Scienze dell'alimentazione umana

Intolleranze

Le reazioni avverse al cibo possono essere tossiche, che riguardano tutti (funghi o tossine contaminanti il cibo), oppure non tossiche che riguardano solo soggetti sensibili. Le reazioni non tossiche si dividono in:

• Immuno mediata (allergia alimentare) IgE / non IgE.
• Non immuno mediata (intolleranza alimentare) enzimatica, farmacologica e indefinita.

Allergie

Le allergie si manifestano quando un allergene (proteina che non crea nessun problema) innesca invece una serie di reazioni che interessano il sistema immunitario.

Fasi dell'allergia

• Prima fase: sensibilizzazione (si attiva il sistema immunitario e l'allergene non provoca la reazione allergica).
• Seconda fase: reazione (una successiva esposizione all'allergene può provocare una reazione allergica; nei soggetti sensibilizzati tali sostanze inducono sintomi allergici).

Gli anticorpi coinvolti sono IgE, gli allergeni scatenanti sono proteine epitopo. Gli alimenti con allergeni sono uova, latte, pesce, crostacei, arachidi, nocciole, soia, frumento. Esistono due epitopi: epitopo sequenziale caratteristico di una specifica sequenza lineare aminoacidica ed epitopo conformazionale riconosciuto dal sistema immunitario. La cottura denatura la proteina eliminando allergenicità (se cuocio il pomodoro esso perde la sua attività allergenica).

Test di ricerca allergenica

• Livelli ematici delle IgE
• Test cutanei che verificano la tossicità di quel alimento, polline, peli o muffa. Prick test: applicazione di modeste quantità di allergene sull'avambraccio interno, se si verifica un'eruzione cutanea il paziente è probabilmente positivo. Patch test: si effettua sulla schiena del paziente ed è il metodo più adatto e immediato.

Malattia celiaca

La malattia celiaca è una patologia a sé e non una vera allergia. Chiamata intolleranza al glutine, meglio detta allergia IgA-mediata. La gliadina è una proteina del glutine che provoca la patologia distruzione dei villi intestinali che comporta un mal assorbimento dell'intestino tenue. La dieta deve stare molto sui preparati.

Reazioni avverse agli alimenti

Le reazioni avverse agli alimenti comprendono risposte cliniche abnormi all'ingestione di cibo o additivi alimentari, sono:

• Reazioni tossiche e prevedibili. Interessano tutti. Presenza negli alimenti di tossine batteriche o naturali, funghi, che possono aver contaminato i cibi.
• Reazioni non tossiche e non prevedibili. Interessano solo soggetti sensibili.

Allergie

Le allergie sono dose indipendente, mediate da IgE, sintomi anche a dosi basse di alimento.

Intolleranze

Le intolleranze sono dose dipendente, provocate da molecole farmacologicamente attive presenti nell'alimento o conseguenti a disturbi digestivi o dell'assorbimento.

Intolleranza alimentare: reazioni avverse agli alimenti, dose dipendenti, non mediate da anticorpi classe IgE.

• Le intolleranze e la sintomatologia corrispondente sono sempre dose-correlate.
• Nelle allergie i sintomi sono scatenati anche da quantità minime dell'alimento responsabile.

Possibili alimenti scatenanti intolleranze

• Latte e derivati
• Lieviti
• Cereali (soprattutto grano e derivati)
• Uova
• Crostacei e molluschi
• Carne (pesce e suino)
• Cioccolato / Tè
• Alcolici
• Pomodoro / Patate / Peperoni / Peperoncino rosso
• Nocciole e arachidi

Intolleranze enzimatiche

Le intolleranze enzimatiche possono dipendere da un difetto enzimatico. Errori congeniti del metabolismo come fenilchetonuria, favismo, deficit di lattasi ecc.

Intolleranze farmacologiche

Prodotte da sostanze ad azione farmacologica (presenti negli alimenti) o prodotte dall'intestino. Sono molto simili alle reazioni allergiche.

Intolleranze farmacologiche

• Par da farmaci: in genere i farmaci sono presenti negli alimenti in quantità molto basse. Il problema è più frequente se si ha reazione crociata fra additivi alimentari e farmaci antinfiammatori.
• Par da additivi: molecole naturali o di sintesi usate per migliorare il gusto, l'aspetto di alimenti e per la conservazione. Fra i più comuni: nitrati, nitriti, solfiti, glutammato di sodio, alcuni coloranti.

Sintomi: Prurito, orticaria, rinite, asma, cefalea, emicrania.

