Biologia, Nutrizione e Sport

Dott. Mino Neglia

Centro Sportivo Educativo Nazionale, Brindisi 8 dicembre 2012

ALIMENTAZIONE:

Somministrazione o assunzione di alimenti allo scopo di nutrire l’organismo

NUTRIZIONE:

è la disposizione delle cellule e degli organismi complessi a rifornirsi dei composti necessari a sostenerne la vita

Metabolismo

FASE CATABOLICA

Catabolismo

FASE ANABOLICA

Anabolismo

Fase di degradazione Fase di ricostruzione

I principi nutritivi subiscono processi di:

DIGESTIONE

ASSORBIMENTO

UTILIZZO

A queste reazioni viene dato il nome di METABOLISMO

Apparato digerente

masticazione

deglutizione

digestione gastrica

digestione intestinale

assimilazione

espulsione delle scorie

FASI

Il tratto digerente dalla BOCCA all’ano è considerato spazio esterno all’organismo

Funzione degli alimenti è quella di fornire l’energia ed i nutrienti necessari per le funzioni biologiche

dell’organismo

Nutrienti calorici

Carboidrati

Lipidi

Proteine

Nutrienti acalorici

Acqua

Sali Minerali

Vitamine

Si ricava Energia Sono bioregolatori

Alimenti e Nutrienti

Nutrienti Calorici

L’organismo utilizza l’energia chimica dei nutrienti calorici per le svariate attività dell’organismo.

Principalmente Carboidrati e Grassi hanno ruolo energetico, le proteine solo quando sono carenti i primi

Nutriente Kcal per grammo

Carboidrati 4

Grassi 9

Proteine 4

Per esprimere l’energia chimica degli alimenti si utilizza solitamente la kcaloria

Nutrienti Calorici

Alimento 100 grammi

Proteine Grassi Carboidrati Acqua KCAL

Zucchero 0 0 100 0 400 Formaggio (emmenthal)

28,5 30,9 3,6 34,6 400

Olio 0 100 0 tracce 900

Quantitativamente sono simili i primi 2 alimenti, ma sono differenti totalmente per la qualità dei nutrienti

Fabbisogno calorico

“Il fabbisogno calorico è il consumo di energia considerato adeguato per coprire la spesa energetica di un individuo

sano di una categoria di età e di sesso stabilita”

definizione WHO, 1973

Metabolismo Basale

Metabolismo energetico

Azione dinamico specifica alimenti

Fabbisogno calorico

giornaliero

consumo metabolico a riposo (metab. sonno - veglia - basale)

Attività fisica e termoregolazione

Energia per digestione e assorbimento nutrienti

Fabbisogno calorico

60 - 75 % 15 – 30 % 10 %

Fabbisogno calorico

Attività KCAL / min

Camminare lentamente 2,6

Camminare a 5 km/h 3,7

Balli Lenti 4,3

Pallavolo 8,5

Balli svelti 11,3

Calcio 11,7

Basket 14,3

Maratona 20

Nuoto 25

Ciclismo agonistico 26

Metabolismo Basale

Metabolismo Basale

Influenzato da:

Sesso: nei maschi è maggiore perché > massa magra

Età : massimo nei bambini, picco a due anni, diminuisce con l’età

Abitudini di vita: attività fisica, uso di sostanze eccitanti…

Stati patologici: febbre, iper e ipo tiroidismo, neoplasie, diabete

peso 65 MASCHI

altezza 170

età 29

MB 1721,3 2648

Equazione Harris - Benedict nei maschi: 655 + ( 9,6 x Kg di peso ) + ( 1,8 x cm di statura ) - ( 4,7 x l’età )

Equazione Harris - Benedict nelle donne: 66 + ( 13,7 x Kg di peso ) + ( 5 x cm di statura ) - ( 6,8 x l’età )

peso 50 FEMMINE

altezza 165

età 19

MB 1446,8 2226

BILANCIO ENERGETICO

ENERGIA IN ENTRATA

ALIMENTAZIONE

DISPENDIO ENERGETICO

TOTALE

Mantenimento Peso Corporeo

Proteine

Funzioni:

