Biochimica dell'etanolo

• L'etanolo è assunto tramite le bevande alcoliche prodotte dalla fermentazione di zuccheri da parte di lieviti.
• In presenza di ossigeno, il lievito si riproduce e consuma l'ossigeno, portando alla fermentazione.
• Il processo di fermentazione include:
  • Glucosio che diventa piruvato, poi acetaldeide e CO2 (bollicine spumante).
  • Acetaldeide, con alcol deidrogenasi, NADH e H+, trasformandosi in etanolo e NAD+.
• L'etanolo non è un componente necessario della dieta, ma importante nella vita quotidiana nei paesi occidentali.
• L'etanolo può essere un nutriente, un agente tossico (tossicità acuta e cronica), o una droga psicoattiva (causa disturbi comportamentali e induce dipendenza).
• La dipendenza dipende da diversi fattori: quantità assoluta, frequenza di assunzione, ingestione con altri nutrienti, e differenze individuali (genetiche, sociali, assunzione di farmaci).
• Un grammo di etanolo fornisce 7,1 kcal (29,7 kJ), rendendolo una fonte energetica.
• Le bevande alcoliche mancano in genere di altri nutrienti.
• L'etanolo rappresenta l'1-3% dell'introito calorico giornaliero, ma può arrivare fino al 50% nei forti bevitori.
• L'organismo elimina l'etanolo il più rapidamente possibile a causa della sua potenziale tossicità e incapacità di accumulo.
• La priorità metabolica data all'etanolo rispetto agli altri nutrienti è la causa principale degli effetti metabolici dell'alcol e del rischio di malattia.
• Differenze genetiche portano a un diverso metabolismo dell'etanolo; una minore velocità di eliminazione aumenta il danno diretto e indiretto.
• Il ruolo delle bevande alcoliche nella dieta può essere il completamento dell'alimentazione, il completamento della vita di relazione, e una fonte di piacere.
• Le bevande alcoliche, se ingerite con moderazione, favoriscono la degustazione delle pietanze, stimolano la digestione ed estinguono la sete.
• L'assunzione eccessiva di bevande alcoliche comporta rischi di patologie, danni indiretti (incidenti stradali, infortuni sul lavoro e domestici) e problematiche personali, familiari e sociali.
• Esempi di bevande e il relativo substrato di origine:
  • Vino, brandy, cognac, grappa dall'uva
  • Birra dall'orzo
  • Rhum dalla canna da zucchero
  • Whisky da orzo e avena
  • Vodka da frumento, segale, patate
  • Calvados dalle mele
  • Gin da frutta, cereali, bacche di ginepro
• Il contenuto alcolico di alcune bevande: -Vino: 12% vol, 125 ml, 12 g di alcol e 84 kcal -Birra: 4,5% vol, 330 ml, 12 g di alcol e 100 kcal -Birra doppio malto: 8% vol, 200 ml, 12 g di alcol e 170 kcal -Vermouth dolce: 16% vol, 75 ml, 10 g di alcol e 113 kcal -Porto, aperitivi: 20% vol, 75 ml, 12 g di alcol e 115 kcal -Brandy, cognac, grappa, whisky, vodka, rhum: 40% vol, 40 ml, 13 g di alcol e 94 kcal
• Per calcolare i grammi di alcol in una bevanda, moltiplicare la % vol per 0,8 (peso specifico dell'alcol).
• Unità alcolica corrisponde a 12 grammi di alcol.
• Il contenuto alcolico si esprime come grado alcolico, ovvero la quantità in mL di alcol etilico in 100 mL di bevanda.
• Il peso specifico dell'alcol è 0.8 g/mL; per ottenere il contenuto in peso di alcol, moltiplicare il grado alcolico per il peso specifico.
• Esempio: una birra di 0.5 L con il 4% di alcol contiene 20 mL di alcol, pari a 16 g di etanolo.
• Le bevande alcoliche sono prive di nutrienti e il metabolismo dell'alcol non è soggetto a regolazione, rendendo le calorie dell'alcol "vuote".
• Le bevande alcoliche possono contenere altre sostanze dannose ai bevitori abituali, come metanolo, butanolo, aldeidi, istamina, tannini, piombo e cobalto.
