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Alimentazione e nutrizione umana

Modalità d'esame

Esame orale (durante l'anno ci saranno 8/9 appelli). N.B. All'esame sarà fondamentale saper calcolare il metabolismo basale e l'indice di massa corporea (dispendio energetico).

Argomenti del corso

1. La composizione dell’organismo umano

Introduzione

Il corso tratta di alimentazione e nutrizione umana. La nutrizione fa riferimento a come l’organismo riesce a utilizzare i nutrienti e quanti ne servono. Dal momento che noi però non abbiamo a che fare con nutrienti ma con alimenti, si è sviluppata la branca di scienze dell’alimentazione che spiega come recuperare i nutrienti necessari dagli alimenti.

Che cos’è il corpo umano?

Visione diversa a seconda dell’occhio di chi guarda, che sia un neurologo, un pittore, un medico, un informatico…

Perché ci interessa conoscere il corpo umano?

Perché per mantenere uno stato di salute e avere una funzionalità adeguata, dobbiamo sapere come nutrirlo. Già Ippocrate aveva capito che c’è una relazione stretta tra nutrimento, esercizio fisico e salute. Per mantenere un corpo in salute è necessario un giusto quantitativo di esercizio fisico e cibo. Gli eccessi non vanno bene in quanto creano danni.

Anche Artusi, colui che ha creato il primo ricettario italiano (“La scienza in cucina” fine ‘800) si era reso conto dell’importanza di avere un’alimentazione corretta “Piglia il cibo con misura di due regni di natura” (di due regni significa sia del regno vegetale che del regno animale).

Una cosa che distingue l’uomo dall’animale è che l’animale non può scegliere gli alimenti. Noi invece possiamo sceglierli ed equilibrare la nostra dieta per trovare il giusto miscelamento di alimenti che permetta al nostro organismo di ricevere i giusti nutrienti sia in termini qualitativi che quantitativi (anche l’apporto energetico deve essere adeguato). Possiamo modificare il nostro stato di salute in funzione di quanto e cosa mangiamo.

La composizione corporea

La composizione corporea è determinata da tanti fattori: metabolismo, risposta alla dieta, stato di salute, svolgimento di un’attività fisica adatta… Modificare il proprio peso significa modificare la composizione corporea. Svolgendo attività fisica modifichiamo i muscoli, se non la svolgiamo, l’energia in eccesso accumulata con l’alimentazione viene convertita in grasso e questo ricade sullo stato di salute.

Una composizione corporea corretta, oltre a essere importante per la salute, incide anche sul benessere (un aspetto estetico migliore è sicuramente più gratificante). Conoscere la propria composizione corporea inoltre, permette di:

• Sapere qual è il dosaggio migliore per l’assunzione di farmaci; se ad esempio vogliamo prendere degli steroidi (farmaci che si sciolgono nel grasso), è fondamentale sapere che massa corporea abbiamo per sapere che dose assumere: un soggetto grasso potrà assumere una dose maggiore, un soggetto magro invece una dose minore.
• Sapere quanto si è soggetti agli effetti dell’alcol; l’alcol si scioglie in acqua non nel grasso, pertanto, a parità di peso sarà più predisposta a manifestare meno gli effetti dell’alcol una persona con un minor quantitativo di tessuto adiposo e un maggiore contenuto di acqua. È per questo motivo che le donne, avendo per loro natura un quantitativo di grasso maggiore degli uomini, sopportano meno l’alcol rispetto agli uomini (ovviamente esistono eccezioni e questo non è l’unico fattore che influisce).

2. Variazione dei tessuti con l'età

Come si vede da questa tabella, l’essere umano ha un rapporto diverso tra i vari tessuti in funzione dell’età. Un neonato, ad esempio, ha pochissima massa muscolare, molta cartilagine e poco tessuto scheletrico. Inoltre, in proporzione ha una grossa quantità di cervello (possiede già 1/3 del cervello di un adulto).

Il ratio A/N indica di quanto devono aumentare i tessuti per raggiungere le quantità che si trovano in un adulto medio. (Il cervello è quello che cresce meno, cresce solo di tre volte.)

