Alimentazione e Nutrizione

LE BASI CONCETTUALI DELLA NUTRIZIONE

Poche molecole che messe in modi diversi servono per costituire i mattoncini che ci

costituiscono. E l’insieme di poche costituenti forma una serie di molecole che sono

fondamentali per il nostro organismo; sono fondamentali perché:

- forniscono energia

- forniscono funzionalità (proteine che compongono i muscoli, lipidi che compongono le

membrane plasmatiche)

Senza questi composti chimici che ci danno energia e che possiamo trasformare in altri

composti non esisteremmo.

Come facciamo ad ottenere energia?

Mangiando assumiamo alimenti, che sono composti da molecole che noi riusciamo a

trasformare in energia. Il processo metabolico che ci porta ad ottenere energia è il

catabolismo ossidativo (ossidazione). Attraverso l’ossidazione dei substrati energetici, noi

riusciamo ad ottenere energia.

Gli alimenti sono fatti di nutrienti che vengono degradati in modo tale da poter fornire

energia.

La maggior parte degli alimenti sono costituiti dai tre macronutrienti che possiamo utilizzare

come substrati energetici, cioè da carboidrati, proteine e lipidi; la maggior parte di essi sono

polimeri:

- carboidrati; zucchero, saccarosio (disaccaride)

- proteine, amminoacidi

Il concetto è che noi assorbiamo molecole, che sono polimeri, che la maggior parte delle

volte non vengono assorbiti tal quale ma devono andare incontro ad un processo di

digestione per essere assorbite, e poi una volta assorbite saranno metabolizzate.

Assumiamo l’alimento (alimentazione); quell’alimento è composto da macronutrienti,

proteine, carboidrati e lipidi, che, attraverso processi digestivi viene scomposto all’interno

del lume intestinale in molecole più piccole che possono essere assorbite (assorbimento);

e, una volta all’interno dell’organismo, andranno incontro ai diversi processi metabolici

(produzione di energia o sintesi di altre molecole o altre strutture).

Per utilizzare il substrato energetico, dobbiamo scomporre l’alimento nelle sue subunità;

digerire l’alimento e poi assorbire il nutriente.

Gli amminoacidi, i lipidi o i carboidrati semplici entrano all’interno della cellula e vanno

incontro ad una serie di processi metabolici che sono principalmente di natura ossidativa in

modo tale da produrre energia. Tutti finiranno nel mitocondrio dove avverrà la produzione

di ATP, attraverso la catena di trasporto degli elettroni.

Dalla degradazione delle proteine si ottiene urea, che è tossico e dobbiamo espellere

attraverso l’urina.

In seguito all’ossidazione dei substrati metabolici che servono per produrre energia, a livello

mitocondriale, si ha la produzione di acqua, che dovrà essere rimossa dall’organismo

attraverso la sudorazione e l’urina, per far si che il bilancio idrico avvenga in condizioni

adeguate; lo stesso per la CO prodotta dall’ossidazione dei carboidrati e lipidi e da una

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parte di amminoacidi, anche questa CO dovrà essere escreta dall’organismo attraverso la

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respirazione.

Quello che facciamo è: mangiare alimenti composti da macronutrienti che vengono digeriti

in subunità, che possono essere assorbite per poi andare incontro a diversi processi

metabolici che ci permettono di produrre energia. Come conseguenza di questa produzione

di energia, troviamo sottoprodotti metabolici (ammoniaca, acqua e CO ) che il nostro

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organismo gestisce in modo diverso per espellerli.

Le feci non sono parte integrante di questo ciclo. Le feci sono composte da elementi che

non vengono assorbiti.

L’energia che serve per trasformare una molecole di glucosio in acqua e CO è sempre la

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stessa.

Il nostro organismo fa si che per passare da glucosio alla produzione di energia ci siano

piccoli passaggi metabolici a cui serve una piccola quantità di energia per attivarli; in questo

modo l’organismo riesce a stoccare l’energia (riusciamo ad immagazzinare l’energia

ottenuta dai macronutrienti). Ci siamo evoluti in modo tale che questa reazione avvenga in

maniera molto efficiente, con piccoli passaggi in cui serve una piccola quantità di energia di

attivazione per poi immagazzinare tutta l’energia che viene prodotta.

Serve una piccola quantità di energia perché sennò il processo sarebbe fuori controllo. Se

non c’è un controllo energetico a monte, la reazione avviene in modo spontaneo.

