Basi Biochimiche: Dieta Mediterranea e Chetogenica

• Sara Baldelli è la docente.
• La lezione tratta le basi biochimiche della dieta mediterranea e chetogenica.

Definizione di Dieta

• Il termine dieta deriva dal greco "dìaita" e significa regime, stile e tenore di vita.
• Si riferisce a un'alimentazione corretta, sana ed equilibrata che soddisfa le esigenze fisiologiche, psicologiche e relazionali dell'organismo.
• La dietologia o dietetica studia i bisogni nutrizionali dell'organismo e le migliori modalità per fornire una nutrizione adeguata.
• Si occupa di definire la quantità giornaliera di calorie da introdurre con l'alimentazione, tenendo conto dell'attività fisica, della distribuzione e combinazione dei cibi durante i pasti, e del loro numero e ritmo nell'arco della giornata.

Dieta Mediterranea

• È il nome generico dei modelli alimentari tradizionali delle popolazioni che vivono nella regione mediterranea.
• Gli alimenti base sono verdure non amidacee, cereali integrali minimamente lavorati, legumi, noci e semi.
• Si consumano poca carne, pesce, latte, formaggio e uova.
• Zucchero e patate bianche si consumavano in piccolissime quantità.
• Burro e panna non venivano usati.
• L'olio extravergine di oliva spremuto a freddo era la principale fonte di grasso.
• Frutta e piccole quantità di formaggio locale si consumavano regolarmente, insieme a un moderato apporto di vino rosso durante i pasti.
• La dieta mediterranea rimane un fattore chiave nella prevenzione delle malattie cardiovascolari, dell'obesità, del diabete di tipo 2 e di alcuni dei tipi più comuni di cancro.
• I cinque meccanismi principali che mediano gli effetti pro-salute sono: effetto ipolipemizzante, protezione contro lo stress ossidativo e l'infiammazione, modificazione degli ormoni e dei fattori di crescita coinvolti nella patogenesi del cancro, inibizione delle vie di rilevamento dei nutrienti mediante restrizione specifica di aminoacidi, e modulazione del microbiota intestinale con produzione di metaboliti che influenzano la salute metabolica.

Effetto Ipolipemizzante

• L'ipercolesterolemia è un fattore di rischio per l'aterosclerosi, causa principale di infarto, ictus, insufficienza cardiaca e demenza vascolare.
• Studi epidemiologici dimostrano che una ridotta assunzione di grassi saturi è associata a bassi livelli di colesterolo e a una minore incidenza di malattie coronariche, soprattutto se i grassi saturi vengono sostituiti con grassi polinsaturi e monoinsaturi.
• L'apporto di grassi saturi nella dieta mediterranea è basso (circa 8% dell'energia), nonostante un apporto relativamente elevato di grassi totali (dal 25% al 35% delle calorie), provenienti prevalentemente dall'olio extravergine di oliva, noci, semi e germe di cereali integrali.
• Mangiare 5 porzioni di frutta secca a settimana è associato a una diminuzione del 40-60% degli eventi di malattia coronarica.
• Il consumo di alimenti per abbassare il colesterolo (noci, proteine di soia, fibre viscose, margarina arricchita con steroli vegetali) produce una riduzione del 13% del colesterolo LDL plasmatico.

Effetto Antiossidante

• L'aumento dello stress ossidativo è implicato nella patogenesi di malattie cardiovascolari, cancro e demenza.
• La dieta mediterranea tradizionale, ricca di verdure, cereali integrali, legumi, frutta, noci, semi, olio extravergine di oliva e un moderato consumo di vino rosso, è ricca di vitamine antiossidanti, folati naturali, sostanze fitochimiche e minerali come il selenio.
• Uno studio clinico ha dimostrato che una dieta mediterranea integrata con olio extravergine di oliva riduce significativamente le LDL ossidate circolanti e i marker infiammatori.
• L'assunzione di acidi grassi trans è associata a marcatori infiammatori elevati e a un aumentato rischio di sviluppare il diabete di tipo 2.
• Al contrario, l'assunzione di acidi grassi omega-3 è inversamente correlata ai marcatori infiammatori e ai livelli di trigliceridi.
• Gli effetti antinfiammatori degli acidi grassi omega-3 sembrano essere mediati dal legame al recettore 120 accoppiato alla proteina G e dall'inibizione dell'attività dell'inflammasoma NLRP3.

Modificazioni Ormonali

• La restrizione calorica senza malnutrizione è efficace nella prevenzione del cancro nei roditori e nelle scimmie, e nell'uomo si traduce in riduzioni di fattori metabolici e ormonali implicati nella patogenesi dei tumori e nell'invecchiamento.
• Gli acidi grassi a catena corta, prodotti dal metabolismo del microbiota intestinale e presenti nella dieta mediterranea, inducono sazietà inibendo lo svuotamento gastrico attraverso l'aumentata produzione di ormoni intestinali come il GLP-1 e il PYY.
• Le donne che seguono la dieta mediterranea hanno un aumento della concentrazione plasmatica di proteine leganti come IGFBP-1, IGFBP-2 e SHBG, con conseguente riduzione dell'attività biologica del fattore di crescita insulino-simile 1 (IGF-1), testosterone ed estradiolo.
• Insulina, estrogeni, androgeni e IGF-1 sono potenti mitogeni per le cellule e stimolano lo sviluppo e la crescita di diversi tumori.

