Acqua. Acqua. L acqua negli animali e nell uomo ha una duplice azione come mezzo di trasporto e di sostanza reagente

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1 L Acqua Dr. Augusto Innocenti, PhD Biologo Nutrizionista Prof. a contratto Università di Parma Perfezionamento in Biochimica e Biologia Molecolare Phd in Neurobiologia e Neurofisiologia Acqua L'acqua è il costituente inorganico più abbondante negli organismi viventi in percentuali variabili tra il 50 ed il 70% a seconda del sesso, dell età e della massa corporea. Nell'adulto, rappresenta in media il 70-80% del peso del muscolo, il 50% del peso del tessuto adiposo (massa grassa), e circa il 30% nel tessuto osseo. 1

2 Acqua Nel nostro organismo l acqua si trova distribuita in due compartimenti: quello intracellulare e quello extracellulare. Il compartimento extracellulare comprende il plasma sanguigno ed i liquidi interstiziali ovvero quei fluidi che si muovono negli spazi tra le cellule, e tra questi fanno parte, tra l altro, la linfa, la saliva, il secreto lacrimale, i liquidi secreti dalle ghiandole e dall apparato gastrointestinale, il liquor ed i fluidi escreti da cute e reni ossia sudore ed urina. Il compartimento intracellulare è invece rappresentato dai fluidi costituenti il citoplasma delle cellule. Acqua L acqua intracellulare rappresenta, mediamente, circa il 60% dell acqua totale, del restante 40% un quinto è rappresentato dal plasma sanguigno, da 3 a 4 lit, circa il 4%. del peso corporeo. L acqua negli animali e nell uomo ha una duplice azione come mezzo di trasporto e di sostanza reagente 2

3 Acqua Mezzo dove sono disciolti, trasportati e reagiscono diversi composti chimici, Mezzo di trasporto per i nutrienti, i gas e i prodotti di scarto del metabolismo Costituente del siero presente nelle capsule articolari che lubrifica e diminuisce l attrito nelle articolazioni La sua incomprimibilità conferisce forma e struttura ai tessuti Acqua Svolge un'azione chimica attiva liberando, con il processo di ionizzazione ioni idrogeno (H+) e ossidrile (OH-) Fondamentale nei processi termoregolativi grazie alla sua capacità di assorbire calore con solo modeste variazioni di temperatura che combinata con il suo alto potere di evaporazione, permette il mantenimento dell omeostasi termica durante situazioni di stress da calore e durante l ipertermia generata dall esercizio fisico. 3

4 Acqua Per un individuo che vive a temperatura normale e conduce vita sedentaria sono necessari circa 2,5 lit di acqua al giorno, il 20% della quale si assume con i cibi, specialmente frutta e verdura, e il restante 80% deve essere sorseggiata, sotto forma di acqua o di altre bevande, a piccole dosi durante tutta la giornata, compreso durante i pasti. Acqua Il bilancio idrico è mantenuto grazie ad un equilibrio tra entrate di acqua ed uscite. Una perdita d acqua nell organismo si chiama disidratazione e può portare ad uno stato di ipoidratazione ovvero ad una condizione cronica di contenuto d acqua ridotto, il ritorno allo stato di idratazione normale viene definito reidratazione. La disidratazione, normalmente, è la conseguenza, in assenza di patologie, di una profonda sudorazione, l intensità della sudorazione dipende a sua volta dall intensità e dalla durata dell esercizio fisico e dalle condizioni ambientali. 4

5 Acqua La sudorazione è un meccanismo di termoregolazione che tende a raffreddare il corpo, e sarà, ovviamente, più copiosa in un clima caldo e minore in un clima freddo. L umidità relativa dell aria influenza l efficacia della sudorazione come processo di termoregolazione, infatti, in condizioni di elevata umidità, il sudore non potrà evaporare e rimarrà, quindi, allo stato liquido gocciolando, viceversa, in condizioni di aria secca, il sudore evaporerà rapidamente e ciò consentirà un efficace raffreddamento della cute. Entrate Idriche Bevande: Si assumono sotto forma di liquidi circa 1,5-2,0 L al giorno, in caso di attività fisica o clima caldo tale assunzione può aumentare fino a 6 volte. Cibi: Molti cibi specialmente frutta e verdura contengono una grande quantità di acqua. Si può assumere con gli alimenti dagli 0,7 a 1 L al giorno di acqua.. Reazioni ossidative: I processi metabolici di degradazione producono anidride carbonica ed acqua. In questo modo si ottiene circa 0,2-0,4 L di acqua al giorno 5

