Università di Roma Tor Vergata Scienze della Nutrizione Umana
Biochimica della Nutrizione - Prof.ssa Luciana Avigliano
A.A. 2011-12
Linee guida INRAN (2003)
QUANTITÀ totale di lipidi Compresa tra il 20-25% della quota calorica giornaliera (30-35%: bambino fino a3 anni; oppure intensa attività fisica)
QUALITÀ Acidi grassi saturi: non più del 7-10% delle calorie totali
Acidi grassi monoinsaturi: fino al 20 % delle calorie totali
Acidi grassi polinsaturi: ≈ 7% delle calorie totali con rappporto n-6/n-3 ≈ 5:1
Acidi grassi trans: < 2%
ASSUNZIONI RACCOMANDATE per gli acidi grassi polinsaturi
NON SONO UNIFORMI
Linee guida INRAN (2003): 7% delle calorie totali con un rapporto n-6/n-3 di 5:1 (monoinsaturi fino al 20% delle calorie totali)
American Hearth Association (2002): mangiare pesce ricco in grassi almeno due volte la settimana
Food and Nutrition Board USA (2002): ALA 1.6 g/d per Maschi adulti ed 1.1 g/d per F di cui il 10% EPA + DHA
World Health Organization (2003). totale n-3 PUFA 1%-2% dell’introito calorico
International Society for the Study of Fatty Acids and Lipids (2004): ALA= 0.7% dell’intrito calorico; EPA+ DHA ≥ 500 mg/d
SEGNI CLINICI DI CARENZA
n-3 - alterazioni a carico del sistema nervoso sviluppo neuronale trasmissione sinaptica funzionalità visiva funzioni cognitive metabolismo neurotrasmettitori monoaminergici (dopamina, serotonina, GABA)
Alterazioni molecolari ↓ captazione del glucosio ↓ attività citocromo c ossidasi mitocondriale ↓ interazione Fotorecettore-Proteine G ↓ Na+, K+ ATPasi
n-6 - alterazioni non neuronali ritardo nella crescita diminuita fertilità lesioni cutanee danni epatici
rari nelle diete occidentali (da malattia, malassorbimento dei grassi) evidenziati dopo lungo termine e possono essere confusi con altre cause
DIVERSI PER LA SERIE n-6 E LA SERIE n-3 DATE LE DIVERSE FUNZIONI
Dieta occidentale sbilanciata verso n-6 USA, UK, Nord Europa n-6/n-3 > 15
linee guida italiane ≈ 5 nel paleolitico si calcola 1:1
In Grecia prima del 1960 1:1 - 1:2 Giappone (attuale) 1:4
CAUSE
consumo olio di mais e di girasole ricchi in n-6 e basso contenuto n-3
basso consumo di pesce
consumo di carne di bovino, pollo, maiale allevati con mangime a base di mais
Maggiore sintesi eicosanoidi n-6 derivati es aumenta aggregazione piastrinica
Aumento ossidazione LDL
Aumento aterogenesi
Compete con l’incorporazione di n-3 derivati nei fosfolipidi
EFFETTI POSITIVI DEGLI n-3 non e’ chiaro se legati all’ALA di per se o ai sui derivati EPA e DHA
ASSUNZIONE INVERSAMENTE CORRELATA A RISCHIO DI
malattia cardiovascolare e morte improvvisa effetti antitrombotici riduzione dei trigliceridi ematici riduzione della attivazione piastrinica riduzione della espressione di molecole vascolari di adesione. effetti anti-aritmici effeti su canali ionici ?
disturbi neurologici aggressività, impulsività depressione disturbi bipolari varie forme di demenza inclusa la malattia di Alzheimer
POTENZIALI EFFETTI NEGATIVI DI ALTI INTROITI DI n-3
UL n-3 = 3 g/d (2 g/d se assunti da integratori)
Alterazione della permeabilità di membrana con alterazione di attività enzimatiche; aumentata perossidazione dei lipidi di membrana se non è presente una adeguata assunzione di antiossidanti
Aumento di ossidazione di LDL (necessario concomitante aumento di assunzione di antiossidanti)
Aumentati tempi di coagulazione
Presenza di contaminanti (metilmercurio, diossina) nel pesce, in particolare in quelli di grandi dimensioni dato che si accumulano nella catena alimentare (cautela: bambini, donne in gravidanza o in allattamento)
FORTIFICAZIONE in n-3 (approvata dalla FDA http://www.cfsan.fda.gov/ ∼rdb/opa-gras.html) (USA> Europa)
ALIMENTI FORTIFICATI con DHA/EPA da olio di pesce (tonno, salmone, acciughe) olio di alga (ricchi in DHA ∼ 40%) (per vegetariani)
con ALA da olio di lino (aggiunti ai cibi in microcapsule, dispersi in gelatina)
MANGIMI a BASE DI SOIA, GRANO
PUFA e SISTEMA NERVOSO
Ruolo nello sviluppo neurologico fetale e neonatale
Ruolo nella riduzione del declino delle capacità cognitive legate all’invecchiamento
MADRE
SELETTIVO TRASPORTO PLACENTARE PLACENTA CONTIENE Δ 6- e Δ 5 DESATURASI
livelli di DHA e ARA nei fosfolipidi plasmatici del feto 300-400 volte > madre
Livello di DHA dipende: dieta periodo di gestazione, età della madre - biosintesi↓età- fumo
ultimo trimestre di GESTAZIONE e primo periodo neonatale rapido sviluppo del tessuto nervoso e della retina
Supplementazione in n-3 durante la gravidanza
pochi dati non sono riportati dati negativi sembrerebbe positiva
FETO gli enzimi biosintetici presenti alla 17° settimana di gestazione
NEONATO a termine o pretermine in grado di trasformare acido linoleico → acido arachidonico e acido α-linolenico → DHA
La capacità di biosintesi è adeguata?
