Nutrizione applicata

Nutrizione applicata Giada Pastorelli

Introduzione alla nutrizione applicata

I primi studi di valutazione dei fabbisogni nutrizionali avevano lo scopo di prevenire le carenze nutrizionali. Raggiunto questo obiettivo, si è passati alla determinazione degli standard nutrizionali, ossia delle quantità di nutrienti necessarie per soddisfare fabbisogni di una popolazione sana omogenea. Qui nasce il concetto di dieta equilibrata, concetto applicativo.

Successivamente, in tempi recenti, è insorta una nuova esigenza, quella di promuovere lo stato di salute e benessere da cui nasce il concetto di dieta ottimale, che non solo prevenga le carenze e soddisfi i fabbisogni, ma anche ottimizzi le funzioni fisiologiche.

Adeguatezza nutrizionale

L’adeguatezza nutrizionale è la caratteristica che permette di:

• Prevenire manifestazioni cliniche da carenza;
• Mantenere delle riserve di nutrienti nell’organismo;
• Mantenere delle funzioni biochimico-fisiologiche;
• Prevenire malattie correlate all’alimentazione.

LARN: livelli di assunzione di riferimento

I LARN (livelli di assunzione di riferimento di nutrienti ed energia per la popolazione italiana) sono un documento di consenso scientifico sviluppato da gruppi di lavoro di esperti a livello nazionale. Si tratta di un lavoro di revisione della letteratura scientifica e di documenti internazionali. I LARN sono un manuale per operatori del settore che hanno la capacità e le competenze per utilizzarli.

• Identificano valori di riferimento per la dieta nella popolazione e nel singolo individuo sano;
• Sono fondati su criteri di natura biologica (impatto dei nutrienti sull’organismo) e preventiva (prevenire malattie legate alla dieta);
• Possono essere usati per la sorveglianza nutrizionale (valutare se l’alimentazione è adeguata ad un individuo) e in dietetica (prescrizione di una data alimentazione ad un soggetto);
• Formano la base per definire strumenti come linee guida e obiettivi nutrizionali per la popolazione.

I LARN possono essere utili anche per pianificare le politiche degli approvvigionamenti alimentari nazionali e l’alimentazione di comunità, informare, educare, nonché essere di riferimento per l’industria alimentare.

Determinazione dei fabbisogni nutrizionali

Il fabbisogno medio di energia e nutrienti deve essere misurato in un gruppo quanto più omogeneo possibile poiché viene influenzato da fattori come età, sesso, condizione fisiologica e attività fisica. Bisogna conoscere la variabilità interindividuale all’interno di ciascun gruppo per rendere possibile il calcolo del valore che soddisfa le necessità della maggior parte degli individui.

Se in grafico cartesiano si riportano in ascisse i diversi possibili valori di fabbisogno giornaliero di un nutriente e in ordinata la percentuale di popolazione per cui tale valore rappresenta fabbisogno, si ottiene frequentemente una gaussiana.

Per AR (Average Requirement), si intende il fabbisogno che soddisfa il 50% della popolazione. Questo valore è utile in studi epidemiologici, ma non per la formulazione di diete poiché il 50% degli individui soffrirebbe di una carenza di quel nutriente. Per questa ragione si prende in considerazione un altro indice, il Population Reference Intake, pari a PRI=AR+2DS dove DS è la deviazione standard della distribuzione normale. Questo valore di intake soddisfa il fabbisogno del 97,5% della popolazione. L’LTI (Lower Threshold Intake), o assunzione soglia inferiore, è invece il livello di assunzione del nutriente in grado di soddisfare solo il 2,5% dei soggetti sani in uno specifico gruppo di popolazione (LTI=AR-2DS).

I valori di AR e PRI sono ottenuti attraverso studi sperimentali e si hanno per proteine, vitamina C, riboflavina, niacina, vitamina B6, folati, vitamina A e vitamina D, calcio, fosforo, magnesio, ferro, zinco, rame. Per gli altri nutrienti non si hanno dati sperimentali sufficienti per cui si fa uso di altri indici.

Ad esempio, per alcuni nutrienti, come alcune vitamine a sintesi endogena parziale, non è possibile determinare il fabbisogno medio, in questo caso interviene l’AI (Adequate Intake), ossia livello medio giornaliero di assunzione basato su stime in una popolazione apparentemente sana, esente da carenze manifeste.

