Nutrienti e neurotrasmettitori capaci di regolare l’alimentazione

• Nutrienti ematici

– Glucosio

– Acidi grassi

– Aminoacidi

– Lattato

– Corpi chetonici

• Nutrienti ematici

– Glucosio

– Acidi grassi

– Aminoacidi

– Lattato

– Corpi chetonici

• Neurotrasmettitori– Noradrenalina– Dopamina– Serotonina– GABA– NO

• Neurotrasmettitori– Noradrenalina– Dopamina– Serotonina– GABA– NO

OMEOSTASI

•Metabolica

•Energetica

OMEOSTASI METABOLICA

Il cervello ha bisogno di glucosio

In condizioni di digiuno e postprandiali il SNC utilizza esclusivamente glucosio per soddisfare le necessità energetiche.

Solo dopo molti giorni di digiuno, “impara” ad utilizzare i corpi chetonici.

Il cervello ha bisogno di almeno 100 grammi di glucosio al giorno

CELLULA MUSCOLARECELLULA MUSCOLARE

INSULINA

GLUCOSIO

GLICOGENOGLICOGENO

G - 1- PG - 1- P

GLICOLISI

++

--Sintetasi Fosforilasi

++

G - 6- PG - 6- P

--

SANGUE

ADRENALINAADRENALINA

SANGUESANGUE

ATP

G - 1- PG - 1- P

SintetasiSintetasi FosforilasiFosforilasi

GLUCOSIOGLUCOSIO G - 6- PG - 6- P

Trioso - PTrioso - P

PiruvatoPiruvato

Acetil - CoAAcetil - CoA Acidi Acidi grassi*grassi*

GlicogenoGlicogeno

Esokinasi*Esokinasi*

PFK*PFK*

CicloCiclodell'acidodell'acidoCitrico*Citrico*

PDH*PDH*

TrigliceridiTrigliceridi

AminoacidiAminoacidi

Ac. LatticoAc. Lattico

Controllo ormonale della glicemia a digiuno

insulina

glucagone

epinefrina

corticosteroidi

ossidazione

glicogenosintesi

liposintesi

glicogenolisigluconeogenesi

Aumento glicemia

proteine dieta

AA infusione

CCK

N. vagoGLICEMIA

Ormoni dello stress

• Adrenalina

• Glucagone

• Cortisone

• Adrenalina

• Glucagone

• Cortisone

ADRENALINA

• Attiva la glicogenolisi

• Innalza la glicemia

• Innalza la pressione arteriosa

• Aumenta la frequenza cardiaca

• Aumenta il consumo di ossigeno

• Attiva la glicogenolisi

• Innalza la glicemia

• Innalza la pressione arteriosa

• Aumenta la frequenza cardiaca

• Aumenta il consumo di ossigeno

CORTISOLO

• Attiva la proteolisi

• Stimola la neoglucogenesi

• Aumenta il riassorbimento renale del Na

• Innalza la pressione arteriosa

• Contrasta l’infiammazione

• Attiva la proteolisi

• Stimola la neoglucogenesi

• Aumenta il riassorbimento renale del Na

• Innalza la pressione arteriosa

• Contrasta l’infiammazione

GLUCAGONE

• Favorisce la captazione dei substrati neoglucogenetici

• Attiva la neoglucogenesi

• Contrasta l’azione dell’insulina

• Innalza la glicemia

• Favorisce la captazione dei substrati neoglucogenetici

• Attiva la neoglucogenesi

• Contrasta l’azione dell’insulina

• Innalza la glicemia

Glucostatic hypothesis

Mayer J. Glucostatic mechanism of regulation of food intake. N Engl J Med 249: 13–16, 1953.

“Glucose is an obvious candidate as a signal regulating energy intake.Hunger is a feature of hypoglycaemia, and there are neurones within the DMH, VMH and anterior hypothalamus that contain glucose-sensitive neurones, some of which may also be responsive to insulin.It has also been suggested that relatively small changes in glucose might trigger the onset of meals under some circumstances.”