• Dal punto di vista nutrizionale, le bevande alcoliche sono considerate alimenti accessori, a differenza degli alimenti primari (cereali, legumi, ortaggi, frutta, carne, pesce, latte e derivati, uova, oli e grassi) che forniscono le biomolecole essenziali.
• Le bevande alcoliche si classificano in fermentate (vino, birra, sidro), distillate (grappa, whisky, brandy, cognac, rum, vodka) e liquorose (amari, digestivi, liquori dolci o secchi).
• Si possono ottenere per distillazione, macerazione o fermentazione.
• La distillazione arricchisce l'alcol ma impoverisce di vitamine e sali minerali.
• L'apporto energetico delle bevande alcoliche va considerato nel bilancio calorico della dieta.
• 20-30 g di etanolo (1/3 di litro di vino) apportano 210-250 kcal (1/10 delle 2200 kcal giornaliere).
• L'assorbimento dell'etanolo non richiede digestione; è molto rapido a digiuno, ma rallenta con l'assunzione di cibo.
• Una volta assorbito, si distribuisce rapidamente in tutte le parti acquose del corpo (circa il 70%)..
• In un soggetto di 70 kg, i 16 g di etanolo di una bottiglia di birra si distribuiscono in 49 kg, corrispondenti a 0,33 g/kg di peso corporeo. Una concentrazione di circa 3g/kg di etanolo può essere letale per l'uomo.
• L'etanolo è metabolizzato per il 90% nel fegato, rendendolo l'organo più esposto ai suoi effetti; una piccola parte è eliminata tramite reni e polmoni.
• Il metabolismo dell'etanolo risparmia quello degli acidi grassi, portando all'aumento dei grassi depositati e al sovrappeso.
• L'etanolo è una molecola debolmente polare che si muove facilmente attraverso le membrane cellulari, raggiungendo l'equilibrio tra sangue e tessuti.
• Viene rapidamente assorbito per diffusione lungo tutto il tratto digerente (esofago, stomaco, intestino).
• L'assorbimento massimo si ha con alcol diluito (20%) e con l'aggiunta di anidride carbonica (spumanti e champagne).
• A digiuno, l'assorbimento è dell'80-90%.
• Il picco alcolemico si raggiunge in 30-45 minuti a digiuno e in 60-90 minuti in concomitanza del pasto.
• Si diffonde immediatamente in tutti i tessuti e fluidi corporei in quantità proporzionale al loro contenuto in acqua.
• La sede principale di degradazione dell'etanolo è il fegato, dove l'alcol viene ossidato ad acetaldeide dall'alcol deidrogenasi attraverso la vena porta.
• L'acetaldeide, in condizioni di apporto limitato, viene trasformata in acido acetico, che viene riversato in circolo.
• Gli enzimi che catalizzano l'ossidazione dell'etanolo in aldeide acetica sono l'alcol deidrogenasi, il sistema microsomiale ossidante l'etanolo (MEOS) e la catalasi.
• L'alcol deidrogenasi è la difesa principale contro l'alcol. Alti livelli di alcol deidrogenasi riescono a smaltire circa un bicchierino di superalcolico in un'ora nel fegato e nello stomaco.
• L'alcol viene trasformato in acetaldeide, una molecola più tossica che poi è convertita in acetil-CoA, utilizzabile dalle cellule nel ciclo di Krebs.
• La sintesi dell'acetaldeide segue due vie metaboliche in base al consumo: consumo moderato e consumo elevato.
• Nel consumo moderato, l'alcol deidrogenasi (enzima costitutivo) è un enzima citosolico Zn2+ dipendente (Km = 1mM) che può ossidare anche il metanolo:
  • CH3CH2OH + NAD+ → CH3CHO + NADH + H+
• Nel consumo elevato, il sistema microsomiale che ossida l'etanolo (MEOS) è un sistema inducibile.
  • CH3CH2OH + NADPH + H+ + O2 → CH3CHO + NADP+ + 2 H2O citP-450 2E1
• L'alcol deidrogenasi esiste nell'uomo in diverse isoforme, tutte proteine citosoliche omo o eterodimeriche raggruppate in 5 classi differenti, la maggior parte è nel fegato.
