Che cos'è il BH4?

BH4 è il nome molecolare della tetraidrobiopterina. Talvolta è nota anche come saptopterina.

Il BH4 svolge un ruolo fondamentale in vari processi dell'organismo, tra cui la formazione dei neurotrasmettitori (messaggeri chimici del cervello e del sistema nervoso), la sintesi dei lipidi e la produzione di ossido nitrico (NO) – una molecola che contribuisce a migliorare la circolazione sanguigna, come illustrato in una precedente sezione.  

Perché il BH4 è importante?

Il BH4 è un esempio di ciò che in biologia viene definito un«cofattore». Ciò significa che si tratta di una molecola necessaria al corretto funzionamento di un enzima. Gli enzimi sono catalizzatori biologici: accelerano e mediano importanti reazioni chimiche all'interno dell'organismo.

A questo proposito, il BH4 è un cofattore di diversi enzimi fondamentali coinvolti in:

• La produzione dei neurotrasmettitori dopamina e serotonina
• Produzione di ossido nitrico (NO)
• Produzione di lipidi per la comunicazione cellulare e la funzione immunitaria

BH4 e neurotrasmettitori

I neurotrasmettitori sono molecole messaggere chimiche che trasmettono i segnali nervosi da un neurone all'altro attraverso una sinapsi.

La produzione di dopamina e serotonina

Due neurotrasmettitori di cui probabilmente avete già sentito parlare sono la dopamina e la serotonina. Entrambi sono estremamente importanti per la trasmissione dei segnali all'interno delle reti nervose del cervello e dell'intestino.

La dopamina e la serotonina sono esempi di neurotrasmettitori monoaminici (altri esempi sono l'adrenalina, la noradrenalina e l'istamina). Le monoamine derivano dagli aminoacidi: molecole che costituiscono i mattoni delle proteine. Gli enzimi contribuiscono a convertire questi aminoacidi in molecole precursori, che vengono infine utilizzate per formare i neurotrasmettitori monoaminici. È qui che entra in gioco il BH4.

Il BH4 è un cofattore degli enzimi coinvolti nella produzione di dopamina e serotonina.

Nello specifico, la BH4 è un cofattore dei seguenti enzimi:

• TPH (triptofano idrossilasi) – questo enzima converte l'aminoacido triptofano in 5-HTP (5-idrossitriptofano), un precursore della serotonina.

• PAH (fenilalanina deidrossilasi) – questo enzima converte l'aminoacido L-fenilalanina in L-tirosina, nell'ambito del processo di formazione della dopamina.

• TH (tirosina idrossilasi) – questo enzima converte la L-tirosina ( formatasi nella precedente reazione PAH) in L-DOPA, un precursore della dopamina.

Il BH4 è necessario per la formazione della dopamina a partire dall'L-fenilalanina. Anche altri due neurotrasmettitori fondamentali, l'adrenalina e la noradrenalina, derivano dalla dopamina.‍

Come forse saprete, i circuiti cerebrali che utilizzano la dopamina sono particolarmente importanti per le funzioni cognitive superiori, quali la motivazione, l'attenzione e la coordinazione dei movimenti.

La serotonina, talvolta definita «l'ormone della felicità», è un neurotrasmettitore fondamentale per i circuiti cerebrali che regolano le emozioni, l'appetito e il sonno. È importante anche per il corretto funzionamento dell'apparato digerente.

Altri neurotrasmettitori

Oltre ad essere di per sé un importante neurotrasmettitore, la dopamina viene utilizzata anche per la sintesi di altri due neurotrasmettitori: l'adrenalina e la noradrenalina. Entrambi sono fondamentali per il nostro sistema nervoso simpatico, che regola la nostra «risposta di lotta o fuga».  

Allo stesso modo, la serotonina viene utilizzata per produrre un altro ormone, la melatonina. Conosciuta talvolta come «l'ormone del sonno», la melatonina regola i nostri cicli sonno-veglia.

Considerati i meccanismi sopra descritti, il BH4 è quindi responsabile anche, indirettamente, della formazione e della funzione dell'adrenalina, della noradrenalina e della melatonina.

Punti chiave

• Il BH4 è importante per la produzione di dopamina e serotonina
• La dopamina e la serotonina (e quindi il BH4) sono fortemente coinvolte in varie funzioni del cervello e del sistema nervoso, tra cui la motivazione, l'attenzione e la regolazione dell'umore.
• Il BH4 è importante per la produzione di adrenalina e noradrenalina.
• La noradrenalina e l'adrenalina (e quindi il BH4) sono fondamentali per la nostra «risposta di lotta o fuga» e per la risposta all'esercizio fisico.
• Il BH4 è importante per la produzione della melatonina, un ormone che regola il nostro ciclo del sonno.

BH4 e ossido nitrico

Come illustrato in un precedente articolo del blog, l'ossido nitrico (NO) è una sostanza che provoca la dilatazione dei vasi sanguigni (un processo chiamato vasodilatazione) e aumenta l'afflusso di sangue ai tessuti, compresi i muscoli sollecitati dall'esercizio fisico.  