Facendo delle analisi sul corpo di sette cadaveri sono stati determinati questi valori. Come si può vedere da questa tabella, la quantità di acqua in un individuo è pari al 51% mentre in un altro è del 71%. La differenza è legata alla quantità di tessuto muscolare: le proteine hanno un forte potere di ritenzione idrica. Se eliminiamo dal peso corporeo la % di tessuto adiposo e rapportiamo l’acqua alla massa magra (o massa corporea alipidica = somma della massa di tutti i tessuti presenti nel corpo eccetto quello lipidico) vediamo che la % di acqua nei vari individui è fondamentalmente simile (sempre intorno al 70%).

3. Composizione corporea e salute

Nella tabella riportata qui sotto vediamo come variano le componenti in funzione dell’età. Esempi:

• Il contenuto di lipidi aumenta notevolmente.
• Il contenuto di acqua diminuisce. Più un individuo è giovane più le sue cellule sono in grado di trattenere l’acqua. I neonati hanno quindi grandi quantità di acqua rispetto agli anziani. Trattenere meno acqua è tipico dell’invecchiamento.
• Il calcio aumenta proporzionalmente con l’età (perché aumenta la densità ossea, che raggiunge il massimo intorno ai 20 anni e necessita quindi di grandi quantità di calcio per essere funzionale).
• Il contenuto di azoto aumenta perché è correlato alla massa muscolare (che è piccolissima nel neonato e grande nell’adulto).
• Il contenuto di sodio (catione extracellulare) in teoria dovrebbe ridursi ma nella dieta mediterranea resta abbastanza alto. (La dose consigliata di sodio al giorno sarebbe intorno ai 5 grammi mentre solitamente un individuo medio ne assume più del doppio).
• Il contenuto di potassio (catione intracellulare) invece tende ad aumentare perché è tipico del tessuto muscolare che, abbiamo detto, aumenta con l’aumentare della massa del corpo.

Una composizione corporea corretta dà maggiori probabilità di vita perché garantisce una salute migliore.

4. Il tessuto adiposo

Il grasso presente nel corpo umano può essere diviso in grasso essenziale e in grasso di deposito.

• Grasso essenziale: Quantità di grasso sotto la quale non dobbiamo scendere perché è essenziale per la sopravvivenza delle cellule. Nell’uomo è pari al 3%, nella donna è pari al 12%. La donna ha un quantitativo maggiore rispetto all’uomo perché necessita di adipe attorno al suo sistema riproduttivo. È per questo motivo che se una donna scende al di sotto di quella soglia, può perdere alcune funzionalità, ad esempio riproduttive.
• Grasso di deposito: Grasso in eccesso che viene depositato in alcuni distretti del corpo che possono essere più o meno infarciti (in base a una predisposizione genetica e al sesso). La sua quantità dipende dall’energia in più assunta tramite gli alimenti e che non essendo smaltita viene trasformata in adipe.

Definizioni

• Peso corporeo raccomandato: Peso ideale per evitare l’insorgere di malattie, è infatti il peso sotto il quale dovremmo stare per migliorare la nostra salute.
• Sovrappeso: Eccesso ponderale dovuto al fatto che il tessuto adiposo è in quantità superiore a quella raccomandata dallo standard.
• Obesità: Condizione patologica che si ha quando l’eccesso di peso è superiore al 30% del peso corporeo (necessita l’intervento di un medico).
• TBW: Acqua corporea totale. È indicativa dell’età cellulare e della resistenza che ad esempio uno sportivo può avere.
• BMC: Tessuto osseo.

Modello a due compartimenti

Usualmente si è soliti dividere la composizione corporea in due parti:

• FM: Componente lipidica, massa grassa.
• FFM: Componente alipidica, ossia tutto quello che non è grasso.

Questo sistema permette quindi di calcolare quanta massa grassa abbiamo. Se consideriamo il nostro corpo con il sistema a due blocchi, il nostro individuo è diviso in massa lipidica e alipidica.

Modello a quattro compartimenti

Questo sistema permette di fare un approfondimento ulteriore perché suddivide l’organismo in 4 compartimenti e va ad analizzarli. I 4 compartimenti principali sono: componente lipidica, acqua, tessuto osseo e tessuto muscolare.

