Fisiologia

BILANCIO ENERGETICO

Tutte le cellule del corpo necessitano di energia per svolgere le proprie funzioni e per dare il loro contributo all'omeostasi. In accordo con la prima legge della termodinamica l'energia non può essere né creata né distrutta. L'energia entra nel nostro organismo tramite il cibo; l'energia si trova nei legami chimici tra gli atomi che costituiscono le molecole. L'energia proveniente dalla degradazione può essere utilizzata subito o essere immagazzinata sotto forma di ATP. La spesa di energia può essere di due categorie: nel lavoro esterno l'energia viene consumata quando i muscoli si contraggono mentre nel lavoro interno l'energia viene usata per la contrazione dei muscoli scheletrici per compiti diversi dal lavoro esterno o per sostenere la vita metabolicamente. Per esempio l'energia serve per pompare il sangue e respirare. L'energia contenuta nelle molecole che non è

trasformata in lavoro viene trasformata in energia termica, o calore. Circa 50% dell'energia viene trasferita in ATP mentre l'altro 50% viene perso sotto forma di calore. Quando poi le cellule consumano ATP il 25% diventa calore. La velocità con cui l'energia viene utilizzata durante il lavoro è definita velocità metabolica ed è data dal rapporto tra il consumo energetico e l'unità di tempo. La velocità è normalmente espressa in termini di kilocalorie all'ora; l'unità di misura è la caloria che corrisponde alla quantità di calore necessario per innalzare di 1°C 1 grammo di acqua. La velocità metabolica e la velocità di produzione di calore varia in relazione a molti fattori come assunzione di cibo, sport e ansia. La velocità metabolica di una persona viene misurata in condizioni standardizzate: la persona dovrebbe essere in uno stato di riposo sia fisico che mentale, ad.

Una temperatura confortevole e non dovrebbe aver assunto cibo da almeno 12 ore. Per una misurazione diretta, la persona siede in una camera isolata nelle cui pareti circola acqua: la differenza tra la temperatura dell'acqua e quella dell'acqua che esce riflette la quantità di calore ceduta dalla persona e raccolta dall'acqua.

Esiste inoltre una relazione tra il volume di ossigeno consumato e la quantità di calore prodotta: L'ossidazione del cibo produce una certa quantità di calore stimata come equivalente energetico dell'ossigeno ed è pari a 4,8 kcal di energia liberata per ogni litro di ossigeno consumato. Una volta che la velocità metabolica è stata determinata nelle condizioni basali va confrontata con i valori normali in base età, sesso, peso e altezza. L'ormone tiroideo è il principale regolatore del metabolismo basale. Quando questo ormone aumenta, anche il metabolismo basale aumenta.

L'apporto

energetico corrisponde alla spesa energetica. L'energia negli alimenti corrisponde alla somma del lavoro esterno, del lavoro interno e dell'energia immagazzinata. Sono possibili tre diverse condizioni:

• Bilancio energetico neutro. La quantità di energia contenuta nel cibo è esattamente uguale a quella consumata dai muscoli.
• Bilancio energetico positivo. La quantità di energia contenuta nel cibo è più grande di quella consumata. L'energia in eccesso viene immagazzinata come tessuto adiposo.
• Bilancio energetico negativo. L'energia proveniente dal cibo è minore di quella di cui il corpo ha bisogno; l'organismo deve usare l'energia immagazzinata come scorta e quindi il peso corporeo diminuisce.

La regolazione dell'assunzione del cibo è il mezzo principale per mantenere un bilancio energetico neutro. Dopo diverse settimane in cui venga consumata una quantità di cibo minore o maggiore

termine dell'appetito. Alcuni di questi fattori sono l'insulina, la leptina e il peptide YY. L'insulina è un ormone prodotto dal pancreas in risposta all'aumento dei livelli di zucchero nel sangue. Stimola l'assorbimento del glucosio nelle cellule e inibisce la produzione di glucosio dal fegato. Inoltre, l'insulina può influenzare l'appetito, poiché segnala al cervello che l'organismo ha ricevuto abbastanza energia. La leptina è un ormone prodotto dalle cellule adipose (grasse) che segnala al cervello la quantità di grasso presente nel corpo. Livelli elevati di leptina indicano un'elevata quantità di grasso corporeo, mentre livelli bassi indicano una bassa quantità di grasso corporeo. La leptina agisce sul nucleo arcuato dell'ipotalamo per sopprimere l'appetito e aumentare il metabolismo. Il peptide YY (PYY) è un ormone prodotto dall'intestino in risposta all'assunzione di cibo. Aumenta la sensazione di sazietà e riduce l'appetito. Il PYY agisce sul nucleo arcuato dell'ipotalamo per inibire l'appetito. Questi fattori chimici, insieme ad altri, lavorano insieme per regolare l'appetito e il bilancio energetico. Tuttavia, è importante notare che il controllo dell'appetito e del peso corporeo è un processo complesso e influenzato da molti altri fattori, come il livello di attività fisica, lo stress e la genetica.