I nutrienti contenuti negli alimenti forniscono energia e di conseguenza gli alimenti

forniscono energia e forniscono anche i componenti strutturali che servono per lo sviluppo

dei tessuti e per la sintesi di molecole che hanno una funzione biologica all’interno del nostro

organismo.

La fisiologia:

I processi vitali sono basati sulle leggi della chimica e della fisica.

All’interno del nostro organismo abbiamo una serie di sistemi, la metà dei quali centrano

molto con l’alimentazione, ma sono comunque tutti collegati a qualcosa che centra con

l’alimentazione; di conseguenza possiamo dire che tutti il nostro organismo è impostato dal

punto di vista dell’utilizzo dei nutrienti:

- sistema cardiovascolare. Lo scopo fondamentale del sistema cardiovascolare è quello

di consentire il trasporto dei nutrienti (ossigeno, CO ) all’interno del nostro organismo;

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certi fenomeni possono, come l’arteriosclerosi, essere collegati ad un deposito di

nutrienti che finiscono lì perché c’è un errore a livello fisiologico e contribuiscono allo

sviluppo della malattia.

- sistema respiratorio. Il sistema respiratorio serve per il trasporto dell’ossigeno ai tessuti

per l’ossidazione dei nutrienti.

- sistema digestivo. Il 95% di tutto avviene nel sistema digestivo, dove vengono digeriti e

assorbiti i nutrienti.

- sistema renale. Il sistema renale serve per espellere dall’organismo gli scarti metabolici

(acqua, ammoniaca, Sali minerali), cioè di rimuovere tutto ciò che non ha più valore

all’interno dell’organismo.

- sistema riproduttivo. Ci deve essere un’adeguata alimentazione per avere un adeguato

sistema riproduttivo (es, supplementazione con acido folico per le donne, negli uomini

un’adeguata alimentazione aumenta le probabilità di riproduzione e migliora anche le

capacità della progenie).

- sistema muscolo-scheletrico. I muscoli sono fatti da proteine, i muscoli anche a riposo

sono tra i principali organi per il consumo di energia all’interno del nostro organismo

(cervello, reni, cuore e muscoli continuano a consumare energia, il 25% dell’energia che

ci serve è dedicata a questi muscoli anche a riposo).

Per quanto riguarda le ossa è importantissimo il calcio.

- sistema nervoso. Il gusto, dal punto di vista nutrizionale, attiva la salivazione e prepara

tutto l’organismo alla digestione di quell’alimento grazie ad un sistema preparatorio (nel

momento in cui vediamo o pensiamo ad un alimento, tutto il tratto gastro intestinale si

prepara per ricevere quell’alimento). La salivazione protegge, lubrifica, il nostro cavo

orale in modo tale che gli alimenti vengano deglutiti in modo più efficace.

Tutto il sistema digerente è collegato, una parte al sistema circolatorio in modo che il

sangue venga caricato di ossigeno dalle arterie e poi venga fuori il sangue pieno di CO

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e di tutti i nutrienti attraverso le vene. Tutto questo è regolato dai processi non endocrini

che vengono controllati principalmente dai nervi.

- sistema endocrino. Tutti gli ormoni coinvolti nella digestione hanno a che fare con il

sistema endocrino.

- sistema immune. Il sistema immune aiuta per il rapporto tra il sistema immunitario e la

flora batterica (il nostro microbiota è un insieme di cellule che interagiscono tra di loro).

I chilomicroni utilizzano il sistema linfatico come una strada parallela a quella che

sarebbe la strada principale, che è il sistema circolatorio, che permette il trasporto dei

lipidi che vengono mangiati a livello alimentare verso il sistema circolatorio.

Tutti questi sistemi sono collegati intrinsecamente aa quello che è la digestione.

Per far si che un nutriente venga utilizzato deve entrare all’interno del nostro organismo; per

entrare nell’organismo il nutriente deve essere assorbito dal nostro organismo. Finché un

nutriente non entra all’interno dell’organismo, non può essere utilizzato.

Omeostasi:

L’omeostasi è l’insieme dei processi che ci porta ad avere tutte le variabili del nostro

organismo all’interno di certi range che ci permettono di svolgere tutte le nostre

funzioni senza compromettere il sistema. Sono meccanismi ci controllo delle variabili con

la finalità di tenere il sistema all’interno di certi range fisiologici che ci permettono di svolgere

tutti i processi senza problemi. Quando le variabili si spostano fuori da quei range fisiologici,

l’organismo deve rimettere quelle variabili all’interno del range; questo viene fatto tutti i

giorni. Se il nostro sistema non è in grado di mettere le variabili all’interno del range

fisiologico si sta male; a livello nutrizionale, se ad esempio la glicemia è scompensata

durante 10 anni, si ha il rischio di diabete di tipo II.