6 Uscite Idriche Urina: In condizioni normali i reni riassorbono il 99% del filtrato glomerulare, il restante 1% viene utilizzato per formare le urine. In questo modo vengono escreti 1-1,5 L di acqua al giorno. Evaporazione: Circa 0,35 L di acqua evapora giornalmente dalla cute (perspiratio insensibilis). Altri 0,25-0,35 L di acqua viene veicolata all esterno dalla respirazione. Feci: Circa il 70% delle feci è costituito da acqua. Per questa via si perdono giornalmente 0,1-0,3 L di acqua. In caso di vomito e diarrea si può arrivare sino a 4-5 L. Sudorazione: In condizioni normali la sudorazione non supera i 0,5-0,7 L giornalieri, ma in condizioni estreme di termoregolazione l organismo può perdere fino ad 1-1,5 L/ora. Bioenergetica 6

7 Bioenergetica Tutte le attività biologiche richiedono energia e questa energia viene fornita dai nutrienti ed in particolare dai macronutrienti. Gli stessi principi fisici che regolano la conservazione dell energia si applicano anche ai sistemi biologici. Bioenergetica Le molecole contenute negli alimenti contengono energia potenziale che viene liberata attraverso le reazioni chimiche di idrolisi e ossidazione del metabolismo energetico, seguendo il secondo principio della termodinamica, passando cioè da molecole a più alto contenuto energetico a molecole a minor contenuto energetico con liberazione di energia (reazioni esoergoniche). 7

8 Bioenergetica L energia prodotta da queste reazioni non viene trasferita direttamente alle cellule che devono compiere lavoro, ma viene utilizzata attraverso una reazione accoppiata per sintetizzare un composto altamente energetico: l adenosintrifosfato (ATP). Bioenergetica L energia potenziale contenuta nella molecola di ATP può essere usata successivamente dalla cellula per ogni forma di lavoro biologico, quindi le cellule sintetizzano continuamente ATP e continuamente l ATP libera energia quando le cellule ne hanno bisogno. 8

9 Bioenergetica Bioenergetica Schema del ciclo ATP-ADP: L ATP viene idrolizzato in ADP liberando energia nei processi di sintesi e viene da esso riformato, accumulando energia attraverso il catabolismo dei nutrienti. Libera Energia P P P ATP Adenosina Accumula Energia Processi di Biosintesi (Anabolismo) ADP + P Catabolismo dei Nutrienti P P Adenosina E P E 9

10 Metabolismo: il complesso di tutte le reazioni organiche di trasformazioni tra energia e materia. Si divide in: Anabolismo caratterizzato dalla sintesi di molecole complesse con relativo consumo energetico Catabolismo caratterizzato dalla degradazione di molecole complesse in molecole più semplici con liberazione di energia. Catabolismo Primo stadio demolizione dei macronutrienti nei loro blocchi costitutivi. Non si ha liberazione di energia Secondo stadio demolizione dei blocchi costitutivi in intermedi fondamentali formati da pochi atomi di carbonio, attraverso vie metaboliche specifiche per ogni tipo di composto. A questo stadio è associata la liberazione di una parte relativamente piccola dell energia totale racchiusa nei legami delle biomolecole. Terzo stadio gli intermedi ottenuti precedentemente sono incanalati in un unico processo ciclico terminale, il ciclo di Krebs e la fosforilazione ossidativa. È in quest ultimo stadio comune che viene liberata e conservata la maggior quantità dell energia chimica presente nelle molecole da metabolizzare. 10

11 Carboidrati Lipidi Proteine Glicogenolisi Lipolisi Proteolisi Monosaccaridi Acidi Grassi Amminoacidi Glicolisi -Ossidazione Deaminazione Piruvato Acetil CoA Ossalacetato Ciclo di Krebs ATP Fosforilazione Ossidativa Le varie vie del catabolismo dei nutrienti che convergono nel ciclo di Krebs che poi conduce alla fosforilazione ossidativa. Catabolismo dei Lipidi Glucosio Gluconeogenesi Trigliceride Glicolisi Lipolisi 2 ADP NAD 2 ATP Piruvato NADH ATP Glicerolo Acidi Grassi -ossidazione Acetil CoA FAD FADH 2 NAD NADH Ossalacetato Ciclo di Krebs Fosforilazione Ossidativa ATP 11