I valori si ricavano, quindi, da studi epidemiologici e non sperimentali. La maggior parte dei valori di AI presenti nei LARN derivano dall’indagine INRAN-SCAI del 2005 (numerosità del campione piuttosto elevata). I nutrienti sono tutti quelli riferiti ai lattanti, la fibra per l’età evolutiva, EPA, DHA, acido pantotenico, biotina, vitamina E, vitamina K, sodio, potassio, cloro, iodio, manganese, cromo, fluoro.

L’applicazione dell’AI nella pratica richiede una maggiore cautela e un livello superiore di giudizio perché questo indice è sufficiente a garantire il soddisfacimento del fabbisogno, ma probabilmente è più elevato del PRI.

RI: Reference Intake Range for Macronutrients

Per i lipidi ed i carboidrati, invece, non è possibile dare un unico valore di riferimento perché il fabbisogno di questi due, essendo fonti di energia, varia a seconda dell’attività fisica e di altri fattori; dunque, anziché un solo valore, si fornisce un intervallo detto RI (Reference Intake Range for Macronutrients).

Sia per valori superiori al massimo che inferiori al minimo si verifica un aumento del rischio di reazioni avverse, ossia della possibilità di insorgenza di patologie correlate. Poiché il RI è espresso come percentuale del fabbisogno energetico totale giornaliero, se ci si sposta verso il limite superiore si rischia di avere un minor margine per l’introito degli altri due macronutrienti energetici (la somma delle percentuali deve essere comunque del 100%), ragion per cui è bene che per una persona sana, con un’attività fisica normale ci si mantenga verso il valore centrale del RI.

La presenza di un intervallo di valori non deve intendersi come indicazione a utilizzare come riferimento nella prescrizione dietetica o nella sorveglianza nutrizionale i valori estremi, ma come indicazione di rischio di potenziale inadeguatezza per le assunzioni che ricadano al di fuori di tale intervallo.

L’RI è definito sulla base di:

• Possibilità di fornire una dieta adeguata rispetto agli altri macro e micronutrienti;
• Evidenza epidemiologica di rischi associati a introduzioni troppo basse o troppo alte del nutriente;
• Distribuzione degli apporti nella dieta della popolazione italiana apparentemente sana.

Effetti indesiderati e soglie di raccomandazione

Alcuni nutrienti possono avere effetti indesiderati o nocivi a livelli che superano le soglie di raccomandazione. Osservando il grafico che riporta in ascisse i possibili valori di intake di un nutriente e in ordinata la probabilità di eventi avversi, si può notare la presenza di un massimo in corrispondenza del LTI, la curva poi decresce, assumendo una probabilità del 50% in corrispondenza del AR e raggiungendo un valore nullo in corrispondenza del PRI. La probabilità si mantiene nulla fino all’ascissa corrispondente all’UL (Tolerable Upper Intake Level), livello massimo tollerabile, oltre a cui la curva riprende a crescere.

L’UL rappresenta il valore più elevato che si ritiene non associato a effetti avversi sulla salute nella totalità degli individui di uno specifico gruppo di popolazione e viene individuato attraverso esperimenti di tossicità su animali da laboratorio. L’UL rappresenta, quindi, il massimo apporto giornaliero medio in un intervallo significativo di tempo che non si associa a eventi avversi sulla salute considerando tutte le fonti, inclusi i supplementi. Nei LARN sono stati indicati quando esistono UL definiti a livello europeo dalla commissione SCF EFSA 2006-2012. In alcuni casi gli UL possono essere fissati a scopo precauzionale, anche in assenza di dati tossicologici, basandosi sulle stime dei dati di introduzione estremi di una popolazione apparentemente sana.

I nutrienti per cui sono disponibili l’UL sono: niacina, vitamina B6, folati, vitamina D, vitamina E, calcio, magnesio, zinco, rame, selenio, iodio, molibdeno, fluoro.

SDT: obiettivi nutrizionali per la prevenzione

Gli SDT (Suggested Dietary Targets), ossia gli obiettivi nutrizionali per la prevenzione, rappresentano gli obiettivi di assunzione di nutrienti e/o consumo di alimenti e bevande il cui raggiungimento è associato alla riduzione del rischio di malattie cronico-degenerative nella popolazione generale.

I nutrienti per cui sono disponibili SDT sono proteine per i soggetti con più di 60 anni, acidi grassi saturi, acidi grassi trans, colesterolo, carboidrati semplici, fibra, sodio, cloro.

