Biochimica degli Alimenti: Cereali e Tuberi

Biochimica degli Alimenti: Cereali e Tuberi

Cereali: Aspetti Generali

• I cereali sono diverse specie appartenenti alla famiglia delle Graminacee.
• La coltivazione dei cereali è indirizzata prevalentemente alla produzione di cariossidi.
• Le cariossidi, in quanto ricche in amido, si prestano a fornire gran parte delle calorie necessarie alla dieta umana.
• Si utilizzano anche i semi di altre famiglie, come Poligonacee e Chenopodiaceae, che, per l'elevato tenore di amido, sono definite pseudo-cereali.
• Si distinguono cereali maggiori (frumento, riso, maiscereali), minori (avena, orzo, segale, miglio e sorgo) e pseudocereali (piante di famiglie diverse dalle Graminacee simili per valore nutritivo).

Cereali: Coltivazione

• I principali cereali coltivati sono frumento (duro e tenero), riso, mais, orzo, avena, segale, sorgo e miglio.
• Frumento, orzo, avena e segale sono specie con caratteri morfologici, fisiologici ed ecologici simili.
• Costituiscono il gruppo dei cereali microtermi, ossia con basse esigenze termiche.
• In Italia sono coltivati in prevalenza con ciclo autunno-primaverile.
• Riso, mais, sorgo e miglio costituiscono il gruppo dei cereali macrotermi, con elevate esigenze termiche e ciclo primaverile-estivo.

Composizione Chimica dei Cereali

• Valori medi per 100g di sostanza secca:
  • Frumento duro: Proteine 13g, Carboidrati (amido) 70g, Lipidi 2-3g, Fibra 1-3g, Ceneri 1.5g.
  • Frumento tenero: Proteine 12g, Carboidrati (amido) 71.7g, Lipidi 1.9g, Fibra 2.5g, Ceneri 1.4g.
  • Orzo: Proteine 9g, Carboidrati (amido) 78.8g, Lipidi 2.1g, Fibra 2.1g, Ceneri 2.3g.
  • Mais: Proteine 10g, Carboidrati (amido) 72.2g, Lipidi 4.7g, Fibra 2.4g, Ceneri 1.5g.
  • Miglio: Proteine 11g, Carboidrati (amido) 72.9g, Lipidi 3.3g, Fibra 8.1g, Ceneri 3.4g.
  • Avena: Proteine 16g, Carboidrati (amido) 68.2g, Lipidi 7.7g, Fibra 1.6g, Ceneri 2.0g.
  • Riso: Proteine 8g, Carboidrati (amido) 77.4g, Lipidi 2.4g, Fibra 1.8g, Ceneri 1.5g.
  • Segale: Proteine 10g, Carboidrati (amido) 73.4g, Lipidi 1.8g, Fibra 2.6g, Ceneri 2.1g.
  • Sorgo: Proteine 10g, Carboidrati (amido) 73.0g, Lipidi 3.6g, Fibra 2.2g, Ceneri 1.6g.
  • Quinoa: Proteine 14g, Carboidrati (amido) 64.6g, Lipidi 6.1g, Fibra 7g, Ceneri 2.4g.

Cereali: Il Frumento

• Il frumento è una delle principali risorse alimentari dell'umanità.
• La produzione mondiale si avvicina a 600 milioni di tonnellate, circa il 30% della produzione mondiale dei cereali.
• Il frumento rappresenta circa il 17% degli scambi internazionali di prodotti agricoli.
• Oltre il 75% del frumento è destinato all'alimentazione umana, il 15% all'alimentazione animale e il restante per usi non alimentari.
• I due principali tipi di frumento sono il T. aestivum o frumento tenero e il T. durum o frumento duro.
• Il T. aestivum si è diffuso principalmente in aree fresche temperate e con buona piovosità.
• Il T. durum si è sviluppato ed adattato soprattutto ai climi caldo-aridi del Mediterraneo grazie alla maggiore tolleranza alla carenza idrica.

