrispondenza
delle frazioni29/30.
Per caratterizzare il
prodotto
di trasformazione che nella muscolaturapresenta
il suo massimo incorrispondenza
della frazione19,
sono state raccolte le fra¬zioni ottenute dalla distribuzione controcorrente dell' estratto
lipidico
da 14 ar
Imp/mh
1,04- 1250
o.8
4-
loooia
e~ o.s-
3 .750
0A-SO0
0J--X0
1 u
ù 5 10 IS 20 25 30 3i. 5 IO 1S 20 25 30 X
Fig. 8 Curve di ripartizione dell'estratto
lipidico
della sola muscolatura diun anellide(cfr. fig. 7).
A destra: prima dell'effettuazione dell'acetilazioneriduttiva;
a sinistra:attività
del tritio dopo acetilazione riduttiva in parallelo conlacurvadi ripartizionedell'autentico diacetato della diidrovitaminaK^T?n,
n—x—x .22 e, dopo effettuata l'acetilazione
riduttiva,
di nuovo sottoposte a tale tipo diseparazione.
La fig. 8raccoglie
le curve ottenute prima e dopo aver effettuata l'acetilazione. Purtroppo dal suddetto diacetato non è stato ottenuto il solo mas¬simo
corrispondente
alla vitamina K2(20)
e localizzato in corrispondenza della frazione10,
ma ancora un altro in corrispondenza della frazione 23. E'proba¬
bile che il secondo massimo corrisponda ad un artefatto. Per
contro,
il massi¬mo
corrispondente
alla frazione 10indica,
con altaprobabilità,
la presenza di vitaminaK„,2Qv.
Sembrapertanto
acquisito che almeno in questiinvertebrati,
abbia luogo la conversione del menadione in vitaminaK2,20>.
Restatuttavia,
peril
momento,
ancora da chiarire quale ruolofisiologico
debba essere attribuito atale inattesa attitudine da parte
degli
anellidi.PARTE SPERIMENTALE
A)
Sintesi dei composti radioattivi14 3
1. Vitamina K.. con C nella catena laterale fitilica e H nel gruppo metilico del nucleo naftochinonico
La sintesi del fillochinone marcato con tritio nel gruppo metilico del nu¬
cleo chinonico
(attività: 1,10-
10Imp/min/pg)
e con C in posizione1',
2'della catena laterale fitilica
(attività: 1,81
• 10Imp/min/ug),
è stata effettuata(1) secondo il metodo precedentemente descritto da Billeterx '.
2. Menadione marcato con H3 nel gruppo metilico del nucleo chinonico
Il menadione marcato con tritio nel gruppo metilico del nucleo chinonico
rità:
3•10Imp/min/ug)è tesi del fillochinone
(v.
fig.17) (attività:
3•10Imp/min/ug)è stato isolato quale prodotto intermedio della sin-
CH3
1.
Zn, AC2O,
Piridina2. Br-succinimide
OAc
^ OAc
1 3
1.
H2
+H2, Pd,
trietilamina 2.LiAlH4
|
3.Ag20
-, H
C-H'
Il
'H
H2'Pd
O
( H-Menadione)
1.BF3-Eterato
2.
Ag20
Li, NHg
liq.14 14 HC =CX*H
H2,
Pd-Pb-Cat.Chinolina
(Fillochinone)
Fig. 9 Rappresentazione schematica della sintesi del menadione e,
rispettiva¬
mente,
del fillochinone radioattivi.B)
Derivati1. Diacetati
I diacetati delle vitamine K ridotte sono stati ottenuti mediante breve riscal¬
damento della sostanza in anidride acetica con zinco in
polvere.
Successivamen¬te la sostanza in esame è stata trattata con poca
piridina
e di nuovo riscaldata per 15' circa su bagnomaria bollente. Dopo raffreddamento è stata ripresa con cicloesano e lavata quindi con acqua finché il pHè
risultatoneutro. Aicompostiradioattivi,
di solitopresenti
inquantità minime, è
stata aggiunta della vitamina inattiva(1
mgca.).
Per la determinazione quantitativa dei diacetati siè
ricorso allo
spettro
di assorbimento(massimo
a 230mu).
