Appunti di biochimica della nutrizioneProfessoressa Carla Pignatti

Appunti di biochimica della nutrizione anno 2015

Introduzione

Corso della professoressa Carla Pignatti

Medicina e Chirurgia

Modulo che riguarda la nutrizione e l’alimentazione, c’è un po’ di differenza fra questi due concetti.

Quali sono i determinanti della salute?

Determinanti della salute

• Capitale genetico
• Stile di vita
• Ambiente
• Comportamento
• Medicina
• Nutrizione
• Salute
• Durata e qualità della vita

Ci sono diversi fattori che possono influenzare il nostro stato di salute. Naturalmente il capitale genetico, che ha la prevalenza, per cui nel bene e nel male quello che è scritto nei nostri geni ci può predisporre a una condizione di salute oppure ovviamente a problemi che possono sorgere perché si eredita un gene che ha una certa caratteristica.

Medicina, cioè gli interventi medici, perché il nostro stato di salute dipende anche dalla cura, dalle terapie, dagli interventi di carattere sanitario.

Poi naturalmente lo stile di vita, che è l’elemento chiave perché noi possiamo modulare il nostro stato di salute attraverso uno stile di vita corretto, che riguarda naturalmente l’ambiente, il comportamento, quello che facciamo di bene o di male, e l’alimentazione. Aspetti sono ovvi, il fatto di non fumare, non sta neanche a discuterne, lei si sofferma su due componenti dello stile di vita che sono assolutamente fondamentali, l’alimentazione e l’attività fisica. Questi sono due aspetti che sono strettamente collegati tra di loro perché i benefici dell’attività fisica derivano dal fatto che vengono espresse le stesse proteine che sono bersaglio di alcuni nutrienti, per cui alcuni nutrienti sono utili perché favoriscono l’espressione di certe molecole che ugualmente vengono espresse attraverso l’attività fisica, c’è una relazione estremamente stretta.

Definizione secondo l'organizzazione mondiale della sanità

Per cui dalla definizione capiamo che ci sono delle situazioni che sono più o meno combattive nei confronti dello stile di vita. Stili di vita non adeguati hanno aumentato l’incidenza di certe patologie, patologie cardiovascolari, diabete, l’ipertensione, l’arteriosclerosi, patologie tumorali...

Sono tutte patologie che sono strettamente condizionate dall’alimentazione e dallo stile di vita. Nel rapporto Word Health Statistic pubblicato dalla Organizzazione Mondiale della Sanità nel 2008, le patologie non trasmissibili, strettamente legate allo stile di vita, come:

• Ipertensione e malattie cardiovascolari
• Diabete e sindrome metabolica
• Tumori

stanno progressivamente diventando la più importante causa di morte nel mondo (colpiscono almeno 35 milioni di persone ogni anno, pari al 60% dei decessi), superando le malattie infettive (tubercolosi, malaria, HIV, ecc.). Le patologie cardiovascolari ed i tumori rappresentano, rispettivamente, la prima e la seconda causa di morte sia nel mondo che in Europa ed in Italia. Circa il 30-35% di responsabilità nella patologia tumorale è da attribuire ai fattori dietetici (alimentazione) e per il 30-32% al fumo da tabacco. Vediamo come l’alimentazione possa incidere, sia uno dei fattori che maggiormente incide sullo sviluppo di alcuni tumori, più del fumo addirittura, quindi capiamo come sia importante anche qui intervenire.

Fattori di rischio alimentari per lo sviluppo di tumori

• Alcool: tumori cavo orale, faringe, laringe, intestino, fegato e mammella
• Carni rosse e conservate: tumori esofago, intestino, pancreas, polmone e prostata
• Sale: stomaco
• Grassi saturi: polmone, mammella
• Integratori Beta Carotene: polmone

Malattie del benessere strettamente legate allo stile di vita

• Obesità
• Patologie cardiovascolari
• Diabete
• Ipertensione
• Aterosclerosi
• Steatosi epatica
• Patologie tumorali

