SODIO, CLORO E POTASSIO

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1 ULTERIORI MINERALI PROF.SSA ROSA BUONAURO

2 Indice 1 SODIO, CLORO E POTASSIO FOSFORO MAGNESIO OLIGOELEMENTI FERRO IODIO ZINCO RAME SELENIO ALTRI MINERALI DI INTERESSE NUTRIZIONALE BIBLIOGRAFIA di 16

3 1 Sodio, cloro e potassio Si tratta di tre minerali indispensabili per la regolazione delle pressioni tra i liquidi intra ed extracellulari. Il potassio (K + ) si trova soprattutto all interno delle cellule (circa il 95%), di solito legato a sostanze chimiche con carica elettrica negativa (proteine, fosfati, ecc.) e al glicogeno, che pertanto si comportano come accettori di K. Al contrario, il sodio (Na + ), spesso legato al cloro a formare il sale cloruro di sodio (Na-Cl, vale a dire il sale comunemente usato per salare gli alimenti) è uno ione prevalentemente esterno alle cellule e pertanto ne sono ricchi soprattutto i liquidi extracellulari. Questa differente distribuzione e concentrazione del potassio e del sodio, intra ed extracellulare, è mantenuta attraverso un sofisticato meccanismo di trasporto attivo, definito pompa sodio-potassio ATP dipendente, che trasferisce costantemente K all interno e Na all esterno delle cellule, creando in tal modo una differenza di potenziale elettrico tra l esterno e l interno della membrana di tutte le cellule, definito potenziale di membrana, che rappresenta il principale meccanismo di regolazione dei processi vitali delle cellule stesse. 3 di 16

4 Il rapporto quantitativo tra sodio e potassio, all interno ed all esterno delle membrane cellulari, caratterizza la vita cellulare con un meccanismo di entrata delle sostanze necessarie alla cellula e di uscita di quelle di rifiuto (metaboliti). Inoltre questi tre elementi (sodio, potassio e cloro) sono necessari anche per un corretto bilancio idrico, nonché per l attività nervosa, per l equilibrio acido-base e per il mantenimento della pressione osmotica dei liquidi corporei. Il cloro (CL - ) è fondamentale nel meccanismo dell equilibrio acido-base (scambio dei cloruri nel sangue) e costituisce il principale componente del succo gastrico dove è presente come acido cloridrico (HCl) indispensabile per i processi della digestione. Sodio e cloro vengono assorbiti con la dieta ed eliminati attraverso le urine ed il sudore (sono i due principali, se non esclusivi minerali presenti nel sudore) con meccanismi comuni. L apporto alimentare e le perdite dei due minerali avvengono in modo parallelo. Il sodio si trova in natura in quasi tutti gli elementi, seppure in quantità piuttosto basse, motivo per cui la principale fonte di questo minerale nell alimentazione umana è rappresentato in primo luogo dal sale dei prodotti conservati (alimenti in scatola, insaccati e salumi in genere, 4 di 16

5 formaggi ecc.), oltre che dalla quota utilizzata nella preparazione e cottura dei vari cibi, ed infine da quello che aggiungiamo personalmente agli alimenti a tavola. Stati di carenza di sodio o di cloro sono assai rari, soprattutto nel mondo occidentale dove l assunzione di alimenti salati è normalmente elevata, tanto che l apporto giornaliero di questi due minerali è tendenzialmente eccessivo rispetto ai fabbisogni, con conseguenze anche piuttosto serie per la salute. Infatti un consumo eccessivo di sale (cloruro di sodio) è spesso in rapporto con valori elevati della pressione arteriosa (ipertensione), con fenomeni di ritenzione idrica e di perdita di massa ossea per una maggiore eliminazione del calcio con le urine. Normalmente, per la popolazione generale, si consiglia un apporto giornaliero di sale pari a circa 0,6 3,5 g, comunque inferiore ai 6 g/die (pari a circa 2,4 g di sodio); mentre per la popolazione sportiva, in relazione ad eventuali profuse sudorazioni, che possano determinare un aumento delle perdite di questi due minerali, è ipotizzabile un fabbisogno giornaliero leggermente superiore, ma sempre direttamente proporzionale all entità effettiva delle perdite. La perdita di NaCl è trascurabile se la sudorazione è pari a circa 1-2 l, ma già perdite dell ordine di 0,5 g/kg p.c. possono manifestarsi con la comparsa di debolezza, capogiro e crampi di lieve entità; al contrario con perdite profuse di sudore in grado di determinare un deficit di NaCl pari a 0,5-0,75 g/kg p.c. possono comparire nausea, ipotensione, collasso e crampi violenti. Per quanto riguarda il sale da cucina va ricordato che 1 g di NaCl contiene circa 0,4 g di sodio e 0,6 g di cloro e che il sodio dovrebbe essere assunto in rapporto 1:1 con il potassio, per non modificare negativamente gli equilibri organici. 5 di 16