Cereali: La Struttura

• La cariosside è il frutto dei cereali.
• Si distinguono il pericarpo, il cruscalo, lo strato aleuronico (ricco di PN), l'endosperma (mandorla farinosa o albume (amido)) e il germe o embrione (ricco di vitamina E).
• I cereali sono ricchi di amido (dal 60% all'80%) e hanno una funzione di tipo energetico.
• La cariosside contiene Acqua (8-18%), Glucidi (60-70%), Proteine (10-18%), Lipidi (2%), Sali minerali (1,5-2%), Vitamine (tracce).
• La cariosside perde albumine e globulinesi in fase di macinazione.
• La gliadina + glutenina = glutine (sono a basso valore biologico carenti di lisina).
• La cariosside ha fitatitannini come fattori antinutrizionali.

Glutine

• Il glutine è un complesso proteico viscoelastico costituito da un insieme eterogeneo di gliadine e glutenine.
• Sono associate da legami covalenti (disolfuro) e legami non covalenti (idrogeno, ionici), nonché da interazioni idrofobiche.
• Il glutine è costituito per il 75-85% da proteine, 5-7% da lipidi, 5-10% amido e 5-8% acqua.
• Il complesso visco-elastico del glutine non è presente nella cariosside di frumento o nella semola/farina.
• Si forma solo in seguito all'idratazione della semola/farina e alla formazione dell'impasto.

Glutine e Celiachia

• Il glutine è responsabile di una patologia complessa, il morbo celiaco o celiachia.
• La celiachia è un'enteropatia da glutine, caratterizzata da intolleranza permanente al complesso proteico del glutine.
• L'intolleranza permanente è, più precisamente, alla componente gliadinica dello stesso, contenuta nei frumenti, orzo e segale.
• L'assunzione di alimenti contenenti glutine (pane, pasta, biscotti, ecc.) determina nel soggetto celiaco una risposta immunitaria anomala dell'intestino tenue.
• La risposta immunitaria anomala determina un'infiammazione cronica e progressiva scomparsa dei villi intestinali.

Trasformazione del Frumento in Sfarinati

• Le fasi della trasformazione sono: Pulitura, Condizionamento, Macinazione, Setacciamento.

La Macinazione

• La conservazione corretta dei cereali è necessaria per evitare infestazioni e attacchi di muffe e la produzione di micotossine.
• La macinazione comporta una serie di rotture progressive dei chicchi, intercalate da setacciature.
• Crusca, cruschello e tritello vengono allontanati.
• Le tappe sono: rottura (distacco dell’albume), rimacina (riduzione in granuli), svestimento (asportazione dela crusca) abburattamento (passaggio attraverso setacci)
• Dalla molitura (macinazione) delle cariossidi di grano si ottengono gli sfarinati.

Pane

• Il pane è considerato l'alimento più antico preparato dall’uomo ed è ottenuto dalla cottura di un impasto di farina, acqua e lievito.
• Se nell'impasto sono presenti solo farina, acqua e lievito il pane è definito comune, se sono presenti altri ingredienti si parla di pani speciali.
• Il pane comune è ulteriormente classificato in diversi tipi, sulla base della farina di partenza utilizzata.
• "Pane di tipo 00, 0, di semola" indicano l'impiego di farine 00, 0 o di semola di grano duro nella produzione.
• Le operazioni del processo di panificazione sono: Impastamento, 1ª Lievitazione, Formatura, 2ª Lievitazione, Cottura, Raffreddamento, Condizionamento.

Impastamento

• Si forma una pasta liscia, omogenea, tenace e viscoelastica a partire solamente da farina ed acqua.
• L'impasto subisce importanti trasformazioni.
• L'acqua aggiunta alla farina (generalmente 40-65 parti per 100 parti di farina) è fondamentale per:
  • determinare la formazione del glutine
  • idratare i granuli di amido
  • agire da solvente per altri ingredienti
  • regolare le attività enzimatiche
• L'aggiunta di grassi (olio, burro o strutto) ha svariate funzioni (materia grassa totale non inferiore al 4,5%):
  • lubrificare per migliorare lo scorrimento delle macromolecole del glutine
  • stabilizzare per favorire la formazione di bolle d'aria piccole-medie e un'alveolatura più regolare
  • aumentare la conservabilità rallentando la migrazione dell'acqua e le interazioni tra i granuli di amido
• In questo modo rallenta il raffermimento del pane.

