L'alimentazione come causa di malattia Un’alimentazione inadeguata può essere causa di malattia. L’inadeguatezza può riguardare la quantità o la qualità dei componenti della dieta. Per quanto riguarda l’aspetto quantitativo questo è strettamente connesso con l’apporto calorico. Le necessità caloriche dei singoli soggetti variano con la costituzione organica, l’equilibrio ormonale, l’età, il sesso, il momento fisiologico, il clima, il tipo di lavoro ed esercizio fisico svolto. Un lavoro muscolare sostenuto, ad esempio, consuma un grande quantitativo di energia che abbisogna di un apporto alimentare adeguato. Un eccessivo apporto calorico può con il tempo determinare un aumento del pannicolo adiposo sottocutaneo e del grasso perivescicale (ingrassamento) fino ad un quadro di obesità. Da un punto di vista istopatologico si considera l’ingrassamento come una pseudo-iperfrofia e un’iperplasia del tessuto adiposo; aumenta infatti sia il volume della goccia lipidica presente negli adipociti che il numero di cellule. All’aumento del volume di grasso corrisponde anche un aumento del letto capillare; il cuore si trova così esposto ad un lavoro superiore al normale, in quanto deve irrorare, mantenendo costante la pressione arteriosa, una superficie capillare più ampia. Questa condizione può portare ad ipertrofia cardiaca e con il tempo ad insufficienza del cuore. Studi epidemiologici hanno inoltre dimostrato che l’obesità incrementa il rischio per l’insorgenza dell’aterosclerosi e della malattia cardiovascolare. In particolare è stata individuata una sindrome dismetabolica caratterizzata da 5 parametri: obesità localizzata a livello dell’addome, ipertensione, resistenza all’insulina, bassi livelli HDL-colesterolo, ipertrigliceridemia. Ciascuna di queste condizioni da sola rappresenta un fattore di rischio per l’insorgenza della malattia cardiovascolare aterosclerotica: l’insieme dei 5 fattori rappresenta, ovviamente, un rischio elevatissimo. Diversi studi hanno dimostrato come l’esercizio fisico regolare svolga un ruolo di primo piano nel ridurre la possibilità di insorgenza di malattie cardiovascolari (diminuzione della pressione sanguigna, dei livelli plasmatici di trigliceridi, di HDL) e riduca le complicazioni dell’obesità e del diabete mellito. Diete ipocaloriche producono invece come prima conseguenza il dimagrimento, consistente in un atrofia del pannicolo adiposo sottocutaneo e del grasso perivescicale. Successivamente se la condizione persiste si ha atrofia dei parenchimi, particolarmente quello muscolare e ghiandolare. Una caratteristica morfologica tipica è l’atrofia gelatinosa: il contenuto di grasso delle cellule 1 adipose diminuisce o scompare e fa la comparsa un materiale mucopolissacaridico, dal quale dipende l’aspetto caratteristico. Nei soggetti denutriti si osserva spesso l’edema da fame, uno stato di succulenza dei tessuti che dipende dall’aumento di acqua extracellulare. Oltre a diete squilibrate da un punto di vista di apporto calorico, si possono realizzare diete squlibrate nell’apporto dei singoli nutrienti. I tre principali costituenti energetici della dieta sono i grassi, i glucidi e le proteine. Le diete iperlipidiche apportano quote di grasso superiori al normale. Conseguenze: ipertrigliceridemia; nel plasma compaiono i chilomicroni. Aumento dei livelli di colesterolo, formazione degli ateromi nelle pareti arteriose, aumentato rischio di malattia cardiovascolare. OBESITA’: è l’ingrassamento eccessivo fonte di notevoli disturbi sia per il maggior lavoro a cui è sottoposto il cuore, sia perché predispone a malattie metaboliche quali il diabete mellito di tipo II è l’aterosclerosi. Apporto glucidico superiore alla norma determina una iperglicemia. Il glucosio in eccesso viene trasformato in trigliceridi via acetil-CoA e quindi ingrassamento. Quando il livello del glucosio aumenta nel sangue si ha la stimolazione delle isole di Langerhans del pancreas a produrre insulina che permette l'utilizzo del glucosio. L’eccessiva stimolazione di queste strutture può predisporre all’insorgenza di diabete per ridotta rensponsività. Diete iperprotidiche, sottopongono a sovraccarico funzionale i sistemi deputati all'eliminazione delle scorie azotate (rene). Sono un fattore preminente per lo scatenarsi dell'accesso gottoso. 