Importante per allattamento al seno formulazioni di latte sostitutivo
Bovino, umano lipidi totali -4 % trigliceridi - 98% dei lipidi totali
Latte bovino: 40% C4-C14 60% ≥ C16 Latte umano: 12% C4-C14 88% ≥ C16
Concentrazione totale lipidica costante nell’ambito di una specie ma composizione variabile in base alla
proporzione relativa nella dieta di lipidi e carboidrati
composizione lipidica della dieta
LATTE
PUFA E LATTE UMANO
DHA varia > 10 volte e acido arachidonico (ARA) >3 volte fra popolazioni e a livello individuale (a seconda delle abitudini alimentari, dell’età)
dieta occidentale 10-17% LA; 0,8-1,4% LNA; 0,3-0,7% ARA; 0,1-0,5%DHA Giappone 1% ARA; 1,1% DHA Cina 2,8% DHA
Il contenuto in n-6/n-3 del latte materno (assumendo 3,7 g grasso /dL) potrebbe non fornire al neonato pretermine sufficienti quantità stimabili in 67 mg DHA e 552 mg di n-6 per Kg di peso
programma USA aumentare il consumo di pesce della madre 300 mg DHA durante la gravidanza 650 mg/d EPA + DHA
Formule per l’infanzia
USA fino al 2002: acido linoleico 15- 20% dei grassi totali ALA 1,5-2 % non contenevano ARA e DHA
adesso disponibili formule con ARA e DHA
AGGIUNTA DI DHA ed EFFETTI FUNZIONALI
positivi o nessuno a breve termine positivi a lungo termine nessun effetto negativo
ULTERIORI STUDI
American Heart Association
popolazione raccomandazioni ——————————————————————————— Pazienti senza malattia documentata mangiare pesce, preferibilemente grasso almeno due volte / settimana
Pazienti con malattia documentata 1g/die EPA + DHA, preferibilemente da pesce, eventualmente anche da supplemento sotto controllo medico
Pazienti che necessitano di abbassare 2-4 g/die EPA + DHA, da supplemento Il livello di triglicerdi sotto controllo medico
Approvato dall FOOD DRUG ADMINISTRATION Omacor ω3-acid ethyl esters; Reliant Pharmaceuticals, Inc., Liberty Corner, NJ) EPA= 465 mg + DHA 375 mg per capsula (1-g) con 4 mg (6 IU) of vitamin E
undetectable concentrations of heavy metals, halogenated polycarbons, and dioxins; and <0.05% of trans fatty acids.
Cachessia (dal greco cattiva condizione) cancerosa
Perdita specifica delle proteine muscolari per diminuita sintesi proteica ed aumentato catabolismo.
Meccanismo ipotizzato
acido arachidonico → l ipossigenasi → acido 15- idrossi-eicosatetraenoico (HETE) → attivazione del proteasoma → up-regolazione del catabolismo proteico
formazione di 15-HETE inibita dall’EPA
supplementazione n-3 e CANCRO
Acidi Linoleici Coniugati (CLA) L’acido linoleico viene convertito dai batteri del rumine in diverse isoforme tramite un processo di bio-idrogenazione, che porta a cambiamento della posizione e della isomerizzazione dei doppi legami.
C18-PUFA → incompleta bio-idrogenazione batterica → CLA → C18:0
CLA = gruppo di isomeri della serie 18:2 con doppi legami coniugati differenti per posizione e stereoisomeria
cis9,trans11-CLA (acido rumenico): forma più abbondante negli alimenti (90% dei CLA presente nella carne di ruminanti e latte e derivati) t10,c12-CLA = 10% (altre forme minori t7,c9-CLA; c11,t13-CLA; c8 t10-CL)
Nel latte e prodotti caseari, nel grasso di ruminanti (3-11 mg/g grasso) In base a diversi fattori (stagione,tipo di alimentazione dell’animale, sua età e stato nutrizionale)
Più alti livelli pascolo > mangime (tranne in dieta arricchita con acido linoleico) pascolo alpino > pascolo a valle
Livelli di assunzione con dieta non vegetariana 150 mg/die donna, 200 mg/die uomo
Metabolismo - simile all’acido linoleico con cui compete C18:2-CLA → Δ 6-desaturasi → C18:3-CLA → elongasi → C20:3-CLA → Δ 5-desaturasi → C20:4-CLA CLA e metaboliti incorporati in lipidi e fosfolipidi
Le preparazioni commerciali di CLA si ottengono dall’acido linoleico di olio di girasole
composizione CLA naturale ≠ CLA sintetico
Le preparazioni commerciali di CLA contengono: 44% isomero t10,c12 ; 40% isomero c9,t11 ; 4%- 10% di isomeri t-9,t-11 e t-10, t-12 (e tracce di altri isomeri).