6 Il potassio è un nutriente essenziale in quanto nessun altro elemento è in grado di sostituirsi ad esso nello svolgimento dei suoi compiti specifici. Il contenuto totale di potassio nel corpo di un uomo adulto (5% dei minerali dell organismo) è pari a g circa (1,6 2 g/kg p.c., pari a circa lo o,3% del suo p.c.), è proporzionale alla massa corporea cellulare e quindi rappresenta un indicatore anche della massa magra dell organismo. La maggior parte del potassio contenuto nell organismo è localizzato a livello delle cellule dei muscoli scheletrici (60%), mentre quantità nettamente inferiori si ritrovano nei tessuti di rivestimento (13%), nei globuli rossi (12%), nel tessuto scheletrico (5%) e nelle cellule del cervello (4%). In tal senso vale la pena ricordare come la valutazione della composizione corporea, in particolare della massa magra (muscolare, metabolicamente attiva) possa essere realizzata proprio attraverso la determinazione del contenuto corporeo totale di un isotopo naturale del potassio (il potassio 40, K 40 ),normalmente presente nell organismo umano in un rapporto ben definito rispetto al contenuto corporeo totale del potassio non radioattivo, presente nelle cellule del nostro corpo. Si utilizza una specifica apparecchiatura (gamma camera) in grado di captare le radiazioni spontaneamente emesse dall isotopo e totalmente innocue per il nostro organismo. La quota di potassio presente invece al di fuori delle cellule, per quanto piccola, svolge tuttavia un ruolo importante in molti processi fisiologici come la trasmissione degli impulsi nervosi, la contrazione ed eccitazione muscolare, la regolazione della pressione arteriosa. L assorbimento del potassio alimentare avviene per il 90% a livello dell intestino tenue ed è ridotto dalla contemporanea assunzione di alcol, caffè o zucchero. L eliminazione avviene per il 90% con le urine e per il 10% con le feci; solo una minima parte viene persa con la sudorazione (0,08-0,2 g ogni litro di sudore). 6 di 16

7 In conseguenza della grande diffusione di potassio in tutti gli alimenti è estremamente rara la possibilità che possano verificarsi sintomi da carenza di questo minerale. Tuttavia, perdite eccessive si possono determinare in caso di vomito prolungato, condizioni croniche di diarrea, abuso di lassativi, così come in caso di terapia con diuretici e in alcune condizioni patologiche, come l acidosi in corso di diabete. Sintomi ascrivibili ad un assenza di potassio sono rappresentati da uno stato generale di debolezza muscolare, con astenia e paralisi, nausea, scarsa attenzione, apprensione, sonnolenza e disturbi del comportamento, fino ad aritmie cardiache anche mortali in caso di ipopotassiemie molto gravi. La normale alimentazione è in grado di fornire circa 2-4 g/die di potassio, rispetto ad un bisogno raccomandato di poco più di 3 g/die. 7 di 16