2 Diete carenti per particolari componenti Una dieta deve contenere quantità adeguate di componenti particolari. Sostanze a funzione plastica Vitamine SOSTANZE A FUNZIONE PLASTICA Sono quelle che vengono utilizzate per la sintesi della materia vivente, di natura lipidica, glucidica e proteica. Data l'interconvertibilità tra glucidi e lipidi la carenza proteica è quella che determina le conseguenze più gravi. A carico dei tessuti producono gravi fenomeni regressivi parenchimali specialmente nel fegato dove compaiono atrofia, steatosi e necrosi. L'atrofia colpisce specialmente a livello subcellulare. La lesione epatica dipende essenzialmente da due cause: 1. carenza di aminoacidi essenziali, con funzione plastica che servono alla produzione delle proteine strutturali e funzionali dell'epatocita; 2. la mancanza tra gli aminoacidi essenziali di quelli contenenti zolfo (cisteina, cistina, metionina, omocisteina) che determina una diminuita produzione di proteine con tali gruppi tra cui molti enzimi. VITAMINE Per vitamina si intende una sostanza organica alimentare indispensabile per la vita, non sempre sintetizzabile dall'organismo, attiva in piccolissime dosi. Le vitamine si dividono in liposolubili (A, D, E e K e sono dei composti isoprenoidi) e idrosolubili. Vengono prodotte quasi sempre nel mondo vegetale. Certi fattori vitaminici vengono assunti come precursori chiamati pro-vitamine. Esistono vitamine che devono essere integralmente assunte con la dieta e altre che vengono sintetizzate in larga misura nell'intestino, ad opera della flora microbica. Il termine avitaminosi indica l'assenza assoluta della vitamina. Il termine ipervitaminosi indica dosi eccessive di una vitamina. 3 Ogni organismo ha il suo fabbisogno giornaliero, se esso non viene coperto si manifestano patologie in rapporto con la carenza: sono le ipovitaminosi. L'ipovitaminosi può dipendere: 1. dalla reale carenza del fattore vitaminico nella dieta; 2. da un aumento del fabbisogno alimentare della vitamina; 3. da un difettoso assorbimento della vitamina, regolarmente introdotta con gli alimenti; 4. da un'ipofunzione della flora batterica intestinale; 5. dalla distruzione della vitamina regolarmente introdotta; 6. dal trattamento con sostanze capaci di impedire l'utilizzazione delle vitamine. 4 IPOVITAMINOSI B1 La vitamina B1, o tiamina è la prima vitamina identificata. La sua funzione biologica è in rapporto con la sua trasformazione in tiamina pirofosfato (TPP) che è il coenzima della carbossilasi. Agisce come cofattore nelle reazioni di decarbissilazione ossidativa degli α-chetoacidi. La carenza della tiamina nell'uomo provoca il beri-beri, una sindrome polinevritica con disturbi sensitivi e motori a carico degli arti e a gravi processi regressivi a carico del sistema nervoso centrale e periferico; esiste anche una notevole compromissione del sistema cardiocircolatorio e gastroenterico. CARENZA DI RIBOFLAVINA B2 E' contenuta in tutti i tessuti animali ma viene sintetizzata solo nel regno vegetale. Nei tessuti animali è presente soprattutto in forma nucleotidica legata a proteine enzimatiche le flavoproteine. I nucleotidi della riboflavina sono due, il FMN e il FAD. Ritardo della crescita, alterazione distrofica a carico degli epiteli, specialmente a livello della cute, delle mucose orali e dei rivestimenti oculari. CARENZA E IPERVITAMINOSI PP Al nome di vitamina PP corrispondono due sostanze interconvertibili