12 Catabolismo delle Proteine Fegato Glucosio ATP ATP ADP Gluconeogenesi Piruvato Proteine Proteolisi Amminoacidi Glucosio Glicolisi Piruvato Ciclo di Krebs Anabolismo Comprende quel complesso di reazioni enzimatiche, definito anche BIOSINTESI che permette all'organismo di utilizzare i principi nutritivi introdotti con gli alimenti per la sintesi delle molecole complesse. 12

13 Anabolismo Produzione di: riserve energetiche enzimi ormoni formazione dei tessuti mantenimento strutturale e funzionale dell organismo. Anabolismo Le reazioni anaboliche di biosintesi sono prevalentemente endoergoniche richiedono, cioè, un apporto di energia. Possiamo dire che i processi anabolici spendono l energia prodotta dai cicli catabolici e immagazzinata sotto forma di molecole ATP. 13

14 Anabolismo Esistono alcuni intermedi comuni ai due aspetti del metabolismo e, come abbiamo già introdotto, lo stesso ciclo di Krebs, la fornace catabolica comune a tutte le vie aerobiche, ha la caratteristica di poter dar vita a reazioni di biosintesi, pertanto viene definito come una via ANFIBOLICA Anabolismo L'anabolismo comprende i seguenti processi: Sintesi dei carboidrati. Sintesi dei lipidi. Sintesi delle proteine. Duplicazione e Replicazine dell acido desossiribonucleico (DNA). Sintesi dell'acido ribonucleico (RNA). 14

15 Bioenergetica Bilancio Energetico La risultanza tra l energia immessa con i cibi e quella consumata per mantenere in vita ed in movimento il corpo viene definito Energia in entrata degradazione chimica dei macronutrienti attraverso le vie cataboliche. Energia in uscita: TDEE (Total Daily Energy Expediture) dispendio energetico totale giornaliero Bioenergetica Il dispendio energetico giornaliero totale può essere scomposto in tre componenti Metabolismo basale (BMR 60%-75%), Termogenesi indotta dagli alimenti (DIT 7%-15%), Attività fisica (AEE 15%-30) 15

16 Bioenergetica Metabolismo Basale (BMR) rappresenta l energia che è necessaria all organismo per mantenere l omeostasi dell organismo (trasporto di membrana, cicli biochimici, funzionalità vegetativa degli organi, turnover proteico ecc.) Il BMR viene definito come il consumo energetico di un individuo per unità di tempo nelle seguenti condizioni : Digiuno da ore In posizione supina, sveglio ma rilassato, Con temperatura corporea normale A temperatura ambiente costante di C In assenza di stimoli psicofisici esterni Bioenergetica L 80% della variabilità individuale del BMR dipende da: Peso corporeo Età Sesso Per il restante 20% si rileva l influenza delle seguenti caratteristiche: Temperatura corporea Composizione corporea Familiarità e fattori genetici Condizioni fisiopatologiche Quadro ormonale. L estrapolazione del BMR nelle 24 ore viene definito come Spesa Energetica Basale (BEE ovvero Basal Energy Expenditure). 16

17 Bioenergetica Misura del BMR Calorimetria Diretta Calorimetria Indiretta Equazioni Predittive del BMR BEE M = 66+(13,7xPeso)+(5xAltezza)-(6,8xEtà) BEE F = 655+(9,6xPeso)+(1,85Altezza)-(4,7xEtà) Bioenergetica Equazioni predittive del BEE, espresso in Kcal/dì, a partire dal peso corporeo espresso in Kg. Le equazioni perdono di significatività in individui obesi. Pc = Peso Corporeo Fonti: Commission of the European Communities, Modificato da SINU Età Maschi BMR Femmine < ,5xPc-31 22,7xPc ,7xPc ,3xPc ,6xPc ,9xPc+700 8,4xPc ,3xPc-31 20,3xPc ,4xPc ,7xPc+496 8,7xPc+829 9,2xPc+688 9,8xPc

18 Bioenergetica Bioenergetica Termogenesi Indotta dagli Alimenti (DIT) detta anche azione dinamico-specifica dei nutrienti, viene definita come l'incremento del dispendio energetico in risposta all'assunzione del cibo. L apporto al dispendio energetico totale può essere valutato in una proporzione di circa il 7-15%. La DIT varia a seconda della distribuzione dei macronutrienti nel pasto, il consumo energetico indotto è: basso per i Lipidi (2-5%) medio per i carboidrati (5-10%) elevato per le proteine (circa 30%). 18

