Università di Roma Tor Vergata Scienze della Nutrizione Umana

Biochimica della Nutrizione - Prof.ssa Luciana Avigliano

A.A. 2011-12

LINEE GUIDA

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

n-3 e malattia coronarica

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)

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

ACIDI GRASSI

A CATENA RAMIFICATA

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

ACIDI GRASSI TRANS-INSATURI

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