l'acido nicotinico e la sua amide (niacinamide). Entrambe possono essere prodotte dal triptofano e in seguito trasformate nelle forme biologicamente attive il NAD e il NADP. Il NAD fa parte della catena respiratoria ed è il cofattore di varie deidrogenasi coinvolte nel metabolismo dei lipidi, carboidrati e aminoacidi. Anche il NADP partecipa ad un elevato numero di reazioni di deidrogenazione. La carenza della vit PP provoca la pellagra. La sintomatologia è caratterizzata (3D): dermatite, diarrea e demenza. Abbastanza frequente è l'anemia pellagrosa che si accompagna ad aumento del contenuto di porfirine nel sangue e alla loro eliminazione con le urine. Nel caso della vit PP si conosce anche una sindrome ipervitaminosica. Essa viene eliminata sotto forma di un derivato metilato. Ne risulta una carenza di gruppi metilici che si esprime in una grande steatosi epatica. 5 CARENZA DI VITAMINA B6 Con il termine B6 si riferisce ad alcune sostanze di natura pirimidinica e cioè piridossina, piridossamina e piridossale; tre sostanze interconveribili nel organismo. La funzione biologica della vit B6 è in rapporto con la sua trasformazione in piridossalfosfato, che agisce come cofattore di numerosi enzimi nel metabolismo degli aminoacidi. La sua carenza non è stata descritta nella forma completa in patologia naturale. La carenza produce alterazioni a carico della cute, dell'emopoiesi, del sistema gastrointestinale e del sistema nervoso. CARENZA DI VITAMINA B12 O CIANOCOBALAMINA La vitamina B12 svolge la sua azione biologica non come tale, ma previa trasformazione nel coenzima B12, che sembra penetrare più facilmente dal suo precursore vitaminico nell'interno delle cellule. Interviene come cofattore nella trasformazione del metil-malonil-CoA; controlla inoltre la biosintesi dei gruppi metilici labili. L'azione più importante della vit B12 è quella a livello della sintesi degli acidi nucleici e delle proteine. La sindrome naturale da carenza nell'uomo è l'anemia perniciosa, che dipende non tanto dalla mancanza della vit nella dieta, quanto dal fatto che essa non può venire assorbita per la mancanza nel succo gastrico di una mucoproteina che normalmente la veicola attraverso il tubo gastroenterico. ACIDO PANTOTENICO La funzione biologica è in rapporto con la sua inclusione nella molecola del coenzima A, necessario in un gran numero di reazioni metaboliche, interessanti gli acidi grassi, nella produzione di acetilCoA a partire dal piruvato, reazione che controlla l'accesso al ciclo di Krebs, mentre il CoA interviene nella reazione di decarbossilazione ossidativa del chetoglutarato a succinilCoA. Interviene anche nel metabolismo del colesterolo e degli steroidi. Una vera e propria carenza non è stata descritta. CARENZA DI BIOTINA Nell'organismo la biotina agisce come cofattore di enzimi carbossilanti, interviene infatti nella fissazione del CO2 su molecole organiche. La carenza si manifesta con segni generici di dermatite, disturbi digestivi, dolori muscolari. 6 CARENZA DI ACIDI FOLICI Gli acidi folici cosi detti perchè contenuti in grande quantità nelle foglie verdi. La forma biologicamente attiva è quella ridotta l'acido tetraidrofolico, capace di legare gruppi con un atomo di carbonio. Essi intervengono in tutte le reazioni metaboliche in cui avviene il trasporto di una molecola all'altra di questi gruppi. Tra questi possiamo ricordare la sintesi della serina dalla glicina, dell'istidina dall' acido glutammico. La sindrome carenziale si manifesta con un'anemia macrocitica. I globuli rossi hanno un diametro superiore al normale, ma sono diminuiti di numero; nel midollo osseo esiste tendenza di megaloblastosi. Oltre all'anemia compaiono anche alterazioni nelle mucose orali, esofagee e lesioni trofiche delle mucose gastrica ed intestinale. Da questi lesioni dipende il manifestarsi di disturbi funzionali