Latte umano: composizione in grassi dipende dalla dieta
IPOTIZZATA azione preventiva o terapeutica in patologie quali tumori, aterosclerosi, diabete di tipo 2
In modelli cellulari ed animali (nell’uomo?) aumento del metabolismo energetico riduzione della proliferazione e del differenziamento dei pre-adipociti modulazione del ciclo cellulare inibizione crescita epitelio mammario
Azione molecolare riduzione del livello di acido arachidonico in fosfolipidi e degli eicosanoidi derivati inibizione della ciclossigenasi e della sintesi di eicosanoidi pro-aggreganti ed
infiammatori regolazione dei geni responsivi a PPAR: induzione β-ossidazione perossisomiale
e lipolisi
Acido fitanico: acido grasso 3-metilato (acido 3,7,11,15 tetrametil esadecanoico)
acido grasso saturo derivato dalla catena isoprenica del fitolo - catena laterale della clorofilla - da cui è rilasciato dai microorganismi presenti nei ruminanti
Dieta 50-100 mg/die - grasso ruminanti: burro, latte e derivati, carne (5-10% ac grassi totali) - pesce, molluschi (0,01-0,3% ac. grassi totali)
Nell’uomo si depone nei trigliceridi, fosfolipidi e lipoproteine
acido fitanico + ATP + CoASH fitanil-SCoA + AMP + 2 Pi
1. α-ossidazione (mono-ossigenasi, Fe, O2, vit. C) 2-ossi-fitanil-SCoA
2. decarbossilazione ossidativa acido pristanico (metile in posizione α che non impedisce la β-ossidazione)
CATABOLISMO: renale ed epatico (inizia nei perossisomi e prosegue nei mitocondri)
3. pristanil-SCoA → 3 cicli di β-ossidazione perossisomiale → β-ossidazione mitocondriale
cicli successivi liberano alternativamente aceti-SCoA (CH3-CH2-SCoA) e propionil-SCoA (acido propionico CH3-CH2-COO−)
CH3 CH3 CH3 CH3
CH3-CH-CH2-CH2-CH2-CH-CH2-CH2-CH2-CH-CH2-CH2-CH2-CH-COO− I I I I
I I I I CH3 CH3 CH3 CH3
CH3-CH-CH2-CH2-CH2-CH-CH2-CH2-CH2-CH-CH2-CH2-CH2-CH-CH2-COO−
β α
il metile in posizione 3 (β) impedisce la β-ossidazione per cui l’acido fitanico viene trasformato nell’omologo a 19 atomi di carbonio 2(α)-metilato (acido pristanico)
CH3-CH2-CO-SCoA + CO2 CH3-CH2-CH2-CO-SCoA ( succinil-COA) ciclo di Krebs
Questa reazione richiede le vitamine biotina e vitamina B12
Malattia di Refsum dovuta alla carenza dell’ enzima mono-ossigenasi che catalizza la α-ossidrilazione
accumulo di acido fitanico nel sangue: 1.300 umol/l (normale <10 umol /l) (ereditaria autosomica recessiva: gli eterozigoti: nella norma)
Malattia si manifesta in genere tra i 10 e i 20 anni con perdita di mielina nel tessuto nervoso centrale e periferico (retinite pigmentosa, neuropatia periferica, atassia)
Terapia dietetica: essendo di origine esogena, va eliminato l’acido fitanico dalla dieta (eliminare carne e latte proveniente da ruminanti, pesce). I vegetali a foglia verde possono essere assunti in quanto non siamo in grado di scindere il fitolo dalla clorofilla che non viene assorbita
Importante una diagnosi precoce: la dieta blocca la progressione ma non porta a regressione
Da evitare: digiuno o rapida perdita di peso che mobilizza l’acido fitanico dal tessuto adiposo, con conseguenti alti livelli ematici di acido fitanico ed aggravarsi dei sintomi
Acido oleico C18:1 cΔ9 Acido elaidico C18:1 tΔ9
catena quasi lineare, simile ai saturi incorporati in posizione 1 del glicerolo al posto di acidi grassi saturi
LATTE: 2-8% percentuale in trans Idrogenazione batterica nel rumine più abbondante: acido vaccenico C18:1 t Δ11
MARGARINE: 5-30% partendo da oli vegetali più abbondante: C18:1 t Δ10 margarine moderne: dichiarata quantità trascurabile in acidi trans
Margarina (no colesterolo) vs burro
Effetti negativi degli acidi grassi trans
Diminuisce i livelli delle HDL ed aumenta LDL
Substrato della Δ6 desaturasi ed inibitore della sintesi di EPA E DHA
Aumenta l’aggregazione piastrinica