Appunti del corso di Scienze dietetiche

Verifica in itinere

(Esame) - scritto, a fine maggio (conta 50% del voto, l'altro 50% è dato dai due moduli di medicina interna) con quiz a risposta multipla con calcoli (sì calcolatrice) e una domanda aperta forse.

Medicina interna e scienze dietetiche

Data: 6/03

Circuiti fame-sazietà

La fame e la capacità di resistere al digiuno sono meccanismi potentissimi che hanno consentito alla specie umana di sopravvivere. Chi ha fame pensa solo al cibo, che diventa il pensiero dominante annullando ogni altro fabbisogno, incluso l'aggressività. Questa spinta ha permesso ai nostri predecessori di procurarsi cibo e sopravvivere. Il nostro organismo è fatto in modo da accumulare energia, non disperderla. Oggi questo meccanismo è sfavorevole, poiché nella maggior parte delle aree del mondo non c'è necessità di procurarsi cibo, portando a un aumento dell'incidenza dell'obesità osservata in tutto il mondo.

Storia dell'alimentazione umana

Dal Paleolitico al Mesolitico: l'uomo è stato cacciatore raccoglitore; la disponibilità di cibo era discontinua. Cibo soprattutto proteico, fino a esaurimento preda. Poi digiuno, subentra fame che spinge uomo a cercare nuova preda (250k generazioni).

Col Neolitico: avvento delle prime coltivazioni di campi e prime addomesticazioni animali, portando a maggiore costanza nella disponibilità di cibo (500 generazioni). Dall'avvento dell'agricoltura a oggi sono passate pochissime generazioni (circa un migliaio), e abbiamo meccanismi che regolano fame e sazietà che sono molto precisi.

Meccanismi di fame e sazietà

I meccanismi di reward, controllati da aree cerebrali diverse da quelle dei bisogni fisiologici, ci spingono a mangiare anche se teoricamente siamo in bilancio (sazi).

• Segnali di breve termine: Riceviamo in risposta all'assunzione di alimenti; regolano quanto cibo noi mangiamo.
• Segnali di lungo termine: Legati alle nostre riserve di energia, provengono da tessuto adiposo, da quanto deposito energetico abbiamo a livello corporeo (segnali regolati da peptidi e ormoni).

Questi regolano il bilancio energetico: rapporto tra le entrate (energia) e la spesa energetica (condizionata da una serie di fattori e condizioni); si sposterà verso un aumento delle entrate o delle uscite.

Sazietà: In inglese distinguiamo satiation (ripienezza/fullness) o satiety. La fame la sentiamo quando lo stomaco è vuoto e siamo a distanza dal pasto; lo stomaco in questo caso si contrae (crampi). Si contrae e libera grelina (uno dei più potenti peptidi endogeni, in grado di stimolare l'appetito), trasportata al cervello dove arriva col nervo vago.

Dopo il pasto lo stomaco riesce a dilatarsi fino a 15 volte e accogliere una grande quantità di cibo. Questo determina uno stiramento di specifici recettori di parete che trasmettono il segnale di ripienezza al cervello / ai centri superiori. In seguito svuotamento stomaco e attivazione di cellule altamente specializzate presenti nel tenue, già nel duodeno. Su un villo: troviamo cellule con funzione assorbitiva, cellule enteroendocrine (secernono ormoni). L'intestino ha un ruolo molto importante nei processi metabolici. Rilascia peptidi come: CCK e GLP-1 e peptide YY, stimolati dal contatto della superficie cellulare di specifici recettori con i nutrienti. Rilasciati in presenza di componenti alimentari. La maggior parte di questi peptidi rallentano lo svuotamento gastrico.

Ileal brake: Rallentamento dei movimenti intestinali, trasmette segnale sazietà al cervello (insieme agli altri segnali come liberazioni ormoni e rallentamento svuotamento gastrico). Tutti questi segnali infatti arrivano all'ipotalamo, che ha un ruolo importantissimo nella regolazione di fame e sazietà. Parte venteromediale sazietà; parte laterale stimola la fame. Nucleo arcuato: "centralino", qui arrivano tutti i segnali dal digerente. Le parti che regolano sazietà e fame sono vicini e interagiscono tra loro con messaggi di feedback.

Il centro della fame (parte laterale) produce un peptide con effetto oressigeno, il neuropeptide Y; quello della sazietà (parte mediale) produce un peptide POMC (proopiomelanocortina) che è il responsabile della sazietà. Gli impulsi sono mandati ad altre aree ipotalamiche e cerebrali e determinano i comportamenti alimentari.