specialmente diarrea. Anche il fegato presenta spesso processi regressivi (steatosi). CARENZA DI ACIDO ASCORBICO Il meccanismo d'azione dell'acido ascorbico è praticamente sconosciuto. Il fatto che esso ha un potenziale di ossido-riduzione elevato induce a pensare che la sua attività sia in rapporto con questa caratteristica. La sua funzione principale sembra essere in rapporto con la sintesi delle glicoproteine. Possiede un'azione antiossidante che si esercita attraverso la rigenerazione della vitamina E riducendo il suo radicale libero. La sua carenza provoca una condizione definita scorbuto, una malattia che in passato era molto diffusa tra i marinari che assumevano poca frutta e verdura. I primi sintomi sono deperimento progressivo, astenia, dolori muscolari, ipotensione arteriosa. Si possono manifestare emorragie, a livello delle gengive. Sia nel bambino che nell’adulto possono comparire modificazione scheletriche. Il disturbo principale è nella formazione della matrice principale e nella matrice osteide, non nei processi di mineralizzazione e calcificazione come avviene nel rachitismo. Nello scorbuto si forma cartilagine seriata e si verifica calcificazione provvisoria, ma c’è insufficiente produzione di matrice osteoide da parte degli osteoblasti e quella depositata è instabile. Si verifica un arresto o rallentamento dei fenomeni di riassorbimento della cartilagine con formazione di lunghe spigule che diventano parzialmente o completamente mineralizzate. La successiva distruzione della zona epifisaria è dovuta ad emorragie causate dall’indebolimento dei piccoli vasi. Altre anomalie si verificano al processo di guarigione delle ferite che è sempre rallentato per difettosa formazione della 7 sostanza fondamentale del connettivo. La difesa nei confronti delle malattie è più ridotta. Si verifica inoltre anemia probabilmente per mancata riduzione dell’acido folico. 8 CARENZA E IPERVITAMINOSI A La vit A o retinolo e i suoi metaboliti attivi vengono chiamati retinoidi. Questi composti svolgono un ruolo importante sia nei meccanismi della visione, nella crescita e differenziamento cellulare , per il coretto funzionamento delle cellule epiteliali che producono muco e cheratina e nella spermatogenesi. Circa 80% dei retinoidi è assorbito come tale con la dieta; il 20% deriva dai carotenoidi di cui il principale esponente e il β-carotene. La conversione del β-carotene in retinolo avviene nell'intestino. La mancanza della vit A influenza negativamente molte funzioni dell'organismo ma precisamente occhi, mucose e pelle. Nell'occhio si ha una diminuita rigenerazione di rodopsina con callo della visione crepuscolare. Si può avere metaplasia squamosa dell'epitelio corneale e dei dotti lacrimali (xerosi); a livello polmonare aumentata incidenza di bronchiti e polmoniti conseguenza della metaplasia squamosa. Ipervitaminosi nei bambini soprattutto aumento della pressione endocranica. CARENZA DI VITAMINA E E' detta anche α-tocoferolo. Ha un ruolo antiossidante, in particolare nella prevenzione dell'attacco dei perossidi sugli acidi grassi insaturi dei lipidi di membrana. La sua carenza determina una grave distrofia muscolare, un encefalomalacia e altri gravi processi regressivi a carico dei parenchimi, tra cui quello epatico. VITAMINA K E' stata scoperta in seguito alla ricerche su una sindrome emorragica che era in rapporto con la diminuzione della coagulazione del sangue. La vit K1 (2-metil-3fitil-1,4-naftochinone) è prodotta dai vegetali; la K2 (2-metil-3-difarnesil-1,4naftochinine) è prodotta dai batteri. Hanno attività vitaminica due derivati del naftochinone il la vit K3 e la vit K4. Le carenze possono derivare da gastroenteriti con alterato assorbimento intestinale. La principale conseguenza dell'avitaminosi K è la riduzione della coagulazione del sangue. La vit K2 è essenziale per la carbossilazione dei residui di glutammato in alcune proteine, un processo che da origine al γ-carbossiglutammato. Questa modificazione permette alle proteine di legare il calcio, indispensabile per la coagulazione del sangue. 