19 Bioenergetica Costo Energetico dell Attività Fisica (AEE) L attività fisica viene definita come qualunque azione esercitata dal sistema muscoloscheletrico che si traduca in un consumo di energia superiore a quello in condizioni di riposo Il costo energetico dell attività fisica, così come l introduzione calorica, è una variabile controllabile dal soggetto in contrasto con le altre componenti del TDEE. Bioenergetica I consumi energetici dovuti all attività fisica dipendono da: Tipo Frequenza Intensità Quantità delle attività condotte dall'individuo Possono variare da poco più del 15% del dispendio energetico totale per stili di vita estremamente sedentari a valori pari a 3-4 volte il BEE. 19

20 Bioenergetica L attività fisica ha un azione stimolante sul metabolismo basale influenzando positivamente alcuni dei fattori coinvolti nel dispendio energetico basale quali: Composizione corporea Condizione ponderale Metabolismo glucidico Metabolismo lipidico Produzione Endorfine e Serotonina Bioenergetica 20

21 Bioenergetica Chilocaloria la quantità di energia necessaria ad innalzare di 1 C (da 14,5 a 15,5) la temperatura di 1 Kg di acqua a livello del mare Chilojoule multiplo di un joule, unità di misura dell energia nel Sistema Internazionale. 1kcal=4,2 kj ovvero 1kJ=0,24 kcal Bioenergetica È possibile stabilire la quantità di energia, che si ottiene bruciando i diversi tipi di sostanze nutritive, e che viene espressa in chilocalorie (kcal) o chilojoule (kj). Il contenuto energetico medio dei vari macronutrienti è: 4,1 kcal/gr per i carboidrati 5,3 kcal/gr per le proteine (4,1 per la loro incompleta ossidazione) 9,3 kcal/gr per i grassi 7,1 kcal/gr per l etanolo Sebbene anche le proteine possano essere catabolizzate per ottenere energia, la maggior parte del metabolismo energetico avviene grazie alla demolizione di carboidrati e lipidi. 21

22 Bioenergetica Sebbene anche le proteine possano essere catabolizzate per ottenere energia, la maggior parte del metabolismo energetico avviene grazie alla demolizione di carboidrati e lipidi. I carboidrati sono il tipo di alimento più abbondante al mondo, mentre i grassi costituiscono la fonte di energia più concentrata e semplice da immagazzinare. In situazioni particolari, come in caso di prolungata attività fisica intensa o di deplezione glucidica, l'organismo si trova costretto a utilizzare, a fini energetici, le proteine ottenute dall'alimentazione o, in casi di deperimento estremo, dai propri tessuti. Bioenergetica Deplezione glucidica quello stato fisiologico estremo in cui un organismo ha esaurito le proprie scorte di carboidrati, non solo a livello ematico (glucosio), ma anche, e soprattutto, a livello epatico e muscolare (glicogeno di riserva), pertanto non è più in grado di mobilizzare zuccheri. In questo caso si innesca un processo (gluconeogenesi) che genera zuccheri da molecole non glucidiche, tra cui gli aminoacidi, attivando quindi il catabolismo proteico. 22

23 Bioenergetica La quantità, la varietà e le proporzioni dei macronutrienti nella dieta quotidiana influiscono profondamente sulla qualità della vita, sulla capacità di eseguire lavoro (esercizio fisico), e sulla salute nel suo complesso. Un corretto piano nutrizionale deve quindi avere un giusto equilibrio tra modalità di assunzione e quantità del cibo ingerito, tenendo conto del dispendio energetico del soggetto. Il Flusso di Energia dei Nutrienti L assunzione del cibo include quattro fasi durante le quali si attuano quattro atti fisiologici correlati all ingestione del cibo, ricercare e mangiare, digerire, assorbire ed infine consumare le riserve. Tali fasi sono associate ad altrettanti processi del metabolismo energetico che possono essere definite come fase cefalica, fase gastrica, fase del substrato e fase del digiuno. 23

24 Il Flusso di Energia dei Nutrienti Durante le quattro fasi il flusso di energia derivante dal catabolismo dei vari nutrienti viene controllato ed indirizzato dagli ormoni insulina glucagone. Il Flusso di Energia dei Nutrienti Fase Cefalica Fase Gastrica Fase del Substrato Insulina Fase del Digiuno Glucagone Pasto 24

25 Il Flusso di Energia dei Nutrienti Pasto ad alto carico glicemico Pasto a basso carico glicemico BMI Peso in KG (Altezza) 2 in m 25

