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In accordo con la definizione data dall'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) e

dalla Food and Agriculture Organization (FAO), la fibra alimentare è un polisaccaride con

dieci o più unità monomeriche, che non viene idrolizzato all’interno dell’intestino tenue.

I carboidrati strutturali possono essere suddivisi in solubili e non solubili. Questa divisione

si basa sulle loro proprietà chimiche, fisiche e funzionali. Sciogliendosi in acqua, le fibre

solubili formano un gel viscoso. Non sono digerite nell’intestino tenue, mentre sono

facilmente fermentate dalla flora batterica presente nell’intestino crasso. Sono composte da

pectine, gomme e alcune emicellulose. Nel tratto gastrointestinale umano, le fibre

insolubili non si sciolgono nell’acqua. Per questo motivo, esse non formano un gel e la

fermentazione è molto limitata. Esempi di fibre insolubili sono le lignine, la cellulosa e

alcune emicellulose. La maggior parte della fibra contenuta nei cibi comprende per circa

un terzo sostanze solubili e per due terzi insolubili.

3. BENEFICI PER LA SALUTE DERIVANTI DALLE FIBRE ALIMENTARI

Le fibre alimentari e i cereali integrali sono una ricca fonte di sostanze nutritive, tra le

quali sono comprese vitamine, sali minerali, fenoli, carotenoidi, lignani, e

β-glucano

inulina. Anche se al momento attuale queste sostanze prodotte dalle piante non sono

classificate come nutrienti essenziali, possono essere importanti per la salute umana.

3.1.Obesità

Anche se molteplici fattori possono contribuire all'obesità, la causa primaria è un aumento

del rapporto tra la quantità di energia introdotta e quella consumata. Aumentare il consumo

di fibre alimentari può portare alla riduzione della quantità di energia introdotta, dovuta

alla diminuzione delle calorie disponibili nella dieta, mentre vengono mantenute le altre

importanti sostanze nutritive. Gran parte delle numerose ricerche condotte per valutare

l'effetto delle fibre alimentari sul peso corporeo mostra una relazione inversa tra

l’assunzione di fibre alimentari e l’incremento del peso corporeo. Tucker e Thomas (2009)

hanno confermato questo dato in uno studio condotto su 250 donne di mezza età. Essi

hanno osservato che oltre 20 partecipanti allo studio hanno perso una media di 4,4 libre al

mese in seguito ad un aumento della presenza di fibra alimentare pari a 8 g per 1000 kcal.

La perdita di peso era dovuta principalmente alla diminuzione del grasso corporeo. La

correlazione tra presenza di fibre e variazione di peso era indipendente da molti altri fattori

quali l'età, la quantità iniziale di fibre e grassi assunti, il livello di attività fisica e l’apporto

calorico di base. 4 4

La capacità delle fibre alimentari di ridurre il peso corporeo o di attenuarne l’aumento

potrebbe derivare da fattori diversi. In primo luogo, le fibre solubili, quando sono

fermentate nell’intestino crasso, possono produrre il peptide glucagone-simile (GLP-1) e il

peptide YY (PYY). Questi due ormoni intestinali giocano un ruolo nell’indurre lo stato di

sazietà. In secondo luogo, le fibre alimentari possono ridurre significativamente

l'assunzione di alimenti ricchi di energia. Le donne che introducevano una quantità

maggiore di fibre tendevano a mostrare anche una diminuzione del consumo di grassi

alimentari. In terzo luogo, le fibre alimentari possono diminuire l’energia metabolizzabile

(metabolizable ME) di una dieta, che equivale all’energia lorda meno l'energia

energy,

persa con le feci e l’urina. Va sottolineato che la relazione inversa tra fibre e ME è

indipendente dai grassi assunti con gli alimenti. Pertanto, ME diminuiva in presenza di un

maggior quantitativo di fibre alimentari, indipendentemente dalla presenza di un contenuto

di grassi alto o basso. Tuttavia, quando si considerano le fibre alimentari in maniera

separata, dividendo le fibre solubili da quelle insolubili, i risultati sono molto più incerti.

La presenza di fibre solubili fa diminuire ME quando esse sono associate ad una dieta

povera di grassi, ma si ha l’effetto contrario quando sono aggiunte ad una dieta ricca.