Fattori di uno stile di vita positivo

• Alimentazione equilibrata in macro e micronutrienti
• Adeguato apporto di nutraceutici (è una sintesi fra nutriente e farmaco, cioè è un nutriente che può avere una funzione simile a un farmaco, si dice farmaci per le persone sane, sono dei componenti che sono presenti in alcuni alimenti che hanno un ruolo estremamente protettivo, la parola chiave è protezione)
• Attività fisica aerobica prolungata (ho detto che alimentazione e attività fisica sono inscindibili, quella aerobica è quella maggiormente protettiva, non tanto quella in palestra, anche se non è da bandire anzi, però quella aerobica ha una maggiore protezione)
• Protezione da vizi (es. alcool, fumo) (non solo per aumentare la quantità di vita ma anche per migliorare la qualità della vita)
• Protezione da inquinamento
• Socializzazione
• Necessità di uno stile di vita corretto non solo per: aumentare l'aspettativa di vita, ma anche per: migliorare la qualità della vita

Concetto di alimentazione moderna

La moderna alimentazione è vista non più soltanto come una serie di alimenti che servono per supportare la crescita, prevenire patologie che una volta decimavano la popolazione, ma un’alimentazione corretta deve essere anche vista nell’ottica della condizione, cioè di garantire la salute e il benessere, in modo tale che si possa vivere magari a lungo, perché anche il tema dell’invecchiamento è legato a questi aspetti, e soprattutto vivere bene. Allora l’interesse si è sviluppato in questi ultimi anni ed è esploso nei confronti di questi composti, che per altro non sono oggetto dei nostri discorsi, però ovviamente bisogna citarli e inserirli.

Alimentazione e nutrizione: le differenze

Scienza dell’alimentazione

Studia gli aspetti relativi alla composizione degli alimenti e alla loro validità nutrizionale ed è in grado di indicarne le scelte più idonee per soddisfare i bisogni nutrizionali. Studia come sono fatti gli alimenti che noi mangiamo in modo tale che noi possiamo scegliere quelli maggiormente adeguati per soddisfare le nostre necessità nutrizionali.

Biochimica della nutrizione

Studia come vengono utilizzati i principi nutritivi contenuti negli alimenti, le funzioni biochimiche dei nutrienti (energetici e non) e gli effetti dei nutrienti sulla omeostasi metabolica (metabolomica) e sull’espressione genica (nutrigenomica) a livello molecolare. La biochimica della nutrizione va più avanti, cioè studia l’impatto che hanno i nutrienti semplici a livello delle strutture delle nostre cellule e tessuti e le funzioni biochimiche di questi nutrienti semplici.

Sottolinea la parola semplice perché gli alimenti contengono nutrienti complessi o principi nutritivi, principi nutritivi uguale nutrienti complessi, quali sono? Ad esempio nutriente complesso è l’amido, che conosciamo tutti, l’amido è il principio nutritivo o nutriente complesso che è contenuto ovviamente negli alimenti. Però affinché l’amido possa servire all’organismo dev’essere scomposto, perché noi consumiamo l’amido perché abbiamo bisogno di glucosio, pertanto i nutrienti complessi devono per forza essere scissi e trasformati in nutrienti semplici che sono quelli che l’organismo effettivamente può utilizzare. La biochimica della nutrizione studia appunto come vengono utilizzati questi nutrienti semplici una volta che sono stati scomposti. E ci sono appunto due processi che entrano in gioco, il primo è quello di digestione, è il processo attraverso il quale i nutrienti complessi vengono trasformati in nutrienti semplici, e da lì nel nostro intestino, dopo di che si passa all’assorbimento e all’impatto che hanno questi nutrienti semplici sul nostro metabolismo e anche sulla regolazione dell’espressione genica.

Che cosa sono gli alimenti?

Gli alimenti sono sostanze necessarie per la vita dell'uomo. Essi garantiscono quel complesso di processi mediante i quali l'organismo umano si accresce, si riproduce e si mantiene in salute.

