Il metabolismo

Il metabolismo
Metabolismo
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Concetto di metabolismo
Sostanze organiche e inorganiche
Il peso corporeo
Indice di massa corporea
Fabbisogno energetico
Metabolismo basale
Termogenesi
Attività fisica e richiesta energetica
Le diete
Le disfunzioni metaboliche
Concetto di metabolismo
• Il metabolismo comprende tutte le reazioni chimiche che
avvengono in un organismo
• Si divide in anabolismo e catabolismo
• Le reazioni anaboliche sono quelle che costruiscono
strutture (ad esempio la sintesi di nuove proteine, la
duplicazione del DNA, la fotosintesi, …..) e richiedono
energia
• Le reazioni cataboliche sono quelle che demoliscono le
molecole complesse e le trasformano in molecole
semplici (ad esempio la respirazione cellulare e la
digestione) e forniscono energia
Sostanze inorganiche e organiche
• Classificazione
– Sostanze inorganiche: si tratta di composti semplici o
complessi, caratterizzati dall’assenza di atomi di
carbonio o in cui questo elemento abbia un numero di
ossidazione non inferiore a +4. Comprendono
pertanto anidride carbonica, acido carbonico e relativi
Sali. Viene compreso anche il monossido di carbonio,
pur avendo un numero di ossidazione inferiore a +4
– Sostanze organiche: si tratta di composti semplici o
complessi, caratterizzati dalla presenza di atomi di
carbonio o in cui questo elemento abbia un numero di
ossidazione inferiore a +4.
Il concetto di “organico” nasce dalla storia della chimica:
tutto ciò che aveva avuto origine da un essere vivente
era ritenuto organico.
Nei composti organici, formati da uno scheletro di
carbonio e idrogeno, possono essere presenti anche
altri atomi: ossigeno, nelle molecole organiche
biologiche, azoto, zolfo, fosforo, sia in quelle di
origine biologica sia in quelle di sintesi, cloro, fluoro,
bromo, ….. in quelle non biologiche
Il peso corporeo
• Si tratta della massa di un organismo vivente,
determinato dalla massa dei tessuti, organi e liquidi del
sistema
• Quindi si dovrebbe parlare di massa corporea
• Si calcola in chilogrammi (kg)
Indice di massa corporea
• Abbreviato in IMC o BMI (in inglese)è un dato ottenuto dal rapporto
tra peso e altezza di un individuo ed è utilizzato come indicatore
dello stato di peso forma
• Per una valutazione corretta bisognerebbe tenere presenti anche
altri dati quali larghezza delle spalle, larghezza ossea del bacino,
circonferenza cranica, corporatura muscolosa o flaccida, sesso
dell’individuo
• Esempio di calcolo di IMC
Altezza 1,70 m - massa 62 kg
62
IMC = ------------ = 21,45 (peso regolare)
(1,7)2
• Va considerato che tale indice è stato inventato negli Stati Uniti dalle
compagnie di assicurazione che avevano bisogno di capire quanto
era alto il rischio di infarto dell’assicurato nel momento della stipula
dell’assicurazione
Fabbisogno energetico
• Si tratta della richiesta energetica del nostro organismo
• Varia tra le 1800 kcal/giorno (donna) e le 2800
kcal/giorno (uomo)
• Dipende da una serie di fattori:
– età (più si è giovane e maggiore richiesta energetica ha
l’organismo)
– Attività fisica (nel caso di attività agonistica si possono
raggiungere richieste energetiche molto alte)
– Sesso
– Stato fisico
– Eventuale presenza di malattie in corso
Si calcola in calorie
Se l’assunzione di calorie supera il dispendio, abbiamo un aumento
della massa corporea
• Si calcola in calorie (cal) – unità di misura dell’energia,
definita come la quantità di energia necessaria per
innalzare di 1°C la temperatura di 1 g di acqua distillata
a 14,5°C posta a livello del mare.