8 2 Fosforo Il fosforo (P) è un minerale presente in tutti i tessuti dell organismo umano in grande quantità (macrominerale), pari a circa g/kg p.c.: per l 85% nelle strutture scheletriche, in associazione con il calcio, per il 10% nei muscoli e nel collagene, per l 1% nel cervello e la quota restante è distribuita nel sangue e in altri tessuti. Il fosforo è un componente essenziale dei fosfolipi: questi, presenti nelle membrane di tutte le cellule, ma in particolar modo di quelle nervose (soprattutto nella guaina mielinica), rappresentano circa il 5% della sostanza grigie e circa l 8% di quella bianca del tessuto nervoso. metabolica. Il fosforo svolge nel nostro organismo una funzione plastica, ma anche bioregolatrice e Nel tessuto osseo e nei denti il fosforo è presente come componente strutturale fondamentale, ma concorre anche in modo determinante al suo metabolismo e rimodellamento (distruzione = attività osteoclastica, ricostruzione = attività osteoblastica. Il metabolismo del fosforo è strettamente legato a quello del calcio: in caso di un elevato rapporto P/Ca l assorbimento di calcio aumenta e l ormone calcitonina favorisce la deposizione di quest ultimo nel tessuto osseo; il processo avviene a livello ottimale in presenza di magnesio e di vitamine A e D. viceversa una riduzione del fosforo nel sangue determina un aumento del calcio ematico, che in tal modo non si può depositare nell osso. Il fosforo serve principalmente all immagazzinamento biochimico dell energia, attraverso la formazione di legami chimici ad alta energia nell adenosintrifosfato (ATP) in fosfocreatina (PC) e in tutte le altre molecole fosfagene (ADP, AMP, GTP, DPG) che trasportano e conservano l energia chimica in tutti i tessuti e gli organi del nostro corpo. Inoltre il fosforo è importante nella regolazione del sistema tampone, nella formazione (fosfolipidi di membrana, guaine mieliniche delle cellule nervose) e permeabilità delle membrane cellulari, nella trasmissione intracellulare dei messaggeri ormonali (AMPciclico); svolge un ruolo importante nella regolazione dell attività di molti enzimi, fondamentale nel metabolismo dei nutrienti energetici; attiva molte vitamine del gruppo B ed è parte integrante del codice genetico (acidi nucleici e nucleotidi) e del nucleo cellulare (nucleo proteine). Il fosforo è presente nella maggior parte degli alimenti sia di origine animale che vegetale, in particolare negli alimenti ricchi di proteine come ad esempio tutti i tipi di carni, comprese quelle ittiche (pesci), nel latte e nei formaggi, nel prosciutto e negli insaccati, ed anche nei legumi. 8 di 16

9 Tuttavia il fosforo contenuto nei prodotti vegetali viene assorbito in quantità minore in quanto legato all acido fitico che ne riduce la biodisponibilità. Quasi il 70% del fosforo introdotto con gli alimenti viene assorbito a livello intestinale (circa il doppio della quantità di calcio assorbita) ed è influenzato positivamente dalla vitamina D e da n giusto rapporto (1:1) con il calcio presente nella dieta. Bevande alcoliche, diete troppo ricche di calcio e magnesio, così come il consumo eccessivo di spinaci, crusca e rabarbaro, possono ridurre l assorbimento di fosforo, al pari di una dieta carente di vitamina D. L eliminazione del fosforo avviene principalmente attraverso le urine (quello presente nell organismo), in misura nelle feci (quello non assorbito a livello intestinale), mentre le perdite con il sudore sono ancora meno significative. I cambiamenti dell alcalosi e dell acidosi, l emoconcentrazione e il danno cellulare indotti dall esercizio fisico influenzano la concentrazione del fosforo nel sangue, rispettivamente riducendola (la prima) e aumentandola (le altre tre). La carenza di fosforo, assai rara, vista la sua larga ed abbondante presenza negli alimenti, può portare alla comparsa di sintomi quali debolezza astenia, malessere generalizzato, inappetenza, fino all anoressia, dolori alle articolazioni (artralgie) e perdita di tessuto osseo (demineralizzazioni) con conseguente rachitismo, osteomalacia, osteoporosi, ipoparatiroidismo ecc. Anche l eccesso di fosforo attraverso la dieta è molto raro perché l eliminazione urinaria tende a mantenere equilibrato il rapporto di questo minerale con il calcio. 9 di 16