D. derivato del fil¬lochinone rimane oleoso a temperatura ambiente
mentre,
da quello dellavitamina
Kn/Zr,\
e statopossibile ottenere,
sebbene condifficoltà,
un diacetatocristallino
(da metanolo)
che fonde a 33 C.2. Riduzione con LiAIH,
I
prodotti
ottenuti dopo acetilazione riduttiva sono stati trattati con una solu¬zione eterea di LiAlH. e una volta riossidati a chinoni mediante aggiunta di
Ag.O, sottoposti
ancora una volta a unaseparazione
controcorrentenell'apparecchio
di Craig allo scopo di riottenere leoriginarie
curve di distribuzione.C)
Materiale daesperimento
1. Uova fecondate di
gallina
Galline bianche di razza
Leghorn
e relative uovafecondate,
ci sono state fornite dallapollicultura
Duttlinger(Neftenbach/Zurigo).
2. Anatre
Sono state utilizzate anatre di circa un anno.
D) Applicazione
ed estrazione dei composti marcati1. Preparazione e
applicazione
nell'uovo della sospensione vitaminicaI composti marcati sono stati
portati
in soluzione mediante aggiunta di un tensioattivo(Cremophor El-BASF),
alcool e acqua distillata sterile. Per la loroapplicazione
nell'uovo è stato praticato nelguscio
un foro di 1 mm circa di dia¬metro,
previolavaggio
con alcool della zona interessata. Usando quindi una co¬mune siringa
(sterilizzatal )
sono stati aspirati ca.1,5
mi di albume e, successi¬vamente,
è stata iniettata molto lentamente la sospensione(sterile)
delle vitami¬ne attive per mezzo di una siringa per turbercoline
(v. fig. 17)
nell'albume dello uovo a unaprofondità aggirantesi
tra i 5 e i 10 mm. Le uova cosi trattate sonostate
incubate,
previa otturazione dei fori concementite,
in unapiccola
incuba¬trice che peraltro è in commercio.
Fig. 10 Punto di applicazione dei composti marcati
2.
Applicazione
per os della sospensione vitaminicaSecondo ilprocedimento
precedentemente descritto,
i composti marcati sono stati portati in soluzione(unica
eccezione:metilglicole
invece dietanolo)
e som¬ministrati,
goccia agoccia,
per os allegalline.
3.
Applicazione
della sospensione vitaminica nel L. terrestrisI composti marcati portati in soluzione sono stati
iniettati,
mediante una siringapertubercoline,
nel sacco celomatico di questo anellide.E)
Metodi analitici1. Estrazione e separazione controcorrente
Gli organi ottenuti
dagli
animali uccisi sono stati trattati nell'identico modogià
descritto da Bill eter*'»*'. Gli estrattilipidici
ottenuti mediante estrazio¬ne con
etere,
sono statisottoposti
a una separazione controcorrentenell'apparec¬
chio di Craig
(sistema
solvente:eptano/metilglicole).
Le misurazioni della ra- dioattivita del tritio e del C14 nellesingole frazioni,
sono state effettuate median¬te un "Packard Liquid
Scintillation-Spectrometer".
Tabella 1
Comportamento
di alcuni composti sottoposti a unaseparazione
contro¬corrente
nell'apparecchio
di Craig. Sistema solvente:eptano-metilgli-
cole. Massimo spostamento delle frazioni:Sostanza F max.
Menadione 7
Fillochinone 24 - 25
Vitamina
K2(2Q)
Fillochinone diacetato
19 - 20
15
Vitamina
K2/20\
diacetatoFitolo
10 16
2,5-difeniloxazolo (PPO)
6 - 72.
Cromatografia
su strato sottileLa
cromatografia
su strato sottile secondoStahl1
, si è rivelata un otti¬mo metodo d'analisi per un'ulteriore conferma della natura dei composti previa¬
mente isolati mediante
separazione
controcorrente(v.
Tab.1).