termine dell'ingestione di cibo da un pasto all'altro. Il nucleo arcuato contiene numerosi neuroni interconnessi. I segnali di nutrimento o appetito danno origine alla sensazione di fame mentre la sazietà insorge quando abbiamo mangiato abbastanza. Il nucleo arcuato contiene due gruppi di neuroni: il primo gruppo rilascia il neuropeptide Y mentre l'altro rilascia melanocortine. Il neuropeptide Y induce un aumento dell'ingestione del cibo mentre le melanocortine, come l'ormone stimolante i melanociti (MSH), sopprimono l'appetito. Sia il neuropeptide che le melanocortine sono dei messaggeri che inducono il rilascio di altri neuropeptidi in altri distretti del cervello. Gli adipociti, depositi di grasso, secernono adipochine che giocano un ruolo importante nel bilancio energetico e nel metabolismo. La leptina svolge un ruolo importante nel bilancio energetico mentre il fattore di necrosi tumorale e l'interleuchina 6 sono rilasciate dal sistema

l sistema immunitario svolge un ruolo importante nel mantenimento della salute generale del corpo. Contribuisce anche al livello di infiammazione cronica, che può essere associata a malattie croniche. La visfatina è una proteina che viene rilasciata dal grasso viscerale, che è soggetto a un maggior rischio di malattie croniche. La quantità di leptina nel sangue è un eccellente indicatore della quantità totale di trigliceridi immagazzinati nel tessuto adiposo. Maggiore sono i depositi di grasso, maggiore è la quantità di leptina nel sangue. L'aumento di leptina agisce sul nucleo arcuato come stimolo di dimagrimento. La leptina sopprime l'appetito, riduce il consumo di cibo, inibisce il rilascio del neuropeptide Y ed attiva le melanocortine. L'insulina è un altro segnale veicolato dal sangue che svolge un controllo a lungo termine del peso corporeo. Viene secreta dal pancreas in seguito all'aumento della concentrazione plasmatica di glucosio e altri nutrienti. L'insulina inibisce le cellule che producono il neuropeptide Y, sopprimendo così l'assunzione di cibo.

Neuropeptidi Y innervano due zone dell'ipotalamo: l'area ipotalamica laterale (AIL) e il nucleoparaventricolare (NPV). Queste due porzioni rilasciano messaggeri chimici in risposta a stimoli provenienti dal nucleo arcuato. L'AIL produce orexine che sono stimolatori dell'assunzione del cibo e questo rilascio è stimolato dal neuropeptide Y e inibito dalle melanocortine. L'NPV invece rilascia l'ormone rilasciante le corticotropine che riducono l'appetito e l'assunzione di cibo.

La grelina e il peptide YY 3-36 sono peptidi correlati alla sensazione di fame e sazietà. La grelina, detta ormone della fame, è uno stimolatore dell'appetito prodotto dallo stomaco e regolato dallo stato di nutrimento. La secrezione raggiunge un picco prima dei pasti, inducendo le persone a mangiare, e diminuisce quando il pasto è stato consumato. Il peptide YY 3-36 è prodotto dall'intestino tenue e dall'intestino crasso.

e agisce inibendo i neuroni che producono il neuropeptide Y. Il peptide YY 3-36 riduce l'appetito. Nell'encefalo si trova il centro della sazietà che elabora segnali importanti nella sensazione di sazietà e contribuisce così al controllo a breve termine dei pasti. Esso riceve segnali in ingresso dai neuroni ipotalamici ma riceve anche stimoli afferenti dal tratto digestivo e da altre regioni che sono correlate ai segnali di sazietà. La colecistochinina (CCK) viene rilasciata dalla mucosa del duodeno durante la digestione ed è un segnale di sazietà. La CCK facilita la digestione e l'assorbimento di nutrienti; questo segnale trasportato dal sangue contribuisce al senso di sazietà. Le abitudini alimentari delle persone sono influenzate anche da fattori psicologici, sociali e ambientali. Frequentemente mangiamo per abitudine o per consuetudini sociali. Inoltre, consumare cibi di sapore, odore e consistenza gradevoli può far

Aumentare l'appetito e l'ingestione del cibo. È stato dimostrato inoltre che stress, ansia, depressione e noia possono alterare il comportamento alimentare.

Obesità. Contenuto eccessivo di grasso nei depositi lipidici. Come limite per l'obesità è quando si eccede del 20% il peso normale standard. Il numero degli adulti obesi negli Stati Uniti è aumentato del 75% negli ultimi 15 anni e più di due terzi degli adulti sono obesi. L'obesità insorge quando si ingeriscono più kilocalorie di quelle che vengono consumate per soddisfare i fabbisogni energetici dell'organismo. L'eccesso di kilocalorie viene immagazzinato sotto forma di trigliceridi nel tessuto adiposo. Le possibili cause dell'obesità possono essere:

• Disturbi nella via di segnalazione della leptina. Il cervello non è in grado di riconoscere la leptina come un segnale per ridurre l'appetito.
• Mancanza di

Esercizio fisico. Le persone grasse non mangiano per forza di più delle persone normali ma fanno poco esercizio fisico.

• Variabilità interindividuale nel fattore agitazione. La termogenesi da attività fisica involontaria potrebbe spiegare l'accumulo di grasso.
• Differenze nell'estrazione di energia dagli alimenti. Le persone magre tendono a ricavare meno energia dal cibo che consumano perché convertono una quota maggiore dell'energia degli alimenti in calore piuttosto che in energia da utilizzare immediatamente o da immagazzinare.
• Fattori ereditari. Le differenze che si osservano possono essere ereditarie.
• Sviluppo di un numero eccessivo di cellule adipose in seguito alla sovralimentazione. Una volta che le cellule adipose si sono generate esse non scompaiono perdendo il peso. Anche se un soggetto a dieta perde molti trigliceridi le cellule adipose svuotate rimangono pronte a riempirsi di nuovo.
• Alcuni disordini

endocrini come l'ipotiroidismo. Carenza dell'ormone tiroideo che normalmente induce l'organismo a consumare calore durante la fase di riposo.

• Dormire poco. Nelle persone che dormono meno i livelli di leptina sono più bassi mentre i livelli di grelina sono più alti.