ELEMENTI NUTRITIVI

1. ELEMENTI NUTRITIVI Dott. Francesco Pugliano Spec. In Gastroenterologia ed Endoscopia Digestiva Dirigente Medico U.O. medicina d’Urgenza e Pronto Soccorso Ospedale di Soverato ASP di Catanzaro

2. Elementi Nutritivi Per elemento nutritivo si intende quella sostanza fondamentale per il nostro metabolismo, quindi per la produzione di energia necessaria per la vita. I principi nutritivi sono contenuti negli alimenti in vario modo e a seconda del fabbisogno vengono classificati in macronutrienti e micronutrienti.Tra i macronutrienti troviamo le proteine, i carboidrati e i lipidi; i principali micronutrienti sono invece le vitamine e i sali minerali.

4. Proteine Molecole azotate formate da carbonio, idrogeno, ossigeno ed azoto, sono tra i composti organici più complessi e sono costituenti essenziali di tutte le cellule. Dal punto di vista chimico, le proteine sono delle macromolecole formate dall'unione di unità più semplici, gli amminoacidi. Gli amminoacidi si uniscono tra loro mediante un legame covalente detto legame peptidico. 

5. Le proteine sono formate da aminoacidi. Noi, quando parliamo di aminoacidi, dobbiamo pensare che parliamo di proteine. Cioè uno chiede:”L'aminoacido è una proteina?”. No! L’esempio del treno. La proteina è come un treno, un treno per chiamarsi treno nel campo delle proteine deve avere venti vagoni almeno, questi vagoni si chiamano aminoacidi. Allora in ogni treno per camminare c'è la motrice che è essenziale per camminare. La motrice può essere uguale al vagone ristorante? No! Allora, la motrice è un vagone essenziale, è un vagone che noi dobbiamo prendere dall'esterno; quello ristorante o quello per il trasporto dei passeggeri potrebbe essere connaturato alla motrice, perché solo se io ho la motrice posso trasportare delle persone. Quindi che cosa voglio dire? I 20 aminoacidi e gli 8 essenziali. Noi abbiamo venti aminoacidi di cui tredici non essenziali, cioè li produciamo noi. Otto sono essenziali, cioè non li produciamo noi, dobbiamo prenderli dai cibi. Questi otto aminoacidi sono dieci nel bambino e diventano nove o otto nell'adulto perché man mano, due di questi, l'arginina e l'istidina, l'organismo umano impara a costruirli ma quando il corpo matura.Quindi gli otto o dieci aminoacidi essenziali sono insostituibili e dobbiamo metterli! Dove sono contenuti gli aminoacidi essenziali? Quali sono gli alimenti che li contengono tutti insieme? I prodotti di origine animale. Qualcuno dice anche i legumi? No! I legumi, degli otto aminoacidi essenziali, ne hanno cinque o sei, quindi anche i legumi hanno bisogno di unirsi. Spesso noi per fare un pasto completo facciamo pasta e fagioli, riso e piselli perché quello che manca a uno lo mette l'altro. Però gli aminoacidi essenziali di origine animale sono insostituibili, sono essenziali perché noi, senza di essi, ci ammaliamo.

6. Le proteine svolgono molteplici funzioni e rappresentano circa il 12-15% della massa corporea.Gli amminoacidi presenti in natura sono numerosissimi, ma solo 20 di essi possono essere utilizzati dal nostro organismo per la sintesi proteica. Otto 8 di questi sono definiti “essenziali”, ovvero non sono sintetizzati in quantità sufficiente e devono quindi essere assunti con la dieta.Gli alimenti di origine animale hanno un profilo aminoacidico migliore perché generalmente contengono tutti gli aminoacidi essenziali in buone quantità. A differenza di questi, gli alimenti di origine vegetale presentano solitamente carenze di uno o più aminoacidi essenziali. Tuttavia queste mancanze possono essere superate attraverso giuste associazioni alimentari, ad esempio pasta e fagioli. Si parla in questo caso di mutua integrazione perché gli aminoacidi di cui è carente la pasta vengono forniti dai fagioli e viceversa. Normalmente viene assorbito il 92% delle proteine introdotte con la dieta (il 97% di quelle animali ed il 78% di quelle vegetali). 