PLASTICA

assumere proteine significa ricavare aa per

costruire le proteine dell’organismo

REGOLATRICE

gli aa possono essere utilizzati per sintetizzare ormoni

con funzione regolatrice

ENERGETICA

normalmente non si ricava energia dagli aa ,ma in

caso di digiuno prolungato ( Autofagia), nel diabete

quando è scompensato, e in tutte le situazioni di squilibrio metabolico

Funzioni principali Minima

Quando sono introdotte nell’organismo, vengono

idrolizzate in AMMINOACIDI

AMMINOACIDI ESSENZIALI:

non sono prodotti dall’organismo e devono essere assunti con la

dieta

AMMINOACIDI NON ESSENZIALI: l’organismo è in grado di costruirli

La digestione delle proteine inizia nello stomaco ad opera della pepsina, che riduce le catene in frammenti. L’acido cloridrico attiva la pepsina e denatura le proteine scoprendo i legami peptidici che possono così essere attaccati. La fase successiva avviene nel duodeno ad opera delle peptidasi pancreatiche, enzimi, che spezzano ulteriormente i peptidi. L'idrolisi finale dei peptidi in amminoacidi avviene tramite altri enzimi, le amminopeptidasi. Gli amminoacidi giungono così al fegato.

Proteine

Amminoacidi essenziali

Valina

Leucina

Isoleucina

Treonina

Metionina

Fenilalanina

Triptofano

Lisina

Istidina

Arginina essenziali solo nel bambino

Proteine Proteine ad elevato valore biologico: sono quelle di origine animale

Proteine a discreto e basso valore biologico : di origine vegetale

Il parametro più importante è la presenza di aa essenziali

Formaggi: 20 – 35 %

Carne : 15 – 20 %

Pesce : 15 – 20 %

Latte : : 3,5 %

Uovo intero : 13 %,

Tuorlo : 16,3 % Albume : 10,9 %

Discreto valore biologico:

Cereali ( pane , pasta) : 8 -12 %,

Legumi secchi : 20 %

Soia : 40 %

Basso valore biologico

Frutta e ortaggi : < 3 %

Proteine

Associazione perfetta dal punto di vista nutrizionale:

CEREALI LEGUMI :

Pasta + Fagioli, Pane + Fave

Ecc..

La carenza in aa essenziali di uno compensa l’altro

Carenti in Lisina Carenti in Metionina

+

Il FEGATO è l’organo chiave nella regolazione e nel metabolismo degli amminoacidi

Ha funzione di riserva, distribuzione e funzione plastica, cioè il fegato utilizza gli aa per

sintetizzare sia proteine epatiche che proteine del sangue.

Sintetizza aa non essenziali da quelli essenziali

Proteine

Non esistono riserve di amminoacidi nel nostro organismo per l’accumulo

Gli aa rispetto a carboidrati e lipidi hanno una parte che deve essere eliminata tossica:

il gruppo amminico NH3 Quando si assumono aa in eccesso il fegato li

trasforma in glucosio e forma UREA dal gruppo amminico che viene inviata ai reni che

la eliminano perché tossica

Assumere un surplus di proteine sovraccarica fegato e reni

Proteine

Una reazione che avviene negli epatociti è la TRANSAMINAZIONE, ovvero lo scambio di un gruppo amminico per convertire un aa in un altro:

Le TRANSAMINASI GOT e GPT nel sangue vengono dosate per misurare la funzionalità epatica, ovvero una presenza elevata nel sangue è causata dalla rottura degli epatociti nei casi di epatite e in altre patologie epatiche come la CIRROSI