Diversi meccanismi possono spiegare come la fibra solubile faccia aumentare ME o il

peso. In primo luogo, le popolazioni batteriche presenti nell’intestino crasso proliferano in

seguito a un aumento del consumo di fibra solubile. Questo potrebbe provocare un

aumento dei processi di fermentazione e di utilizzazione di acidi grassi a catena corta, con

un maggior assorbimento di energia. In secondo luogo, la fibra solubile si espande nel

tratto gastrointestinale e forma un materiale viscoso che rallenta la velocità di transito

intestinale. La maggiore permanenza degli alimenti nel tratto gastrointestinale può far sì

che i processi di digestione e di assorbimento avvengano in maniera più completa.

Sembra che le fibre insolubili abbiano effetti opposti a quelle solubili. Ciò può essere

dovuto al fatto che le fibre insolubili provocano un aumento della velocità di transito

attraverso il tratto gastrointestinale. Ciò prevedibilmente porta ad una diminuzione

dell’efficacia dei processi digestivi e dell'assorbimento delle sostanze nutritive.

Poiché l’amido resistente subisce la stessa digestione della fibra insolubile, metterli a

confronto può darci una migliore comprensione di come la fibra alimentare può essere

usata per trattare e prevenire l'obesità. L'aggiunta di amido resistente alla dieta attenua la

ME di un alimento, ma non quanto le fibre insolubili. Sebbene l’aumento della quantità di

fibra alimentare abbia in generale un effetto favorevole sul peso corporeo, sono ancora

necessarie ricerche specifiche per determinare quali sono le fibre alimentari ottimali a tale

scopo. 5 5

3.2.Diabete

Il diabete di tipo 2 è dovuto alla minore sensibilità all'insulina e allo stato di iperglicemia.

Per questo motivo, l'assunzione di carboidrati costituisce un fattore dietetico di particolare

interesse. Meyer et al. (2000) hanno osservato che la quantità totale di carboidrati non ha

alcun effetto sul rischio diabetico, mentre lo ha il tipo di carboidrati assunti (carboidrati

non strutturali e fibre alimentari). E’ importante pertanto conoscere l’indice glicemico

degli alimenti. I carboidrati con un basso indice glicemico determinano una minore

risposta glucosio/insulinica. I carboidrati semplici, formati da catene di piccole dimensioni,

potrebbero avere un indice glicemico più alto, poiché determinano la presenza di elevate

concentrazioni di glucosio nel sangue. Sono state proposte diverse spiegazioni per

comprendere i processi fisiologici che stanno alla base del rapporto tra l’indice glicemico e

il diabete. In primo luogo, i carboidrati con indice glicemico più alto innalzano i livelli di

glucosio nel sangue. Lo stato di iperglicemia cronica porta alla disfunzione delle cellule

beta del pancreas, riducendo così la quantità di insulina liberata. In secondo luogo, a causa

del sovrabbondante apporto energetico, tessuti come il muscolo scheletrico, il fegato e il

tessuto adiposo diventano resistenti all'insulina.

Sebbene la maggior parte degli studi mostri una correlazione positiva tra l’assunzione di

alimenti ad alto contenuto di glucosio e l’insorgenza del diabete, un certo numero di

ricerche non è in accordo con questi risultati. C'è una forte relazione inversa tra

l’assunzione di fibre alimentari e il diabete quando si considerano età e body mass index

(BMI). Le donne che consumano una media di 26 g/die di fibre presentano un rischio

inferiore del 22% di sviluppare il diabete rispetto alle donne che ne consumano la metà. In

accordo con questi risultati, per prevenire il diabete può essere importante concentrarsi su

un aumento del consumo di fibre alimentari, piuttosto che tenere conto dell’indice

glicemico. Inoltre, alcuni studi sembrano confermare che la presenza di fibre alimentari

nella dieta sia correlabile al diabete di tipo 2, in maniera indipendente da altri fattori.

Secondo una recente ricerca, la presenza della frazione solubile della fibra rispetto a quella

insolubile può dare indicazioni sull’efficacia delle fibre nella prevenzione del diabete e i

relativi meccanismi d’azione. Le prime ricerche sulle fibre solubili dimostrano che lo

svuotamento gastrico e l’assorbimento di macronutrienti avvengono in ritardo, con

conseguenti riduzioni della quantità di glucosio e di insulina presenti nel sangue nel

periodo postprandiale. Ciò è probabilmente dovuto alla viscosità della fibra solubile

all'interno del tratto gastrointestinale. E’ stato pertanto proposto che un maggiore livello di

fibre solubili sarebbe associato ad un ridotto rischio di diabete, anche se ci sono studi che

hanno dato risultati diversi. Meyer et al. (2000), conducendo una ricerca su donne sane di

6 6

mezza età, hanno osservato una stretta relazione inversa tra la presenza di fibre insolubili

nella dieta e il rischio di diabete di tipo 2, mentre la fibra solubile era priva di effetti.

