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Effetti metabolici dei carboidrati: ruolo della fibra alimentare e della struttura fisica dell’alimento Rosalba Giacco Istituto di Scienze dell’Alimentazione, CNR- Avellino
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Effetti metabolici dei carboidrati: ruolo della fibra alimentare e della struttura fisica dell’alimento
Rosalba GiaccoIstituto di Scienze dell’Alimentazione,
CNR- Avellino
Scelte alimentari consigliate per la prevenzione delle più comuni malattie
Malattie cardio-vascolari
Tumori Diabete tipo 2
Evitare o correggere il sovrappeso X X X
Più frutta (anche frutta secca) e verdura X X X
Meno carne rossa e insaccati X X XPreferire cereali integrali X X XPochi grassi animali X XConsumare spesso pesce XRidurre dolci e bevande zuccherate X X
Limitare il sale XBevande alcoliche solo in quantità moderata X X X
Foods available for consumption in ITALY
g/day 1961 1970 1980 1990 2000 2009
Cereals 496 514 504 431 443 424Vegetables 365 472 465 472 539 430
Fruit 264 354 309 353 403 426Fish 33 37 40 58 62 67
Vegetable Oils 35 55 58 71 73 76Animal Fat 10 13 22 28 30 31
Dairy Products 402 504 687 700 757 690Meat 85 149 207 234 251 248
Natural Sweeteners 69 84 96 83 85 86
FAO, Food Balance Sheets 2010
Impatto ambientale della produzione di cibo
4
Environmental Pyramid: Ecological Footprint
Vascular effects
Metabolic effects
Meal
hyperglycemia
Normal Regulation
Steady State
endothelial dysfunction atherosclerosis
hyperinsulinemia dyslipidemia
Relative risk of cardiovascular disease for fasting glucose (FG) and post-challenge glucose (PCG) concentration
Kodama S. et al. – J Atheroscler Thromb, 2012
GLYCEMIC CARBOHYDRATES
Carbohydrate-rich foods
Post-prandial plasma glucose response to different carbohydrate foods in healthy volunteers
Jenkins DJA. Am J Clin Nutr 1981
Available food carbohydrates
Stomach
Disruption / digestion (Rate limiting)
Portal circulation
Gastric emptying (Rate limiting)
Food characteristics and postprandial glucose rise
macro-nutrient composition
fibre content
viscosity
volume and structure of the food
Small intestine
Riccardi G, Rivellese AA, Giacco R, AJCN 2008
BLOODGLUCOSE
Giacco R. et al. - Diabetes Care, 2000
Effects of high and low fiber diets on plasma glucose daily profile in type 1 diabetic patients
LF: CHO 54% kcal; Fiber 15g/d
HF: CHO 52% kcal; Fiber 39g/d
POSTULATED MECHANISMS OF THE ANTI-HYPERGLYCEMIC ACTIVITY OF SOLUBLE FIBER
VISCOSITY (slows the gastric emptying rate and the transit time in the small bowel)
COLONIC BACTERIAL FERMENTATION (production of SCFA: acetate, propionate, butyrate, production of H2 and CH4)
PHYSICAL STRUCTURE (fibers surround the starch granules reducing the accesibility of amylolitic enzymes and slowing starch digestion)
Composition of experimental mealsControl Guar Hydrolized
GuarNFR*
Protein (%) 16 16 16 15
Fat (%) 30 30 30 31
CHO (%) 54 54 54 54
Soluble Fiber (g/day)
4 14 14 17
Total Fiber (g/day)
31 41 41 43
* NFR= Naturally Fiber-rich
0
5
10
15
20
25
30
35G
astr
ic e
mpt
ying
rate
(ml/h
)
***
CONTROL GUAR HYDROLIZEDGUAR
NATURALLYFIBER RICH
R. Giacco et al, Nutrition Reviews 2002
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
0 120 240 360 480
time (min)
∆Pl
asm
a ac
etat
e (µ
mol
/L)
breakfast
lunch
Naturally fiber richGuar
ControlHydrolized guar
R. Giacco et al, Nutrition Reviews 2003
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
CONTROL GUAR HYDROLIZEDGUAR
NATURALLYFIBER RICH
Plas
ma
gluc
ose
(mm
ol/L
x480
min
)
*
R. Giacco et al, Nutrition Reviews 2002