Proteine

AA 1 + Chetoacido 1 ========== AA 2 + Chetoacido 2

Transaminasi

Proteine

Fabbisogno Proteico Medio Giornaliero =

0,75 g / kg / die

Senza tenere conto

dell’attività sportiva e di gravidanza

Di queste almeno un terzo deve essere di origine animale (proteine ad

elevato valore biologico)

Il 15 % del fabbisogno calorico

giornaliero deve

provenire dalle proteine

Fabbisogno proteico dello sportivo

Il consumo di proteine dipende dal tipo di sport: è stato dimostrato da Tarnopolski nel 1988 che gli atleti di fondo consumano più proteine dei bodybuilder. Durante gli sforzi intensi e prolungati, che consumano le scorte di glicogeno mucolare, l'organismo è costretto ad attingere alle proteine per produrre energia. L'esercizio con i pesi, per quanto pesante, non sollecita abbastanza l'organismo che non consuma così tante proteine come vorrebbero farci credere i produttori di integratori. Le ricerche serie arrivano a consigliare 2 gr di proteine per kg di peso per i bodybuilder professionisti (in assenza di doping), 1.5 gr per il frequentatore di palestra con allenamento di potenziamento muscolare e per l'atleta di sport di resistenza. In entrambi i casi, una ripartizione delle calorie di 50% di carboidrati, 20% di proteine e 30% grassi è in grado di soddisfare il fabbisogno proteico.

La pratica sportiva può comportare un aumentato fabbisogno proteico giornaliero, fino ad un massimo di 2 grammi/Kg di peso corporeo desiderabile • per la maggiore usura dei tessuti • per l'eventuale aumento delle masse muscolari (quando è effettuata giornalmente e con programmi di allenamento gravosi).

Proteine

Nello sportivo pre pubere l'assenza dell'ormone sessuale maschile non giustifica l'allenamento della forza muscolare e quindi dell'incremento del consumo di proteine, perchè in queste condizioni non si possono verificare incrementi sostanziali delle masse muscolari.

Proteine

Tra gli integratori più di moda ci sono gli AMMINOACIDI

RAMIFICATI:

Valina , Leucina e Isoleucina

A livello muscolare è presente una transaminasi , meno presente in altri distretti, che li catabolizza

ovvero li brucia. Vengono utilizzati per ricavare energia livello

muscolare.

Tutt’oggi non è ben definita l’utilità , poiché non avrebbe senso integrare se

già il dispendio energetico è coperto dall’introito alimentare

Valina Leucina Isoleucina

Integratori di amminoacidi

Carboidrati

Sono molto rappresentati a livello vegetale.

L’organismo umano ne ha circa l’1 % sebbene il fabbisogno calorico sia soddisfatto principalmente dai carboidrati

Monosaccaridi

Glucosio

Galattosio

Fruttosio

Disaccaridi

Maltosio (glu+glu)

Lattosio (glu+gal)

Saccarosio (glu+fru)

Polisaccaridi

Amido

Glicogeno

ZUCCHERI SEMPLICI

FIBRA ALIMENTARE

Assumendo alimenti di origine vegetale si assumono anche polisaccaridi non assimilabili

L’organismo umano non ha gli enzimi per poterli digerire

Fibra Insolubile

Cellulosa (catene di glucosio con legame β 1 -4)

Lignina ( non è un carboidrato)

Fibra Gelificante o Solubile

Emicellulose e Sostanze pectiche

Gomme

Mucillagini

Polisaccaridi Algali

Funzioni: - Previene l’iper alimentazione (aumento volume bolo alimetare, distensione parete stomaco == senso di sazietà - Regola le funzioni intestinali (aumentà velocità di transito delle feci) - modula l’assorbimento dei nutrienti

SVANTAGGI: Sequestra i cationi Ca ++, Mg ++, Fe++, Zn ++ e diminuisce l’assorbimento di altri nutrienti

Carboidrati

Funzioni:

