Biochimica degli alimenti (Ghidoni)

Biochimica degli alimenti

Infiammazione (flogosi)

Infiammazione è un meccanismo di difesa non specifico innato, che costituisce una risposta protettiva, seguente all'azione dannosa di agenti fisici, chimici e biologici. Il suo obiettivo finale è eliminare la causa iniziale di danno cellulare o tissutale, nonché avviare il processo riparativo.

Protagonisti dei fenomeni infiammatori

• Macrofagi: inglobano nel loro citoplasma particelle estranee e le distruggono (fagocitosi).
• Cellule dendritiche (DC): sono cellule APC (Antigen-Presenting Cell) specializzate nella cattura di antigeni. Inducono risposte immunitarie verso i patogeni, istruiscono il sistema immunitario a riconoscere ciò che appartiene all'organismo e ciò che è estraneo e determinano una risposta immunitaria specifica primaria e una memoria immunologica. Le DC si attivano quando sono a contatto con l'antigene, lo internalizzano per fagocitosi e migrano verso i linfonodi o la milza, dove espongono l'antigene sulla loro superficie e stimolano i linfociti T helper.
• Mastociti: intervengono nella genesi delle reazioni allergiche, di ipersensibilità e anafilattiche. Sulla superficie di queste cellule sono presenti i PRRs (Pattern Recognition Receptors), ossia specifici recettori che si legano a strutture molecolari specifiche presenti sul microbo e attivano una trasduzione del segnale intracellulare che scatena una risposta effettrice.

I fenomeni elementari che costituiscono la risposta infiammatoria comprendono vasodilatazione e aumento di permeabilità, che portano al passaggio di liquidi dal letto vascolare all'edema e infiltrazione leucocitaria nell'area di lesione.

Dopo il contatto con i loro ligandi, i PRR scatenano due diverse vie di segnalazione:

• Attivazione di NF-kB: un fattore di trascrizione eterotrimerico si sposta nel nucleo e media la trascrizione di proteine coinvolte nella sopravvivenza cellulare e nella proliferazione, nella risposta infiammatoria e nella funzione anti-apoptotica.
• Attivazione del TNFa (fattore di necrosi tumorale): viene rilasciata una grande quantità di TNFa dopo il contatto del macrofago con un lipopolisaccaride e provoca i segni dell'infiammazione.

Gli AG, in particolare, hanno un effetto diretto sull'infiammazione poiché, essendo idrofobici, possono attraversare la membrana e intervenire nella modulazione del segnale: EPA produce la resolvina, che riduce l'infiammazione; i PUFA hanno un effetto antinfiammatorio, utile nel prevenire le malattie cardiovascolari e garantiscono la massima efficienza delle membrane cellulari; DHA ed EPA hanno un'influenza positiva a livello dei macrofagi perché bloccano i fattori trascrizionali che sono alla base del processo infiammatorio e influenzano la risposta a livello dell'adipocita. Nell'infiammazione, le citochine comportano un aumento del tessuto adiposo e gli permettono un maggior immagazzinamento del Glu circolante nel tessuto adiposo, quindi una minor insulino-resistenza e uno stato infiammatorio ridotto.

Inoltre, gli AG riducono il NF-kB e bloccano le citochine prodotte per effetto NF-kB, proteggono i “bersagli” delle citochine e diminuiscono a livello del DNA la produzione di citochine.

Curcumina

La curcumina (C₂₁H₂₀O₆) è in grado di prevenire la formazione di radicali liberi e di neutralizzare i radicali liberi già esistenti; ha attività anticoagulante, antitrombotica, antipertensiva, antinfiammatoria, antidiabetogena, ipocolesterolemizzante, antiossidante, antivirale ed epatoprotettiva. È stato dimostrato inoltre che riduce apoptosi e infiammazione e che, riducendo gli stati infiammatori, sfavorisce lo sviluppo del tessuto adiposo ed è inversamente correlata all'obesità.

Biochimica della fase digestiva

Classi di alimenti fondamentali

Dal punto di vista metabolico le classi di alimenti fondamentali in cui si ha la trasformazione di materia in energia sono: glucidi, lipidi e proteine.

Glucidi (C_nH_2nO_n, 4kcal/g)

Possono essere:

• Monosaccaridi
• Oligosaccaridi: disaccaridi (lattosio, Gal + Glu scissi da lattasi, e saccarosio, Glu + Fru scissi da saccarasi) e trisaccaridi (raffinosio, non vengono digeriti perché manca l'enzima -galattosidasi a livello dell'intestino; si trovano soprattutto nei legumi, dove fermentano)
• Polisaccaridi: amido, costituito da amilosio e amilopectina tramite legami α_1,4 e α_1,6 (rotti dalla α-glucosidasi) e si trova in semi dei cereali, pasta, pane, patate e legumi; glicogeno e cellulosa, costituita da monomeri di Glu e da legami non viene digerita perché non si ha la β-glucosidasi.

Con il processo digestivo vengono smantellati i carboidrati complessi in carboidrati semplici per favorire l'assorbimento delle molecole.