9 TESSUTO OSSEO E’ una varietà di tessuto connettivo con funzione di sostegno caratterizzato dal fatto che la sua sostanza è mineralizzata. Il tessuto osseo consta: delle cellule del tessuto osseo, che sono di tre tipi. Gli osteoblasti, osteociti e osteoclasti. Di norma nel corso della formazione del tessuto osseo, le cellule connettivali primitive (cellule mesenchimali) si differenziano in osteoblasti che dopo aver depositato matrice osteoide si trasformano in osteociti, cellule tipiche del tessuto osseo a completo sviluppo. Gli osteoclasti sono cellule giganti polinucleate con citoplasma vacuolizzato ricco di lisosomi. della sostanza intercellulare organica ed inorganica. La sostanza intercellulare organica è costituita principalmente di fibre collagene e in misura minore di complessi proteico-mucopolisaccaridica. La sostanza intercellulare inorganica da fosfato di calcio e carbonato di calcio. La caratteristica fondamentale del tessuto osseo è la struttura lamellare, il tessuto è infatti organizzato in lamelle ossee. Periostio: lamina connettivale che riveste esternamente l’osso. Endostio: lamina connettivale che riveste la cavità midollare dell’osso. Nel tessuto osseo le lamelle sono organizzate a formare trabecole ossee. 10 IL METABOLISMO DEL CALCIO Nell'organismo la regolazione del metabolismo del calcio è effettuata principalmente da tre ormoni, definiti calciotropici: 1. il paratormone (PTH) 2. la calcitonina 3. l'1,25 diidrossicolicalciferolo (1,25(OH) 2D3) IL CALCIO NELL'ORGANISMO Fabbisogno giornaliero 800-1200mg al giorno. Arriva nel lume intestinale nella forma ionizzata, insieme a una piccola quantità che vi perviene con le secrezioni, è assorbito in corrispondenza del tenue attraverso la diffusione passiva che prevale nell'ileo e il trasporto attivo nel duodeno e nel digiuno. L' 1,25(OH)2D3 regola il trasporto attivo favorendo la sintesi di specifiche proteine di trasporto intracellulare. L'intestino ha anche funzione escretrice del calcio. DISTRIBUZIONE nel plasma la concentrazione è pari a 8,5-10,8mg/dl con oscillazioni fisiologiche. Esso si trova per il 50% in forma filtrabile, per il 10% complessato ad anioni e per il 40% complessato a proteine, in particolare alle albumine. Il tessuto osseo costituisce la maggior riserva di calcio che si trova in uno stato di equilibrio dinamico essendo sottoposto ad un incessante ricambio dei suoi costituenti extracellulari con l'attività coordinata degli osteociti, osteoblasti e osteoclasti. Inoltre il tessuto osseo provvede con estrema rapidità a mantenere ad un livello costante la concentrazione ematica di calcio, cedendolo o fissandolo. Concentrazione intracellulare 10-6 concentrazione extracellulare 10-3 11 IPERCALCEMIA aumento del riassorbimento del calcio dal tessuto osseo alterazioni renali aumento dell'assorbimento intestinale IPOCALCEMIA nell'ipoparatiroidismo, nell'ipovitaminosi D, nei pazienti con metastasi scheletriche, nei pazienti con gravi malattie renali. IL PARATORMONE Quando la calcemia si abbassa al di sotto della norma le paratiroidi immettono in circolo PTH il quale agisce direttamente a livello dello scheletro e del rene ed indirettamente a livello dell'intestino. Nell'osso stimola la formazione degli osteoclasti e stimola gli osteoclasti maturi al riassorbimento osseo che comporta la liberazione del calcio. La sua azione agli osteoblasti induce riduzione fino al blocco della sintesi del collagene. Nel rene: attiva l'1-α-idrossilasi renale con incremento della sintesi dell'1,25(OH)2D3 che favorisce nell'intestino l'assorbimento del calcio stimola il riassorbimento tubulare del calcio riduce il riassorbimento del