ENERGETICA

Fornire energia pronta per l’utilizzo dei processi vitali delle cellule

PLASTICA

Alcuni zuccheri rientrano nella costituzione del DNA, dei glicolipidi e

delle glicoproteine

ANTICHETOGENICA

I lipidi bruciano bene alla fiamma dei carboidrati, i lipidi danno acetil CoA mentre i carboidrati OSSALACETATO ( Ciclo di Krebs)

Effetto tranquillante e antidepressivo mediato dalla serotonina che da anche

senso di sazietà

Sviluppo dellla flora batterica intestinale

Carboidrati

Alimento contenente carboidrati

BOCCA Amilasi salivare

Amido spezzettato in catene di glucosio maggiori di 10 unità

STOMACO Amilasi salivari

inattivate

DUODENO Amilasi

pancreatiche

Monosaccaridi possono essere assorbiti dalle cellule intestinali e immessi nel sangue

ALIMENTAZIONE con alimenti contenti carboidrati DIGIUNO

Glucosio sangue

Sintesi INSULINA dal pancreas

Le Cellule introducono glucosio

Gli organi principalmente coinvolti sono FEGATO e MUSCOLI

Viene prodotta la riserva di glucosio ovvero il glicogeno

Carboidrati

Glucosio sangue

Sintesi di GLUCAGONE dal pancreas

Viene stimolata la glicogenolisi epatica

Il glucosio nel sangue GLICEMIA deve essere nel range 65- 110 mg /dl

Glicogeno: costituito da catene di glucosio ramificate. Nell’organismo è presente a livello epatico e muscolare

Carboidrati

Il glicogeno nel MUSCOLO rappresenta la riserva di glucosio, quindi ha ruolo

energetico

Il glicogeno nel FEGATO ha il ruolo di mantenimento della

glicemia

Carboidrati

GLUCOSIO (6 C)

Acido Piruvico (3 C)

3 ATP

Acido lattico

NO 0SSIGENO

A livello muscolare, negli sforzi rapidi

Acetil Co A (2 C)

CICLO DI KREBS

GLICOLISI

Mitocondri Presenza ossigeno

12 ATP

Le fonti energetiche

dell’attività muscolare Aerobico: interviene l’ossigeno che funge da

ultimo accettore di elettroni

Anaerobico: processo che avviene senza

l’intervento dell’ossigeno

Aerobico

Anaerobico

Metabolismo Aerobico

• E’ l’unico dei tre sistemi che necessita della presenza di ossigeno • L’energia utilizzata per produrre ATP deriva dalla demolizione in toto di molecole di GLUCOSIO e Ac. GRASSI liberi. Questo meccanismo ha bisogno di ossigeno che attraverso la respirazione viene trasportato fino ai muscoli in particolare nei mitocondri delle fibrocellule muscolari.

Metabolismo anaerobico lattacidico

• Non interviene ossigeno, ma vi è la produzione di acido lattico . • L’acido lattico si forma per permettere alla glicolisi di continuare e produrre nuovo NAD+ nella forma ossidata. • La presenza di acido lattico “danneggia” temporaneamente la contrazione muscolare e l’atleta non può protrarre per molto la prestazione ad elevate intensità

Metabolismo Anaerobico alattacidico

Negli Sport di potenza Non interviene ossigeno Non si forma acido lattico L’energia per la contrazione viene ceduta da una molecola che contiene anch’essa un legame altamente energetico, la fosfocreatina (CP). L’ATP che ne deriva da questo meccanismo è poco ma molto rapido, il doppio del lattacidico ed il triplo di quello aerobico

Creatina • Questa sostanza alimentare è normalmente contenuta nella carne; • l'organismo è in grado di produrla a partire da altri amminoacidi, con un ricambio giornaliero inferiore ai 2.0 grammi. • Il fabbisogno quotidiano di creatina è di circa due grammi. Tale quota viene in parte soddisfatta dalla sintesi epatica (50%) ed in parte dalla dieta (50%). • La creatina presente in una normale razione alimentare, unitamente a quella prodotta dal nostro organismo, è più che sufficiente a coprirne i fabbisogni giornalieri, mentre la sola quota endogena (prodotta dall'organismo) copre i fabbisogni anche in caso di diete vegetariane.

