Malnutrizione in Eccesso e in Difetto Augusto Innocenti Dottore in Biologia Perfezionamento in Biochimica e Biologia Molecolare Phd in Neurobiologia e Neurofisiologia 1
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 Quando il sovrappeso diventa eccessivo e si passa all obesità i tessuti adiposi non sono più in grado di immagazzinare tutto il grasso in eccesso, così si comincia ad accumulare il grasso viscerale negli organi interni e nel muscolo. 2
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. In questa situazione, si attiva un complesso network di segnali, denominato UPR che conduce, come difesa, ad una riduzione della sintesi proteica, ed un aumento della degradazione proteica. 3
Se la riduzione della sintesi proteica non è sufficiente a risolvere il difetto di ripiegamento delle proteine questa situazione porta ad un malfunzionamento cellulare ed in ultima analisi alla morte cellulare per Apoptosi Iperfagia Accumulo grasso viscerale Stress ER Proteina BiP Network UPR Riduzione sintesi proteica Apoptosi 4
L alterazione del funzionamento cellulare indotto dallo stress ossidativo derivato dall accumulo di grasso viscerale è alla base delle alterazioni fisiologicvhe indotte dall obesita, sia direttamente che per meccanismi di feedback tesi ad evitare la morte cellulare per apoptosi. In particolare l insulino resistenza che porta al diabete e le dislipidemie. L eccesso calorico cronico porta, attraverso l instaurarsi dello stress ER nei neuoni ipotalamici, ad una aumentata resistenza all insulina ed alla leptina con conseguente incremento dell iperfagia ed obesità. 5
Denutrizione 6
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. 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. 7
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. 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. 8
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. 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. 9
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. Dopo una fase di denutrizione prolungata, in genere oltre i 20-30 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. 10
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 Denutrizione 11
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. 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. 12
Per arginare questi problemi fisiologici esiste una complessa regolazione che permette di mantenere il peso corporeo stabile entro limiti molto stretti per lunghi periodi, nonostante variazioni quotidiane dell introito calorico e della spesa energetica. Nell uomo adulto in buone condizioni di salute il peso corporeo varia in ragione di ± 0.1 kg al giorno. 13