• In biologia, per evitare confusioni con le calorie fisiche
(che può essere immaginata come la semplice capacità di
combustione di una sostanza), si usano le chilocalorie (kcal),
ossia una misura 103 più grande (la sostanza immessa in un
organismo vivente deve essere assimilata, cioè compatibile con la
richiesta calorica delle cellule)
• Il potere calorico può essere misurato anche in joule (1
cal = 4,19 j)
Metabolismo basale
• Si tratta della richiesta energetica dell’organismo a
riposo
• Si aggira tra le 1400 kcal/giorno (donna di mezza età
con attività semi-sedentaria) e i 2100 kcal/giorno (uomo
di mezza età con attività semi-sedentaria)
• È influenzato da diversi fattori
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Sesso: inferiore nella donna
Massa corporea (importante la massa muscolare)
Statura
Età
Clima (aumenta con l’abbassarsi della temperatura ambientale)
Stato nutrizionale (durante il digiuno e nei casi di iponutrizione il
metabolismo basale si abbassa)
– Stato ormonale (gli ormoni tiroidei aumentano il metabolismo
basale)
Termogenesi
• La termogenesi è un processo metabolico che consiste
nel produrre calore da parte dell’organismo
• In sostanza la digestione degli alimenti richiede una
certa spesa energetica dovuta all’assorbimento e
utilizzazione degli alimenti (termogenesi fissa) e per
attivare il sistema nervoso simpatico (t. facoltativa)
• Gli alimenti fortemente proteici aumentano la t. fissa
(30% del valore calorico del pasto)
• Le diete iperproteiche pertanto aumentano il processo
della termogenesi, quindi limitano il potere calorico del
cibo, ma affaticano fegato e reni
• La t. facoltativa è attivata dal sistema nervoso simpatico
che attivando la noradrenalina induce la produzione di
calore, in particolare se si è sotto stress o fa freddo, con
attivazione dei mitocondri
Attività fisica e richiesta energetica
• Qualunque tipo di attività fisica richiede energia:
il movimento, il mantenimento delle costanti
chimiche (ad esempio quantità di acqua e Sali) e
fisiche (temperatura e pH), la digestione, la
produzione di nuove proteine, …..
• L’energia viene recuperata con l’alimentazione,
ossia l’ingerimento di molecole ricche
energeticamente come zuccheri e grassi
• Ci sono anche alcune attività “sociali” che
consumano calorie (ad esempio il tamburellare
le dita su un tavolo, ridere, fare lavori manuali,
…) che richiedono energia. Nel corso dell’ultimo
decennio anche tali attività si sono decisamente
ridotte aumentando l’incidenza dell’obesità nella
nostra società
• Le attività sportive ricreative, per quanto
importanti dal punto di vista sociale e psichico,
incidono decisamente meno sul consumo
energetico (1 ora di palestra può portare al
consumo di 300 kcal, mentre un lavoro attivo
può portare ad un consumo di 1500 kcal al
giorno)
Le diete
• Il termine dieta indica un regime alimentare,
anche se spesso viene confuso solo con un
regime alimentare che deve portare al
dimagrimento
• La dieta umana è normalmente onnivora, anche
se a volte troviamo persone che per scelta o per
bisogno, si sottopongono a diete particolari (ad
esempio i vegetariani)
• Nel corso dell’ultimo milione di anni la dieta
umana è passata da un regime fondato sul
consumo di alimenti crudi alla capacità di
utilizzare il fuoco (Homo erectus – 1,8 – 1,3
milioni di anni fa) e ad uno sviluppo sempre più
spiccato delle attività cerebrali
Le disfunzioni metaboliche
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Le allergie alimentari
Le intolleranze alimentari
Il diabete
La celiachia
Le ulcere gastriche e duodenali
La fenilchetonuria
Le allergie alimentari
• Esagerata e rapida reazione del sistema
immunitario nei confronti di un alimento ingerito
• Di solito la reazione del sistema immunitario è
nei confronti di una proteina presente
nell’alimento
• Da non confondere con intolleranza alimentare
(pagina successiva), tossinfezione alimentare
(reazione a tossine prodotte da funghi o batteri)
o a reazioni esagerate a additivi o conservanti
• Nei casi peggiori possiamo scivolare da una
fastidiosa allergia alimentare a shock anafilattico
• Gli alimenti maggiormente allergizzanti sono il
latte, le uova, la soia, le arachidi, le nocciole, il
pesce, i crostacei, alcuni frutti come fragole e
pesche
• Le allergie si sviluppano soprattutto nei primi
anni di vita dell’individuo
• La forma dell’allergia può assumere diverse
forme
– Orticaria: allergia cutanea
– Congiuntivite o rinite: con secrezione nasale e
lacrimazione
– Febbre da fieno
– Asma manifestazioni gastrointestinali con vomito o
diarrea e dolori addominali
Le intolleranze alimentari
• Situazioni completamente diverse rispetto alle
allergie: non vi è la produzione di
immunoglobuline, solo un malassorbimento!