10 3 Magnesio Il magnesio è contenuto per buona parte nell osso (60% circa) e nei tessuti molli (39%), solo una piccola parte (1%) è presente nei fluidi extracellulari. Funzioni: È necessario per l attivazione di numerosi processi enzimatici che interessano il metabolismo intermedio e la sintesi di lipidi, di proteine e di nucleoproteine. Insieme al calcio e al potassio, modula il potenziale di membrana dei nervi e dei muscoli (trasmissione dell impulso nervoso, contrazione muscolare). Il magnesio è inoltre essenziale per i processi di mineralizzazione e di sviluppo dell apparato scheletrico. La concentrazione plasmatica del magnesio è di 1,5-2,8 mg/dl (1,3-2,1 meq/l). Fonti alimentari: Il magnesio viene fornito dai vegetali a foglia verde, dai cereali, dal latte, dalle carni e dal cacao. Deficienza: La concentrazione di magnesio nel plasma è regolata dal rene che è in grado, quando necessario, di trattenerlo efficacemente mediante il riassorbimento tubulare. Pertanto i segni di deficienza compaiono soltanto in condizioni patologiche che determinano un aumento delle perdite per via renale e/o intestinale (diarree). L ipomagnesiemia è spesso associata a ipocalcemia e si manifesta con segni di ipereccitabilità muscolare, tetania e, a volte, convulsioni. Quota giornaliera raccomandata: In mancanza di dati sufficienti per stabilire con sicurezza il livello di assunzione raccomandato di magnesio, i LARN propongono un intervallo di sicurezza di mg. 10 di 16

11 4.1 Ferro 4 Oligoelementi Il ferro (Fe) è il microelemento più abbondante dell organismo, costituisce una parte della molecola della emoglobina, della mioglobina (proteina muscolare), dei citocromi e di molti enzimi. È veicolato attraverso il torrente circolatorio da una proteina (transferrina) e immagazzinato (legato alla proteina ferritina) nel fegato, nella milza e nel midollo osseo. Il metabolismo del ferro avviene in presenza di altre molecole quali la vitamina B12, il calcio, il fosforo e l acido folico. L assunzione di ferro deve essere costante nell arco della vita soprattutto per la donna, ma è importante rimanere nei limiti della norma perché un eccesso può risultare tossico. L apporto insufficiente o l aumentato fabbisogno possono dare luogo ad una carenza di ferro o anemia: queste condizioni possono verificarsi negli atleti e nei soggetti fortemente impegnati, soprattutto se seguono una dieta strettamente vegetariana o sbilanciata, con scarso apporto di ferro. Il ferro è presente sotto forma di ferro eme, biodisponibile, in tutte le carni, anche quelle ittiche e nei prodotti animali in genere (le interiora in particolare), mentre il ferro presente nei vegetali (verdure e legumi) e nelle uova è meno facilmente assorbibile (ferro non eme), e pertanto anche meno biodisponibile. La presenza di acido ascorbico (vitamina C)e in generale di alimenti acidificanti migliora l assorbimento di ferro. 11 di 16

12 Il fabbisogno di ferro per la popolazione è di 10 mg al giorno per i maschi e sale fino a 18 mg al giorno per le femmine in età fertile. Nell atleta il fabbisogno di ferro è direttamente proporzionale alle aumentate richieste (soprattutto negli sport aerobici e durante allenamenti intensi) e alle maggiori perdite con il sudore e gli eventuali sanguinamenti gastroenterici (maratoneti). Tuttavia queste necessità sono state eccessivamente enfatizzate in passato con la cosiddetta anemia da sport. In realtà numerosi studi sostengono che si tratta piuttosto di un necessario fenomeno di adattamento dell organismo quando sottoposto ad allenamenti intensi e prolungati, come normalmente avviene nelle specialità di lunga distanza.molti soggetti affetti da anemia da sport sono invece soggetti ben allenati che manifestano un quadro ematologico specifico definito pseudo anemia da emodiluizione, che nulla ha a che vedere con una effettiva carenza di ferro e tanto meno di anemia. L allenamento infatti induce un aumento del volume totale del sangue, che 12 di 16