7. Indice di massa corporea Indice di massa corporea (IMC o BMI, acronimo Inglese di Body Mass Index) è un parametro che mette in relazione la massa corporea e la statura di un soggetto. L'IMC fornisce una stima delle dimensioni corporee più accurata rispetto alle vecchie tabelle basate semplicemente su altezza e peso. L'indice di massa corporea si calcola dividendo il proprio peso espresso in kg per il quadrato dell'altezza espressa in metri: IMC = massa corporea (Kg) / statura (m2) In base a questa formula, l'indice di massa corporea di una persona che pesa 75 chilogrammi ed è alta 1 metro e 80 centimetri sarà quindi uguale a: 75 / (1,80 * 1.80) = 75 / 3.24 = 23,1

8. I nutrizionisti consigliano di assumere durante l'arco della giornata una quantità di proteine pari a circa il 15-20% dell'apporto calorico giornaliero totale, pari a 0,8-1 g di proteine per Kg di peso corporeo. Queste proteine dovrebbero derivare per i 2/3 da prodotti di origine animale e per 1/3 da prodotti di origine vegetale. Le proteine abbondano in carne, pollame, pesce, latte, formaggi, yogurt, ma anche in vegetali, legumi, cereali, noci, semi e verdure. Una dieta eccessivamente proteica può provocare: • accumulo di grasso di deposito (se le proteine inserite vanno oltre il fabbisogno calorico totale); • formazione eccessiva di scorie azotate tossiche (ammoniaca, creatinina, acido urico, urea ecc.). Le scorie azotate in eccesso creano difficoltà nel ricambio e ricostituzione di nuove strutture cellulari, affaticamento dei reni e del fegato, acidosi del sangue, difficoltà e disturbi digestivi.

9. Gli aminoacidi Gli aminoacidi (o amminoacidi) sono l'unità strutturale primaria delle proteine. Possiamo quindi immaginare gli aminoacidi come mattoncini che, uniti da un collante chiamato legame peptidico, formano una lunga sequenza che dà origine ad una proteina. All'interno dello stomaco e del duodeno questi legami vengono rotti ed i singoli aminoacidi giungono sino all'intestino tenue dove vengono assorbiti come tali ed utilizzati dall'organismo. Dal punto di vista chimico l'aminoacido è un composto organico contenente un gruppo carbossilico (COOH) ed un gruppo aminico (NH2). Oltre a questi due gruppi ogni aminoacido si contraddistingue dagli altri per la presenza di un residuo (R) conosciuto anche con il nome di catena laterale dell'aminoacido.

11. Classificazione degli aminoacidi Nella sintesi proteica intervengono solo venti dei diversi aminoacidi esistenti in natura (attualmente oltre cinquecento). Dal punto di vista nutrizionale questi aminoacidi possono essere a loro volta divisi in due grandi gruppi: quello degli aminoacidi essenziali e quello degli aminoacidi non essenziali. Sono definiti essenziali quegli aminoacidi che l'organismo umano non riesce a sintetizzare in quantità sufficiente a far fronte ai propri bisogni. Per l'adulto sono otto e più precisamente: fenilalanina, isoleucina, lisina, leucina, metionina, treonina,triptofano e valina. Durante il periodo dell'accrescimento agli otto ricordati ne va aggiunto un nono, l'istidina, in considerazione del fatto che in questo periodo le richieste di tale aminoacido sono più elevate rispetto alla capacità di sintesi.

12. Sono considerati aminoacidi semiessenziali la cisteina e la tirosina, in quanto l'organismo li può sintetizzare a partire da metionina e fenilalanina. Sono definiti aminoacidi condizionatamente essenziali (arginina, glicina, glutammina, prolina etaurina) quegli aminoacidi che ricoprono un ruolo fondamentale nel mantenimento dell'omeostasi e delle funzioni dell'organismo in determinate situazioni fisiologiche. In alcune condizioni patologiche questi aminoacidi possono non essere sintetizzati a velocità sufficiente per far fronte ai reali bisogni dell'organismo.  L'argininasta assumendo notevole importanza, come precursore dell'ossido nitrico, per le tante funzioni che quest'ultimo espleta nell'attività cellulare, nella trasduzione dei segnali biologici e  nella difesa immunitaria.