• Possono essere
– Farmacologiche: derivano da sostanze chimiche con
funzione farmacologica (ad esempio le xantine
presenti in caffè o the)
– Metaboliche: carenza o assenza di enzimi necessari
a metabolizzare alcuni amminoacidi o altro (è il caso
dell’intolleranza al lattosio o al glutine – vedi
celiachia)
– Agli additivi chimici: spesso aggiunti all’alimento per
insaporirlo o esaltare colori, conservarlo o altro
Il diabete
• Il termine deriva dal greco e si riferisce al fatto che le
persone affette da questa disfunzione hanno
abbondante ingestione di acqua (polidipsia) e
abbondante produzione di urina (poliuria)
• Diversi tipi di diabete
•
Mellito
–
–
–
–
Mellito di tipo 1 (con patogenesi autoimmune)
Mellito di tipo 2 (familiare)
Mellito gestazionale (solo in gravidanza, spesso recede)
MODY (maturity onset diabetes of the young)
Insipido
– Neurogenico
– Nefrogenico
Mellito di tipo 1
• Malattia autoimmune con distruzione delle
cellule del pancreas che porta alla
deficienza insulinica
• Sembra sia seguente a malattie quali
morbillo e epatiti
• Sembra inoltre che la presenza in forma
omozigote di alcuni alleli, aumenti la
possibilità di insorgenza del diabete
Mellito di tipo 2
• Detto anche mellito non insulino-dipendente
• È il diabete tipico dell’adulto, caratterizzato da glicemia
alta con carenza di insulina
• È il diabete più diffuso con il 90% dei casi di diabete
nella nostra società
• La causa scatenante principale c’è l’obesità
• Si tratta questa malattia con somministrazione di insulina
o metformina
• I tassi di diabete sono notevolmente aumentati negli
ultimi 50 anni, forse a seguito dell’aumento dell’obesità o
forse per una diminuzione di attività fisica
• Tra le malattie seguenti alla presenza di diabete
possiamo avere ictus, retinopatia diabetica, insufficienza
renale
Mellito gestazionale
• Caratterizzato da una ridotta tolleranza al
glucosio in periodo di gravidanza
• Al termine del periodo della gestazione il diabete
di solito recede, ma possono esserci casi di
ritorno ad altre forme di diabete dopo 10 o 20
anni (dal 30 al 60% delle puerpere colpite da
diabete gestazionale)
• Di solito è dovuto ad una aumentata richiesta di
insulina da parte del feto
MODY (maturity onset diabetes of the young)
• È dovuto alla mutazione di alcuni geni che
porta alla ridotta secrezione di insulina, in
particolare a alterazioni genetiche nelle
cellule del pancreas, soprattutto le cellule
delle isole del Langerhans
• Si può andare dall’errata secrezione di
glucochinasi (la forma più leggera) fino a
alterazioni di cellule epatiche e alterazioni
metaboliche molto pesanti
La celiachia
• Malattia autoimmune dell’intestino tenue
• Si verifica in individui di ogni età, geneticamente
predisposti
• È causata dalla reazione esagerata da parte di
cellule intestinali alla gliadina, una proteina
presente nel glutine del grano e altre piante
imparentate strettamente, quali orzo e segala
• La reazione infiammatoria porta alla sistematica
distruzione dei villi intestinali
• Unica possibile cura è data dall’eliminazione del
glutine dalla dieta
Le ulcere gastriche e duodenali
• È una ferita aperta nella mucosa dello stomaco (ulcera
gastrica), nel primo tratto dell’intestino (ulcera
duodenale) o dell’esofago (ulcera gastro-esofagea,
spesso associata al reflusso gastroesofageo)
• Fino a non molto tempo fa le colpe venivano cercate
nello stile di vita mentre oggi sembra che le colpe siano
da ricercare in infezioni batteriche (Helicobacter pylori) o
alcuni farmaci quali aspirine, ibuprofene, ketoprofene e
altri (anche se molti studiosi sono concordi nel dire che
si tratta di patologie multicausali)
• L’ulcera non va confusa con la gastrite, infiammazione
delle pareti gastriche che spesso però, se non curata,
può portare all’ulcera
La fenilchetonuria (PKU)
• Disfunzione che indica la presenza di alti tassi di
fenilpiruvato nelle urine e fenilalanina nel
sangue
• Si tratta di mutazioni recessive di un gene
localizzato sul cromosoma 12
• È una malattia genetica rara con una frequenza
di 1 caso su 15.000 nati vivi
• L’enzima codificato dal gene mutato, la
fenilalanina idrossilasi, permette di trasformare
l’amminoacido fenilalanina in tirosina
• Se l’enzima non funziona abbiamo un doppio problema:
– carenza di tirosina, con conseguenti carenze di
neurotrasmettitori come adrenalina e dopamina
– Concentrazioni elevate di fenilalanina nel sangue con possibile
ritardo mentale per gli individui coinvolti, ritardo di accrescimento
e morte precoce
• I bambini dimostrano di essere affetti da questa
sindrome dopo qualche mese dalla nascita, con rash
cutanei, nausea, vomito, irritabilità, eczemi, urine dal
caratteristico odore di “topo”;
• La disfunzione del sistema nervoso si manifesta con
tremori e ipertono muscolare
• Successivamente si manifesta il ritardo mentale
• La malattia può essere tenuta sotto controllo con una
dieta povera di fenilalanina, sostituendo le proteine
alimentari con somministrazione di singoli amminoacidi