Impastamento-Fermentazione

• La fermentazione (parte dell'impastamento) ha un duplice scopo.
• Tale duplice scopo è dato dalla levata della pasta sotto l'effetto dell'anidride carbonica durante il processo e la sintesi di acidi organici e gas volatili che contribuiscono al gusto ed all'aroma del pane.
• In panificazione i lieviti sono incorporati al 2% del peso della farina.
• L'alcool evapora dopo la messa in forno.
• I lieviti sono inattivati superati i 50 °C.
• Saccaromices cerevisiae è il lievito normalmente usato in panificazione.
• In anaerobiosi, i lieviti si moltiplicano con difficoltà ed utilizzano gli zuccheri per produrre energia.
• Trasformano la quasi totalità del glucosio in etanolo e anidride carbonica, con minima parte di acidi organici, alcoli superiori ed esteri.

Formatura e Cottura

• La formatura consiste nel conferire la forma desiderata alla pasta.
• La durata della cottura dipende dal formato del pane (mezz'ora per la baguette).
• Alla cottura segue il raffreddamento; il pane si raffredda e perde 1-2% dell'acqua.
• Durante la cottura la struttura glutinica, a causa della denaturazione delle proteine raggiunte le alte temperature, diventa rigida e conferisce forma e volume al pane.

... Durante la Fase di Cottura...

• L'alcool formato durante la fermentazione si vaporizza.
• La temperatura raggiunge progressivamente i 90 °C al cuore del pane e i 250°C alla crosta.
• Gli enzimi vengono inattivati nella mollica (alfa amilasi è distrutta a 70 °C).
• L'amido viene gelatinizzato (65-80 °C), le proteine termo-irrigidiscono (70-90 °C).
• I grassi eventualmente aggiunti all'impasto fondono e contribuiscono momentaneamente alla stabilità degli alveoli.
• La crosta inizia a formarsi verso i 90 °C e si sviluppa, contemporaneamente avviene, tramite la reazione di Maillard che conferisce il colore caratteristico della crosta.

Valore Nutritivo del Pane

• È un alimento energetico perché ricco di amido.
• Contiene buone quantità di proteine, ma queste sono incomplete.
• La quantità di lipidi è ridotta, tranne che nei pani speciali addizionati di grassi.
• Il pane integrale è ricco di sali minerali vitamine e fibra.
• Il rapporto Ca/P non è ottimale.
• Il pane è un alimento rachitogeno.

Tuberi

• Insieme con i cereali, i tuberi appartengono al III gruppo degli alimenti e devono la loro commestibilità al processo di cottura.
• I tuberi sono alimenti vegetali ricavati per agricoltura o raccolta spontanea.
• Nell'alimentazione umana, i tuberi svolgono una funzione prevalentemente energetica per l'apporto di carboidrati complessi; contengono sali minerali e vitamine idrosolubili.
• Sono tendenzialmente collocati nella porzione inferiore del tronco, ben nascosti al di sotto della superficie terrestre, e poche specie si sviluppano allo scoperto.
• I tuberi non sono tutti commestibili.
• I tuberi eduli più noti sono le patate ed è abbastanza noto il topinambur.

Patate

• Ricche di carboidrati complessi, con 70-85 kcal/100 grammi risultano meno energetiche dei cereali secchi, crudi, delle farine della pasta (anche cotta).
• Sono commestibili solo cotte.
• Crude e mal conservate (germogliate e con la buccia), oltre ad essere indigeste possono contenere livelli "fastidiosi" di solanina (un alcaloide tossico).
• Le patate contengono ottimi livelli di vitamina C, quelle a pasta rossa anche diverse tipologie di pro vitamine A.
• L'energia delle patate è conferita principalmente dai carboidrati complessi, seguiti da proteine ed infine da lipidi.
• Contengono glucidi prevalentemente complessi (amido), peptidi a medio valore biologico, lipidi insaturi polinsaturi ed abbondanti fibre.
• Le patate non contengono colesterolo, glutine, lattosio ed istamina.
• Sono apprezzabili i buoni livelli di acido ascorbico (vitamina C) e acido folico (quasi totalmente perduti con la cottura), provitamine A o carotenoidi (soprattutto quelle a pasta rossa) e niacina (vit PP ο Β3).
• Sono buone le concentrazioni di potassio e zinco come sali minerali.
• Alcune coltivazioni sono arricchite con minerali "rari" come il selenio e lo iodio.