Le fibre insolubili hanno effetti minimi sull'assorbimento di macronutrienti. Pertanto, sono

state avanzate ipotesi differenti sul loro meccanismo di funzionamento. Alcuni autori

suggeriscono che le fibre insolubili aumentino la velocità di transito del contenuto lungo il

tratto gastrointestinale, dando così un ridotto assorbimento di nutrienti. Tuttavia, Weicket

et al. (2008) hanno osservato che un maggior consumo di fibre di cereali migliora

significativamente la disponibilità del glucosio nell’intero corpo, con conseguente aumento

(+8%) della sensibilità all'insulina. Questo suggerisce che i meccanismi responsabili degli

effetti delle fibre insolubili non sono limitati all’assorbimento dei nutrienti. Innanzitutto, in

donne in buono stato di salute è stata direttamente osservata una secrezione accelerata del

peptide GIP (glucose-dependent in seguito ad ingestione di fibra

insulintropic polypeptide)

insolubile. Il GIP è un ormone che stimola il rilascio post-prandiale dell’insulina. In

secondo luogo, la presenza di fibre insolubili può ridurre l’appetito. Ciò può portare ad una

diminuzione dell’apporto calorico e del BMI, come già descritto nel paragrafo dedicato

all’obesità. Terzo, gli acidi grassi a catena corta, tramite fermentazione, riducono la

risposta postprandiale al glucosio. Secondo Kelley e Mandarino (2000), una maggiore

concentrazione di acidi grassi nel sangue può rallentare il metabolismo del glucosio,

inibendo il trasportatore GLUT 4. Pertanto, gli acidi grassi a catena breve possono ridurre i

livelli di glucosio nel sangue nei tessuti sensibili all’insulina, mediante meccanismi

competitivi.

Secondo una recente ricerca, aumentare la quantità di fibre alimentari può rappresentare un

metodo non farmacologico per migliorare il metabolismo dei carboidrati. Tuttavia, esistono

dati contrastanti e sono necessarie altre ricerche per chiarire questo punto.

4. ELEMENTI PRESENTI NELLA FIBRA

La fibra può essere separata in diverse parti. Recentemente si è iniziato ad isolare tali

elementi e a valutare se un loro incremento nella dieta abbia effetti benefici per la salute

umana.

4.1.Arabinoxilano

L’arabinoxilano (AX) è composto da una catena di xilosio con residui di arabinosio. AX è

uno dei maggiori componenti della fibra nei cereali integrali. Nel tratto gastrointestinale,

7 7

l’azione dell’AX è simile a quella della fibra solubile; AX è rapidamente fermentato dalla

flora batterica del colon.

Lu et al. (2000) hanno osservato una relazione inversa tra l’aumento di consumo di pane

ricco di AX e l’aumento postprandiale della glicemia. Nei soggetti adulti sani, i livelli

postprandiali di glucosio diminuiscono già in seguito all’aggiunta di soli 6 g di fibre ricche

in AX, e si riducono significativamente in adulti con diabete di tipo due quando si

aggiungono 15 g/d di fibre ricche di AX. Tali effetti potrebbero essere dovuti all’alta

viscosità che questa fibra ha nel lume del tratto gastrointestinale, che porta a un

rallentamento dell’assorbimento del glucosio.

4.2.Inulina

L’inulina è un polimero di fruttosio. È presente in alimenti come cipolle, aglio, grano,

carciofi e banane. È utilizzata per insaporire i cibi o come ingrediente per via delle sue

proprietà nutrizionali. Per questo motivo, i prodotti dell’inulina possono essere usati al

posto dei grassi e dei carboidrati, senza ridurre il valore nutrizionale dell’alimento o

intaccarne il gusto.

Nell’intestino tenue l’idrolisi enzimatica dell’inulina è minima, poiché questa contiene

legami di tipo glucosidico, mentre viene poi completamente metabolizzata dalla

β

microflora dell’intestino crasso. Quando l’inulina fermenta tende a favorire la produzione

di propionato, con diminuzione del rapporto acetato/propionato, che a sua volta tende a far

diminuire la quantità totale di colesterolo e LDL nel siero, importanti fattori di rischio per

CHD. 8 8

Il fatto che l’oligofruttosio, un composto derivante dall’inulina, aumenti il senso di sazietà,

riducendo di conseguenza l’apporto di energia, suggerisce che la presenza di inulina possa

costituire un mezzo per prevenire e curare l’obesità.

