Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche PDF

Docente Sara Baldelli Lezione Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche  Sara Baldelli Etanolo Viene assunto attraverso le bevande alcoliche ottenute dalla fermentazione ( facoltati...

Docente Sara Baldelli Lezione Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche  Sara Baldelli Etanolo Viene assunto attraverso le bevande alcoliche ottenute dalla fermentazione ( facoltativa) di zuccheri da parte di lieviti. in presenza di ossigeno: lievito si riproduce consumato l’ossigeno: si ha la fermentazione 1. glucosio piruvato acetaldeide + CO2 (bollicine spumante) 2. acetaldeide + alcol deidrogenasi + NADH + H+ etanolo + NAD+ Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 2 di 35  Sara Baldelli Etanolo L’etanolo non è un componente necessario della dieta ma è un componente importante nella vita quotidiana nei paesi occidentali Può essere un NUTRIENTE AGENTE TOSSICO - tossicità acuta e tossicità cronica DROGA PSICOATTIVA - causa disturbi comportamentali, induce dipendenza a seconda di diverse circostanze: 1 quantità assoluta 2 frequenza di assunzione 3 ingestione con altri nutrienti 4 differenze individuali (genetiche, sociali, assunzione di farmaci) Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 3 di 35  Sara Baldelli Etanolo importante fonte energetica 1 grammo = 7,1 kcal (29,7 kJ) ma le bevande alcoliche mancano in genere di altri nutrienti Etanolo rappresenta 1-3% dell’introito calorico giornaliero (forti bevitori anche 50%) per la potenziale tossicità e per l’ incapacità di accumularlo, l’organismo lo elimina il più rapidamente possibile. la priorità metabolica dell’etanolo rispetto agli altri nutrienti è la causa principale degli effetti metabolici dell’alcol su quasi tutti i nutrienti e sul rischio di malattia differente genotipo porta a differente metabolismo: minore velocità di eliminazione porta a maggior danno diretto ed indiretto Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 4 di 35  Sara Baldelli Caratteristiche nutrizionali bevande alcoliche RUOLO DELLE BEVANDE ALCOLICHE NELLA DIETA: COMPLETAMENTO DELL’ ALIMENTAZIONE COMPLETAMENTO DELLA VITA DI RELAZIONE FONTE DI PIACERE Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 5 di 35  Sara Baldelli INGERITE CON MODERAZIONE ü FAVORISCONO LA DEGUSTAZIONE DELLE PIETANZE ü STIMOLANO LA DIGESTIONE ü ESTINGUONO LA SETE INGERITE IN QUANTITA’ ECCESSIVE RISCHIO DI: ü PATOLOGIE ü DANNI INDIRETTI (INCIDENTI STRADALI, INFORTUNI SUL LAVORO E DOMESTICI) ü PROBLEMATICHE PERSONALI, FAMILIARI E SOCIALI Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 6 di 35  Sara Baldelli Contenuto alcolico di alcune bevande % vol = ml di alcol / 100 ml di bevanda Per calcolare i grammi di alcol contenuti in una bevanda bisogna moltiplicare la % vol per 0,8 (peso specifico dell’alcol) Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 7 di 35  Sara Baldelli Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 8 di 35  Sara Baldelli Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 9 di 35  Sara Baldelli Valore nutrizionali bevande alcoliche Le bevande alcoliche sono prive di nutrienti e il metabolismo dell‘alcol non è soggetto a regolazione: perciò le calorie dell‘alcol sono calorie “vuote“ Le bevande alcoliche contengono altre sostanze che possono contribuire al danno organico nei forti bevitori - metanolo e butanolo, aldeidi, istamina, tannini, piombo, cobalto. Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 10 di 35  Sara Baldelli Bevande alcoliche e nutrizione Dal punto di vista nutrizionale le bevande alcoliche vengono definiti alimenti accessori per differenziarle dagli alimenti primari come cereali, legume, ortaggi e frutta, carne e prodotti della pesca, latte e derivati, uova, oli e grassi che forniscono le biomolecole essenziali per l’uomo. Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 11 di 35  Sara Baldelli Classificazione Si possono ottenere per distillazione, macerazione o fermentazione. Il processo di distillazione porta all’arricchimento in alcol ma all’impoverimento in vitamine e sali minerali. Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 12 di 35  Sara Baldelli Contenuto di alcol nelle bevande alcoliche Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 13 di 35  Sara Baldelli Assorbimento dell’etanolo L’assorbimento dell’etanolo: si tratta di un alimento che non ha bisogno di essere digerito, la velocità di assorbimento è molta alta a digiuno e tende a diminuire se l’assunzione avviene durante i pasti. Un volta assorbito si distribuisce rapidamente in tutte le parti acquose del corpo, corrispondenti a circa il 70% dell’organismo. In un soggetto del peso di 70 kg, 16 g di etanolo della bottiglia di birra, verranno assorbiti rapidamente si distribuiscono in 49 kg corrispondenti a 0,33 g/kg di peso corporeo: 70 g : 100 = x g : 70 kg = 49 kg = 16 g/49 kg = 0,33 g/kg Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 14 di 35  Sara Baldelli Assorbimento dell’etanolo Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 15 di 35  Sara Baldelli Assorbimento dell’etanolo Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 16 di 35  Sara Baldelli Metabolismo dell’etanolo La sede principale di degradazione dell’etanolo è il fegato dove l’alcol raggiunto, attraverso la vena porta, viene ossidato ad acetaldeide dall’alcol deidrogenasi. In condizioni di apporto limitato, l’aldeide acetica viene trasformata in acido acetico, che viene riversato in circolo. Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 17 di 35  Sara Baldelli Metabolismo dell’etanolo Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 18 di 35  Sara Baldelli Sintesi dell’acetaldeide - due diverse vie metaboliche in base al consumo Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 19 di 35  Sara Baldelli Alcol deidrogenasi La alcol deidrogenasi esiste nell’uomo in diverse isoforme, tutte proteine citosoliche omo o eterodimeriche raggruppate in 5 classi differenti da (IV), 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+. Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 20 di 35  Sara Baldelli Alcol deidrogenasi 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, raggiunta la quale l’enzima è saturo e non può più legare ne trasformare ulteriori quote di substrato (etanolo). Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 21 di 35  Sara Baldelli Sistema microsomiale di ossidazione dell’etanolo (MEOS) Il MEOS si trova nel reticolo endoplasmatico liscio, può utilizzare diverse ossidasi a funzione mista, la forma più attiva sull’etanolo è costituita dal citocromo P-450. È un sistema inducibile la cui attività aumenta in funzione della richiesta di etanolo. Negli alcolisti cronici il 50% dell’alcol viene metabolizzato da questo sistema. Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 22 di 35  Sara Baldelli Sistema microsomiale di ossidazione dell’etanolo (MEOS) 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. Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 23 di 35  Sara Baldelli MEOS L’acetaldeide che si forma dall’ossidazione dell’etanolo viene a sua volta ossidata ad acetato dall’aldeide deidrogenasi (ALDH). L’acetato in presenza di ATP e CoASH viene trasformato in acetil-CoA dall’acil CoA sintetasi. Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 24 di 35  Sara Baldelli Aldeide deidrogenasi Enzima presente nell’epatocita in due isoforme: una forma mitocondriale caratterizzata da un valor di kM molto basso e una forma citosolica con valori di kM più elevato. L’aldeide deidrogenasi utilizza come cofattore il NAD+ Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 25 di 35  Sara Baldelli Acetato In presenza di scarsa concentrazione di etanolo: l’acetato (prodotto finale del metabolismo) viene trasformato in acetil- CoA nei tessuti extra-epatici ed 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. Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 26 di 35  Sara Baldelli Acetato La velocità di ossidazione dell’etanolo nel fegato dipende dall’attività dell’alcol deidrogenasi, che richiede l’intervento di NAD+. Alti livelli di NADH e di acetil-CoA, nel fegato prodotti dal metabolismo dell’etanolo, rallentano il ciclo di krebs e la gluconeogenesi e stimolano al sintesi degli acidi grassi e di colesterolo con conseguente aumento del contenuto di grasso nel fegato. Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 27 di 35  Sara Baldelli Alterazioni metaboliche 1. Variazioni del rapporto NADH/NAD+ nell’epatocita ü Aumenta la sintesi degli acidi grassi (accumulo di triacilgliceroli) favorito anche dalla particolare disponibilità di glicerolo 3 fosfato che si forma dalla riduzione del diidrossiacetone fosfato, reazione catalizzata dalla glicerolo fosfato deidrogenasi NADH dipendente. ü I triacilgliceroli in parte si accumulano nel fegato causando steatosi ed in parte vengono immessi in circolo con le lipoproteine. Incrementa la sintesi dei corpi chetonici e di colesterolo. Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 28 di 35  Sara Baldelli Alterazioni metaboliche 1. Variazioni del rapporto NADH/NAD+ nell’epatocita ü L’eccesso di NADH inibisce l’isocitrato deidrogenasi e l’a chetoglutarato deidrogenasi con conseguente rallentamento del ciclo di Krebs. ü L’acetil-CoA accumulandosi viene trasformato in corpi chetonici, colesterolo ed in acidi grassi, provocando la formazione del «fegato grasso» e i corpi chetonici riversandosi nel sangue ne aumentano l’acidità. Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 29 di 35  Sara Baldelli Alterazioni metaboliche 1. Variazioni del rapporto NADH/NAD+ nell’epatocita ü Il primo impatto di questo incremento è sulle vie metaboliche citoplasmatiche, sia perché l’alcol deidrogenasi e un’isoforma dell’aldeide deidrogenasi sono localizzate nel citosol, sia perché questo è il compartimento della glicolisi, via centrale di tutto il metabolismo glicidico. Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 30 di 35  Sara Baldelli Alterazioni metaboliche 1. Variazioni del rapporto NADH/NAD+ nell’epatocita ü La reazione catalizzata dalla gliceraldeide 3 fosfato deidrogenasi verrebbe rallentata dall’incremento del rapporto NADH/NAD+. La minor disponibilità di piruvato interferisce con una delle funzioni centrali del fegato, la regolazione della glicemia. Il lattato non viene trasformato in piruvato dalla lattato deidrogenasi, chiudendo l’afflusso del lattato nella gluconeogenesi. Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 31 di 35  Sara Baldelli Conseguenze fisiologiche In particolare un’alterazione del valore normale della glicemia. Un incremento di lattato può indurre acidosi metabolica ulteriormente alimentata dai corpi chetonici derivanti dall’accumulo di acetil-CoA che non può essere utilizzato nel ciclo di krebs. Elevati livelli di NADH determinano un incremento del rapporto glutammato/a-chetoglutarato interferendo con il normale trasferimento dei gruppi ammidici nelle reazioni catalizzate dalle amminotransferasi. Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 32 di 35  Sara Baldelli Conseguenze fisiologiche Una delle principali conseguenze è l’incapacità di metabolizzare i gruppi amminici, derivanti dal metabolismo amminoacidico, in urea con conseguente accumulo di ammoniaca, particolarmente nel sistema nervoso. Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 33 di 35  Sara Baldelli Alterazioni metaboliche 2. Aumento specie radicaliche ü Nel sistema microsomiale di ossidazione dell’etanolo, dalla reazione catalizzata dal citocromo p450, si formano il radicale idrossietilico, l’anione superossido e il perossido di idrogeno. Tutti responsabili dell’aumento dei processi di perossidazione lipidica che oltre a causare danni alla membrana plasmatica danno luogo alla formazione di prodotti altamente tossici. Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 34 di 35  Sara Baldelli Conclusioni In questa lezione abbiamo trattato di: Etanolo; Metabolismo dell’etanolo; Caratteristiche nutrizionali bevande alcoliche; Sintesi dell’acetaldeide - Contenuto alcolico di alcune bevande; due diverse vie metaboliche in base al Valore nutrizionali bevande alcoliche; consumo; Bevande alcoliche e nutrizione; Sistema microsomiale di Classificazione; ossidazione dell’etanolo (MEOS); Contenuto di alcol nelle bevande alcoliche; Alterazioni Metaboliche Assorbimento etanolo; Biochimica degli alimenti: bevande alcoliche 35 di 35