Esempio di additivi e cibi che possono contenerli

• Benzoati: L'acido benzoico (E210) e i suoi sali (da E211 a E219) sono inclusi nell'elenco degli additivi da evitare. Sono usati come antimicrobici sia in campo alimentare, sia in campo farmaceutico perché sono in grado di bloccare il metabolismo di batteri e lieviti. Limite di tossicità giornaliero di 5 mg/kg di peso. Come additivo in: bibite analcoliche, maionese, conserve ittiche.
• Ascorbati: Azione antiossidante. E300 Acido ascorbico, ascorbato di sodio, calcio e potassio. Vino, birra, liquori, bibite analcoliche, succhi di frutta, insaccati, pesce conservato, marmellate e dolci.
• Lecitine (E 322): Emulsionante in cioccolato, latte in polvere, dolci, gelati.
• Nitriti (E249-50) e Nitrati (E251-2): Conservanti in carni conservate e insaccati.
• Sorbati (E 200-3): Conservanti in marmellate, frutta secca e candita, succhi di frutta, maionese, formaggi, farinacei (polenta, pasta, dolci).
• Solfiti (E221-6): Conservanti in vino, birra, liquori, aceto, bibite analcoliche, succhi di frutta, frutta candita, sottaceti, farina e patate.
• Tartrati (E 334-7): Antiossidanti in vino, bibite gassate, dolci.

Par da alimenti: istaminiche

Istamina: Mediatore chimico dell'infiammazione. Neurotrasmettitore.

Origine endogena:

• Decarbossilazione dell'istidina
• Anche da parte dei batteri della flora intestinale.
• Degranulazione dei mastociti provocata da alcune sostanze dei pesci degli scombridi, bianco d'uovo, crostacei, cioccolato, fragole, etanolo, pomodoro, agrumi.

Granuli di istamina: Viene elaborata a livello dei mastociti, particolari cellule del tessuto connettivo, e dei globuli bianchi basofili. L'istamina è visibile in forma di granuli di colore rosso, accumulati nel citoplasma cellulare, in giallo.

Origine esogena: Formaggio, vino rosso, estratto di lievito, birra, tonno e pesci scombridi.

Azioni dell'istamina

• Vasocostrizione delle grandi arterie (ipertensione).
• Vasodilatazione delle arteriole, per apertura degli sfinteri precapillari (ipotensione).
• Aumento della permeabilità dei capillari e delle venule post-capillari (modificazioni delle cellule endoteliali). Permette un maggiore afflusso di leucociti nella zona traumatizzata e forse infetta.
• Broncocostrizione (sintomi di un attacco di asma allergico).

Istamina metaboliti inattivi. Istaminasi dai granulociti eosinofili (cellule sistema immunitario); se ciò non avviene, l'accumulo di istamina provoca: nausea, vomito, diarrea, crampi intestinali, ipotensione, cefalea, palpitazioni cardiache, prurito, rash cutanei, orticaria. Più rari: rinite, asma, shock anafilattico.

Par da alimenti: tiraminiche

Mediatore chimico: Tiramina.

Origine esogena: formaggi fermentati e stagionati, estratto di lievito, conserve di pesce (sardine, aringhe, tonno) vini, birra, banane, semi di soia, avocado, oli di semi vari.

Origine endogena: Dalla trasformazione della tirosina alimentare dalla tirosina decarbossilasi microbica. Tiramina e ciò non avviene (mono amina ossidasi) metaboliti inattivi. Se l'accumulo di tiramina provoca: tachicardia, ipertensione, cefalea pulsante, febbre, vampate al volto, sudorazione, rigidità nucale, nausea – vomito.

Altre amine vasoattive

• Feniletilamina
• Triptamina
• Dopamina
• Serotonina

Altre molecole

• Metilxantine: Caffeina, teofillina, teobromina. Ansia, attacchi di panico.
• Capsicina (peperoncino): Eritemi, dolore cutaneo.
• Miristicina (noce moscata): Nausea – vomito, allucinazioni, psicosi, attacchi di panico.
• Alcol etilico: Nausea – vomito, tachicardia, ipotensione, sonnolenza.

Probabili meccanismi patogenetici

• Meccanismi sostenuti dal sistema immunitario (anticorpi diversi dalle IgE)
• Attivazione dei linfociti Th intestinali

Sintomatologia

• SNC: Cefalee ricorrenti, scarsa concentrazione, depressione, iperattività, umore variabile, astenia, torpore mentale.
• Genito-urinario: Cistiti croniche, dismenorrea, enuresi.
• Respiratorio: Congestione nasale, rinite, sinusite, catarro, asma, bronchiti ricorrenti, otiti.
• Pelle: Eczema, dermatite, orticaria, pallore, psoriasi, acne.
• Muscolo-scheletrico: Dolori articolari, artrite, crampi, mialgia.
• Gastro-intestinale: Nausea, aerofagia, meteorismo, diarrea, difficoltà digestiva, ulcere gastro-intestinali, sindrome da colon irritabile, morbo di Chron.
• Generale: Linfoadenopatia tonsillare, obesità, fatica cronica, attacchi di panico.