13. Il termine omeostasi definisce la capacità di autoregolazione degli esseri viventi, importantissima per mantenere costante l'ambiente interno nonostante le variazioni dell'ambiente esterno (concetto di equilibrio dinamico).

14. CONTENUTO IN AMINOACIDI ESSENZIALI Si possono definire complete o nobili quelle proteine che contengono tutti gli AA essenziali in quantità e in rapporti equilibrati. In generale le proteine animali sono complete e quelle vegetali sono incomplete. La dicitura nobili associata alle proteine vegetali non è corretta ed è stata introdotta per contrastare il detto secondo il quale "i legumi sono la carne dei poveri". In realtà assumere una discreta fonte di proteine vegetali nella dieta è importantissimo e per valorizzarle ulteriormente questo concetto è stato introdotto impropriamente il termine "nobili". In ogni caso queste carenze possono essere superate semplicemente utilizzando appropriate associazioni alimentari ad esempio PASTA e FAGIOLI. Si parla in questo caso di mutua integrazione perché gli aminoacidi di cui è carente la pasta vengono forniti dai fagioli e viceversa.

15. AMINOACIDO LIMITANTE di una proteina o di una miscela proteica è l'aminoacido essenziale carente o del tutto assente che limita l'utilizzo di tutti gli altri aminoacidi anche se presenti in eccesso rispetto ai bisogni. Come abbiamo visto nelle proteine di origine vegetale questo aminoacido non è in genere sufficiente a garantire il fabbisogno e deve essere introdotto tramite l'abbinamento con altri cibi.

16. INDICE CHIMICO E’ dato dal rapporto tra la quantità di un dato aminoacido in un grammo della proteina in esame e la quantità dello stesso aminoacido in un grammo della proteina di riferimento biologica (dell'uovo). Più è alto questo indice e maggiore sarà la percentuale di aminoacidi essenziali. AMINOACIDI RAMIFICATI: o BCAA sono tre aminoacidi essenziali (Valina, Isoleucina e Leucina) che in particolari condizioni, come l'impegno fisico intenso, vengono utilizzati come substrato energetico ausiliario di grassi e carboidrati.

17. AMINOACIDI RAMIFICATI Sono tre aminoacidi essenziali (Valina,  Isoleucina e Leucina) che in particolari condizioni, come l'impegno fisico intenso, vengono utilizzati come substrato energetico ausiliario di grassi e carboidrati.

18. Gli aminoacidi a catena ramificata o BCAA sono tre aminoacidi essenziali. Essi devono essere introdotti obbligatoriamente con la dieta perché il nostro organismo non è in grado di produrli autonomamente. • Gli aminoacidi a catena ramificata sono tre Valina, Isoleucina e Leucina. Come tutti gli altri amminoacidi i BCAA hanno funzione plastica, inoltre, grazie alla loro porzione alifatica possono essere catabolizzati per produrre di energia (gluconeogenesi). • Non devono essere metabolizzati dal fegato ma, dopo essere stati assorbiti nell'intestino tenue, vengono captati direttamente daimuscoli dove possono essere utilizzati per riparare le strutture proteiche danneggiate o per scopi energetici. Con la loro azione sono anche in grado di contrastare la produzione di acido lattico, di ostacolare l'appannamento mentale da affaticamento e di preservare e immunitarie (grazie allo stimolo sulla sintesi della glutammina).La quantità di assunzione giornaliera non deve essere, di norma, superiore a 5 g (come somma dei tre ramificati). è preferibile il rapporto 2:1:1 rispettivamente di leucina, isoleucina e valina. E’ consigliabile l'associazione con vitamine B1 e B6, il cui apporto deve essere tale da fornire, per dose consigliata, una quantità delle medesime non inferiore al 30% della RDA (razione giornaliera raccomandata).