Parillo M et al. Diab Med 1985
Glycaemic Responses to Pasta, Bread and Potatoes in Diabetic Patients
0
1
2
3
4
5
6
7
0 30 60 90 120 150 180
Time after meal (min)
Plasm
a gluc
ose (
mmol/
l)
Toast
Pizza
Bread
Potatodumplings
Giacco R et al, Brit J Nutr 2001
*** *
Glucose Response to wheat-based foods of the Italian diet
White Bread Potato dumplings
PIZZA Hard toasted bread
ELECTRONIC MICROSCOPYGiacco R et al, Brit J Nutr 2001
Effetti della fermentazione delle fibre vegetali nel colon
Tremaroli V, Bäckhed F. Nature 2012
Relatore
Note di presentazione
Complex carbohydrates, such as dietary fibre, are metabolized by the colonic microbiota to oligosaccharides and monosaccharides and then fermented to short-chain fatty acid end-products, mainly acetate, propionate and butyrate. Short-chain fatty acids are absorbed in the colon, where butyrate provides energy for colonic epithelial cells, and acetate and propionate reach the liver and peripheral organs, where they are substrates for gluconeogenesis and lipogenesis. In addition to being energy sources, short-chain fatty acids control colonic gene expression by inhibiting the enzyme histone deacetylase (HDAC) and metabolic regulation by signalling through G-protein-coupled receptors (GPCRs), such as GPR41 or GPR43.
Pearson correlation between absolute changes of fasting propionate and ceral fibre intake
black circle: control group,white circle: whole-grain group. Vetrani C et al, Nutrition 2016
0
0,5
1
1,5
0
0,5
1
1,5
Control Group Whole-grain Group
*
(Δ= - 43%)*
*
(Δ= +10%)
p=0.001
Run-in 12 week
Postprandial average change over 3 hrs Postprandial average change over 3 hrs
(mm
ol/l)
(mm
ol/l)
Giacco R et al., Nutr Metab Cardiovasc Dis. 2014
Il consumo di alimenti a base di cereali integrali rispetto a quelli raffinati riduce la lipemia nel periodo postprandiale
Il consumo di alimenti a base di cereali integrali rispetto a quelli raffinati migliora l’azione insulinica nel periodo postprandiale
Giacco R et al., Nutr Metab Cardiovasc Dis. 2014
glucose glucose
insulin insulin
La risposta insulinemica al pasto é diminuita in presenza di valori elevati di proprionato nel sangue
*p=0.020 (one-way ANOVA) Vetrani C. et al, Nutrition 2016
Fasting propionate <
median
Fasting propionate >
median
Rivellese A, Giacco R, Costabile G., Curr Atheroscl Rep 2012
Grazie per l’attenzione
Un individuo che si nutre con una:
“Dieta Mediterranea” = impronta ecologica di12,3 m2 e immette nell’atmosfera circa 2,2 kg di CO2.
“Western Diet” = impronta ecologica di 26,8 m2 e immette nell’atmosfera circa 5,4 kg di CO2
IMPATTO ECOLOGICO DI 2 MODELLI ALIMENTARI
Nel periodo 1970-2004, le emissioni globali dei gas serra (GHG s) sono cresciute del 70%. L’ammontare più significativo di gas serra è stato generato dalle attività relative a: approvvigionamento energetico (26%), industria (19%), deforestazione e utilizzo dei terreni (17,4%), agricoltura (14%) e trasporti (13%).
Il Carbon Footprint è l’ammontare totale delle emissioni di diossido di carbonio (CO2) e di altri gas serra (GHG) associati alla realizzazione di un prodotto (bene di consumo, bene intermedio) o servizio (organizzazione di eventi, conferenze ecc.).
L’Ecological Footprint (impronta ecologica) è un indicatore statistico che mette in relazione il consumo umano di risorse naturali con la capacità del nostro pianeta di rigenerarle. Questo indice infatti misura l’area biologicamente produttiva (di mare e terra) necessaria per produrre le risorse consumate dall’uomo e per assorbire i rifiuti che genera.