In partico¬lare essa si è resautile per la
separazione
delle vitamineK2
aventi catene la¬terali insature di differente lunghezza. Nella maggior
parte
deicasi,
permeglio
evidenziare la fluorescenza dei compostiinsaturi,
algel
di silicio è stata aggiun¬ta della fluoresceina. A causa della
irriproducibilità
dei valori delRf,
sono stateaggiunte
sostanze di riferimento per evidenziare meglio la separazione. Per le misurazioni dellaradioattività
incorporata nellemacchie,
è stata seguita la se¬guente
procedura:
la porzione digel
di silicio su cui era localizzata lamacchia,
è stata cautamenteasportata,
versata inflacconcini per laconta,
eluita quindicon una soluzione di PPO in toluolo puro e la
radioattività
misurata allospettro¬
metro Packard.
3. Misurazione della
radioattività
Tutte le misurazioni della radioattività presente nelle sìngole frazioni otte¬
nute con
l'apparecchio
diCraig,
sono state effettuate mediante l'uso di un Tri- Carb Liquid Scintillation Spectrometer della Packard Instrument Co. La Grange- Illinois, dopo che il residuo dell'evaporazione di ognisingola
frazione contenuta in appositiflaconcini era stato ripreso con 5 mi di una soluzione al 3%
di2,
5- difeniloxazolo(PPO)
in toluolo puro. Tutte le sostanze che assorbivano nell'am¬bito delle onde
lunghe
dell'ultravioletto o nell'ambito delle onde corte delvisibile,
provocavano una diminuzione degli impulsi registrati dallo spettrometro(in
inglese:"quenching
effect").
Questainterferenza,
allorché si è resonecessario,
è stata eliminata medianteaggiunta
di uno standard interno. Infatti l'effetto"quenching"
à uguale
alrapporto
tra laradioattività
ulteriore che si riscontra dopo averaggiunto
al campione in esame una determinataquantità
di standard radioattivo e laquantità
di standard radioattivoaggiunta.
SOMMARIO
Nel presente lavoro
è
stato studiato il comportamento della vitamina K.(o fillochinone)
in organismi incontaminati da batteri. Allaluce dei risultati otte¬nuti,
è emerso che ilfillochinone,
allorché iniettato nell'albume delle uova fecon¬date di
gallina,
ètrasformato,
dall'embrione in via disviluppo,
in vitaminaK.,„nv.
Ne deriva pertanto che la trasformazione della vitamina K. in vitaminaK„/9f.v
haluogo,
nei suddettiorganismi,
anche senza il concorso della flora bat¬terica intestinale. Se tale tipo di trasformazione possa avere
luogo
anche nello organismo deimammiferi,
nonpuò
essere per ora escluso. Nel corso di ulte¬riori
indagini,
è emerso che nella stessa vitaminaK2/2Q>
viene trasformato il menadione allorché iniettato nel sacco celomatico dell'anellide L. terrestris. Su quest'altra inattesa trasformazione manca ogni spiegazione che possa chiarire il ruolo fisiologico esercitato dalla vitaminaKg/ooì
m *a^ organismi- Tali risulta¬ti
confermerebbero,
ancora unavolta,
che il ruolo svolto dalle vitamine K e di benpiù complessa
natura che non una semplice e direttapartecipazione
allasintesi dei fattori che
regolano
lacoagulazione
del sangue.Leer Vide Empty
PARTE II
AZIONE DI ALCUNE SIDEROMICINE E SIDERAMINE SUL METABOLISMO DI
ALCUNI BATTERI E SULLA SINTESI IN VITRO DELL'EMINA
Leer Vide Empty
A)
Considerazionigenerali
su alcuni rappresentanti del gruppo dei siderocromiCome e stato precedentemente riportato da altri autori(12), tutte le sostan¬
ze naturali che contengono o che possono
legarsi
al ferro e il cui assorbimento massimo è localizzato tra 420 e 440 mu, sono da considerarsi dei siderocromi.Sotto tale gruppo, sebbenecon
proprietà
fra loroantagoniste,
vengono classificate siale sideramine che le sideromicine. Leprime,infatti, rappresentano
deifattoridicrescita per numerosi microorganismi e si rinvengono, anche se non sempre in rilevanti
quantità,
in molti rappresentanti dellafamiglia
delle actinomicetaceae.Di esse se ne conoscono diverse specie denominate
A, B, C, D., D„, E,
F e G. Caratteristica comune della loro molecola è la presenza in essa di un
complesso del ferro con l'acido trudrossamico. Le
sideromicine,
viceversa, pur contenendo ferro nella loro molecola e quantunque siano state isolate dagli actino-miceti,
sono da considerarsi come sostanze a carattere antibiotico(fernmicma A,, A„, B;
gnsema,albomicina).
