Bilancio energetico e la termoregolazione

TERMOREGOLAZIONE

Tutte le cellule del corpo necessitano di energia per svolgere le funzioni

fondamentali per la propria sopravvivenza. Tutta l’energia utilizzata dalle

cellule deriva dall’assunzione di cibo.

L’energia contenuta nel cibo ingerito costituisce l’ingresso di energia per

l’organismo. L’energia proveniente dalla deglutizione chimica dei nutrienti può

essere utilizzata immediatamente o essere immagazzinata nell’organismo.

- Il lavoro esterno è l’energia consumata quando i muscoli scheletrici si

contraggono per muovere oggetti esterni o per muovere il corpo rispetto

all’ambiente.

- Il lavoro interno comprende due tipi di attività che richiedono consumo di

energia: contrazione dei muscoli scheletrici utilizzata per scopi diversi dal

lavoro esterno e tutte quelle attività che consumano energia e che

devono essere compiute continuamente per sostenere la vita.

L’energia contenuta nelle molecole dei nutrienti che non è trasformata in

lavoro è trasformata in energia termica o calore. Tutta l’energia catturata dal

corpo quando viene utilizzata finisce per trasformarsi in calore.

La velocità con cui l’energia viene utilizzata dal corpo durante il lavoro è

definita velocità metabolica= consumo energetico / unità di tempo. È

normalmente espressa in kilocalorie per ora. L’unità di misura dell’energia

termica è la caloria.

La velocità di produzione di calore, varia in relazione a molti fattori come

l’esercizio, l’ansia, il brivido. L’attività del muscolo scheletrico è il fattore che

influisce maggiormente sull’aumento della velocità metabolica.

Il metabolismo basale è una misura del regime minimo del motore umano

ovvero la velocità minima del consumo energetico interno durante la veglia.

Metodi di misurazione del metabolismo basale: Nella determinazione del

metabolismo basale la velocità di produzione di calore può essere misurata

direttamente o indirettamente. Un metodo indiretto efficace, si misura solo la

captazione di O per unità di tempo.

2

Cibo+ O CO + H O + energia (la maggior parte trasformata in



2 2 2

calore)

Secondo questa equazione esiste una relazione diretta tra il volume di O 2

consumato e la quantità di calore prodotta. Questa relazione dipende anche il

tipo di cibo che viene ossidato.

Ci sono dei fattori che influenzano il metabolismo basale ed il principale è

l’ormone tiroideo, quando i livelli di questo ormone aumentano anche il

metabolismo basale aumenta.

L’energia in entrata deve essere uguale all’energia in uscita per mantenere il

bilancio energetico apporto energetico= spesa energetica

Energia negli alimenti= lavoro esterno+ lavoro interno +/- energia

immagazzinata

Sono possibili 3 diverse condizioni:

Bilancio energetico neutro se la quantità di energia contenuta nel cibo

 è uguale a quella consumata dai muscoli per compiere lavoro esterno più

il consumo energetico interno che compare alla fine come calore, allora

l’apporto e il consumo energetico sono bilanciati ed il peso corporeo

rimane costante.

Bilancio energetico positivo se la quantità di energia contenuta nel cibo

 è più grande di quella consumata per compiere lavoro esterno e le

funzioni interne, l’energia introdotta ma non utilizzata viene

immagazzinata nel corpo e prevalentemente nel tessuto adiposo così che

il peso corporeo aumenti.

Bilancio energetico negativo se l’energia proveniente dal cibo è minore

 di quella di cui il corpo ha bisogno in quel momento, l’organismo deve

usare l’energia immagazzinata per far fronte alle richieste energetiche ed

il peso corporeo diminuisce.

Perché una persona mantenga un peso corporeo costante, l’energia introdotta

con il cibo deve essere uguale a quella consumata dall’organismo.

L’assunzione di cibo è controllata prevalentemente nell’ipotalamo

Ci sono alcuni fattori chimici veicolati dal sangue che segnalano lo stato

nutrizionale dell’organismo come il contenuto dei depositi lipidici o il fatto che

si sta assumendo cibo. Il controllo dell’assunzione di cibo dipende

dall’integrazione di molti segnali che forniscono informazioni sullo stato

energetico dell’organismo.

Molteplici segnali molecolari assicurano che il comportamento alimentare sia

sincronizzato con le richieste energetiche. Alcune informazioni sono utilizzate

per regolare l’assunzione di cibo a breve termine contribuendo a regolare

l’entità e la frequenza dei pasti.

La correlazione tra apporto totale di energia e spesa energetica totale è

eccellente se si considerano lunghi periodi. Di conseguenza il contenuto totale

di energia dell’organismo e quindi il peso corporeo resta relativamente

costante nel tempo. L’omeostasi energetica o bilancio energetico è regolata.

Ruolo del nucleo arcuato: NPY e melanocortine

Il nucleo arcuato dell’ipotalamo gioca un ruolo centrale sia nella regolazione a

lungo termine del bilancio energetico sia nella regolazione a breve termine

dell’ingestione di cibo da un pasto all’altro. È costituito da un gruppo di neuroni

disposti a forma di arco situati in prossimità del pavimento del terzo ventricolo.

I segnali di nutrimento o di appetito danno origine alla sensazione di fame. Il

segnale di sazietà insorge quando abbiamo mangiato abbastanza e sopprime il

desiderio di mangiare.