Determinazione del peso di riferimento

Il valore del peso di riferimento a 20 anni è stato definito scegliendo un IMC pari a 22,5 kg/m² e considerando la mediana della statura a 20 anni riportata nei dati pubblicati da Cacciari et al. (2006) (1,765 m per i maschi e 1,626 m per le femmine). Tale valore di IMC risulta comunque vicino a quelli misurati (22,2 kg/m² per i maschi e a 21,1 kg/m² per le femmine). La scelta di un IMC pari a 22,5 kg/m² deriva dalla considerazione che esso rappresenta il valore associato al minimo rischio di mortalità.

Per il gruppo “adulti” il peso è stato considerato il peso a 20 anni, arrotondato a 60 kg per le femmine e 70 kg per i maschi. Infatti, il progressivo aumento ponderale con l’età nella popolazione italiana è dovuto a un aumento della massa adiposa e pertanto non è direttamente associabile a una variazione dei comparti metabolicamente attivi dell’organismo.

Fabbisogni nutrizionali per diverse fasce d'età

I dati sperimentali relativi ai fabbisogni sono disponibili, per la maggior parte dei nutrienti, solo per gli adulti. Per ottenere il valore di tali fabbisogni in altre categorie di età è necessario fare un'estrapolazione tenendo conto di età e peso. I LARN non riportano i fabbisogni per la fascia di età 0-6 mesi che precede lo svezzamento.

• 0,757-12 mesi AI = AI_{0-6 mesi} * F^{con F = peso}_{7-12 mesi} / peso_{0-6 mesi}
• > 1 anno AR = AR_adulto * F^{con F = (1 + FC)}

FC è un fattore di crescita pari a 0,3 per la fascia 1-3 anni, 0,007 per la fascia 4-6 anni, 0,14 per la fascia 7-10 anni, 0,11-0,08 per quella 11-14 anni e 0,11-0,01 per quella 15-18 anni. Il PRI per le diverse fasce è pari all’AR moltiplicato per il coefficiente di variazione che va dal 10-20% a seconda del nutriente (con alcune eccezioni).

Importanza dei valori nutrizionali

Conoscere il significato dei valori finora riportati è fondamentale per:

• Assessment dietetico: determinare il rischio di inadeguatezza dei consumi alimentari (a livello di gruppo o comunità e a livello individuale);
• Planning dietetico: sviluppare raccomandazioni relative ai consumi alimentari per raggiungere obiettivi nutrizionali (a livello di comunità o individuale).

Uso dei LARN

Assessment dietetico: uso dei LARN per la valutazione dello stato nutrizionale.

Planning dietetico: uso dei LARN in dietetica.

Formulazione di una dieta individuale

Nella formulazione di una dieta individuale per un adulto sano medio è necessario, per i micronutrienti e le proteine, raggiungere i valori di PRI, o di AI in mancanza, e non superare l’UL, mentre per i macronutrienti, non utilizzare i valori estremi del RI ma un valore vicino al punto medio. Gli standard nutrizionali sono fondamentali, non solo nell’impostazione di una dieta, ma anche nell’informazione e educazione alimentare, nell’etichettatura dei prodotti alimentari e per formulare supplementi e arricchimenti o alimenti dietetici.

I LARN definiscono i fabbisogni di uno specifico nutriente e non sono direttamente applicabili nella pratica. Le Linee Guida per una Sana Alimentazione ad indirizzo applicativo indicano i consumi alimentari per raggiungere i fabbisogni adattate culturalmente sulla base dei modelli alimentari in uso, tradizioni e cibi rappresentativi della dieta nazionale.

Nei LARN 2014 è stato aggiunto un intero capitolo sui composti bioattivi della dieta. Essi non sono nutrienti perché non essenziali alla vita, ma sono assunti in quantità rilevanti con una dieta varia e sono correlati ad un minor rischio di sviluppo di patologie croniche. Fra questi carotenoidi, polifenoli e glucosinolati. Ad oggi le conoscenze non rendono possibile stabilire livelli di assunzione di riferimento.

I LARN non implicano che l’industria alimentare debba rifarsi a questi valori per l’etichettatura nutrizionale. Il Reg. CE 1169 indica i riferimenti per la corretta etichettatura degli alimenti (GDA); quindi i LARN non hanno un impatto giuridico. È importante verificare quanto le GDA si discostano dai LARN per permettere riflessioni e/o interventi in caso di differenze significative. I LARN sono utili nel pianificare le strategie di approvvigionamento alimentare e per pianificare le strategie di intervento sulla popolazione e per pianificare le politiche degli approvvigionamenti alimentari.

Fabbisogni di energia

I valori di riferimento per l’introduzione di energia sono stabiliti in maniera differente poiché le necessità energetiche variano da individuo a individuo. Essi sono forniti per gruppi ristretti e ben distinti di popolazione, suddivisi rispetto al sesso, al peso e al tipo di attività fisica svolta.