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27 Linee guida proposte dall OMS Mantenere il peso forma, ovvero l indice di massa corporea anche detto BMI dall inglese Body Mass Index (calcolabile dividendo il peso in Kg per il quadrato dell altezza in cm) non deve superare i 25. La dieta complessiva, idonea come quantità a mantenere il peso giusto, deve essere equilibrata nella sua composizione di principi nutritivi. I grassi devono rappresentare dal 25 al 30 per cento delle calorie complessive. Non più del 10 per cento possono essere grassi saturi, mentre quelli polinsaturi dovranno raggiungere il 6-10 per cento, tra essi è raccomandata una prevalenza di omega-3 e omega-6. Ridurre l apporto proteico e mantenerlo tra il 10 ed il 20% dell energia totale, al di sotto del livello minimo non è garantita una introduzione adeguata per il turnover proteico, mentre quantità superiori sono, non solo inutili, ma anche dannose. 27

28 I carboidrati devono fornire la gran parte dell apporto energetico, andando a coprire dal 55 al 75 per cento delle calorie complessive. Di questi lo zucchero aggiunto deve restare al di sotto del 10 per cento delle calorie. Bisogna consumare almeno 25g di fibra alimentare al giorno, introdotta con gli alimenti che ne sono naturalmente ricchi: legumi, cereali, verdura e frutta. Consumare almeno 400g di verdura e frutta al giorno. Svolgere ogni giorno una regolare attività fisica che aiuta a raggiungere il bilancio energetico e a mantenere ossa, muscoli e articolazioni in buona forma. 28

29 In un corretto regime alimentare si dovrebbe mangiare in modo vario rispettando i rapporti tra i vari cibi come mostrato dalla piramide alimentare La distribuzione dei macro nutrienti dovrebbe essere così organizzata: 55-60% Carboidrati 25-30% Lipidi 15-20% Proteine Almeno 30gr di fibre 29

30 Gruppo di alimenti Alimenti Porzioni Peso (g) Cereali e tuberi Pane 1 rosetta piccola/1 fetta media 50 Prodotti da forno 2-4 biscotti/2,5 fette biscottate 20 Pasta o riso * 1 porzione media 80 Pasta all uovo fresca* 1 porzione piccola 120 Patate 2 patate piccole 200 Ortaggi e frutta Insalate 1 porzione media 50 Ortaggi 1 finocchio/2 carciofi 250 Frutta o succo 1 frutto medio(arance, mele) frutti piccoli (albicocche, mandarini) 150 Carne, pesce, uova e legumi Carne fresca 1 fettina piccola 70 Carne stagionata (salumi) 3-4 fette medie prosciutto 50 Pesce 1 porzione piccola 100 Uova n. 1 uovo 60 Legumi secchi 1 porzione media 30 Legumi freschi 1 porzione media Latte e derivati Latte 1 bicchiere 125 Yogurt 1 confezione piccola (1 vasetto) 125 Formaggio fresco 1 porzione media 100 Formaggio stagionato 1 porzione media 50 Grassi da condimento Olio 1 cucchiaio 10 Burro 1 porzione 10 Margarina 1 porzione 10 (*) in minestra metà porzione Tabella 3.2 Numero di porzioni consigliato dall INRAN 2003 Alimento, gruppo di alimenti 1700 Kcal (1) 2100 Kcal (2) 2600 Kcal (3) Porzioni giornaliere Cereali e tuberi Pane Prodotti da forno Pasta, riso, pasta all uovo fresca Patate 1 (a settimana) 1 (a settimana) 2 (a settimana) Ortaggi e frutta Ortaggi, insalata Frutta, succo di frutta Carne, pesce, uova e legumi Latte e derivati Latte, yogurt Formaggio fresco, formaggio stagionato 2 (a settimana) 3 (a settimana) 3 (a settimana) Grassi da condimento Olio, burro, margarina (1) esempi: i bambini di 6 anni; donne anziane con vita sedentaria (2) esempi: adolescenti femmine; donne adulte con attività lavorativa non sedentaria; uomini adulti con attività lavorativa sedentaria (3) esempi: adolescenti maschi, uomini adulti con attività lavorativa non sedentaria o moderata attività fisica 30

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32 La Giornata Alimentare Il nostro organismo ha bisogno di un apporto costante di energia durante l arco di tutta la giornata perciò sarebbe raccomandabile non assumere ingenti quantità di cibo solo durante i pasti principali ma frazionare l introito calorico giornaliero almeno in 5 pasti. Colazione (15-20%) Spuntino di metà mattinata (5%-10%) Pranzo (35%) Merenda (10%) Cena (30%) 32