Pertanto esercitano uno spiccatoantagonismo
» (13)
verso le sideramine. In
più, è
stata notatav ' in alcuni batteri(B.
subtilis,
B.megatenum,
S. aureusecc.),
l'attitudine a trasformare le sideromi¬cine aggiunte ai loro terreni culturali in sideramine ovverosia, a trasformare un
antimetabohta in un metabolita.
Nel corso degli esperimenti che saranno appresso
descritti,
abbiamo studia¬to l'azione delle seguenti sideramine e sideromicine su alcuni ceppi batterici.
Ferrioxamma B e desfernoxamma B dal gruppo delle sideramine
(=
fattori dicrescita);
fernmicma A e albomicma dal gruppo delle sideromicine(= antibiotici)
e
infine,
dai siderocromi ad azione biologica non ancoranota,
la ferricrisina.1. Azione di alcune sideromicine sul B. subtilis e suil'E. coli
Come abbiamo
precedentemente riportato,
le sideromicine possono essere trasformate da diversi microorganismi in sideramine. Sulla base delle ricerche effettuate da Bachmann &Zahner,
sembrerebbe verosimile che la forma¬zione delle sideramine abbia luogo da una diretta trasformazione delle sideromi¬
cine
(secondo
gli stessi AA. sarebbe da escludersi un'azione mducente daparte
di
quest'ultime). Inoltre,
sempre secondo essi, dalla natura del terreno culturaleusato,
dipenderebbe la resistenza riscontrata nel B. subtilis verso la fernmicmaA: resistenzanon genotipica che scompare usando terreni culturali di diversa natura. Premesso
ciò,
ci siamo chiesti se l'azione svolta dalle sideromicine si estrinsecasse solo sulla crescita batterica e con quale durata. A tale scopo, abbiamo ricercato l'effetto dell'inibizione prodotta medianteaggiunta
di ferrimi- cina A(o
dialbomicina)
sullacrescita nonché sulla sintesi nucleica e proteica delle culture di B. subtilis e,rispettivamente,
E. coli.a)
Materiali e metodiLe curve che rappresentano l'andamento della
crescita,
della sintesi nuclei¬ca e proteica delle diverse culture
batteriche,
sono state ottenute aggiungendo ai terreni culturali soluzioni di sideromicine diversamente concentrate.a)
crescitabatterica: determinazione turbidimetricab)
sintesi nucleica: determinazione dell'acido RNsecondo Schneider e dell'acido (17)
DN secondo Ceriotti ' o lo stesso
cu * (18)
Schneider '.
e)
sintesi proteica: determinazione secondo Folin-Ciocalteau.Batteri: Bacillus subtilis
(ceppo
E. T. H.2016)
e relativa sospensione di spore; Escherichia coli(ceppo
E.T.H.2018);
Bacillus megaterium(ceppo
E.T.H.2053),
gentilmente fornitici dal Dott. Zahner dell'Istituto di Botanica Speciale dell'E.T.H.Terreni culturali sintetici: v. tabella 2.
Misurazioni: le determinazioni turbidimetriche sono state effettuate median¬
te l'uso di un colorimetro
Eppendorf
a 546 mu azzerando su un terreno culturale noninoculato;
la determinazione degli acidi nucleici mediante l'uso di unospettro¬
fotometro Zeiss a 490 mu per l'acido RN e a 660 mu e,
rispettivamente,
595 mu per ilDNA;
la determinazione della sintesi proteica mediante l'uso dello stessospettrofotometro
a 750 mu.Antibiotici: i preparati usati nel corso di queste
ricerche,
ci sono statigentilmente
forniti dall'industria farmaceutica Ciba di Basilea(ferrimicina A,
ferrioxamìna
B)
e dal Dott. Zahner dell'Istituto di Botanica Speciale del Politec¬nico Federale di Zurigo