fosfato e del carbonato inducendo l'escrezione urinaria di questi anioni. LA CALCITONINA Induce la riduzione della concentrazione ematica di calcio I CALCIFEROLI Sono le vitamine D che costituiscono un gruppo di composti sterolici liposolubili e biologicamente attivi. Nell’organismo vanno incontro a processi di attivazione. La prima tappa avviene nel fegato e si forma il 25 idrossicalciferolo (25 (OH) D). La seconda tappa di attivazione metabolica, consiste nella formazione del composto più attivo, l’1,25(OH)2D3, ha luogo nei mitocondri dei tubuli renali ad opera dell’enzima 1-α-idrossilasi che viene attivato dal PTH. L’1,25(OH)2D3 innesca un meccanismo a feedback di regolazione della secrezione del PTH. 12 Le vit D vengono assorbite nel tenue e passano nel sangue, dapprima incorporate in chilomicroni e successivamente, veicolati da un α-globulina. Le cellule adipose incamerano le vit D e costituiscono un deposito di esse. Nell’intestino, l’1,25(OH)2D3 favorisce l’assorbimento del calcio e del fosfato. A livello del rene favoriscono l’eliminazione del fosfato. L’azione espletata sul tessuto osseo dall’1,25(OH)2D3 indicata come azione antirachitica, consiste nella mineralizzazione dell’osteoide. La vit D è stata scoperta grazie alle ricerche sul rachitismo particolarmente diffusa nelle regioni del Nord, ove l’irradiazione solare è scarsa. Esistono diversi fattori vitaminici distinti provvisti di attività antirachitica. Il primo è la vit D2 chiamata ergocalciferolo, la D3 colecalciferolo. Le meno diffuse sono le D4, D5. Tutte hanno in comune la struttura ciclica. Le manifestazioni di carenza della vit D sono costituite dal quadro del rachitismo nel bambino e da quello dell’osteomalacia nell’adulto. Le conseguenze sono diverse a seconda se l’osso è in fase di accrescimento o meno. Nel primo caso si assiste ad un allungamento dell’osso per apposizione di nuovo tessuto in corrispondenza delle cartilagine di coniugazione; il processo di ossificazione è di tipo encondrale. Oltre all’acrescimento si verifica anche la continua sintesi di nuovo osso in corrispondenza del periostio e dell’endoostio. Nell’adulto non si verifica l’ossificazione encondrale, ma soltanto quella endo e periosteale. Nel bambino la cartilagine di coniugazione aumenta di spessore e di altezza, compaiono alterazione nella disposizione seriata delle cellule; anche la zona della cartilagine calcificata aumenta di spessore, ma i processi di ossificazione risultano scompaginati o assenti. L’osso si impoverisce sempre di più di parte calcificata mentre aumenta l’osteoide; sono abbondanti anche le gettate vascolo fibrose. Nell’adulto il quadro di osteomalacia è caratterizzato da appiattimento e deformazione delle ossa maggiormente soggette alla gravità; frequenti sono le deformazioni del bacino, con infossamento del sacro e allargamento delle ali iliache. Nel bambino il quadro carenziale è quasi in rapporto con disturbi alimentari, mentre nell’adulto l’osteomalacia è quasi sempre in rapporto con condizioni di aumento fabbisogno della vit. 13 OSTEOPOROSI un alterazione che coinvolge tutto lo scheletro riduzione della massa ossea rischio per l’insorgenza di fratture spontenee Alla base del fenomeno c’è il rimodellamento osseo, il quale si svolge nei giovani con un elevato turnover, con ricambio annuale di circa il 10% della massa sceletrica totale, mentre negli anziani c’è un basso turnover. Si verifica cosi un disaccoppiamento tra formazione e riassorbimento dell’osso con prevalenza dell’ultimo. Osteoporosi idiopatica, suddivisa in tre forme: senile, da post-menopausa e giovanile. Nel 25% delle donne dopo la menopausa, il processo del riassorbimento osseo risulta talmente accelerato da rendere grave il rischio di fratture spontanee. Osteoporosi secondaria, consegue ad altre patologie, tra le quali le più frequenti sono le disentocrinopatie. 14