Il nucleo arcuato contiene due gruppi di neuroni che funzionano in maniera

opposta. Il primo gruppo rilascia il neuropeptide Y e l’altro rilascia

melanocortine.

Il neuropeptide Y, uno dei più potenti stimolatori dell’appetito fin ora noti

 induce un aumento dell’indigestione di cibo, promuovendo aumento di

peso.

Le melanocortine sopprimono l’appetito determinando una riduzione

 dell’assunzione di cibo e la perdita di peso.

Questi messaggeri prodotti dai neuroni del nucleo arcuato influenzano il rilascio

dal cervello di neuropeptidi che esercitano un controllo più diretto

sull’assunzione di cibo.

Input regolatori diretti al nucleo arcuato coinvolti nel mantenimento a

lungo termine del bilancio energetico: leptina e insulina

Gli adipociti secernono numerosi ormoni chiamati adipochine che giocano un

ruolo importante nel bilancio energetico e nel metabolismo. Alcune adipochine

sono rilasciate solamente dai depositi di grasso. Una delle più importanti

adipochine è la leptina, un ormone essenziale per la regolazione della massa

corporea normale.

Maggiori sono i depositi di grasso maggiore è la quantità di leptina rilasciata

nel sangue.

Il nucleo arcuato è il principale sito di azione della leptina. La leptina sopprime

l’appetito, riducendo il consumo di cibo e promuovendo la perdita di peso

inibendo il rilascio dall’ipotalamo di NPY che stimola l’appetito e stimolando il

rilascio di melanocortine che sopprimono l’appetito.

Una riduzione dei depositi di grasso e la conseguente riduzione nella

secrezione di leptina determina un aumento dell’appetito con conseguente

aumento di peso.

L’insulina è un altro segnale veicolato dal sangue che svolge un ruolo

importante nel controllo a lungo termine del peso corporeo. Stimola la

captazione, l’utilizzo e l’accumulo di questi nutrienti nelle cellule. Quindi

l’aumento di secrezione di insulina che accompagna l’abbondanza, l’uso e

l’accumulo di nutrienti, in modo appropriato inibisce le cellule che producono

NPY nel nucleo arcuato sopprimendo assunzione di cibo.

Due aree dell’ipotalamo sono riccamente innervate da assoni che provengono

dai neuroni dal nucleo arcuato che secernono NPY e melanocortine. Queste

aree sono coinvolte nel bilancio energetico e nell’assunzione di cibo, sono

l’area ipotalamica laterale e il nucleo paraventricolare che rilasciano

messaggeri chimici in risposta a stimoli provenienti dai neuroni del nucleo

arcuato.

Il primo produce orexine che sono potenti stimolatori dell’assunzione del cibo

mentre gli altri rilasciano messaggeri chimici per esempio l’ormone rilasciante

corticotropine che riducono assunzione di cibo.

Molti messaggeri trasportati dal sangue, prodotti dal tratto digerente o dal

pancreas sono importanti nel regolare quanto mangiamo in un giorno.

Comportamento alimentare a breve termine: secrezione di grelina e

PYY 3.36

Due peptidi importanti per il controllo dell’assunzione di cibo a breve termine

sono la grelina e il peptide YY 3.36 che sono correlati alla fame e la sazietà.

Entrambi secreti dal tratto digerente.

La grelina detta anche ormone della fame è un potente stimolatore

dell’appetito prodotto dallo stomaco e regolato dallo stato di nutrimento che

raggiunge un picco prima dei pasti inducendo le persone a mangiare. Stimola

l’appetito attivando i neuroni dell’ipotalamo che secernono NPY.

Il peptide YY 3.36 rappresenta la controparte della grelina. La secrezione è

prodotta dall’intestino tenue e dall’intestino crasso aumenta durante i pasti e

indica la sazietà.

Un centro situato nel tronco dell’encefalo chiamato centro della sazietà elabora

segnali importanti nella sensazione di sazietà e contribuisce così al controllo

della sazietà ma riceve anche stimoli afferenti dal tratto digestivo.

La colecistochina è uno degli ormoni gastrointestinali rilasciati dalla mucosa del

duodeno durante la digestione di un pasto, è un importante segnale di sazietà

che regola l’entità dei pasti. È secreta in risposta alla presenza dei nutrienti

dell’intestino tenue e facilita la digestione e l’assorbimento di questi nutrienti. Il

senso di sazietà avviene dopo che un pasto è stato consumato ma non ancora

digerito e assorbito.

Il piacere che deriva dal mangiare può rinforzare il comportamento alimentare,

consumare cibi di sapore, odore e consistenza gradevoli può far aumentare

l’appetito e l’ingestione del cibo.

Anche lo stress, ansia, depressione e la noia possono alterare il comportamento

alimentare indipendentemente dalle richieste energetiche.

Le influenze ambientali come per esempio la quantità di cibo disponibile

giocano un ruolo importante nel determinare la quantità di cibo ingerita. Ogni

tentativo di spiegazione generale della regolazione dell’assunzione di cibo deve

tener conto di tutti questi meccanismi volontari che possono rinforzare o

sopprimere i segnali interni che governano il comportamento alimentare.

Termoregolazione

La produzione di calore d