Topinambur

• Il topinambur (Helianthus tuberosus) è un tubero commestibile meno diffuso delle patate, ha un apporto energetico inferiore rispetto alla patata.
• Il topinambur apporta maggiori razioni di inulina (fibra alimentare) e quantità inferiori di amido.
• I tuberi sono porzioni della pianta finalizzate alla conservazione delle riserve energetiche costituite da amido e/o inulina.
• Sono quindi utili all'alimentazione umana, con una funzione prevalentemente energetica (grazie all'amido), ma anche prebiotica e di conservazione intestinale (in virtù della presenza di inulina).

Le Funzioni dell'Inulina

• L'inulina contenuta nei tuberi è un polimero di fruttosio i cui monosaccaridi sono vincolati da legami di tipo β-glicosidico.
• Per questo è non digeribile dagli enzimi digestivi dell'essere umano, ma il legame è scindibile da alcuni microorganismi.
• A livello dell'intestino crasso, l'inulina viene smantellata dai bifidobatteri fisiologici che ne traggono nutrimento sviluppandosi. Tale funzione è detta prebiotica.
• L'inulina è una fibra viscosa che favorisce una gelificazione delle feci, svolgendo un ruolo di conservazione intestinale.
• Tra i sali minerali dei tuberi citiamo l'eccellenza del potassio, e di alcuni microelementi come zinco e selenio.
• Le patate si evidenziano per un buon apporto di niacina (vit. PP) e di acido ascorbico (vitamina C), che però viene annientato dalla cottura.

Biochimica degli Alimenti: La Fibra

Fibra Alimentare

• Il consumo di fibre influenza positivamente la salute dell'individuo sia aggiunte alla dieta sotto forma di integratori oppure come parte integrale degli alimenti vegetali.
• Le fibre alimentari riducono il rischio di malattie cardiovascolari, obesità e diabete; hanno anche un ruolo in condizioni gastrointestinali.

Consumo di Fibre Alimentari

• L'US Academy of Nutrition and Dietetics raccomanda un consumo giornaliero di 14 g di fibre per 1000 kcal, equivalente a 28 g per le donne e 36 g per i maschi in età adulta.
• Le linee guida per una sana alimentazione italiana raccomandano 30 g di fibre al giorno.
• Nei paesi industrializzati, il consumo giornaliero varia da regione a regione ed è incostante nel tempo.
• Il consumo medio giornaliero di fibre alimentari negli USA è 17 g.

Definizione di Fibra Alimentare

• Il termine "Fibra alimentare" raggruppa un'ampia gamma di composti differenti per struttura molecolare e proprietà fisico-chimiche.
• Rappresenta uno dei gruppi più eterogenei di molecole associate che si trovano in natura.
• Le definizioni più accreditate sono quelle di:
  • Associazione Americana dei Chimici dei Cereali (AACC) del 2001.
  • Codex Alimentarius Commission del 2009.
• Sono le parti commestibili di piante o carboidrati analoghi resistenti alla digestione e all'assorbimento nell'intestino tenue.
• Vengono completamente o parzialmente fermentati nel colon.
• Sono inclusi:
  • Polisaccaridi non amidacei (cellulosa, pectine, gomme)
  • Amido resistente e destrine
  • Oligosaccaridi resistenti (frutto-oligosaccaridi, galatto-oligosaccharidi)
• Rientrano anche:
  • la lignina (polimero non carboidrato legato prevalentemente alla cellulosa nella parete delle piante)
  • la chitina, l'ailuronano e il condroitin-solfato (carboidrati di origine animale)

Destino dei Polisaccaridi Ingeriti

• Dopo gli alimenti giungono nell'intestino e, tramite digestione, il glucosio viene mandato al fegato.
• Nel fegato avvengono diversi processi, quali il rilascio di proteine e la trasformazione nelle fibre.

