Nutrizione umana

Modulo del 1° corso di nutrizione umana – Prof. Scazzina

Il corso annualizzato è diviso in due parti: nutrizione umana (6 cfu) e principi di dietetica (3 cfu).

Prova in itinere

La prova consiste in 15 domande a risposta chiusa e 10 domande a risposta aperta, con il primo esame a gennaio e il secondo in una lezione di marzo. Il peso dell'esame è 6/9. Nell'esame completo ci sono anche gli orali, mentre nel parziale no.

Nutrizione e gastronomia attraverso storia e scienza

Gastronomia

Studio della cultura e delle tecniche di preparazione degli alimenti in diversi contesti storici e territoriali.

Nutrizione

Studio dei fabbisogni di nutrienti e degli effetti dell'assunzione dei diversi alimenti in un singolo individuo o nell'intera popolazione.

Dietetica

Studio della composizione della razione alimentare ottimale in condizioni di salute e malattia.

Influenze culturali sulle scelte alimentari

Diversi atteggiamenti culturali influenzano i paradigmi sociali alla base delle scelte alimentari e di conseguenza anche la salute:

• Influenze ambientali
• Influenze socio-economiche
• Influenze religiose o contesti etnici
• Immagine corporea come riflesso dell'immaginario collettivo in un determinato contesto storico

Storia della nutrizione

Era naturalistica

Ipocrate: "Fa che il cibo sia la tua medicina". Assai interessante è anche lo scritto "Arie, acque, luoghi": il messaggio basilare dell'opera è che il medico deve prestare particolare attenzione ai luoghi, all'aria e all'acqua che caratterizzano l'ambiente, giacché egli deve scientemente tenerne conto nella prescrizione delle diete e nella diagnosi delle malattie. La grande intuizione ippocratica non venne in seguito sviluppata e fu accantonata nel periodo medioevale. Per l'avvio delle moderne conoscenze in campo nutrizionale bisogna attendere l'indirizzo dato alla scienza da Galileo, che permise a Santorio (1600) di gettare le basi della moderna scienza dell'alimentazione.

Santorio e il bilancio alimentare

Egli misurò su se stesso il bilancio materiale fra quanto introdotto con alimenti e bevande e quanto escreto con feci, urine ed evaporazione cutanea.

Era chimico-analitica

Principio di calorimetria diretta: ALIMENTO + O₂ -> CO₂ + H₂O + CALORE. Un alimento viene ossidato, quindi il corpo umano utilizza l'alimento, produce CO₂, H₂O e una quantità di calore. Misura, in base al tipo di alimento e quindi di nutrienti ossidati, il calore che si genera. Il calore viene misurato in base alla quantità di ghiaccio che può essere sciolto ad acqua. È ancora adesso alla base della misura delle calorie ed è quello che determina poi la differenza tra il potere calorico di carboidrati, proteine ecc.

Dalla calorimetria diretta si è arrivati alla caloria indiretta. Visto che la quantità di energia liberata dipende dallo stato di ossidazione, cioè si basa sullo scambio di O₂ e CO₂, quindi quanto ossigeno viene utilizzato quando si inspira ed espira e sulla base di questo si può misurare la quantità e il tipo di alimenti che sono stati ossidati e utilizzati sulla base dei nutrienti presenti nell'alimento. Il fattore che cambia tra i vari nutrienti è l'azoto che è contenuto solo nelle proteine, l'azoto non viene metabolizzato e quindi espirato e quindi tra le uscite c'è sempre una quantità di azoto che rimane e quindi si è iniziato a capire e a definire come valutare l'azoto nel bilancio complessivo. L'azoto viene eliminato con le feci o con le urine perché l'essere umano non lo utilizza.