Nella massa alipidica abbiamo infatti un certo quantitativo di acqua (d=0,993, l’acqua ha d=1 quando è pura e a T=14°C, all’aumentare della temperatura diventa più leggera e ha densità inferiore mentre più la temperatura si avvicina allo zero più la densità aumenta), una certa quantità di proteine (tessuto muscolare, d=1,34) e una componente minerale e di glicogeno (tessuto osseo, d=3). La massa grassa ha una densità circa uguale a quella dell’acqua, è per questo motivo che più un individuo è grasso più tende a galleggiare.

Se facciamo la media ponderata delle densità vedremo che più o meno abbiamo densità circa uguale a 1. In condizioni fisiologiche normali possiamo fermarci ad analizzare l’organismo solamente con il sistema a due compartimenti, altrimenti si possono fare approfondimenti ulteriori come questo e altri ancora maggiori (anche se in campo nutrizionale ci interessano poco).

Distribuzione del grasso

Il grasso va a distribuirsi in zone preferenziali che variano in funzione del sesso e della genetica. Distinguiamo tre tipi di obesità:

1. Obesità di tipo androide o a mela: Quando il tessuto adiposo si deposita principalmente a livello addominale (è tipica degli uomini).
2. Obesità di tipo ginoide o a pera: Quando la maggior parte del tessuto adiposo si deposita in fianchi, cosce e glutei (più tipica delle donne).
3. Obesità di tipo misto: Ha gli svantaggi e i disagi delle due precedenti.

Le obesità di tipo androide e ginoide differiscono oltre che a livello estetico anche a livello metabolico.

Obesità di tipo androide

Caratterizzata dal fatto che a livello sottocutaneo troviamo poco adipe ma invece tutto l’addome è completamente infarcito di grasso. Significa che il tessuto viscerale ha un turnover molto elevato ma solamente ad aumentare non a cedere.

Problema: Questo grasso viscerale lentamente provoca un appesantimento sempre maggiore del metabolismo e la conseguenza è un aumento della viscosità del sangue, della pressione arteriosa e della probabilità che il grasso si depositi attorno alle arterie. Questo causa quindi ipertensione e problemi legati all’insulina.

Obesità di tipo ginoide

È poco viscerale, la maggior parte del grasso infatti si deposita a livello sottocutaneo ma non va a interessare tutti gli organi interni. È tipica del ciclo riproduttivo femminile. Questo grasso viene più facilmente metabolizzato e usato. Se si mantiene fisso può causare appesantimento nelle gambe e problemi di circolazione ma da un punto di vista metabolico non comporta alcuna difficoltà (il danno è quindi minimo).

In questa immagine di una donna affetta da obesità di tipo ginoide si vede bene che l’adipe presente sia nelle cosce che nella pancia è a livello sottocutaneo mentre è poco presente nelle viscere. In questa immagine di un uomo affetto da obesità di tipo androide si vede invece bene la distribuzione del grasso prevalentemente intraviscerale. Questo grasso risulta molto difficile da smaltire. In generale comunque tutto il grasso che accumuliamo difficilmente viene mobilizzato, questo accade solo in situazioni di emergenza. Prima di consumare queste riserve infatti l’organismo consuma ad esempio il tessuto muscolare.

Metodi utilizzati per definire la composizione corporea

Esistono varie tecniche per definire la composizione corporea. In generale, tutte portano a dei risultati abbastanza vicini alla realtà, alcune hanno un errore più alto altre meno.

1. Densiometria (densiometry reference method)

La densiometria è una metodica relativamente semplice ma che richiede collaborazione da parte dell’individuo. È il metodo di riferimento perché ha il livello di sicurezza migliore, ha infatti un errore relativamente basso. Consente la stima di massa magra e massa grassa a partire dalla densità corporea. Quest’ultima viene misurata applicando il “principio di Archimede” tramite la tecnica della pesata idrostatica. L’individuo viene cioè pesato prima in aria e poi sott’acqua con una bilancia specifica.

Secondo il principio di Archimede: Un corpo o un oggetto immerso in acqua viene spinto in superficie da una forza uguale e contraria al peso del volume di acqua spostato. Questa forza aiuta un oggetto immerso in acqua a resistere alla forza di gravità, per questo motivo un oggetto immerso in acqua riduce il suo peso. Poiché questa perdita di peso equivale al peso del volume di acqua spostato, il volume del corpo può essere calcolato dall’equazione: V = (Pa-Pw)/Dw Dove Pa e Pw rappresentano il peso in aria (aria) ed in acqua (water) rispettivamente e Dw è la densità dell’acqua (che è circa uguale a 1).