Segnali di fame e sazietà

Altri segnali arrivano dalle cellule intestinali e dai nostri depositi di energia (t. adiposo produce leptina, con effetto anoressigenico, cioè induce sazietà). Nelle condizioni di marcata restrizione calorica, deperimento, i livelli di leptina sono molto bassi. La leptina ha anche un effetto sulla fertilità; ad esempio, in caso di anoressia, in mancanza di scorte energetiche, una gravidanza non sarebbe sostenibile (comprometterebbe lo stato di salute della madre stessa e lo sviluppo del feto). Aumenta quando c'è un aumento di tessuto adiposo, per indurre sazietà. Tuttavia in queste persone questo meccanismo non funziona bene; di solito infatti nonostante i livelli siano alti c'è una resistenza alla leptina, per cui funziona meno.

Prima del pasto: i livelli di grelina sono alti e stimolano il centro ipotalamico della fame. Dopo il pasto aumenta la leptina che stimola il centro della sazietà e si ha rilascio POMC. Ci sono molti più ormoni e peptidi che intervengono in questa regolazione.

Anche i batteri intestinali, il microbiota, è coinvolto. Produce sostanze con funzione ormonale, GABA, acidi grassi a catena corta, altre sostanze che vanno a influenzare i nostri comportamenti.

Meccanismi edonistici e del reward

Il piacere del mangiare, va al di là della sazietà. Si accendono aree cerebrali che ci spingono a mangiare, anche se non abbiamo bisogno. Sono aree diverse del nostro cervello (ippocampo, amigdala, corteccia prefrontale). Questi stimoli sono elaborati a livello della corteccia orbito-frontale.

I cibi molto calorici e palatabili sono poco sazianti; invece quelli ricchi di acqua e fibre sono poco palatabili ma molto sazianti. Più si mangia lentamente più si attivano i centri omeostatici che inducono sazietà (infatti ci mettono un po' ad attivarsi).

Obesità e alterazione dei meccanismi

Nelle persone con obesità i meccanismi fame-sazietà sono alterati. C'è una maggiore velocità di svuotamento gastrico. Spesso, soprattutto in casi di obesità, si mangia in modo inconsapevole. Il diario alimentare, per esempio, si sfrutta proprio per aumentare la consapevolezza. Terapia cognitivo-comportamentale; fa leva sui meccanismi della gratificazione agendo sulla corteccia orbito-frontale. A certi alimenti si associano caratteristiche negative (es. fa aumentare il girovita...) e non più positive. Queste persone obese spesso hanno già un disordine alimentare (binge eating). L'abbuffata binge non è piacevole, non appagante, non ci sono i meccanismi di reward. Si mangia qualunque cosa si trovi.

Uso dell'ipnosi (pasto allucinato) - la persona ipnotizzata pensa di aver mangiato e, una volta sveglia, si sente sazia. Studio fatto: la glicemia sale solo dopo il pasto vero, non dopo quello allucinato. La cosa interessante però è che il neuropeptide Y sale normalmente a distanza del pasto reale (es. dopo 90 min), ma nelle persone sottoposte a un pasto finto, il neuropeptide Y non saliva, anche se erano a stomaco vuoto. Vuol dire che ci sono altri centri cerebrali su cui agire per regolare la fame.

Ritmi circadiani

I nostri ritmi sono allineati con i movimenti di rotazione terrestre; abbiamo un orologio pacemaker, che dà il via ai nostri cicli; molte delle nostre attività metaboliche e ormonali oscillano, non sono costanti nelle 24 h. Questo avviene per preparare meglio l'organismo alle attività che deve fare di giorno e di notte, e quindi anche per prepararlo meglio al momento del pasto. L'orologio centrale è localizzato nel nucleo soprachiasmatico e riceve impulsi dalla retina, influenzata dalla luce solare. Gli impulsi arrivano all'orologio centrale e da qui agli organi che contengono anch'essi degli orologi. Questi orologi periferici (geni clock) si trovano in fegato, intestino, stomaco, t. adiposo e sono influenzati dagli impulsi che ricevono dal nucleo soprachiasmatico, ma anche dall'alimentazione.

Ritmo circadiano: dura circa 1 die, circa 24 h, in cui si attivano e inibiscono geni, per poi dopo 24 h tornare alla situazione di partenza. Questi meccanismi sono molto complessi; i primi ricercatori che hanno fatto luce su questa complessità hanno ricevuto il Nobel nel 2017.

Ormoni e ritmi circadiani

Melatonina: prodotta dall'epifisi / ghiandola pineale. Aumenta in concomitanza delle ore serali. Si riduce fino a sparire al mattino. Regola le fasi del sonno.

Ormoni glicocorticoidi (soprattutto cortisolo): prodotti dalle ghiandole surrenali. Il cortisolo ha andamento opposto alla melatonina, con quindi picco diurno e si riduce di notte. Questi ormoni regolano i ritmi circadiani diurni.

Gli orologi periferici sono anche influenzati dall'alimentazione in maniera importante; può infatti sincronizzare o de-sincronizzare l'attività dei geni contenuti in questi organi. Allo stesso modo agisce il microbiota.