Era biologica

Scoperta del mondo dei microrganismi, sia patogeni che non. Il punto di partenza nei confronti dei microorganismi è stato difensivo, quindi proprio per questo nasce la necessità di allontanare i vari microorganismi tramite la pastorizzazione. Si pensava che le malattie fossero dovute al microorganismo ma non è così e quindi viene capito che alcune malattie potevano essere dovute o all'eccessiva presenza o all'eccessiva assenza di componenti negli alimenti che portava poi ad una malattia manifesta. Il primo che capisce questo è Kazimierz Funk che scopre le vitamine e che teorizza l'eziologia delle malattie da deficienza ed identifica il fattore responsabile del Beri-Beri (VIT. B1). Egli coniò il termine di vitamina (amina vitale) che avrebbe dato il nome a tutta una serie di micronutrienti indispensabili, scoperti ed analizzati nella prima metà del XX secolo.

Le cinque malattie in immagine sono malattie dovute da carenza di vitamine e non da microorganismi.

Lo studio sulla pellagra ha determinato lo studio sulla manifestazione della carenza di una determinata vitamina che era dovuta anche al metodo di preparazione. Si è iniziato a vedere che in particolari popolazioni che avevano un'alimentazione simile questo tipo di malattia si sviluppava mentre in altre meno, es. caso dell'utilizzo delle farine di mais. Nel momento in cui si è osservato che in alcune popolazioni veniva mangiato quasi esclusivamente questo alimento, si manifestava questa malattia endemica altre popolazioni invece no perché la cucinavano in maniera diversa. In questo caso la farina di mais preparata con l'idrossido di calcio o con il latte non portava al manifestarsi della malattia perché, tramite formulazioni chimiche diverse, la forma attiva dell'acido nicotinico riusciva ad essere presente nell'alimento così come riesce a svolgere la sua funzione biologica.

Era molecolare/metabolica

L'utilizzo del microscopio e di strumentazioni diverse ha portato all'identificazione precisa dei vari nutrimenti. Elaborazione delle funzioni dei nutrienti essenziali (macronutrienti come parte di enzimi ed ormoni). Scoperta del ruolo di carboidrati e lipidi in malattie quali diabete e aterosclerosi.

Malattie non trasmissibili

Malattie non trasmissibili tra le persone ma dovute ad uno scorretto stile di vita, es. diabete, malattie cardiovascolari o tumore specifico. DALY: Sono le previsioni degli anni di vita 'aggiustati' sulla base del comportamento corretto/scorretto alimentare. I principali fattori sono sempre alimentazione, attività fisica e fumo. I fattori che influenzano di più sono: la pressione sanguigna, la scorretta alimentazione e lo scorretto stile di vita, l'alcool, il diabete. Ci sono quindi fattori legati strettamente al fattore alimentazione (tra i primi) mentre altri no.

Nella nuova era di ricerca nutrizionale si studiano:

• Le interazioni fra nutrienti o tra farmaci e nutrienti
• Le relazioni tra nutrienti e fenotipo/genotipo -> si va sempre di più verso la nutrizione personalizzata.
• Le relazioni tra malattie cronico-degenerative e patterns comportamentali complessi, inclusi i patterns alimentari
• Gli effetti funzionali degli alimenti, al di là di micro e macronutrienti, quali altri composti danno altri effetti es. composti fenolici.

In un contesto di corrette prassi igienico-sanitarie, il rischio maggiore legato all'alimentazione è un'alimentazione eccessiva e non bilanciata.

Evoluzione della specie umana e basi concettuali dell'organizzazione funzionale dei sistemi viventi

Concetto di pressione selettiva

• Esempi di pressione selettiva: obesità, funzioni del colon, lattosio tolleranza

Le caratteristiche morfologiche e fisiologiche di una specie vivente sono, entro certi limiti, diverse (variabilità genetica). L'ambiente influenza le caratteristiche delle specie perché comporta una pressione selettiva determinando una selezione naturale degli individui. Le caratteristiche possono cambiare quando si adattano all'ambiente stesso essendo il far sopravvivere la propria progenie lo scopo di ogni specie. Questa pressione selettiva ha poi determinato quella che è la configurazione fisiologica e metabolica oggi (milioni di anni di evoluzione). Le nostre caratteristiche genetiche/morfologiche/fisiologiche sono il risultato di un lungo periodo di adattamento all'ambiente. Noi funzioniamo oggi (2000 d.C) più o meno come funzionavamo qualche decina di migliaia di anni fa, es. obesità, funzioni del colon, tolleranza al lattosio.