Caratteristiche degli alimenti

• Apportare i principi nutritivi (nutrienti complessi) (e ovviamente alcuni di questi nutrienti forniscono energia, vedremo che l’alimentazione serve per fornire anche energia)
• Essere appetibili organoletticamente e digeribili
• Non contenere sostanze tossiche
• Essere fonte, talvolta, di composti bioattivi protettivi (che sono praticamente nutraceutici)

Concetto di nutrienti

I nutrienti: sostanze specifiche, contenute negli alimenti, che devono essere assunte in quantità sufficienti (ben precise) per soddisfare i bisogni dell’organismo. Ricordiamo questi due valori chiave: quantità dei nutrienti e qualità dei nutrienti. Non basta dire ad esempio che abbiamo bisogno del 60% delle calorie totali in forma di glucidi, bisogna sottolineare quali glucidi sono maggiormente utili all’organismo e quali invece bisognerebbe consumare in minor quantità, l’aspetto qualitativo è sostanziale e spesso non se ne tiene conto abbastanza.

Tipi di nutrienti

• Nutrienti essenziali: che non possono essere sintetizzati dall’organismo (aminoacidi essenziali, acidi grassi essenziali, vitamine) (quindi essenziale non vuol dire importante, dipende dalla biosintetizzabilità o meno da parte dell’organismo; sappiamo che ad esempio il glucosio non è un nutriente essenziale però è certo che il glucosio è fondamentale, senza glucosio non c’è vita, ma non è essenziale perché il glucosio noi lo possiamo sintetizzare, a partire da composti intermedi, non siamo bravi come le piante che lo sintetizzano a partire dall’anidride carbonica e dagli inorganici, però possiamo comunque a partire da intermedi e sintetizzare il glucosio, è l’esempio classico, si dice che il glucosio non è essenziale ma è necessario, non si parla di essenzialità ma di necessarietà)
• Nutrienti non essenziali: che possono essere sintetizzati dall’organismo

Poi i nutrienti si dividono in macro e micro. Anche qui non vuol dire che macronutrienti sono delle molecole più grandi e micronutrienti sono più piccole, sì in parte può essere però macro e micro è legato semplicemente al loro bisogno giornaliero. I macronutrienti sono quelli che devono essere assunti in quantità dell’ordine dei grammi. I micronutrienti invece dell’ordine dei milligrammi, microgrammi, cioè in quantità più bassa. I macronutrienti hanno inoltre la caratteristica di fornire energia, per cui sono utili sia perché possono essi stessi arrivare a regolare il metabolismo, essere metabolizzati, anche perché quando sono ossidati possono liberare energia che l’organismo può conservare quando serve per le varie necessità biosintetiche ecc. Quindi i macronutrienti sono macronutrienti energetici.

Funzione dei nutrienti

Macronutrienti energetici

• Glucidi: energetica
• Lipidi: energetica, plastica, regolatrice
• Proteine: plastica, regolatrice (energetica)

Micronutrienti non energetici

• Vitamine: regolatrice
• Sali minerali: plastica, regolatrice

Macronutrienti

Glucidi

(es. amido, saccarosio, glucosio,...) La parola glucide comprende tutto e spesso dobbiamo specificare che tipo di glucide, ad esempio mangiamo la pasta e diciamo che contiene glucide, ma bisogna specificare quali glucidi sono contenuti nella pasta, lo stesso per la frutta che contiene glucidi, bisogna sapere di che cosa stiamo parlando. I glucidi hanno essenzialmente una funzione energetica, i glucidi servono per fornire energia, sono i macronutrienti maggiormente rappresentati nella nostra dieta.

Lipidi

(es trigliceride,...) Ricordiamo che è diverso dire l’alimento, ad esempio l’olio, la carne, e dire nutriente, trigliceride. Chiariamo che gli alimenti solitamente contengono più di un nutriente, però nonostante questo non esiste nessun alimento completo, cioè non c’è nessun alimento che contenga tutti i nutrienti necessari all’organismo nella giusta quantità. L’olio può essere un’eccezione in questo senso perché contiene quasi esclusivamente trigliceridi, al 99,9% è formato da trigliceridi, questa è un’eccezione, però fino a un certo punto perché gli oli contengono anche composti bioattivi, vitamine, quindi questi sono nutrienti. Quindi vediamo che ci sono anche casi particolari ma sono sempre le dimostrazioni che noi ci dobbiamo mangiare un po’ di tutto perché solo in questo modo possiamo introdurre tutti i nutrienti.