L’omeostasi consiste quindi nel mantenimento della composizione (e del volume e della

temperatura) dei compartimenti interni all’organismo dentro a limiti ben definiti. I processi di

omeostasi si applicano sia a livello cellulare che a livello dell’organismo, ma anche a livello

dei tessuti.

L’omeostasi viene raggiunta attraverso un organismo di controllo, o meccanismi regolatori.

Se la variabile si sposta, deve esserci qualcosa che la rimetta all’interno del range

fisiologico.

Esempio: il glucosio all’interno dell’organismo lo troviamo in una concentrazione che è pari

a circa 4-5 mmol/L a riposo; quando si mangia, la concentrazione di glucosio ematico

aumenta, quando si va sopra a 5 l’organismo attiva i processi omeostatici che devono far si

che il glucosio rientra nei valori fisiologici (4-5). Il meccanismo omeostatico fa si che,

attraverso la sintesi di insulina, la concentrazione di glucosio ematico torna all’interno del

range fisiologico.

Quindi: perturbazione della variabile fuori dai valori range (il glucosio aumenta);

meccanismo omeostatico (in questo caso aumenta produzione di insulina e di conseguenza

si riduce la concentrazione ematica del glucosio).

Questo serve anche per la temperatura: se aumenta la temperatura esterna, il nostro corpo

deve refrigerarci e quello che fa è mandare sangue alla periferia; quando invece la

temperatura esterna diminuisce, il sangue esce dalla periferia per arrivare verso le parti più

interne dell’organismo.

Possiamo definire questo come processo omeostatico a regolazione di feedback negativo.

Se invece la concentrazione di glucosio diminuisce, per esempio va a 3, interviene il

glucagone per lanciare nuovamente su la glicemia (l’insulina porta giù la glicemia, mentre il

glucagone porta su la glicemia).

Questo processo ha però un problema: arriva un momento in cui il sistema si può

compromettere, questa correzione delle variabili alla fine fa si che il sistema ad un certo

momento possa non essere molto efficace; è quello che succede per esempio quando si

parla di insulino-dipendenza.

Feedback positivo è un meccanismo

Il controllo Feedforward: il controllo anticipatorio permette di anticipare i cambiamenti e di

mantenere la stabilità.

Condiziona tutto quello che è la regolazione dei processi digestivi a livello gastrico; inoltre è

legato alla produzione di insulina (la sintesi dell’insulina non è glucosio dipendente e avviene

prima ancora che si instauri la iperglicemia all’interno dell’organismo).

Composizione chimica del corpo:

Gli elementi più importanti del nostro organismo sono il

carbonio, l’ossigeno, l’idrogeno, l’azoto (sono i 4 elementi

principali); sono fondamentali per la produzione di energia e di

molecole fondamentali per l’organismo (trigliceridi, proteine).

Poi abbiamo i minerali che, anche se in concentrazioni basse,

sono comunque fondamentali.

I costituenti organici principali sono i carboidrati, i grassi, le

proteine e gli acidi nucleici.

La composizione di acqua è del 60% nell’uomo adulto e del

50% nella donna adulta.

Come viene distribuita l’acqua all’interno del nostro organismo?

Troviamo acqua all’interno delle cellule, nel fluido interstiziale (tra le cellule) e nel sangue.

Tra queste tre forme in cui possiamo trovare acqua all’interno dell’organismo, quella più

importante è l’intracellulare. La maggior parte di acqua all’interno dell’organismo la troviamo

all’interno delle cellule, perché è fondamentale per garantire una certa turgidità.

Tra il plasma e il fluido interstiziale, il fluido interstiziale è quello che più importante a livello

di contenuto di acqua. Il plasma è la componente minore di acqua che c’è all’interno del

nostro organismo.

Qualche concetto:

Il nostro corpo è fatto di epiteli, è fatto di membrane che sono molto selettive; per far si che

qualcosa entri bisogna che sia in grado di attraversare le membrane e, per attraversare le

membrane, bisogna essere in grado di farlo (non tutte le molecole sono in grado di

attraversare le membrane): la membrana più importante del nostro organismo è la

membrana plasmatica con uno strato fosfolipidico, le molecole devono essere in grado di

superare lo strato fosfolipidico.