13 interessa inizialmente e prevalentemente la parte liquida e solo successivamente la parte corpuscolata (globuli rossi). 4.2 Iodio Funzioni: Lo iodio è il componente essenziale per la sintesi degli ormoni tiroidei tetraiodiotironina o tiroxina (T4) e triiodotironina (T3). Questi ormoni, secreti dalla tiroide sotto l influenza dell ormone tireostimolante ipofisario (TSH), sono indispensabili per un regolare accrescimento corporeo e per un normale sviluppo cerebrale. Essi regolano i processi energetici endocellulari, accelerando le reazioni metaboliche ossidative, attivano e regolano la sintesi proteica e del colesterolo e favoriscono la deposizione del Ca 2+ nella matrice dell osso. Un aumento della secrezione degli ormoni tiroidei, come si verifica nell ipertiroidismo, determina un aumento del metabolismo di base (MB). Fonti alimentari: Le più importanti fonti di iodio sono costituite dai prodotti della pesca (pesci di mare); la presenza di iodio in altri alimenti animali e vegetali dipende dal contenuto di iodio del terreno dal quale passa nelle fonti alimentari attraverso il ciclo alimentare. Deficienza: Lo iodio è distribuito in modo molto diverso nel terreno, a seconda delle regioni. In molte regioni montuose, come le Alpi o le Ande, il suolo è molto povero di iodio, cosicché, di conseguenza, ne sono molto povere le fonti alimentari sia vegetali che animali. In queste aree la deficienza di iodio alimentare si manifesta con iperplasia tiroidea ( gozzo ), sintomi di ipotiroidismo nell adulto e disturbi della crescita corporea e dello sviluppo intellettivo nel bambino (cretinismo endemico). Tutte queste manifestazioni, osservate in Svizzera e in certe valli alpine italiane (buona parte del territorio nazionale è tuttora caratterizzato da crenza iodica), possono essere facilmente prevenute dall integrazione della dieta con adeguate quantità di iodio, per esempio attraverso l impiego regolare di sale (NaCl) arricchito di iodio o iodato. Tale pratica, anche se meno diffusa di quanto auspicabile, ha consentito la quasi totale scomparsa del cretinismo endemico. Tossicità: L eccessivo apporto di iodio (attenzione a preparati dimagranti contenenti iodio e/o estratti tiroidei!) può essere responsabile dell instaurarsi del gozzo tossico nodulare (morbo di Plummer) e dell ipertiroidismo. Quota giornaliera raccomandata: La quota giornaliera raccomandata di iodio per l adulto è di 150 mg. 13 di 16

14 4.3 Zinco Lo zinco nell organismo umano, pari a circa 2 g, si concentra in particolare nella muscolatura striata (60%), nelle ossa (30%) e nella pelle (4-6%). Funzioni: Oltre 200 enzimi presenti nei sistemi biologici dipendono per la loro attività dalla presenza di zinco. È indispensabile per un normale svolgimento delle funzioni immunitarie e per la moltiplicazione cellulare. Svolge anche un azione antiossidante ed è necessario per la formazione di ossa e muscoli. Fonti alimentari: Lo zinco è contenuto in alimenti animali e vegetali; in questi ultimi la sua disponibilità è fortemente ridotta dalla presenza di fitati, ossalati e fibra (insolubile). Deficienza: La deficienza di zinco si manifesta con una malattia cutanea denominata acrodermatite enteropatica e con una sindrome rilevata in giovani maschi del Medio Oriente la cui alimentazione è povera di zinco caratterizzata da arresto della crescita, ipogonadismo, anoressia. Quota giornaliera raccomandata: La quota giornaliera raccomandata di zinco è di 10 mg per l adulto. 4.4 Rame Il contenuto totale di rame nell organismo varia da 50 a 120 mg, di cui 40% nei muscoli, 15% nel fegato, 10% nel cervello, 10% nel sangue e il restante nel cuore e nei reni. Il rame viene trasportato in circolo per la maggior parte legato alla ceruloplasmina (90-95%). Funzioni: Costituente di enzimi e di metalloproteine (la più nota delle quali è la ceruloplasmina), il rame è coinvolto nelle reazioni di ossidoriduzione, nel trasporto del ferro, nella formazione del tessuto connettivo e della guaina mielinica del tessuto nervoso. Fonti alimentari e deficienza: Il rame è contenuto nel fegato e nel rene, nei molluschi e in alcuni frutti (avocado, noci, nocciole, uva secca). Una dieta equilibrata ne fornisce quantità adeguate e la deficienza alimentare è rara; sono invece note malattie nelle quali si verifica un alterazione del metabolismo di questo minerale (morbo di Wilson). Quota giornaliera raccomandata: La quota giornaliera raccomandata di rame è di 1,2 mg per l adulto. 14 di 16