Esempio: maggiore forza fisica nel pomeriggio; temperatura e pressione massime verso/dopo le 5 del pomeriggio. Massimo della fame alle 20 (qui si ha un picco di grelina, che aumenta col digiuno; probabilmente era vantaggioso cercare nutrimenti prima del sonno notturno) e minimo alle 4 am (per evitare di svegliarsi durante la notte e garantire il riposo notturno).

Evitare il misalignment (desincronizzazione); sarebbe ideale che i ritmi circadiani siano coordinati con le attività dei nostri orologi periferici. Oggi sappiamo che questa desincronizzazione è correlata con molte malattie croniche.

Regimi alimentari e ritmi circadiani

La dieta mediterranea ha grande pranzo e piccola cena; quella orientale invece ha piccola colazione, pranzo veloce e grande cena. Inoltre, abitudine di fare piccoli spuntini di continuo. Ci esponiamo a una cronica iperglicemia e incremento dei livelli circolanti di lipidi (dannoso!).

Regime alternativo; time restricted eating. Pasto in un intervallo di tempo definito per lasciare almeno 12 h senza consumare pasti.

Il pasto serale: è più svantaggioso dal punto di vista metabolico, è il momento in cui assimiliamo di più. A noi, diversamente dai nostri predecessori, non è più vantaggioso. Inoltre, nelle ore notturne c'è una minore sensibilità all'insulina perché c'è un'interferenza tra i livelli di melatonina e i livelli di insulina. Sarebbe meglio consumare il pasto prima dell'aumento della melatonina, o aspettare a consumare la colazione quando i nostri livelli di melatonina sono ridotti. Questo è teorico, perché ognuno ha un proprio cronotipo.

Anche il nostro metabolismo basale non è costante, ma oscilla durante il giorno. Massimo alle 5 del pomeriggio, minimo nelle ore notturne.

Non rispettare i ritmi circadiani è correlato con l'insorgenza di malattie croniche (es. shift workers), come aumento infarti miocardici, obesità...

Metabolismo

Maggiori scorte di energia nel t. adiposo (grassi); poi proteine, ma non del tutto utilizzabili perché molte hanno funzione enzimatica o strutturale; poi meno dell'1% del peso corporeo è rappresentato dal glicogeno, che è importante nelle prime fasi del digiuno.

Il tessuto adiposo rappresenta circa 14 kg su un uomo di 70 kg; la cellula adiposa non solo è scorta di grasso ma ha anche ruolo attivo.

Trigliceridi (3 molecole ac grassi e 1 di glicerolo); i grassi circolano nel torrente circolatorio complessati a proteine, sotto forma di lipoproteine, dove la componente lipidica è all'interno; il rivestimento è di fosfolipidi.

Principali lipoproteine circolanti:

• Chilomicroni: Contengono i grassi dall'alimentazione; sono grandi, via via le particelle lipoproteiche si riducono di diametro e aumenta la loro densità.
• VLDL, IDL, LDL, HDL: Riduzione progressiva delle dimensioni, incremento densità e linearmente aumenta anche la quota proteica contenuta nelle lipoproteine. I trigliceridi si riducono in quantità progressivamente, mentre aumenta la quota di colesterolo (in particolare colesterolo esterificato).

Il fegato, recuperando componenti proteiche e lipidiche dai chilomicroni e sintetizzando colesterolo, rilascia in circolo le VLDL, che si trasformano ad opera di specifici enzimi (lipoproteina lipasi) in LDL. Queste veicolano la maggior quota di colesterolo non esterificato. Parimenti, in circolo avviene la maturazione delle lipoproteine più dense (HDL) da forme nascenti a forme mature, che acquisiscono dalle altre lipoproteine, componenti proteiche. Le LDL per la loro elettronegatività attraversano la parete dei vasi e si posizionano nello strato sotto intimale (tonaca media). In eccesso di colesterolo LDL c'è accumulo di queste nelle parete. Quelle piccole HDL invece lo rimuovono dalla parete del vaso e lo conducono al fegato dove viene metabolizzato. Le uniche che devono essere elevate infatti sono le HDL, tutte le altre (non HDL), se elevate, sono negative.

Colesterolo totale - HDL = non HDL

(Colesterolo totale - HDL - trigliceridi) /5 = LDL

Arteriosclerosi o aterosclerosi

Il colesterolo si deposita sulla parete del vaso e questo comporta una risposta infiammatoria. La risposta infiammatoria non sempre è benefica; in questo caso infatti contribuisce solo a peggiorare il danno. LDL è nella parete del vaso e si ha attivazione cellule infiammatorie, i macrofagi, che migrano nella parete del vaso per fagocitare le LDL. Questo meccanismo non funziona perché i macrofagi si trasformano in grandi cellule schiumose, che peggiorano il deposito di materiale estraneo nella parete (placca aterosclerotica), che è formata, oltre che dalle LDL, da cellule infiammatorie che si accumulano nella parete del vaso.