19. Funzioni degli aminoacidi La funzione primaria degli aminoacidi è quella di intervenire nella sintesi proteica, necessaria per far fronte ai processi di rinnovamento cellulare dell'organismo. Oltre a questa funzione, detta "plastica", gli aminoacidi hanno anche una modesta ma non trascurabile importanza nella produzione energetica (aminoacidi ramificati) Alcuni aminoacidi sono inoltre precursori di  composti che svolgono importanti funzioni biologiche. Dal triptofano si ottengono la niacina (vitamina PP), la serotonina (neurotrasmettitore) e la melatonina (regolatore dei ritmi circadiani ciclo sonno/veglia).  Dagliaminoacidi solforati (metionina e cisteina) si ottiene il glutatione, importante antiossidante utile per combattere i radicali liberi e la cheratina, proteina essenziale per la salute di peli, capelli ed unghie. Oltre a quelli coinvolti nella sintesi delle proteine, molti altri aminoacidi svolgono funzioni molto importanti. Tra questi i più conosciuti in campo sportivo sono la creatina (utile per incrementare capacità e potenza anaerobica alattacida e lattacida) e la carnitina che facilita il trasporto dei lipidi all'interno del mitocondrio).

42. ATTENZIONE: Ognuno di questi aminoacidi potrebbe essere controindicato in caso di patologie specifiche. Per questo motivo è buona regola consultare il proprio medico prima di acquistare ed utilizzare supplementi proteici, aminoacidi ed integratori alimentari in genere. Ricordiamo inoltre che se i livelli di questi aminoacidi sono nella norma (alimentazione equilibrata) un'eventuale supplementazione non apporta in genere benefici consistenti. Per studiare in laboratorio la funzione di un aminoacido spesso è sufficiente escluderlo dalla dieta o diminuirne la concentrazione all'interno dell'organismo. Ora se facciamo la stessa cosa con una macchina, ad esempio limitando l'apporto di benzina al motore, giungiamo alla conclusione che tale carburante è fondamentale nell'accensione del veicolo e nella funzionalità dello stesso. Senza benzina dunque la macchina non parte e non funziona correttamente. La conclusione affrettata e apparentemente logica è che con tutta probabilità l'aumento del flusso di benzina al motore ne migliorerà le prestazioni. In realtà, superata una certa soglia, troppo carburante non farebbe altro che ingolfare il motore dato che questo non riuscirebbe a bruciarlo e smaltirlo a velocità sufficienti. Il paragone con l'organismo umano è in questo caso particolarmente appropriato e ci fa capire come in molti casi assumere integratori alimentari sia inutile e per certi versi addirittura dannoso.

43. Carboidrati I carboidrati, detti anche glucidi, sono sostanze formate da carbonio, idrogeno ed ossigeno. Hanno formula molecolare (CH2O)n e sono contenuti principalmente negli alimenti di origine vegetale. In base alla loro struttura chimica, i carboidrati vengono classificati in semplici(monosaccarididisaccaridi) e complessi (oligosaccaridi e polisaccaridi). I monosaccaridi vengono classificati. in base al loro numero di atomi di carbonio in triosi, tetrosi, pentosi, esosi e così via; gli esosi (glucosio, fruttosio, galattosio) sono i più importanti dal punto di vista nutrizionale.  Il glucosio è usato come fonte di energia sia dagli animali che dalle piante; è il principale prodotto della fotosintesi ed è il combustibile della respirazione cellulare. Quando presente in eccesso, il glucosio viene convertito in glicogeno, polimero del glucosio e riserva energetica principale degli animali. Zuccheri semplici e/o complessi, seppur in percentuale molto variabile, sono pressoché presenti in tutti gli alimenti.