Fibra ed Energia

• La fibra alimentare ingerita produce energia.
• Il livello medio di energia fornito dalla fermentazione della fibra è tra 1,5 e 2,5 kcal/g (6,3-10,5 kJ/g).

Assunzioni di Fibre

• Gli alimenti vegetali sono la sola fonte di fibra alimentare che, pur non avendo valore nutritivo o energetico, è importante nella regolazione delle funzioni fisiologiche.
• Per aggiungere i circa 30 g/die di fibra raccomandati (LARN) è bene inserire quantità significative di alimenti vegetali integrali.
• Tale valore non va applicato a bambini, anziani e persone a dieta speciale; in Italia l'assunzione media è di 21-25 g/giorno.

Tipi di Fibre Alimentari

• Amido resistente.
• Polisaccaridi non amidiacei.
• Oligosaccaridi resistenti.

Polisaccaridi non Amidiacei

• Sono tutti i polisaccaridi vegetali diversi dall'amido, polisaccaridi complessi con più di 100.000 unità di monosaccaridi tramite legami beta-glicosidici.
• Non possono essere idrolizzati dagli enzimi endogeni dell'uomo, non forniscono energia ma sono componenti chiave della parete cellulare dei cereali e svolgono varie funzioni biologiche e strutturali.
• Svolgono funzioni strutturali (cellulosa, emicellulosa (mannani), pectine, beta-glucani).
• Sono riserve di polisaccaridi (fruttani, glucomannani, galattomannani, xiloglucani).
• Svolgono altre funzioni (mucillagini, alginati, gomme).
• Possono essere idrofile (dette anche insolubili) o gelificanti (dette anche solubili).
• La fibra insolubile (o idrofila) assorbe acqua fino a 25 volte il suo peso, mentre quella solubile (o gelificante) è fermentata dai batteri intestinali creando acidi grassi a catena corta.
• Le fibre solubili stimolano selettivamente la crescita e l'attività metabolica di gruppi microbici, importanti per l'organismo.
• Le fibre solubili in acqua sono i Beta-glucani, Arabinoxilani (plantago, psyllium), Glucurono-arabinoxilani, Xiloglucani, Galattomannani, glucomannani, Pectine, Gomme.
• Le fibre insolubili sono Cellulosa, Lignine, Alcune emicellulose (mannani lineari).
• Una pianta contiene una miscela di entrambi i tipi.
• Fonte di Beta-glucani sono Orzo, avena, segale (grano, riso, mais).
• Fonte di Arabinoxilani sono Plantago, psyllium.
• Fonte di Glucoronoarabinoxilani sono Crusca di grano, orzo e riso.
• Fonte di Xiloglucani sono Legumi.
• Fonte di Galattomannani sono Legumi, molti alberi, gomma di guar.
• Fonte di Glucomannani sono tubero di Amorphophallus konjac.
• Fonte di Pectine sono Mele, prugne, agrumi (albedo), mele cotogne, uva spina, carote.
• Fonte di Mannani lineari sono Aloe vera.
• Fonte di Cellulosa sono Crusca , cereali, radicchio, lattuga, carote, finocchio.
• Il fabbisogno giornaliero di Tipi di NSP è:
  • Total NSP: 12.8 - 17.8 g.
  • 40% da vegetali e 10% da frutta.
  • Insoluble NSP: 4.2 g.
  • Hemilcellullose: 3.4-3.8 g.
  • Soluble NSP: 5.3-8.7 g.

Amido Digeribile

• Le due principali strutture di amido sono: l'Amilosio e l'Amilopectina.
• Una molecola lineare con legami 1-4 (15-20% dell'amido) è l'Amilosio.
• Una molecola ramificata con legami 1-4 e 1-6 (80-85% dell'amido) è l'Amilopectina.
• L'amido digeribile viene idrolizzato mediante le amilasi nell'intestino tenue, e il glucosio libero viene assorbito.

Amido Resistente

• L'amido resistente è la quantità totale di amido e i prodotti della degradazione dell'amido che resistono alla digestione nell'intestino tenue.