Nutrient Sensing Pathways

• L'apporto proteico totale nella dieta mediterranea tradizionale è del 20% inferiore rispetto alla dieta occidentale, con un consumo di proteine animali inferiore del 50-60%.
• La maggior parte delle proteine proviene da legumi e cereali integrali; il contenuto medio giornaliero di proteine vegetali è di circa 40 g.
• La restrizione iso-calorica delle proteine o la sostituzione delle proteine animali con quelle vegetali inibisce la crescita del cancro alla prostata e al seno in modelli animali, con ridotti livelli sierici di IGF-1 e downregulation dell'attività della rapamicina (mTOR).
• La restrizione della metionina migliora il metabolismo del glucosio, protegge dall'obesità e dalla steatosi epatica e riduce lo stress ossidativo.
• Inoltre, induce aumenti plasmatici di adiponectina e FGF21 e riduce la concentrazione sierica di IGF-1, T4 e leptina, che sono adattamenti ormonali indotti nei roditori longevi anche dalla restrizione calorica.

Modulazione del Microbioma Intestinale

• I nutrienti specifici, in particolare proteine e fibre insolubili, hanno effetti profondi sulla struttura del microbiota intestinale, sulla funzione e sulla secrezione di metaboliti che modulano la funzione immunitaria e molteplici vie metaboliche e infiammatorie.
• La dieta mediterranea ha un elevatissimo contenuto di fibre, in particolare insolubili, superiore rispetto alla dieta occidentale.

Dieta Chetogenica

• Il principio base è la limitazione dei carboidrati per costringere il corpo ad utilizzare i grassi come fonte d'energia.
• La maggior parte dei tessuti preferisce utilizzare glucosio, eccetto il cuore che lavora con una miscela di glucosio, acidi grassi e chetoni.
• Il glucosio può essere introdotto con la dieta o prodotto a partire da amminoacidi tramite gluconeogenesi.
• I corpi chetonici sono tre composti acidi: acetone, acido acetoacetico e acido beta-idrossibutirrico.
• Quando consumiamo un pasto ricco di carboidrati, aumenta rapidamente la glicemia, il che causa il rilascio di insulina.
• Diversi organi e tessuti assorbono quindi il glucosio in eccesso, con seguente conversione in glicogeno nel fegato e nel muscolo oppure vengono utilizzati tessuti adiposi per produrre gli acidi grassi.

Digiuno e Dieta Chetogenica

• Lo stato metabolico che si instaura durante il digiuno o la dieta chetogenica comporta una diminuzione di insulina e un aumento di glucagone in circolo.
• Per mantenere la glicemia nei limiti normali, inizialmente viene consumato il glicogeno epatico (glicogenolisi).
• Successivamente, si attiva il processo di gluconeogenesi a partire dagli amminoacidi e, in seguito, dal glicerolo contenuto nei trigliceridi.
• La diminuzione di insulina provoca un aumento della lipolisi nel tessuto adiposo bianco con aumento degli acidi grassi in circolo e della beta-ossidazione.

Ciclo di Krebs e Dieta Chetogenica

• Il ciclo di Krebs è l'anello di congiunzione delle vie metaboliche responsabili del catabolismo dei macronutrienti (carboidrati, grassi e proteine) in acqua e anidride carbonica con la formazione di energia (ATP).
• L'acetil coenzima A è il prodotto comune del catabolismo di proteine, carboidrati e lipidi.
• Dal metabolismo del glucosio si ottiene piruvato e successivamente ossalacetato, che viene utilizzato nel ciclo di Krebs per produrre ATP.

Processo Chetogenico

• In condizioni di scarso apporto glucidico si verifica un accumulo di acetil coenzima A.
• Dove non c'è ossalacetato, l'acetil-CoA, non potendo essere immesso nel ciclo di Krebs, si accumula in grandi quantità e viene convertito dal fegato in acetoacetato, venendo quindi deviato verso la formazione dei corpi chetonici.
• La presenza di corpi chetonici nel sangue e nelle urine determina lo stato di chetosi, con la concentrazione ematica di chetoni definita chetonemia
• La sintesi di corpi chetonici avviene quando la glicemia scende poiché il glucosio ematico inibisce la loro sintesi.
• Durante il digiuno o la dieta chetogenica, la glicemia rimane entro livelli fisiologici grazie agli aminoacidi nella gluconeogenesi e al glicerolo dai trigliceridi.
• I corpi chetonici sono in grado di passare la barriera ematoencefalica e di essere utilizzati a scopo energetico al posto del glucosio.

Vantaggi e Svantaggi della Dieta Chetogenica

• Vantaggi: protocollo diffuso e standardizzato, ampia disponibilità di studi retrospettivi, possibilità di utilizzare prodotti formulati già pronti.
• Svantaggi: scarsa palatabilità, protocollo molto rigido (gli alimenti vanno pesati al grammo), richiede monitoraggio medico per il rischio di carenze nutrizionali.
• È inoltre molto importante monitorizzare la crescita dei bambini con questa dieta e adattare energia e proteine ai fabbisogni individuali e necessita di integrazioni di vitamine e minerali.