L’ipoglicemia può influenzare la regolazione centrale del consumo di cibo aumentando la sintesi e la liberazione di NPY (ARC e VMH) e di Oressina (LH). Una situazione di insulino resistenza centrale potrebbe essere responsabile di una relativa diminuzione della captazione di glucosio da parte delle cellule del SNC. Perciò, un difetto primario della captazione di glucosio da parte del SNC potrebbe interferire con l’attività del network dei neuropeptidi oressigeni. Si può configurare l’ipotesi che la captazione a livello cerebrale di glucosio sia ridotta nei ratti geneticamente obesi e nei pazienti con grande obesità (Prader-Willi).

fa/faFa/Fa

Brain 2-deoxy-14C-Glucose uptake in Zucker rats: autographic study

Vettor et al, 2001

1818FDG PET SCANNINGFDG PET SCANNING

42.32 38.52

Vettor et al, 2001

Local cerebral glucose utilization is Local cerebral glucose utilization is decreased in different areas of obese rat decreased in different areas of obese rat brain and also in the thalamic and brain and also in the thalamic and hypothalamic areas of obese Prader-Willi hypothalamic areas of obese Prader-Willi patients. patients. A A selective hypothalamic insulin resistance

might be relevant for bringing about the might be relevant for bringing about the behavioral and neuroendocrine changes that behavioral and neuroendocrine changes that occur in these syndromes of obesity occur in these syndromes of obesity and insulin resistance.

SUBSTRATI ENERGETICI

LeptinaInsulina

IPOTALAMO

Endogeno Esogeno

Fatty acids

1. The accumulation of long-chain fatty acid-CoA and changes in the rate of lipid oxidation in selective hypothalamic neurons provides a signal of "nutrient abundance" to discrete areas within the CNS and activates a chain of neuronal events designed to promote a switch in fuel sources from carbohydrates to lipids and to limit the further entry of exogenous and endogenous nutrients in the circulation.

2. This restraint may be required for the maintenance of energy and metabolic homeostasis, and its failure could contribute to weight gain and glucose intolerance.

Despite the potential for fat and fat

metabolism to inhibit food intake, there is

abundant evidence that consumption of diets

high in energy from fat leads to increased

energy intake, weight gain, and obesity in

animals and humans.

Exogenous and endogenous fuels differently influence

the hypothalamic neuropeptide network.

Glucose inhibition of hypothalamic NPY seem to be

long lasting, while an increased availability of lipid

fuels only transiently inhibits the neuropeptide.

Some data suggest that lipid fuels may act as

modulators of leptin signalling reducing, in some

conditions, its action at the CNS.

OMEOSTASI ENERGETICA

DISPENDIODISPENDIOENERGETICOENERGETICO

Metabolismo 70% basale

Attività fisica 15%

Termogenesi 15%

Necessità di energia

• Metabolismo in condizioni basali– Attività degli enzimi e delle relative reazioni

che consentono il mantenimento delle funzioni vitali

• Digestione, assorbimento e metabolismo dei nutrienti

• Lavoro

TERMOGENESI

• Da brivido

• Indotta dai cibi

• Effetto termico dell’attività fisica

• Da brivido

• Indotta dai cibi

• Effetto termico dell’attività fisica

ATTIVITA’ FISICA

• Attività quotidiane• Tempo libero• Lavoro• Sport

• Attività quotidiane• Tempo libero• Lavoro• Sport

1g CHO = 4 kcal

1g lipidi = 9 kcal

1g proteine = 4 kcal

1g alcool = 7 kcal

Peso corporeo (kg)

RM

R (

kcal

/die

)y

x

y = kx

Associazione tra peso corporeo e Resting Metabolic Rate

Dispendio energetico degli organi

17

18

7

10

19

29

0 10 20 30 40

altri

muscoli

reni

cuore

cervello

fegato