Oligosaccaridi Resistenti

• Gli Oligosaccaridi sono carboidrati a catena corta (3-9 unità di monomeri) che non vengono idrolizzati da enzimi endogeni dell'intestino tenue umano.
• Sono solubili in acqua.
• Gli esempi sono: inulina, oligofruttosio, sc-FOS, galatto-oligosaccaridi (latte materno, prodotto da lattosio con trattamento enzimatico) e xilo-oligosaccaridi.

Effetti Fisiologici della Fibra

• Cavo Orale: La fibra stimola la salivazione e la masticazione prolungata, attiva la sensazione di sazietà tramite la via vagale, il nucleo ipotalamico e la fase cefalica della secrezione gastrica.
• Stomaco: L'ipersecrezione indotta conferisce volume al bolo rendendolo più viscoso.
• Intestino Tenue: La frazione solubile rallenta la progressione del bolo e interferisce sull'azione degli enzimi, sul contatto nutriente/enterocita.
• Colon: Gli enzimi microbici fermentano i carboidrati con produzione di gas, SCFA e liberazione di ENERGIA.
• Retto: L'evacuazione completa e la maggiore irrorazione a livello degli arti inferiori prevengono emorroidi e vene varicose.
• Alimenti vegetali sono associati ad un ridotto l'assorbimento nell'organismo.

Effetti della Fibra sul Metabolismo Glucidico

• Incrementando l'apporto di fibre nei pasti è stata dimostrata la riduzione di glicemia e glicosuria postprandiali.
• Gli effetti delle fibre sul metabolismo glucidico variano a seconda della composizione della fibra utilizzata e del suo stato fisico.
• Per le fibre insolubili gli effetti non sono ancora chiariti.

Effetti della Fibra sull'Obesità

• Il contributo della fibra è utile nel controllo dell'iperfagia degli obesi.
• Il beneficio maggiore deriva dalla distensione gastrica e dal lento svuotamento dello stomaco per la sazietà indotta dalle fibre capaci di assorbire acqua.
• 1 g di GLUCOMANNANO può assorbire fino 100 mL di ACQUA.

Effetti Collaterali della Fibra

• Flogosi della mucosa intestinale.
• Malassorbimento.
• Meteorismo e Dispepsia (SCFA, H2 , CO2 e CH4).
• Formazione di gas, distensione addominale e diarrea.

Fibra e Sindrome Intestino Irritabile

• Diversi fattori possono causare la sindrome dell'intestino irritabile (SII): alterata composizione del microbiota, aumentata permeabilità intestinale, squilibrio del sistema enteroendocrino, sistema immunitario sregolato.
• Nella SII viene descritta una disbiosi del microbiota del colon, frequentemente caratterizzata da una riduzione di bifidobatteri.
• Nella SII, la supplementazione di fibre alimentari solubili sembra migliorare lo score sintomatologico globale.
• Nelle persone che soffrono di IBS, la presenza di disbiosi nel microbiota del colon porta ad una riduzione dei batteri.
• Le fibre solubili sono indicate per il colon ed è stato provato un aumento dei bifodobatteri.

Fibra Alimentare nell’Anziano

• Nei pazienti anziani il microbiota intestinale ha una biodiversità inferiore, scarsa abbondanza di bifidobatteri, un surplus di aerobi facoltativi opportunistici (Staphylococcus, Streptococcus e Enterobacteriaceae) ed un aumento in anaerobi (gruppi di Clostridium e Bacteriodes spp).
• L'aumento dell'uso di antibiotici può alterare il microbiota intestinale.
• Aumentando con l'età, il ruolo delle fibre alimentari prebiotiche può giocare un ruolo di particolare importanza per malattie come come malattia diverticolare e stipsi.

Fibra Alimentare e Malattia Diverticolare

• La malattia diverticolare è considerata una “malattia da deficit di fibre”.
• Con l'aumento del consumo di fibre alimentari, in particolare con fibre dalla frutta e dai cereali, si riscontra un rischio più basso.
• Soggetti vegetariani avevano un rischio inferiore di ammissione ospedaliera o morte per malattia diverticolare.
• La componente insolubile delle fibre è inversamente correlata al rischio di malattia diverticolare.
• Una dieta ricca di fibre è ampiamente consigliata per soggetti affetti da malattie diverticolare sintomatica non complicata.
• Restano da chiarire gli esatti meccanismi che sottostanno al beneficio terapeutico, benché sia stata ipotizzata una relazione con il volume fecale e il tempo.