ALIMENTO CONTENUTO DI CREATINA (g/Kg)

Manzo 4,5

Merluzzo 3,0

Aringa 6,5-10

Maiale 5,0

Salmone 4,5

Tonno 4,0

Mirtilli 0,02

Latte 0,1

Creatina Contenuto di creatina negli alimenti

Normativa italiana

La maggior parte degli studi non hanno evidenziato particolari effetti nocivi in seguito all'assunzione acuta o sub-acuta, ma vi sono ricerche che ipotizzano anche un effetto cancerogeno, considerando la creatina come un possibile fattore di crescita tumorale. Inoltre, non va dimenticato che le dosi di creatina normalmente assunte dagli atleti, soprattutto dai frequentatori delle palestre e dai body builders sono ben superiori a quelle massime indicate dalle linee guida e, per giunta, perdurano per lunghi periodi di tempo. A tale proposito, va precisato che un dosaggio di 20-25 grammi al giorno, pari a 0.3 g/kg p.c./die (equivalente a oltre 12 Kg di carne!), è addirittura in grado di inibire la produzione endogena di creatina.

Creatina

Carboidrati

In una dieta equilibrata

Il 55 – 65 % delle calorie dovrebbe provenire dai

carboidrati

Devono essere

soprattutto carboidrati complessi!

Solo il 10- 12 % delle calorie totali deve

provenire dagli zuccheri semplici

Tenere conto dell’

indice glicemico

Carboidrati

L’indice glicemico è la capacità di un alimento di

aumentare la glicemia

Pane bianco : IG 100 Pasta : IG 60

Aranciata: IG 97

Patate fritte : IG 107

Glucosio : IG 137

La differenza dipende dalla qualità dell’amido e dalla presenza della fibra

Bisogna evitare di assumere spesso cibi ad

alto indice glicemico, per non stressare le

cellule beta del pancreas che producono l’insulina

Proteine lipidi Carboidrati KCAL

Pane bianco

8,1 0,5 64 276

Pasta di semola

10,8 0,3 82 356

Lipidi

Sostanze eterogenee dal punto di vista strutturale

Sono insolubili in acqua

Colesterolo

Fosfolipidi

Lipidi

Gli olii e i grassi animali come il burro hanno differente consistenza perché cambia la natura degli acidi grassi,

maggiore è la presenza di grassi insaturi maggiore è la fluidità dell’alimento

Olio di oliva

99 % circa : Trigliceridi ( l’acido grasso più abbondante è l’acido oleico, monoinsaturo) 1 % : Steroli, tocoferoli, e altre sostanze liposolubili

Lipidi

Vi sono acidi grassi ESSENZIALI, l’organismo non li sintetizza

Acido linoleico (omega 6) Acido linolenico (omega 3)

- Fanno parte delle membrane biologiche - Sono precursori di molecole che intervengono nell’infiammazione - Hanno funzione ipocolesterolomizzante

Lipidi

Funzioni:

ENERGETICA

la più consistente

forma di riserva energetica per

l’organismo.

Un individuo di 70 kg possiede

10- 11 kg di tessuto adiposo

STRUTTURALE

I fosfolipidi e il colesterolo costituiscono le membrane

cellulari

Modellano il corpo

Veicolano le vitamine

liposolubili

Il colesterolo inoltre è il

precursore di alcuno ormoni tra cui quelli

sessuali. Rientra inoltre

Il colesterolo è il precursore di alcuni ormoni tra cui quelli sessuali (estrogeni e testosterone) ed è la base dei Sali biliari, però non è essenziale

Lipidi

BOCCA

Alimento contenente lipidi

Stomaco

Sono molecole insolubili in acqua e tendono a raggrupparsi formando grossi agglomerati