• Catalizza l'ossidazione dell'etanolo in aldeide acetica a spese del NAD+.
• Tale ossidazione comporta un aumento del rapporto NADH/NAD+.
• I valori di kM sono molto bassi intorno a 1-2 mM, l'enzima smaltisce abbastanza bene una singola dose di bevanda alcolica, meglio se assunta in concomitanza dei pasti. Ma con una quantità superiore e a digiuno, l'alcol deidrogenasi è vicina alla sua velocità massima.
• Il MEOS si trova nel reticolo endoplasmatico liscio e utilizza diverse ossidasi a funzione mista; la forma più attiva è il citocromo P-450.
• Il sistema MEOS è inducibile e la sua attività aumenta in funzione della richiesta di etanolo.
• Negli alcolisti cronici, il 50% dell'alcol è metabolizzato da questo sistema.
• La via MEOS, utilizzando ossigeno, tende a produrre radicali liberi, anione superossido e radicali ossidrilici.
• La catalasi non svolge un ruolo significativo nel metabolismo dell'etanolo sia per la ridotta disponibilità di perossido nelle cellule epatiche che per l'alto valore di kM.
• L'acetaldeide formata dall'ossidazione dell'etanolo è ossidata ad acetato dall'aldeide deidrogenasi (ALDH).
• L'acetato, in presenza di ATP e CoASH, è trasformato in acetil-CoA dall'acil CoA sintetasi.
• NADH + NAD+H+ → O ATP + CoASH → SCOA
• A cetal dehyde Acetat o Ac til CoA
• L'enzima aldeide deidrogenasi è presente nell'epatocita in due isoforme: una mitocondriale con basso kM, e una citosolica con kM più elevato e utilizza come cofattore il NAD+.
• In presenza di scarsa concentrazione di etanolo, l'acetato (prodotto finale del metabolismo) è trasformato in acetil-CoA nei tessuti extra-epatici e ossidato a CO2 nel ciclo di Krebs. Nel fegato, una piccola parte di acetato è convertita ad acetil-CoA dalla acil-CoA sintetasi, la maggior parte è utilizzata per la formazione di corpi chetonici e/o acidi grassi.
• SH in acetato, poi S-CoA e prodotto corpi chetonici e acidi grassi.
• La sintesi dei corpi chetonici avviene solo nel fegato, nei mitocondri, quando c'è eccesso di Acetil-CoA che non riesce ad essere smaltito.

Alterazioni Metaboliche

• Le variazioni del rapporto NADH/NAD+ nell'epatocita altera il normale svolgimento degli equilibri metabolici.
• Aumentata sintesi di acidi grassi, quindi accumulo trigliceridi, dato dall'aumentata disponibilità di glicerolo 3 fosfato.
• I trigliceridi si accumulano quindi causando steatosi e vengono poi immessi in circolo con lipoproteine, aumentando colesterolo.
• Un eccesso di NADH inibisce le isocitrato deidrogenasi e la chetoglutarato deidrogenasi rallentando il ciclo di Krebs.
• Acetil-CoA quindi viene trasformato in colesterolo, acidi grassi formando fegato grasso e riversamento dei corpi chetonici nel circolo sanguigno aumenta acidità.
• Viene rallentato il metabolismo glucidico quindi si ha un mancato trasformazione in piruvato e manca la regolazione della glicemia poiché il lattato non viene convertito in piruvato.
• Un aumento del lattato può causare acidiosi metabolica.
• Variazioni dei livelli di NADH determinano squilibrio rapporto glutammato interferendo con amminotrasferasi.
• Per la reazione:
  • NADH
  • NAD Gluttamato + H₂O - a-chetoglutarato + NH3
• Una delle principali conseguenze è incapacità di metabolizzare gruppi amminici trasformandoli in urea causando eccessiva ammoniaca nel sistema nervoso.
• L'aumento di specie radicaliche si forma nel sistemo microsomiale catalizzato dal citocromo p450 generando radicale idrossietilico, l'anione superossido e il perossido di idrogeno.