Sensori Nutrizionali

I sensori nutrizionali

• Sono capaci di influire sulla salute ed intervengono su più livelli, da quello sistemico a quello cellulare.

Regolazione della salute metabolica ed i meccanismi molecolari sono oggetto di molti studi.

Le modificazioni molecolari sono a livello:

• sistemico
• tissutale
• biochimico/metabolico
• molecolare Stimolano una risposta adattativa. L'attività fisica, una riduzione dell'INTAKE di macronutrienti o un aumento di altri nutrienti, tramite l'interazione cellulare migliora la salute dell’organismo. Esistono, nel complesso, diversi modulatori e sensori che interagiscono con i sistemi, e possono generare meccanismi e situazioni di salute metabolica.

Sensori Nutrizionali Regolatori della Carica Energetica Cellulare

• Si attivano a bassa carica quando vi è un aumento dei rapporti AMP/ATP (adenosina monofosfato) e NAD+/NADH (nicotinammide adenina dinucleotide).
• AMPK (attivata proteina kinasi) e Sirtuine (SIRTs) sono dei regolatori cellulari della carica energetica.
• L'azione di AMPK e SIRT1 converge sulla stimolazione del coattivatore trascrizionale PGC-1a.

AMPK

• L'AMPK è una Serinica/treonina chinasi (enzima) intracellullare che inibisce processi metabolici che consumano ATP e favorisce quelli che portino alla sua generazione, permettendo così l'omeostasi.

• L'AMPK viene stimolata dall'esercizio fisico ed ipoglicemia.

• E' legata al fegato, ai muscoli ed ha più funzioni:

  • nel fegato fosforila ed inattiva l'enzima acetil-coA cabossilasi
  • nel muscolo aumenta il glucosio tramite il trasporto tramite GLUT4

AMPK e l'attività Fisica

• l'AMPK è collegata anche all'Endurance (resistenza fisica), mitocontriale e con l'attività fisica se praticata lontano dai pasti.

AMPK e l'autofagia (meccanismo cellulare)

• La fosforilazione tramite ULK-1 favorisce il processo che porta alla formazione degli autofagosomi, indirizzando verso la degradazione ed il riciclo,
• La Sirtulina con Foxo mediano la traduzione cellulare protettiva.

Sirtuine

• Sono della famiglia dei deacetulasi (7Membri)
• Le sirtuine sono regolate dalla linea di proteina chinasi A (PKA)-CREB che sono in relazione con AMPK.
• sono attivate da un aumento dei livelli di NAD+ citosolico e la funzione principale delle sirtuine è legata alla deacetilazione e attivazione di PGC-1α Le sirtuine aiutano inoltre:
• sintasi endoteliale e hanno processi cellulari fondamentali per lo studio di salute della cellulare

PGC-1α

• PGC-1α è un coattivatore di alcuni fattori di trascrizione quali i PPARs e FOXO che promuove la biogenesi mitocondriale e la respirazione cellulare.
• PGC-1α, come co-attivatore, può fungere da fattore di trascrizione.
• la PGC-1α ed esercizio fisico aiutano la regolazione genica.

Sensori Nutrizionali della Componente Lipidica

• I sensori nutrizionali della componente lipidica sono i PPARS
• I PPARS vengono associate al DNA e aiutano ad assorbire acidi grassi.

PPARα

• il PPARA è conosciuto nei tessuti attivi. Il PPARα interviene direttamente verso i livelli di geni.
• il PPARA è associato al metabolismo di acidi grassi Queste azioni portano gli acidi grassi a CO2 e H20.
• Il PPARa ha un ruolo nell'esercizio fisico.

PPARβ/δ

• Il PPARβ/δ è essenziale soprattuto nel muscolo scheletico in quanto ha molto da fare con l'ossidazione dei grassi.

PPARY.

PYARy ha attività principalmente nel tessuto apitoso in condizioni di digiuno. Esso regola i depositi di lipidi e il tessuto apitoso. Sono lipoproteine lipasi la calacil-coa sintas.