4.3.β-Glucano

Il è un polisaccaride lineare formato da monomeri di glucosio uniti da legami

β-glucano

(1 4), e (1 3), che si trova nell’endosperma del seme di cereali, soprattutto orzo

β → β →

e avena. Il è solubile in acqua e presenta elevata viscosità a basse

β-glucano

concentrazioni.

Gli effetti fisiologici benefici del sembrano derivare dalla sua azione sul

β-glucano

metabolismo lipidico e su quello del glucosio nelle fasi postprandiali. Numerosi studi

confermano che esiste una relazione inversa tra i livelli di consumato e quelli del

β-glucano

colesterolo circolante. Studi recenti, condotti in soggetti sani o ipercolesterolemici,

indicano che il consumo giornaliero di 5 g di riduce significativamente il livello

β-glucano

di colesterolo totale e delle LDL nel siero. Inoltre, in individui adulti sani, il β-glucano

abbassa significativamente i livelli di glucosio e di insulina circolanti nelle fasi

postprandiali (Biorklund et al. 2005).

Il meccanismo più probabile che sta alla base di questi effetti è la viscosità del β-glucano

presente nel tratto gastrointestinale, che porta ad un aumento dell’escrezione degli acidi

biliari e della sintesi del colesterolo usato per produrli a livello epatico. La viscosità può

inoltre rallentare l’assorbimento del glucosio, così da ridurre i livelli postprandiali di

questo composto, insieme con quelli dell’insulina.

Gli effetti metabolici del possono essere inoltre dovuti alla sua capacità di

β-glucano

stimolare la produzione di acidi grassi a catena corta. La fermentazione del β-glucano

dell’avena porta alla produzione di grandi quantità di propionato e inibisce

significativamente la sintesi di colesterolo, bloccando l’enzima HMG CoA reduttasi.

Esistono tuttavia studi che non sono in accordo con questi dati. Tale discordanza può

essere dovuta al peso molecolare e alla solubilità del che possono dipendere da

β-glucano,

fattori diversi come i processi di produzione degli alimenti e la sorgente di Il

β-glucano. 9 9

riscaldamento ne riduce il peso molecolare e, di conseguenza, la sua viscosità nel tratto

derivato dall’avena riducono significativamente

gastrointestinale. Mentre 5 g di β-glucano

la quantità di colesterolo nel siero e i livelli postprandiali di glucosio e di insulina, la stessa

quantità derivante dall’orzo non produce effetti.

4.4.Pectina

La pectina è un polimero dell’acido galatturonico, con legami (1 4). La pectina è un

α →

polisaccaride solubile in acqua che non viene digerito dell’intestino tenue, mentre è

facilmente degradato dalla microflora del colon. Gli agrumi contengono dallo 0,5% al

3,5% pectina, in particolare nella buccia. Le pectine estratte sono anche disponibili in

commercio e sono di solito utilizzate in applicazioni alimentari che richiedono un

gelificante o un agente addensante.

All'interno del tratto gastrointestinale, la pectina mantiene la capacità di formare un gel o

di addensare una soluzione. Si è pensato possa essere questo il probabile meccanismo con

cui questa sostanza esercita i suoi numerosi effetti benefici sulla salute, compresi quelli a

carico della quantità di colesterolo e del metabolismo dei lipidi, la prevenzione e il

controllo del diabete. Tuttavia, la pectina possiede anche alcune capacità peculiari utili nel

trattamento o nella prevenzione di altre malattie quali infezioni intestinali, arteriosclerosi,

cancro e obesità. In diversi studi clinici recenti, Rabbani et al. (2001) e Triplehorn e

Millard (2002) hanno dimostrato che la somministrazione di pectina per via orale in

bambini e neonati riduce il numero delle infezioni intestinali acute. Si ritiene che ciò sia

dovuto a una riduzione del numero dei batteri patogeni quali Shigella, Salmonella,

Al contrario, la pectina stimola la crescita

Klebsiella, Enterobacter, Proteus e Citrobacter.

di alcuni ceppi di e in vitro. La presenza di questi batteri è

Bifidobacter Lactobacillus

direttamente collegata con lo stato di salute dell'intestino crasso e indice della presenza di

una microflora con effetti benefici per la salute. 10 10


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Stefan8

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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in scienze biologiche
SSD:
Università: Torino - Unito
A.A.: 2012-2013

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Stefan8 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Fondamenti di Fisiologia 1 e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Torino - Unito o del prof Alloatti Giuseppe.

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