L'ossido nitrico viene prodotto dall'L-arginina grazie all'enzima ossido nitrico sintasi. Questo enzima utilizza il BH4 come cofattore. Di conseguenza, la capacità di produrre NO e migliorare la circolazione sanguigna dipende in larga misura dai livelli di BH4.

Come viene prodotto il BH4?

Il BH4 è sintetizzato a partire dalla molecola GTP (guanosina trifosfato).

Il GTP viene convertito in BH4 in tre fasi, catalizzate (nell'ordine) dagli enzimi GTPCH, PTPS e SR.

Questi enzimi sono codificati, rispettivamente, dai geni GCH1, PTS e SR .

È interessante notare che mutazioni rare in questi geni possono causare una carenza di BH4. Va tuttavia precisato che la carenza di BH4 è una patologia rara e che noi di FitnessGenes non effettuiamo test specifici né forniamo risultati relativi a queste mutazioni poco comuni.

Tuttavia, le varianti più comuni di questi geni, in particolare del gene GCH1, sono associate a differenze più lievi nella capacità di produrre BH4. Noi di FitnessGenes effettuiamo test per individuare queste varianti genetiche (o SNP).

Quali sono le conseguenze di livelli bassi di BH4?

(Nota: non ci riferiamo alla carenza di BH4, una rara malattia metabolica ereditaria caratterizzata da livelli elevati di fenilalanina e da sintomi quali disabilità intellettiva, ritardi dello sviluppo, disturbi del movimento, convulsioni e problemi comportamentali).

Poiché il BH4 è necessario per la produzione di ossido nitrico, livelli bassi di BH4 possono causare problemi di vasodilatazione (allargamento dei vasi sanguigni) e di afflusso di sangue ai vari tessuti. Ciò può avere ripercussioni più ampie sulla salute cardiovascolare.

Dato il ruolo della BH4 nella produzione di vari neurotrasmettitori, livelli bassi di BH4 potrebbero anche compromettere il funzionamento del cervello e del sistema nervoso.

Punti chiave

• Livelli bassi di BH4 possono compromettere la circolazione sanguigna e influire negativamente sulla salute cardiovascolare.
• Livelli bassi di BH4 possono compromettere il funzionamento del sistema nervoso.

Che cos'è il BH2?

Quando la BH4 viene utilizzata nelle reazioni chimiche, viene trasformata in un'altra molecola, la BH2 o diidrobiopterina.

Il BH2 può quindi essere riciclato in BH4. Questa reazione di riciclaggio è mediata dall'enzima QDPR (diidropterina reduttasi).

È interessante notare che un altro enzima in grado di riciclare il BH2 trasformandolo nuovamente in BH4 è la DHFR, coinvolta nel ciclo del folato. Si tratta di una relazione complessa, ma, in termini molto semplici, l'efficienza del ciclo del folato è correlata ai livelli di BH2.

Punti chiave

• Il BH2 si forma quando il BH4 viene utilizzato in reazioni chimiche
• Il BH2 viene riciclato e convertito in BH4

Perché i livelli di BH2 sono importanti?

Il BH2 non è solo un sottoprodotto passivo dell'attività del BH4. Al contrario, il BH2 può agire a sua volta come cofattore. Infatti, il BH2 funge da cofattore per l'enzima ossido nitrico sintasi (NOS), che normalmente produce ossido nitrico (NO).

A differenza del BH4, tuttavia, quando si utilizza il BH2 come cofattore, l'enzima NOS produce invece due molecole nocive: il superossido e il perossido di idrogeno. Si tratta di esempi di radicali liberi, ovvero atomi e molecole altamente reattivi (con elettroni spaiati) che possono reagire con le cellule e il DNA, causando danni.

Fortunatamente il nostro organismo dispone di diverse difese contro tali sostanze, tra cui molecole antiossidanti che catturano e neutralizzano i radicali liberi. I problemi iniziano però a manifestarsi quando i radicali liberi iniziano ad accumularsi. Ciò accade quando la velocità con cui vengono prodotti i radicali liberi supera quella con cui vengono eliminati: un processo noto come stress ossidativo.

Lo stress ossidativo è un processo dannoso associato all'infiammazione, ai danni ai vasi sanguigni e ai nervi e all'invecchiamento.

Per questo motivo, livelli elevati di BH2 (che determinano la produzione di radicali liberi e lo stress ossidativo) sono considerati sfavorevoli. Inoltre, livelli elevati di BH2 possono anche indicare che il BH2 non viene riciclato in misura sufficiente in BH4, con conseguente riduzione dei livelli di BH4.

Punti chiave

• Il BH2 funge da cofattore dell'enzima NOS, responsabile della produzione di ossido nitrico.
• Livelli elevati di BH2 inducono la NOS a produrre radicali liberi dannosi anziché ossido nitrico.
• I radicali liberi possono causare danni alle cellule e al DNA.
• Livelli elevati di BH2 potrebbero essere associati a un flusso sanguigno ridotto.