Per far si che una molecola si muove da una parte all’altra dell’organismo, bisogna che sia

in grado di farlo e lo farà principalmente sulla base della sua polarità. Oltre alla polarità,

anche il peso molecolare delle molecole incide molto sul loro trasporto.

guardare i sistemi di trasporto

Osmosi: si muove il solvente, che è l’acqua. Quello che fa è far si che la osmolarità del

sistema sia in equilibrio.

E’ un meccanismo che avviene per gradiente di concentrazione del solvente. Riusciamo a

bloccare il passaggio di acqua da una parte all’altra grazie alla pressione osmotica.

Esocitosi: attraverso i vacuoli si liberano delle cose dall’intero della cellula verso l’esterno.

Esempio: l’insulina viene liberata attraverso un processo di esocitosi, viene prodotta

all’interno di certe cellule del pancreas e poi viene rilasciata all’esterno attraverso questi

processi di esocitosi.

Siamo fatti di cellule che devono comunicare tra di loro tramite degli stimoli che, di solito,

sono chimici e che possiamo classificare all’interno di quattro diversi meccanismi di

comunicazione che servono per coordinare tutte le attività coinvolte nei processi digestivi;

di questi quattro meccanismi di comunicazione che troviamo all’interno dell’organismo,

soltanto tre li vediamo in modo attivo in quella che è la digestione. Queste attività di

coordinamento che servono per coordinare i processi digestivi sono legati ad altri

meccanismi di comunicazione: neuroendocrino, endocrino e paracrino, quello per contatto

lo vediamo principalmente a livello del sistema immunologico (non è interessante per i

processi digestivi).

Il sistema paracrino:

Il sistema paracrino è un sistema di segnalazione tra cellule che sono vicine; prevede la

comunicazione tra la cellula di segnalazione e le cellule bersaglio. Questa comunicazione è

mediata dagli ormoni paracrini, o mediatori locali, che sono molecole che servono per fari si

che la cellula che secerne quel mediatore locale sia in grado di comunicare con la cellula

bersaglio, che ricevendo lo stimolo attraverso questo mediatore locale è capace di capire

qualcosa (il capire qualcosa significa che innescherà poi qualche azione).

Una cellula vicina che, secernendo mediatori locali all’interno di quello che può essere il

fluido interstiziale, è in grado di comunicare con un’altra cellula, chiamata cellula bersaglio.

Questi mediatori locali non vanno mai nel circolo sanguigno, vanno rilasciati soltanto nel

fluido interstiziale e comunicano con cellule vicine.

Un esempio classico è l’istamina. L’istamina, tranne in reazioni molto forti di allergie

alimentari severe (shock anafilattico), nello stomaco certi processi coinvolgono questo

processo paracrino dove il mediatore è l’istamina.

Il sistema endocrino:

Il sistema endocrino è il classico segnale di comunicazione tra cellule, in questo caso i

mediatori sono ormoni che vengono rilasciati all’interno della circolazione sanguinea e, di

conseguenza, l’ormone viaggerà per tutto quello che è il sistema sanguineo fino ad arrivare

alla cellula bersaglio.

Non tutti gli organi rilasciano ormoni coinvolti nei processi digestivi (l’ormone più noto tra

tutti è l’insulina, prodotto nelle cellule del pancreas e rilasciate all’interno dell’organismo

direttamente all’interno del sangue, questo ormone viaggerà per tutti i vasi sanguinei e per

certe cellule che esprimono il recettore per questo ormone potrà avere un’azione). Il

concetto è che il corpo rilascia l’ormone, ma è la cellula bersaglio quella che ha la capacità

di interagire con l’ormone, e non tutte le cellule esprimono recettori per tutti gli ormoni (la

selettività che hanno certe cellule per esprimere un recettore o per esprimerne un altro e, di

conseguenza, innescare un certo meccanismo in seguito all’aver ricevuto lo stimolo

dall’ormone).

Le cellule bersaglio riescono ad interagire con l’ormone soltanto se hanno il recettore per

l’ormone. Una cellula endocrina rilascia gli ormoni all’interno del sistema circolatorio, che

arrivano a tutte le parti del corpo agendo soltanto su quelle che hanno espresso il recettore.

Questi due non sono s