33 55-60% Carboidrati 25-30% Lipidi 15-20% Proteine Almeno 30gr di fibre Alimenti Funzionali Alcuni alimenti per le loro proprietà organolettiche presentano la caratteristica di avere potenziali effetti benefici sia in termini di prevenzione sia di miglioramento della qualità della vita. 33

34 Alimenti Funzionali Alimenti integrali Prodotti fortificati Alimenti funzionali propriamente detti Alimenti Funzionali In particolare, la presenza delle sostanze funzionali è dovuta a mancata raffinazione dell alimento nei cibi integrali aggiunta industriale nei prodotti fortificati si ritrovano naturalmente nell alimento funzionale propriamente detto. 34

35 Probiotici = Batteri della flora intestinale Prebiotici = Fibre (nutrimento per i probiotici) Simbiotici = Prebiotici + Probiotici Malnutrizione in Eccesso e in Difetto 35

36 BMI Peso in KG (Altezza) 2 in m 36

37 Whitlock G, Lewington S, Sherliker P, et al. (marzo 2009). Body-mass index and cause-specific mortality in adults: collaborative analyses of 57 prospective studies. Lancet 373 (9669): Berrington de Gonzalez A, Hartge P, Cerhan JR, et al. (dicembre 2010). Body-mass index and mortality among 1.46 million white adults. N. Engl. J. Med. 363 (23):

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39 Il corpo umano è costituito da vari tessuti e le loro composizioni percentuali sono soggettive e influenzate da numerosi fattori. Per una più corretta valutazione del peso corporeo si dovrà quindi tenere conto del contributo relativo dei vari tessuti. Per semplicità possiamo dividere il nostro peso in Massa Grassa e Massa Magra. 39

40 FAT FFM 20 0 A B C 40

41 Bilancio Energetico La risultanza tra l energia immessa con i cibi e quella consumata per mantenere in vita ed in movimento il corpo viene definito Energia in entrata: degradazione chimica dei macronutrienti attraverso le vie cataboliche. Energia in uscita: dispendio energetico totale giornaliero 41

42 Denutrizione Nella malnutrizione per difetto, identificabile con la denutrizione, si possono individuare vari stati carenziali, non soltanto energetici ma anche proteici e/o di singoli micronutrienti, in tal caso si parla di denutrizione selettiva. Queste condizioni possono essere il risultato di un apporto dietetico inadeguato come avviene soprattutto nei paesi più poveri. Tuttavia le malnutrizioni deficitarie possono anche essere conseguenti a cattiva alimentazione dovuta a pregiudizi alimentari, abitudini e stili di vita squilibrati o fobie individuali. 42

43 La malnutrizione da carenza può essere: primaria quando essa è la conseguenza di un alimentazione inadeguata, secondaria quando è la concausa di una patologia in atto che impedisce l assunzione, la digestione, l assorbimento o la metabolizzazione dei nutrienti. La malnutrizione secondaria è generalmente legata a malattie correlate a disturbi dell appetito, della digestione, dell assorbimento, o dell utilizzazione delle sostanze alimentari. anoressia nervosa, malattie neurologiche con disturbi della deglutizione, tumori, malattie gastrointestinali croniche, malassorbimenti alcuni gravi stati infettivi o di immunodeficienza. 43

44 La malnutrizione proteico-energetica (PEM Protein Energy Malnutrition) indica una condizione patologica di denutrizione sostenuta dalla riduzione eccessiva dell'apporto proteico e/o calorico che ricopre tutte le inadeguatezze alimentari tra l inedia, ossia la totale mancata assunzione di cibo, e l adeguata nutrizione. La forma clinica della PEM dipende dal rapporto tra le fonti energetiche proteiche e non proteiche. Si può manifestare in tre forme, come malnutrizione proteica, come malnutrizione energetica e come forma mista. La malnutrizione proteica o Kwashiorkor, o forma umida è causata da una dieta ricca in carboidrati, soprattutto amidi, non necessariamente associata a carenza energetica ma estremamente povera in proteine, e colpisce prevalentemente i primogeniti dei paesi poveri. 44

45 Le caratteristiche principali dei bambini colpiti da Kwashiorkor sono l'addome rigonfio, causato dall'edema dovuto all ipoalbunemia, e la steatosi epatica dovuta alla riduzione delle lipoproteine circolanti. Altri segni evidenti di questa malattia da malnutrizione sono la depigmentazione della pelle, il ritardo nella crescita, la debolezza muscolare ed il rigonfiamento del viso (faccia a luna). Il tasso di mortalità può raggiungere il 30-60%. Kwashiorkor 45