Diagnosi

Molto difficoltosa. Colloquio approfondito con il paziente.

• Test di citotossicità: siero con i leucociti + estratto dell'alimento, osservazione delle modificazioni strutturali granulociti neutrofili:
  1. G.N. normali
  2. Reaz. moderata (aumento del volume cellulare)
  3. Reaz. grave (membrane cellulari interrotte)
  4. Reaz. estrema (lisi cellulare)
• Test Vega o energetici: Variazioni di potenziale elettrico cutaneo dopo contatto con l'alimento (scarsamente affidabile e non riproducibile).
• Ricerca di IgG: Nuovo test di tipo immunologico che cerca nel siero del paziente IgG sensibilizzati contro diversi alimenti (affidabile).

Terapia

La reazione causa-effetto è molto difficile da cogliere perché i sintomi si manifestano ore-giorni dopo l'assunzione dell'alimento. L'esecuzione tempestiva di un test è molto importante. Appena possibile bisogna iniziare la dieta di eliminazione, unica terapia contro le intolleranze alimentari. Attenzione all'apporto calorico e nutrizionale. Devo introdurre gli alimenti per capire la dose entro il quale non ho fastidio.

Metabolismo

Agente ossidante utilizzato per il catabolismo

Aerobi

• Gli aerobi obbligati necessitano di O₂ come accettore di elettroni. Quasi tutti gli animali, gran parte dei funghi e molti batteri sono aerobi obbligati.
• Gli aerobi facoltativi possono utilizzare O₂ oppure altre molecole in stato ossidato. Ad esempio alcuni lieviti. Il loro metabolismo è comunque principalmente aerobico: questo li differenzia dagli anaerobi facoltativi, il cui metabolismo principale è quello anaerobico.

Anaerobi

• Gli anaerobi obbligati non sopravvivono in presenza di O₂. Utilizzano solfato o nitrato.
• Gli anaerobi facoltativi possono utilizzare O₂ se presente, il loro metabolismo, in ogni caso, è essenzialmente anaerobico.

Le richieste nutrizionali di un organismo riflettono la fonte di energia libera necessaria per il suo metabolismo: energia libera ambiente forma accessibile: ATP.

Vie metaboliche

Una serie di reazioni enzimatiche interconnesse che producono prodotti specifici. In generale, vie anaboliche (di biosintesi) e cataboliche (di degradazione) sono strettamente interconnesse.

I metaboliti complessi (carboidrati, lipidi, proteine) sono degradati fino alle unità monomeriche; trasformazioni fino a acetil-CoA; il gruppo acetile è ossidato a CO₂ (ciclo di Krebs) con contemporanea riduzione di FAD e NAD+; ossidazione di FADH₂ e NADH ad opera dell'O₂ nella fosforilazione ossidativa con formazione finale di H₂O e ATP.

Correlazioni metaboliche

Correlazioni metaboliche fra cervello, tessuto adiposo, muscolo e fegato: in un uomo di 70 kg il tessuto adiposo è circa 15 kg e produce energia per mantenerlo in vita 3 mesi. Il 2% della massa corporea (cervello) consuma il 20% di ossigeno a riposo. Il muscolo consuma il 30% dell'ossigeno a riposo e il cuore usa acidi grassi, glucosio e corpi chetonici con metabolismo esclusivamente aerobico. Il fegato non usa i corpi chetonici ma il flusso varia in base alle richieste metaboliche.

Errori congeniti del metabolismo

Gli enzimi sono proteine e quindi codificate da geni. Dal punto di vista biochimico, le malattie metaboliche sono caratterizzate dall'aumentata concentrazione di uno o più metaboliti nei tessuti o nei fluidi escreti. La via metabolica rallenta o si blocca a livello dell'enzima o della proteina carente, con le seguenti possibili conseguenze:

• Accumulazione dei metaboliti a monte del difetto (tossicità dei metaboliti).
• Prodotto finale della via metabolica scarso o assente.
• Attivazione di vie metaboliche "collaterali", che non sempre possono risolvere il problema.

Malattie del metabolismo

• Malattie del metabolismo e del trasporto degli aminoacidi (es. fenilchetonuria, omocistinuria, la maggior parte delle acidurie organiche, difetti del ciclo dell'urea, cistinuria).
• Malattie del metabolismo dei carboidrati (es. glicogenosi, galattosemia, intolleranza ereditaria al fruttosio).
• Malattie del metabolismo lipidico (es. ipercolesterolemia familiare).
• Malattie del metabolismo delle purine e pirimidine (es. malattia di Lesch-Nyhan).
• Malattie del metabolismo dei metalli (es. emocromatosi, malattia di Wilson, malattia di Menkes).
• Malattie del metabolismo delle porfirine e dell'eme (es. porfirie ereditarie).
• Malattie mitocondriali (es. difetti della catena respiratoria o dell'ossidazione degli acidi grassi).
• Malattie lisosomiali (es. mucopolisaccaridosi, malattia di Gaucher, malattia di Niemann-Pick).
• Malattie perossisomiali (es. adrenoleucodistrofia, malattia di Zellweger).