L’organismo umano si trova in condizione di continuo, reciproco scambio energetico con il mondo esterno. L’energia nell’organismo e negli alimenti è “rinchiusa” nei legami chimici presenti nei macronutrienti energetici. Lo scambio di energia tra organismo e ambiente è regolato dai principi della termodinamica. Ogni trasferimento di energia e, quindi, anche l’ossidazione dei nutrienti, ha un’efficienza <100%. L’unità di misura delle reazioni energetiche è la kilocaloria (1 Kcal = 4,186 kJoule; 1 MJ = 239 kcal). L’energia ottenuta dalla demolizione degli alimenti viene trasferita e conservata nelle cellule sottoforma di ATP, ma solo in quantità limitata (1 mole di ATP=12,5 kcal).

Il contenuto energetico degli alimenti si determina attraverso la bomba calorimetrica: si valuta o il calore prodotto o l’ossigeno consumato durante la combustione. Lipidi e carboidrati contengono C e H che vengono ossidati (a CO₂ + H₂O), le proteine contengono C, H e N che è convertito in NO. Il quoziente respiratorio (RQ) di ciascun nutriente rappresenta il rapporto tra le moli di O₂ consumato nell’ossidazione di ciascun nutriente e le moli di CO₂ prodotta.

Il calore di combustione (Q) è il rapporto fra l’energia prodotta (kcal) e la massa (g) di substrato ossidato. La resa energetica (r) è il rapporto fra l’energia prodotta (kcal) e i litri di O₂ consumato.

La produzione di energia nella combustione nella bomba calorimetrica non è uguale alla produzione di energia con l’ossidazione biologica. Dalla combustione di 1 mole di glucosio in bomba calorimetrica si ottengono 673 kcal e con l’ossidazione biologica 450 kcal (rendimento è 66,9%) il resto è dissipato sotto forma di calore.

C’è differenza tra l’energia propria dei nutrienti (bomba calorimetrica), energia digeribile (tiene conto dei nutrienti non assorbiti), energia metabolizzabile (ossidazione biologica) e energia metabolizzabile netta (tiene conto dell’energia per digestione, assorbimento e ossidazione dei nutrienti).

* monosaccaridi 3,68-3,75; disaccaridi 3,87-3,94; amido 4,13-4,16; fibra alimentare totale 2,0; fibra fermentescibile 2,6; fibra non fermentescibile 0; polioli 2,4

Bilancio energetico

Il bilancio energetico è regolato da complessi meccanismi di tipo comportamentale, ormonale e nervoso. L’equilibrio energetico consiste di fatto in una continua alternanza a breve termine fra bilancio energetico positivo e negativo. Il bilancio fra introduzione energetica e il dispendio energetico deve mantenersi stabile nel medio/lungo periodo (altrimenti variano le riserve).

Contenuto energetico del corpo umano (su 65 kg):

• Proteine 11 kg (x5 = 55000 kcal)
• Lipidi 9 kg (x9 = 81000 kcal)
• Carboidrati 1 kg (x4 = 4000 kcal)
• Totale: 140000 kcal

Dispendio energetico totale (TEE)

Il dispendio energetico totale (TEE) dipende da tre componenti: metabolismo basale, termogenesi e attività fisica. Viene calcolato nelle 24 ore in kcal/die.

Metabolismo basale: quota minima di energia richiesta dall’organismo in condizioni stazionarie per svolgere le attività necessarie al mantenimento e funzionamento dei vari tessuti (sintesi e/o degradazione dei vari costituenti cellulari, contrazione cardiaca, respirazione, ecc). In individui adulti sani e sedentari contribuisce per il 55-70% del dispendio totale. Fegato, cervello, cuore e reni (5% del peso corporeo) sono responsabili di oltre il 60% della spesa corporea di energia a riposo, mentre il muscolo (40% del peso corporeo) impatta circa per il 20-25%. Il MB è direttamente proporzionale alla massa metabolicamente attiva (80% della variabilità interindividuale) che è influenzata da peso, sesso, età, stress, innalzamento della temperatura corporea, condizioni fisiologiche particolari, fattori genetici. Il metabolismo basale diminuisce con l’età e si riduce fino al 30% dopo i 70 anni; durante il sonno si abbassa del 7%.

Il metabolismo basale può essere misurato (es. calorimetria diretta o indiretta), oppure può essere stimato con equazioni predittive validate in confronto alle metodologie di misurazione del dispendio energetico.