La situazione più estrema a cui si arriva è il blocco totale del vaso con la formazione della placca fibrotica. Nelle prime fasi di accumulo di colesterolo sull'endotelio, la persona si renderà conto, in condizioni di sforzo, di necessitare di un aumentato flusso sanguigno, provando dolore es. al petto se si tratta di coronarie (angina pectoris); nelle gambe invece, in seguito a corsa o camminata, claudicatio intermittens. Se è una carotide, fase transitoria di perdita di funzioni (TIA). Se l'arteria è invece totalmente chiusa, dolore retrosternale con sensazione di peso irradiato a collo, dorso = infarto miocardico, anche a riposo. Il tessuto che non riceve sangue va in necrosi. Se si tratta di un'arteria di una gamba = ischemia acuta della gamba. A livello cerebrale, ictus.

Correlazione diretta tra aumento colesterolo LDL e rischio placca aterosclerotica.

Metabolismo del glucosio

Glucosio: fabbisogno di circa 200 g al giorno. L'insulina è il principale ormone che ne regola il metabolismo. Altri ormoni hanno effetto opposto all'insulina (ormoni della controregolazione: glucagone, ormone crescita, cortisolo, epinefrina).

Pancreas: con la testa si incastra nel duodeno, è formato da un dotto pancreatico che riversa nella seconda porzione del duodeno gli enzimi pancreatici della digestione (parte esocrina, più esterna). Ha poi una componente endocrina molto importante nella parte interna/centrale - isolotti del Langherans. Il 75% delle cellule endocrine del pancreas produce insulina, un 20% glucagone. E poi altri peptidi meno rilevanti.

Muscolo, fegato, tessuto adiposo: sono i tre organi che hanno a che fare col nostro metabolismo. La sarcopenia (carenza del muscolo) è molto grave. Ruolo molto importante nel metabolismo.

L'insulina aumenta anche la sintesi di lipidi e proteine (effetti anabolici/anabolizzanti). Ormone della sazietà come la leptina. È regolata da una serie di fattori molto complessi. Il suo antagonista è il glucagone, che svolge l'effetto opposto favorendo l'aumento del glucosio.

A seconda che prevalga la produzione di insulina o degli ormoni della controregolazione si avrà una maggiore o minore glicemia. Questo dipende dai momenti di pasto o di digiuno.

Fasi metaboliche

Post prandiale: Fino a 8 h dopo il pasto.

Post assorbitiva: 8-16 h dopo il pasto.

Digiuno prolungato: Più di 24 h dopo il pasto.

Dopo il pasto prevalgono i processi anabolici; allontanandosi si riducono i livelli di insulina e aumenta il glucagone e si entra in fase sempre più catabolica. Dopo 8 h di digiuno si ridurrà la sintesi proteica, aumenta la glicogenolisi e parte la neoglucogenesi (gluconeogenesi). Il primo effetto è la glicogenolisi; sparisce dopo 24 h perché si esauriscono le scorte (il glicogeno è l'1%, è poco). Dopo 72 h si riduce progressivamente anche la gluconeogenesi. I principali precursori infatti sono gli aa, quindi si dovrebbe attivare la proteolisi portando a perdita di massa muscolare. Questi processi hanno un alto costo, per cui nelle prime fasi del digiuno aumenta la spesa energetica. Si ha anche perdita di azoto che deriva dal catabolismo degli aa. Andando a dosare l'azoto urinario si può misurare quanto una persona sia catabolica (azoturia nelle 24 h maggiore 15 g/die).

Dopo 72 h di digiuno l'insulina è molto molto bassa, ma aumentano di molto gli altri ormoni della controregolazione. I trigliceridi sono scissi in acidi grassi e questi ossidati in acetil-CoA, che in eccesso non può essere usato tutto in Krebs, ma due formano l'acetoacetato, poi trasformato in beta idrossibutirrato (principale corpo chetonico circolante e acetone). I chetoni sono infatti nutrienti, ed essendo di derivazione lipidica forniscono un maggior apporto calorico, e il nostro cervello può usarli al posto dello zucchero. Sceglie in base alle concentrazioni predominanti. Di solito predomina lo zucchero, ma a digiuno i livelli diventano competitivi.

Perdita di peso e metabolismo

Chi perde peso ha anche una riduzione della spesa energetica; per chi è a dieta e vuole perdere peso non è positivo. Infatti, ogni calo di peso viene percepito dal nostro organismo come malattia. È indispensabile sempre abbinare dieta ed esercizio per non perdere massa muscolare, altrimenti si va incontro a cicli che fanno perdere e recuperare peso di continuo. Questo è pessimo, va a compromettere i...