Duodeno Fegato Bile

Cistifellea

Si forma un emulsione e possono agire le lipasi

Lipidi assorbiti

Lipidi

I lipidi non possono essere trasportati nel

sangue così come sono, perchè sono insolubili, sono pertanto inseriti nelle LIPOPROTEINE

Alcune Lipoproteine:

LDL (low density lipoprotein) : trasportano colesterolo ai tessuti

HDL (High density lipoprotein): recuperano il colesterolo dai tessuti

Esame sangue Valori normali

Colesterolo totale

120 - 220 mg/100 ml

LDL 70 - 130 mg/100 ml

HDL 40 - 80 mg/100 ml

I lipidi in eccesso sono accumulati come trigliceridi nel tessuto adiposo

Anche il glucosio che non entra nel ciclo energetico viene trasformato in grasso

Il tessuto adiposo ha una diversa localizzazione differente dal sesso:

Obesità ginoide (nella metà inferiore dell'addome, nelle regioni glutee ed in quelle femorali.).

Obesità androide (regione addominale,

toracica, dorsale e cerviconucale)

Lipidi

Vitamine

IDROSOLUBILI

LIPOSOLUBILI

Vit. B1, B2, B5, B6, PP, H, acido folico, acido ascorbico o vit. C, Vitamina B12

Vitamina A, D, E, K (l’eccesso può essere dannoso perché vengono accumulate nel t. adiposo)

Sono molecole che agiscono come bioregolatori e come coenzimi in importanti reazioni metaboliche

Vitamine

Pellagra: causata da carenza di vitamina PP (carni, fegato legumi e cereali) alimentazione a base di solo mais e nell’etilismo cronico

L’acido folico e la vitamina B12 sono importanti per la sintesi di emoglobina, il primo è molto importante in gravidanza, una carenza ha effetti sullo sviluppo del tessuto nervoso del feto mentre la vit.B12 deve essere assunta dai vegetariani perché contenuta solo negli alimenti di origine animale (carne, pesce, frattaglie, latte, tuorlo d’uovo)

A) Integrazione energetica B) Integrazione idro-salina C) Integrazione proteica D) Integrazione di amminoacidi e derivati E) Altri prodotti F) Combinazioni dei suddetti

Integratori alimentari

Integratori di proteine e amminoacidi

L-Carnitina • La L-carnitina è una sostanza con caratteristiche chimiche e

funzionali paragonabili a quelle delle vitamine, normalmente presente negli alimenti di origine animale, soprattutto le carni, ma che l'organismo umano è capace di sintetizzare (produzione endogena) a partire da alcuni amminoacidi.

• E’ presente nel corpo umano a livello dei muscoli scheletrici e nel muscolo cardiaco.

• L'attività della L-carnitina si esplica a livello del metabolismo lipidico. In particolare essa stimola l'ossidazione degli acidi grassi nei mitocondri a scopo energetico; inoltre, in tal modo potrebbe svolgere un ruolo importante anche nell'ossidazione di diversi amminoacidi e del piruvato e contribuire così al risparmio delle riserve di glicogeno muscolare ed una minore produzione di acido lattico, durante il lavoro muscolare. La carenza di carnitina può provocare una alterata funzionalità del muscolo cardiaco.

L-Carnitina

• Attualmente si ritiene che l'integrazione orale di L-carnitina in soggetti sani non sia in grado di determinare un aumento della sua concentrazione a livello muscolare e quindi non migliori l'utilizzazione dei lipidi e la produzione di energia.

• Inoltre non ci sono dati scientifici che provino una carenza di L-carnitina nei muscoli sia in condizioni di riposo, sia al termine di lavori muscolari prolungati. Esistono molti studi sui meccanismi di azione della L-carnitina a livello muscolare, ma i risultati sono ancora contrastanti e non sembrano giustificarne l'uso come ergogeno

L-Carnitina

Il fabbisogno è di 80 mg al giorno per Kg di peso corporeo