46 La malnutrizione energetica o marasma (dal greco maraimo, consumare, debilitare) o forma asciutta al contrario è indotto dall'adattamento del corpo alla malnutrizione ed è sostenuto da una privazione calorica che comporta secondariamente anche una malnutrizione. L'organismo reagisce al misero apporto energetico andando a sfruttare tutte le riserve energetiche lipidiche e proteiche di cui dispone, comprese quelle essenziali o primarie. La patologia è quindi caratterizzata da un'estrema perdita di tessuto adiposo e muscolare che comporta secchezza cutanea, ipotermia, atrofia muscolare, irritabilità ed arresto della crescita. 46

47 Marasma 47

48 La forma mista della PEM è la più diffusa nei paesi a più alto livello socio-economico, infatti essa è generalmente una malnutrizione secondaria correlata a patologie concomitanti che ne scatenano l insorgenza. In questa forma convivono i due stati clinici precedentemente descritti e il prevalere della sintomatologia dell uno o dell altro dipende dal rapporto tra le fonti energetiche proteiche e quelle non proteiche. La malnutrizione selettiva è generalmente causata da carenza vitaminica o di altri micronutrienti. Anche in questo caso vi possono essere forme secondarie dovute a concomitanti patologie del tratto gastroenterico, malassorbimenti, tumori. Inoltre la malnutrizione selettiva può essere scatenata dall'aumentato fabbisogno come per esempio in gravidanza, sotto stress cronico, in stati fisiologici alterati, in seguito ad assunzione di droghe ecc. 48

49 Vitamine A (retinolo) B1 (tiamina) B2 (riboflavina) B6 (piridossina) B12 (cobalamina) C (acido ascorbico) D (colecalciferolo) E (tocoferolo) K Niacina Folati Minerali Fosfati) Ferro Magnesio Potassio Sodio Zinco Effetti Clinici da Carenza Problemi oculari e della vista Beriberi, problemi al sistema nervoso, insufficienza cardiaca Danni alle mucose Anemie e neuropatie Atassia, neuropatie sensoriale, anemie Scorbuto Rachitismo, osteomalacia Anemia, neuropatie Coagulazione del sangue Pellagra Anemia, atrofia intestino tenue, ulcere; spina bifida nel feto Effetti Clinici da Carenza Astenia, scompenso cardiaco, osteomalacia Anemia sideropenia, sindrome di Plummer-Wilson Tremori, convulsioni Astenia muscolare, aritmie, danno renale Confusione, ipotensione, coma Dermatite, deficit immunitario, cicatrizzazione rallentata Nelle prime 24 ore di privazione alimentare, il metabolismo è sostenuto dall'ossidazione dei trigliceridi e del glucosio depositato nel fegato sotto forma di glicogeno. Con il passare del tempo, vista la modesta entità delle scorte di glicogeno epatico, la gran parte dei tessuti (muscolo, cuore, rene ecc.) si adatta ad utilizzare principalmente acidi grassi, risparmiando glucosio. 49

50 Il glucosio risparmiato verrà destinato soprattutto al cervello e ai tessuti anaerobici come i globuli rossi che, per "sopravvivere", hanno assoluto bisogno di glucosio (non possono, infatti, utilizzare gli acidi grassi a scopo energetico). In simili condizioni le richieste cerebrali di glucosio ammontano a 4 g/ora, mentre quelle dei tessuti anaerobici si attestano a 1,5 g/ora. Dal momento che il fegato non riesce a ricavare dalla glicogenolisi più di 3 g di glucosio all'ora, è costretto ad attivare una via metabolica "di emergenza", la gluconeogenesi. Tale processo consiste nella produzione di glucosio a partire dagli aminoacidi. 50

51 Una privazione alimentare prolungata oltre le 24 ore l'azione descritta nella fase di adattamento prosegue con una progressiva accentuazione della gluconeogenesi. Nell'organismo non esistono depositi proteici da utilizzare a scopo energetico, pertanto gli amminoacidi necessari a soddisfare tale processo derivano dalla degradazione delle proteine tissutali ed in particolare muscolari. Nel digiuno di media durata, che si estende fino al ventiquattresimo giorno di privazione alimentare, aumenta sempre più il ricorso alla gluconeogenesi e all'ossidazione lipidica, in un'ottica generale di massimo risparmio del glucosio ematico. Tale processo si accompagna ad una inevitabile riduzione della massa muscolare, con conseguente comparsa di debolezza ed apatia. 51