Migliaia di anni fa noi eravamo abituati a consumare alimenti che avevano una bassa densità calorica a fronte di un elevato dispendio energetico, questo vuol dire che noi ci siamo evoluti nel cercare di assorbire il più possibile dagli alimenti gli elementi nutritivi.

Concetto di densità energetica

È la quantità di energia di alimento x unità di volume, es. la stessa quantità di energia può essere contenuta in 1425g di sedano e 28g di burro. Questa differenza calorica è data principalmente dal contenuto di acqua che non ha contenuto di calorie e determina sazietà. Frutta e verdura hanno tra l'80/90% di acqua.

Alimenti densamente energetici: In un volume molto piccolo ci sono moltissime calorie. Nella nostra evoluzione sono cambiate le caratteristiche e le densità energetiche degli alimenti, a fronte di un'alimentazione antica basata su semi e piante non cucinati in cui la densità energetica è molto bassa, oggi, passando attraverso i cereali arrivando ad alimenti altamente processati in cui di fatto la densità calorica è molto elevata. In questi anni l'uomo è abituato a mangiare alimenti con densità energetiche molto elevate, ma il suo metabolismo è ottimizzato per digerire alimenti a bassa densità energetica. Il fatto di avere una dieta ad alto contenuto energetico sommate alla sedentarietà e quindi un minore dispendio energetico, posto che l'assetto genetico è quello dei nostri progenitori, porta a avere problemi e quindi malattie come l'obesità.

Salute del colon

Le parti indigerite, soprattutto la fibra alimentare, viene fermentata a livello del microbiota intestinale per cercare di ottenere energia anche da questo processo di fermentazione, perché durante la fermentazione c'è la produzione di acidi grassi a corta catena che noi a livello colonico riusciamo a riassorbire che danno un piccolo apporto calorico. La dieta 'evolutiva' è ricca di frazioni indigeribili. Quindi a fronte di alimenti che avevano un contenuto di fibra alimentare molto elevato, che si è andato a ridurre con l'introduzione di cereali nella dieta, arriviamo ad una dieta attuale che è poverissima di fibra alimentare, questo porta a dei problemi quali disturbo al transito intestinale che ci potrebbe portare ad un tumore del colon-retto.

Lattosio-tolleranza

Il lattosio è un disaccaride digerito dall'enzima intestinale 'lattasi' -> galattosio + glucosio (assorbiti ed utilizzati). La lattasi è una proteina espressa nei neonati di tutti i mammiferi. Se non si consuma lattosio dopo lo svezzamento si perde l'espressione. Nel momento in cui il lattosio non viene idrolizzato, non viene assorbito e inizia a far parte delle frazioni indigerite che arrivano al colon e questo determina molto richiamo d'acqua (per fermentazione) nel microbiota che a sua volta determina un'evacuazione molto elevata e questo determina una lattosio-intolleranza.

Il lattosio è presente esclusivamente nel latte (parlando di ingredienti crudi) nello yogurt non si trova più perché viene fermentato e nei formaggi vale lo stesso. Il consumo di latte è sempre raccomandato perché comunque ha un contenuto di proteine ad alto valore biologico molto importante, per il contenuto di calcio che è altamente biodisponibile e per il contenuto di vitamine B. In alcune popolazioni è maggiore la lattosio-intolleranza rispetto ad altre -> la differenza è data dal fatto che nelle zone più fredde il latte può essere conservato, mentre nelle zone calde c'è la necessità di trasformarlo e quindi fermentarlo, questo ha determinato che nelle popolazioni che vivevano nelle zone calde la lattasi si è sempre meno espressa e poi persa dall'infanzia in poi.

L'evoluzione della specie umana è stata conseguenza dell'ambiente che ci ha adattati all'ambiente e quindi ha determinato la nostra morfologia e la nostra fisiologia.

Basi concettuali dell'organizzazione funzionale dei sistemi viventi

Cos'è la fisiologia?

Studio della funzionalità degli organismi viventi: come si alimentano, come si muovono, come si adattano ai cambiamenti, come si riproducono ecc. I processi vitali sono basati sulle leggi della chimica e della fisica, molti di questi processi sono comuni a tutti gli organismi, ma altri sono altamente specifici.