Funzioni dei lipidi

Torniamo ai lipidi, esempio i trigliceridi che sono i lipidi che noi maggiormente consumiamo, perché certo possiamo consumare anche un po’ di fosfolipidi, un po’ di colesterolo, ma le quantità sono inferiori. Qual è la funzione dei lipidi? Energetica innanzitutto, sono i macronutrienti che forniscono la maggior quantità di energia, più del doppio per cui bisogna stare attenti a consumare lipidi perché si può andare a esagerare dal punto di vista calorico. Però la funzione dei lipidi non si limita a questo, i lipidi hanno anche una funzione plastica, cioè strutturale, perché alcuni lipidi entrano nelle strutture dell’organismo, i fosfolipidi nelle membrane cellulari,.., e inoltre anche una funzione di regolazione, alcuni lipidi possono essere trasformati nell’organismo in ormoni, ad esempio il colesterolo che è un lipide può dare origine ai cortisoli, agli ormoni sessuali, quindi funzione di regolazione, il colesterolo può dare origine anche alla vitamina D, per cui non è che il colesterolo sia tutto male, certo può creare dei problemi, deve essere tenuto sott’occhio, però è anche importante soprattutto nei giovani deve essere aggiunto perché è indispensabile. Quindi per riassumere i lipidi hanno funzione energetica molto elevata, plastica e di regolazione.

Proteine

Sono sempre dei macronutrienti energetici però il fatto che forniscano energia per le proteine è secondario, noi consumiamo proteine non perché ricaviamo energia dalle proteine, perché per questo ci sono già i glucidi e i lipidi, noi consumiamo proteine perché, e ricordiamo che le proteine sono i principi nutritivi o i nutrienti complessi che nell’organismo vengono idrolizzati in amminoacidi, che sono i nutrienti semplici che noi effettivamente utilizziamo, per cui noi consumiamo proteine perché ricaviamo gli aminoacidi dai quali noi possiamo fare tante cose, possiamo ricambiare le proteine degradate dall’organismo, possiamo creare strutture non proteiche, pertanto noi consumiamo queste proteine perché dagli aminoacidi possiamo ricavare tante altre strutture; e inoltre le proteine hanno funzione prevalentemente plastica perché tutte le strutture dell’organismo naturalmente sono fatte da proteine, tutte le cellule sono formate da proteine, per cui la struttura, la funzione delle proteine è innanzitutto plastica.

Poi c’è una funzione di regolazione, perché sappiamo che molti ormoni sono proteine per cui gli aminoacidi che derivano dalla degradazione delle proteine che noi mangiamo possono essere utilizzati nella sintesi proteica per formare proteine che sono ormoni, che hanno una funzione di regolazione, per formare enzimi, sappiamo che gli enzimi sono proteine. Però fin da ora sottolineiamo un aspetto importante, è bene tener presente che nell’organismo, contrariamente a quello che accade per i glucidi e i lipidi, non si hanno dei depositi specifici per le proteine, le proteine nell’organismo in pratica non possono essere conservate o depositate; sappiamo che abbiamo dei depositi di glucidi che sono il glicogeno, fegato, muscolo, abbiamo dei depositi di lipidi rappresentati dai trigliceridi, nel tessuto adiposo, per cui se noi mangiamo lipidi in eccesso ingrassiamo perché depositiamo, ma intanto che sono lì pazienza, vedremo che talvolta quelli in eccesso possono creare un po’ di problemi, idem il glicogeno, ma le proteine non le possiamo depositare e questo ha una conseguenza molto importante, cioè che se noi mangiamo proteine in eccesso rispetto alle nostre necessità, l’eccesso è trasformato in grasso, per cui ingrassiamo, ma non sarebbe niente in realtà, è che quando gli aminoacidi vengono trasformati in acidi grassi, quindi in trigliceridi, deve essere per forza rimosso il gruppo amminico, che è il debole dell’aminoacido, il problema, e allora questa rimozione del gruppo amminico comporta che sia necessario organizzare tossica, per cui sapete che l’organismo deve smaltirla, per cui c’è un lavoro ulteriore che non è mai positivo a livello epatico e a livello renale, per questo è molto importante prestare attenzione alle necessità proteiche.