Nella metodica di pesata idrostatica convenzionale il soggetto deve immergere il suo corpo completamente nell’acqua mentre effettua la massima espirazione e deve trattenere il respiro e mantenere la posizione corporea per diversi secondi fino a quanto si ottiene il valore del peso corporeo sott’acqua, misurato attraverso una adatta bilancia.

N.B. Al risultato ottenuto bisogna apportare una piccola correzione perché noi non riusciamo con l’espirazione a svuotare completamente i polmoni, se così fosse infatti collasserebbero; pertanto resta al loro interno un volume di almeno 1 lt e resta anche qualche gas a livello intestinale. Al volume ottenuto quindi sottraiamo il volume di aria residua nei polmoni e dei gas intestinali. A questo punto conoscendo il peso e il volume possiamo calcolare la densità corporea (che è massa/volume). Ottenuta la densità si potrà ricavare la % di massa grassa utilizzando una delle formule sotto riportate.

La pesata idrostatica ha come svantaggi che richiede molta collaborazione da parte dell’individuo e non è un metodo che può essere applicato a tutti (chi, ad esempio, non ha una buona acquaticità potrebbe rifiutarsi). Per risolvere il fastidio della pesata idrostatica, è stata quindi creata una variante (chiamata BOD POD) che prevede di calcolare il volume del corpo nell’aria. L’individuo viene chiuso in una piccola camera (dove ha tutta l’aria necessaria per respirare). Il corpo all’interno della camera causa un aumento di pressione, correlata al volume di liquido presente. Per fare i calcoli si utilizza poi sempre una delle formule viste sopra.

N.B. Questo sistema consente di lavorare al max su persone fino a 200 kg. Queste due metodiche quindi si basano sul calcolo della densità del corpo, cambia solamente la tecnica che consente di valutare il volume.

2. Dual energy x-ray (assorbimento di raggi x a doppia frequenza)

Metodo che prevede l’utilizzo di una radiografia con due onde a differente frequenza (una a 44KEv e l’altra a 100 kEV). Le due onde a frequenza differente permettono di dare un’immagine tridimensionale e settorializzata di tutto il corpo. L’intensità dell’energia non è altissima e in questo modo l’analisi può essere fatta più volte senza danneggiare l’individuo. Al contrario delle altre tecniche questa, oltre a dire il quantitativo di massa grassa permette anche di vedere dove si è distribuito il grasso.

3. In vivo neutron (attivazione neutronica)

Questa tecnica va a valutare i singoli atomi. È molto sofisticata e costosa e molto specifica. L’individuo viene messo in una camera e bombardato con neutroni (molecole stabili e non tossiche). Al termine si guarda cosa ha assorbito il corpo: in base alla radiazione emessa si può capire qual è la composizione corporea.

4. Impedenziometria (BIA)

Tecnica che prevede di calcolare la massa grassa sfruttando la resistenza che questa oppone al passaggio della corrente alternata (per evitare l’elettrolisi) nel corpo. Si basa infatti sul fatto che l’acqua presente nel nostro corpo fa passare la corrente mentre la componente lipidica no. Pertanto, calcolando la corrente che passa e quella che non passa, potremo dire qual è la composizione corporea (quanta massa grassa c’è). Gli elettrodi vengono applicati al piede e alla mano meno muscolarizzati (quindi se ad es. l’individuo è mancino vengono applicati al piede e alla mano destra). Il valore ottenuto, cioè quanta corrente passa e quanta no, viene espresso in ohm (Ω) perché è un valore di resistenza. Si procede quindi al calcolo della massa magra e della massa grassa mediante le formule sotto riportate. N.B. Ci sono anche delle bilance che si basano su questo principio, però hanno un’alta probabilità di errore (10-15%).

5. Tomografia computerizzata (TAC)

Radiografia tridimensionale del corpo. Con questa vediamo molto bene le ossa.

6. Risonanza magnetica

Tecnica simile alla precedente ma che si basa su...