Una sezione istologica del ventricolo sinistro di un maschio di 28 anni deceduto mostra la classica necrosi della banda di contrazione del miocardio. I campioni biologici confermano la presenza di cocaina e metaboliti. L'attività di quale dei seguenti enzimi era molto probabilmente aumentata nelle cellule miocardiche del paziente poco prima della sua morte?
Fosfoenolpiruvato carbossichinasi
Fosfofruttochinasi-1
Piruvato deidrogenasi
Succinato deidrogenasi
La cocaina provoca la necrosi delle bande di contrazione bloccando la ricaptazione della norepinefrina, con conseguente eccessiva vasocostrizione dei vasi coronarici, che porta all'ischemia e all'infarto del tessuto cardiaco. In queste condizioni patologiche, le cellule del miocardio passano al metabolismo anaerobico e quindi la glicolisi diventa l'unica fonte di fosforilazioni a livello del substrato ATP da parte della fosfoglicerato chinasi e della piruvato chinasi. La fosfofruttochinasi-1 (PFK-1) è l'enzima limitante la velocità della glicolisi e la sua attività verrebbe quindi aumentata. La fosfoenolpiruvato carbossichinasi è un enzima regolatore della gluconeogenesi, che è indotta da coisolo, epinefrina e glucagone. Funziona nella sintesi epatica del glucosio quando i livelli energetici derivanti dalla beta-ossidazione degli acidi grassi sono adeguati. La piruvato deidrogenasi produce acetil-CoA dal piruvato e dal coenzima A, collegando la glicolisi e il ciclo di Krebs. Richiede 5 cofattori, tra cui NAD e FAD, che non verrebbero più prodotti dal traspo di elettroni in condizioni ipossiche, diminuendone l'attività. La succinato deidrogenasi è un enzima chiave del ciclo di Krebs, producendo un equivalente ridotto di FAD da alimentare nella catena di trasporto degli elettroni. È noto anche come Complesso II. Il ciclo di Krebs funziona solo se l'ossigeno è in concentrazioni adeguate poiché è regolato dai livelli di NADH, che viene consumato dalla catena di trasporto degli elettroni solo se c'è abbastanza ossigeno. L'assenza di ossigeno porta ad un accumulo di NADH e ad una conseguente diminuzione delle attività enzimatiche del ciclo di Krebs. Rif: Bender D.A., Mayes P.A. (2011). Capitolo 20. Gluconeogenesi e controllo della glicemia. Nel D.A. Bender, K.M. Botham, P.A. Weil, PJ Kennelly, RK Murray, V.W. Rodwell (a cura di), Biochimica illustrata di Harper, 29e.