La cellula è la più piccola unità vivente, specializzata per svolgere le diverse funzioni dell'organismo. Vi sono 4 tipi di cellule: nervosa, epiteliale, muscolare e connettivale (ci sono diversi tipi di cellule connettivali es. cellule del sangue, delle ossa ecc.). Le cellule epiteliali determinano l'assorbimento dei nutrienti.

Organismi: separazione tra apparati in ambiente interno e ambiente esterno

L'apparato digerente inizia con la bocca e finisce con l'ano e quindi entrambe le estremità sono rivolte verso l'esterno, questo determina il fatto che il tubo digerente è esterno al nostro organismo perché un alimento, per poter passare all'interno deve poter passare il tessuto epiteliale e deve essere assorbito all'interno. Il tessuto epiteliale non permette il passaggio di tutto quello che noi introduciamo, es. biglie non possono entrare.

Organismo umano: un insieme di sistemi fisiologici operanti in un ambiente 'interno' separato da un ambiente esterno dalla cute che a sua volta è formata principalmente da tessuto epiteliale e connettivale.

L'acqua è molto importante perché determina la nostra capacità di assorbire gli alimenti e di distribuirli in modo corretto e inoltre di veicolare i nutrienti in modo corretto e di far uscire le sostanze di scarto. Gli uomini sono formati dal 65% di acqua mentre le donne dal 55% (hanno maggior componente di tessuto adiposo), nei neonati è molto più alto del 70%.

Il sangue

Il sangue è il veicolo che permette a tutte le cellule del nostro organismo di avere nutrienti, ossigeno, e di eliminare i prodotti di scarto delle cellule stesse. Vengono veicolate anche altre sostanze all'interno del sangue, es. ormoni, elementi del sistema immunitario ecc.

Perché è importante il sangue come mezzo e perché sono importanti i compartimenti vari e perché è importante capire la classificazione dell'acqua nel nostro organismo? Questo ci permette di mantenere l'omeostasi del nostro organismo. Ci permette di mantenere molti parametri in un range ben definito, es. temperatura corporea che va mantenuta a 36/37°C.

Omeostasi

Mantenimento della composizione (e del volume e della temperatura) dei compartimenti interni all'organismo entro limiti ben definiti.

Come si raggiunge l'omeostasi?

La concentrazione di glucosio nel sangue, in una persona sana, deve rimanere in un certa range: 4/5 mmol/L. Nel momento in cui una persona mangia questa concentrazione aumenta perché il glucosio arriva direttamente dal processo di digestione ed assorbimento (processo molto veloce). L'organismo tende quindi a riportare la concentrazione di glucosio nel sangue al range di 4/5 mmol/L e quindi mette in piedi dei meccanismi quali: la liberazione di insulina che a sua volta determina una captazione del glucosio che non è più libero di circolare nel sangue, ma ritorna a livelli normali. In caso contrario, in una situazione di ipoglicemia si avvia una controregolazione di glucagone che riporta la concentrazione di glucosio nel sangue al range ottimale. Questi meccanismi vengono definiti a feedback negativo.

Limitazioni del feedback negativo

• La risposta si attiva solo dopo che il problema è stato rilevato, non è preventiva.
• La correzione è correlata all'errore.
• Ci può essere un over correzione.

Per evitare questi problemi ci sono molti più effettori che danno più segnali. Es. per il glucosio non esiste solo l'insulina ma c'è anche un ormone controregolatore dell'insulina che è il glucagone e determina un maggior controllo di questo sistema.

Meccanismi a feedback positivo

Si instaura un circolo vizioso: a fronte di un cambiamento l'effettore determina un maggior cambiamento. Es. Durante la nascita si ha la produzione di ossitocina che favorisce l'aumento delle concentrazioni che a sua volta aumenta l'ossitocina e così via, quindi è a feedback positivo perché nel momento in cui si attiva questo determinato processo esso va avanti fino alla sua finalizzazione che nel caso del parto è la fuoriuscita del bambino.