52 Nelle fasi iniziali la gluconeogenesi è in grado di produrre anche oltre 100 g di glucosio al giorno, ma presto l'efficienza di questo processo diminuisce a meno 75 g/die. Quantitativo non è più sufficiente a garantire un adeguato rifornimento di glucosio al cervello. Quest'organo è quindi costretto a ricorrere in maniera sempre più importante ai corpi chetonici, tre molecole solubili in acqua derivanti dall'ossidazione dei grassi in condizioni di carenza di glucosio. L'iperproduzione di corpi chetonici (chetosi), pur prolungando la sopravvivenza dell'organismo, causa un'importante incremento dell'acidità ematica. 52

53 Dopo una fase di denutrizione prolungata, in genere oltre i giorni, il corpo ha ormai sfruttato gran parte delle risorse proteiche, comprese le proteine plasmatiche. Riduzione della [albumina] nel sangue Passaggio di plasma negli spazi intracellulari Disidratazione e comparsa di edema. L insieme di questi fattori: Chetosi Deficit immunologico Disidratazione Edemi Ritardata guarigione delle ferite, Riduzione della funzionalità intestinale Ipotrofia muscolare Ridotta efficienza respiratoria Ipotrofia miocardica Conduce inevitabilmente alla MORTE dell organismo 53

54 Denutrizione Un digiuno totale per meno di 2-3 giorni in soggetti sani comporta una deplezione principalmente di glicogeno e acqua (circa 2 kg, 2-3% del peso corporeo) e solo minime o nulle conseguenze funzionali. Deficit funzionali sono invece già evidenti in soggetti sottoposti a semidigiuno per 15 giorni. 54

55 Nei pazienti ospedalizzati, spesso ipercatabolici, la deplezione nutrizionale si instaura più rapidamente in corso di digiuno rispetto a soggetti sani. Si accetta empiricamente un periodo di insufficiente apporto alimentare di una settimana come limite minimo prima di avviare un supporto nutrizionale. 55

56 La malnutrizione per eccesso calorico è caratterizzata da iperfagia, intendendo con tale definizione l abitudine di mangiare più calorie di quelle che si consumano, e porta con il tempo ad un progressivo aumento del grasso di accumulo e di conseguenza del peso corporeo. Tale situazione si riflette con un aumento del BMI, che raggiunti determinati valori è, come abbiamo visto, correlato con un aumento dell incidenza di patologie croniche ed una riduzione delle aspettative di vita. In particolare quando il BMI supera un valore di 30 si parla di obesità e l aumento dei rischi patologici e di mortalità cresce in modo esponenziale. L'obesità è quindi una condizione fisiopatologica in cui si arriva ad un accumulato di grasso corporeo eccessivo in quantità tale che può portare ad un effetto negativo sulla salute. 56

57 Il soprappeso e l obesità, oltre ad essere fattori di peggioramento della qualità della vita, sono anche strettamente correlati all aumento dell incidenza di gravi patologie croniche quali diabete ipertensione aterosclerosi malattie cardiovascolari alcuni tipi di tumori riduzione dell'aspettativa di vita 57

58 Inoltre il peso eccessivo può aggravare patologie osteoarticolari croniche a carico del bacino, della colonna vertebrale e degli arti inferiori. L elevato impatto sulla salute dell obesità fa sì che tale condizione debba essere considerata una vera e propria patologia che porta ad un elevato carico etico e sociale del paziente obeso. Obesità Squilibrio ormoni steroidei Stress Ossidativo Aumento Acidi Grassi Liberi Stress Meccanico Tumori Sindrome Metabolica Insulino Resistenza Ipertenzione Apnee Notturne Osteoartrite Lombalgie Diabete Mellito Mortalità Patologie Cardiovascolari Dislipidemia Insufficienza Respiratoria Dolore Articolare Disabilità Figura 10.4 Le complicanze dell'obesità conducono ad un aumento della disabilità e mortalità mortalità 58

59 L ipernutrizione e l eccesso lipidico, così come ipossia, radiazioni, stress ossidativo, infezioni virali, determinare alterazione del normale ripiegamento proteico, con conseguente accumulo nel ER di proteine con conformazione lineare od alterata. (Martinez de Morentin e Lopez, PlosBiology 2010) 59