Digestione: in bocca c'è l'α-amilasi che rompe i legami α-glucosidici. Questo enzima ha un pH ottimale vicino al neutro, quindi, quando il bolo arriva a livello dello stomaco (pH acido), si ha solo una minima idrolisi chimica del legame dovuta all'acidità dello stomaco. A livello intestinale, l'α-amilasi pancreatica prosegue la digestione dell'amido, ma non lavora sui legami esterni, quindi rimangono disaccaridi e trisaccaridi, che vengono rotti da disaccaridasi e trisaccaridasi specifiche. Il Glu deve essere importato nelle cellule intestinali e rilasciato in circolo.

Problemi digestivi

Intolleranza al lattosio: la lattasi è un enzima inducibile; le persone intolleranti hanno crisi intestinali con diarrea perché il lattosio è uno zucchero fortemente idratabile, non viene digerito e permane nell'intestino, richiamando acqua da tutti i tessuti, quindi fermenta e si ha la diarrea.

Galattosemia: malattia metabolica che manda Gal in circolo e non riesce a convertirlo in Glu, perdendo metà dell'energia che deriva dal latte.

Con l'alimentazione si ha un'elevata concentrazione di Glu a livello intestinale e bassa a livello ematico, quindi il Glu passa nel sangue per gradiente di concentrazione; lontano dai pasti, quando non si ha Glu a livello intestinale, intervengono dei trasportatori specifici che lavorano con una pompa Na-K per portare il Glu al sistema ematico.

Secondo le linee guida dell'OMS, la percentuale di carboidrati da introdurre con la dieta è del 60-65%.

Lipidi (9kcal/g)

Sono molecole poco solubili e idrofobiche (più è lunga la catena e più sono idrofobi) e hanno un alto potere calorico perché hanno un'elevata capacità di essere ossidati. I lipidi assunti con la dieta sono fondamentalmente TG e sono contenuti in oli, semi, frutta secca, frutti tropicali, pancetta, lardo, maiale, latte intero (3%) e formaggi stagionati.

Digestione: rottura dei legami esteri tra glicerolo e AG. Nella saliva, la lipasi salivare effettua una minima attività enzimatica e, essendo il legame estere resistente all'idrolisi acida, quando il TG arriva nello stomaco non viene alterato. Nell'intestino interviene la lipasi pancreatica, ma non riesce a svolgere la propria funzione perché il TG si sottrae all'acqua; nella bile ci sono acidi e sali biliari che, quando assumiamo cibo, vengono riversati nell'intestino e inglobano il TG in micelle miste; grazie alla peristalsi intestinale, che consente di unire sali e acidi biliari con i TG, e alla colipasi, che permette l'esposizione del TG dalla micella, la lipasi pancreatica può svolgere la propria funzione. La lipasi pancreatica, però, riesce a rompere solo due dei tre legami esteri del TG (posizione 1 e 3), allora interviene la transferasi che sposta l'AG 2 in posizione 1, così da poter essere idrolizzato e digerito.

Coloro che hanno i calcoli biliari hanno problemi di digestione dei lipidi perché queste pietruzze si inseriscono nel dotto biliare e impediscono il passaggio della bile.

Colesterolo

Il colesterolo è una molecola organica esclusivamente di origine animale, costituita da quattro anelli condensati, non viene usata per scopi energetici né ossidata o metabolizzata. Viene assunto in forma libera (-OH libero) ed esterificata (-OH si lega ad un AG e diventa ancora più idrofobico), l'unico gruppo polare è –OH, per il resto è una molecola idrofobica. Digestione: l'AG viene rimosso e il colesterolo libero viene assorbito in modo inversamente proporzionale alla quantità assunta.

Assorbimento: il colesterolo e AG passano nella cellula intestinale, ma non possono essere mandati in circolo perché sono insolubili; allora AG e glicerolo si riuniscono di nuovo all'interno della cellula per formare TG. A questo punto, TG, colesterolo e proteine si aggregano a formare lipoproteine (chilomicroni), che riescono a stare in soluzione acquosa e quindi vengono mandate in circolo.

Fosfolipidi: costituiti da una base organica polare e tre AG.

Secondo le linee guida dell'OMS, la percentuale di lipidi da introdurre con la dieta è del 25%.

Proteine (4kcal/g)

Secondo le linee guida dell'OMS, la percentuale di proteine da introdurre con la dieta è del 10%, questo valore va rapportato al peso corporeo (0,9 g per kg di peso ideale/die).

Bilancio azotato: rapporto tra la quantità di azoto assunto (N_in) e azoto eliminato (N_out); se N_in = N_out l'organismo è in omeostasi, se N_in < N_out il bilancio azotato è negativo (malattie necrotizzanti, anemia) e se N_in > N_out il bilancio azotato è positivo (allattamento, gravidanza, convalescenza).

AA essenziali: Phe, Ile, His, Leu, Lys, Met, Thr, Trp e Val.

AA non essenziali: Ala, Arg, Asparagina, Aspartato, Cisteina, Gli, Glutammato, Glutammina, Pro, Ser, Tyr e taurina. Arginina, cisteina e tirosina sono essenziali durante l'infanzia e lo sviluppo.

Gli alimenti devono essere in grado di garantire la giusta quantità di AA essenziali e le proteine.