Esosi e favismo

Lo zucchero in eccesso lo si deposita in glicogeno oppure nei tessuti adiposi. La glicemia ha un range di funzionamento sottile perché ci sono organi che ottengono energia solo dalla sintesi glucidica.

Assorbimento degli esosi

Sono stati identificati due gruppi di trasportatori di esosi (GLUcose Transporter):

• Trasportatori che operano secondo gradiente di concentrazione (GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT4 e GLUT5: trasportatori uniporto).
• Trasportatori che operano contro gradiente di concentrazione utilizzando l'energia messa a disposizione dal gradiente elettrochimico del Na+ che è mantenuto ad opera della pompa Na+/K+, che a sua volta richiede ATP. (SGLUT1: simporto Na+-dipendente Sodium GLUcose Transporter)

Passaggio dal sangue capillare con un trasportatore uniporto localizzato sulla membrana basolaterale delle cellule. Sono formati da 12 segmenti ad alfa-elica idrofobici disposti in modo da formare un canale internamente rivestito di residui amminoacidici idrofilici. Esistono diverse isoforme dei trasportatori del glucosio, ciascuna con specifiche caratteristiche di cinetica, di distribuzione tissutale e di funzione. Il glucosio entra nelle cellule intestinali ad opera di un trasportatore (SGLUT1 2 Sodio + 1 Glucosio) localizzato nella membrana luminale delle cellule dell'orletto a spazzola e nelle cellule del tubulo renale.

• SGLUT 1: Mucosa intestinale (tenue), tubuli renali. Cotrasporta 1 glucosio o galattosio (ma non fruttosio) e 2 ioni Na+ all'interno delle cellule della mucosa intestinale.
• GLUT-1: Cervello, globulo rosso, cellule endoteliali, tessuti fetali. Trasporta glucosio con elevata affinità; galattosio, ma non fruttosio.
• GLUT-2: Fegato, cellule beta del pancreas, intestino tenue e rene. Trasporta glucosio, galattosio e fruttosio. È un trasportatore a bassa affinità, ma con una grande capacità di trasporto. Funziona da "sensore di glucosio" per le cellule beta del pancreas. Oltre una certa concentrazione di glucosio il pancreas risponde con la secrezione di insulina.
• GLUT-3: Cervello, placenta e testicoli. Trasporta glucosio con elevata affinità; galattosio, ma non fruttosio. Trasportatore principale dei neuroni.
• GLUT-4: Muscolo scheletrico e cardiaco, adipociti. Trasportatore di glucosio ad elevata affinità sensibile all'insulina.
• GLUT-5: Intestino tenue, cellule spermatiche, ma anche cervello, rene, adipociti e muscolo. Trasporta fruttosio, ma non glucosio e galattosio.

Demolizione glucosio

• 90% via glicolitica
• 10% via del pentoso fosfato → NADPH – Biosintesi riduttive soprattutto per sintesi lipidi (fegato, tessuto adiposo, ghiandola mammaria, corteccia surrenale).

NADPH – Reazioni riduttive dei globuli rossi. Riboso-5-fosfato – sintesi nucleotidi.

NADPH: Nicotinamide Adenin Dinucleotide Fosfato

• Nicotinammide: svolge il ruolo biologico generale della molecola, potendo essa accettare degli atomi di idrogeno.
• Adenina: base azotata.
• Di-nucleotide: coppia di nucleotidi in ciascuno di essi è presente un gruppo fosfato ed uno zucchero pentoso, il ribosio.

Deficienza di G6PD: Favismo

Glucosio-6-fosfato deidrogenasi: Glucosio-6-fosfato 6-fosfoglucono-lattone (NADP+) (NADPH + H+). Rilevante nell'eritrocita per la protezione dai danni ossidativi. Problema: carenza di NADPH nella cellula.

Il favismo è una malattia genetica ereditaria. La sua scoperta risale alla fine dell'800 ad opera del medico Giovanni Montano che con tale termine voleva far riferimento alla crisi emolitica acuta dei globuli rossi scatenata dall'ingestione di fave. Nel 1959 l'ematologo americano di origine tedesca Ernest Beutler identificò la causa della malattia nella deficienza dell'enzima glucosio-6-fosfato-deidrogenasi (G6PDH). L'importante scoperta avvenne a seguito di una ricerca sull'anemia prodotta dai farmaci antimalarici in un gruppo di soldati americani. Il NADPH partecipa alla protezione degli RBC: danni dei ROS.