44. Particolarmente ricchi di carboidrati complessi sono soprattutto i cereali (frumento, mais, riso, orzo,farro, avena etc.), le patate, le castagne, alcuni legumi (in particolare, piselli e fagioli), la zucca e le radici (come carote, barbabietole da zucchero etc.).Gli zuccheri semplici sono maggiormente presenti nella frutta, soprattutto in quella matura e in alcuni tipi più che in altri (banane, fichi, cachi, pere, frutti tropicali, pesche, albicocche). Oltre che, naturalmente, nel miele, nelle melate e negli sciroppi naturali. I carboidrati dovrebbero costituire la quota predominante dell'apporto calorico giornaliero, idealmente circa il 55-65%; di questi e l'80% dovrebbe essere di tipo complesso. Un consumo eccessivo, oltre a favorire aumenti di peso e patologie dentali, predispone allo sviluppo di insulinoresistenza, del diabete di tipo 2, e ad alterazioni ormonali di diverso tipo.

45. Monosaccaridi: glucosio, fruttosio, galattosio. Sono sostanze cristalline, di colore bianco e sapore dolce, facilmente solubili in acqua e insolubili nei solventi organici. I principali monosaccaridi presenti negli alimenti sono il glucosio e il fruttosio.

46. Glucosio Dal punto di vista chimico, il glucosio è uno zucchero a sei atomi di carbonio e rientra pertanto  nella categoria degli esosi. Il glucosio è un monosaccaride, cioè uno zucchero che non può essere idrolizzato in un carboidrato più semplice. La maggior parte degli zuccheri complessi presenti nell'alimentazione viene scissa e ridotta in glucosio e in altri glucidi semplici. Il glucosio, infatti, si ottiene per idrolisi di molti carboidrati, fra cui il saccarosio, il maltosio, la cellulosa, l'amido ed il glicogeno . Il fegato è in grado di trasformare in glucosio altri zuccheri semplici, come il fruttosio.   A partire dal glucosio è possibile sintetizzare tutti i carboidrati necessari alla sopravvivenza dell'organismo. Il livello di glucosio nel sangue e nei tessuti è regolato con precisione da alcuni ormoni ( insulina eglucagone); il glucosio in eccesso viene conservato in alcuni tessuti, tra cui quello muscolare, sotto forma di glicogeno.

47. La Glicolisi Importante via metabolica cellulare, responsabile della conversione del glucosio in molecole più semplici e della produzione di energia sotto forma di adenosinatrifosfato ( ATP ).  La glicolisi è un processo chimico in base al quale una molecola di glucosio viene scissa in due molecole di acido piruvico; tale reazione porta alla produzione di energia, immagazzinata in 2 molecole di ATP.   La glicolisi ha la particolarità di potere avvenire sia in presenza che in assenza di ossigeno, anche se, nel secondo caso, viene prodotta una minore quantità di energia In condizioni aerobie, le molecole di acido piruvico possono entrare nel ciclo di Krebs e subire una serie di reazioni che ne determinano la completa degradazione ad anidride carbonica e acqua In condizioni anaerobie, invece, le molecole di acido piruvico vengono degradate in altri composti organici, come l'acido lattico o l'acido acetico, mediante il processo di fermentazione.  

48. La glicolisi partendo da una molecola di glucosio permette di ottenere: • la produzione netta di 2 molecole di ATP  • la formazione di 2 molecole di un composto, il NADH (nicotinamideadenindinucleotide), che funge da trasportatore di energia.

49. Fruttosio Il fruttosio è un monosaccardide molto diffuso nel regno vegetale, nella frutta e nel miele. Ha un potere dolcificante superiore al saccarosio (lo zucchero comune), ed entra nel flusso sanguigno molto più lentamente rispetto ad esso: infatti ha un indice glicemico decisamente inferiore (23 contro 57). Queste caratteristiche lo rendono adatto come sostituto dello zucchero comune.

50. llfruttosio (o levulosio) è un monosaccaride, che ha la stessa formula molecolare del glucosio (C6H12O6) ma diversa struttura chimica. Anche le sue proprietà nutrizionali, da tempo oggetto di numerosi studi e ricerche, sono differenti. Come tutti i carboidrati anche il fruttosio apporta all'incirca 4 Kcal per grammo (3,75 per la precisione).