15 4.5 Selenio Il selenio è chimicamente simile allo zolfo e lo sostituisce negli aminoacidi solforati. Fa parte di sistemi enzimatici che svolgono funzione di protezione dalle ossidazioni (antiossidanti) in stretta relazione con la vitamina E (tocoferolo). Il selenio è un elemento essenziale per l attività della glutatione perossidasi, importante enzima che fa parte del sistema di difesa antiossidativo cellulare. Per la sua attività antiossidante è stato ipotizzato che il selenio possa avere un ruolo protettivo nei confronti del processo di invecchiamento e anche per le patologie neoplastiche. Tuttavia allo stato attuale mancano conferme certe che supplementazioni alimentari di selenio siano effettivamente in grado di inibire la carcinogenesi. Il selenio entra nella catena alimentare a partire dal terreno, il cui contenuto ne determina la concentrazione negli alimenti. In una regione della Cina è stata rilevata una miocardiopatia da carenza di selenio (malattia di Keshan). Quota giornaliera raccomandata: La quota giornaliera raccomandata di selenio è di 55 mg per l adulto. 4.6 Altri minerali di interesse nutrizionale Altri minerali di interesse nutrizionale sono: il fluoro, che riduce la suscettibilità alla carie dentale; il manganese, che fa parte dei sistemi antiossidanti; il molibdeno, che entra nell attività di enzimi coinvolti nelle reazioni di ossidoriduzione; il cromo, che ha un effetto di potenziamento dell azione ipoglicemizzante dell insulina. Di questi elementi non è stata ancora stabilita la rispettiva quota giornaliera raccomandata. 15 di 16

16 Bibliografia Andreoli A, Melchiorri G, Brozzi M et al (2003). Effect of different sports on body cell mass in highly trained atlhete. Acta Diabetol 40. Bedogni G, Borghi A, Battistini NC (1999). Principi di valutazione dello stato nutrizionale. Milano: Edra. Berra B, Rapaelli S (1991). Influenza degli oligoelementi sul metabolismo: aspetti biochimici e nutrizionali. Atti del convegno L equilibrio idro-salino e le prestazioni atletiche. Milano febbraio Butterfield GE. (1996). Ergogenics aids: evaluation in humans. Med Sci Sports Exerc 19. Cappelli P, Vannuvvhi V (1990). Chimica degli alimenti. Conservazione e trasformazione. Bologna: Zanichelli Ed. Ellis KJ (2000). Human body composition: in vivo methods. Physiol Rev 80. Food and nutrition Board (2001). Dietary reference intakes. Washington DC: National Academy Press. Giampietro M. (2005). L alimentazione per l esercizio fisico e lo sport. Il pensiero Scientifico Editore. Latzka WA, MontainSG (1999). Water and electrolyte requirements for exercise. Clinics Sport Med 18. Mariani Costantini A, Cannella C, Tomassi G (1999). Fondamenti di nutrizione umana. Roma. Il pensiero scientific editore. Sasnnia A (1996). Effetti di una integrazione fitoterapica, vitaminica e minerale sulla performance sportive di durata. Acta phytoterapeutica di 16