Nutrienti e neurotrasmettitori capaci di regolare l’alimentazione Nutrienti ematici Glucosio Acidi grassi Aminoacidi Lattato Corpi chetonici Neurotrasmettitori Noradrenalina Dopamina Serotonina GABA NO

OMEOSTASI Metabolica Energetica

OMEOSTASI METABOLICA

Il cervello ha bisogno di glucosio In condizioni di digiuno e postprandiali il SNC utilizza esclusivamente glucosio per soddisfare le necessità energetiche. Solo dopo molti giorni di digiuno, “impara” ad utilizzare i corpi chetonici.

Il cervello ha bisogno di almeno 100 grammi di glucosio al giorno

- - - - ATP SANGUE CELLULA MUSCOLARE SANGUE GLICOGENO + + + + INSULINA Sintetasi Fosforilasi - + - + INSULINA ADRENALINA G - 1- P G - 1- P GLUCOSIO G - 6- P G - 6- P ATP GLICOLISI

Glicogeno Trioso - P Piruvato Acetil - CoA Sintetasi Fosforilasi G - 1- P Esokinasi* GLUCOSIO G - 6- P Aminoacidi PFK* Trioso - P Ac. Lattico Trigliceridi Piruvato PDH* Ciclo dell'acido Citrico* Acetil - CoA Acidi grassi*

Controllo ormonale della glicemia a digiuno ossidazione Aumento glicemia proteine dieta AA infusione CCK N. vago glicogenosintesi insulina liposintesi epinefrina GLICEMIA glucagone glicogenolisi corticosteroidi gluconeogenesi

Ormoni dello stress Adrenalina Glucagone Cortisone

ADRENALINA Attiva la glicogenolisi Innalza la glicemia Innalza la pressione arteriosa Aumenta la frequenza cardiaca Aumenta il consumo di ossigeno

CORTISOLO Attiva la proteolisi Stimola la neoglucogenesi Aumenta il riassorbimento renale del Na Innalza la pressione arteriosa Contrasta l’infiammazione

GLUCAGONE Favorisce la captazione dei substrati neoglucogenetici Attiva la neoglucogenesi Contrasta l’azione dell’insulina Innalza la glicemia

Glucostatic hypothesis Mayer J. Glucostatic mechanism of regulation of food intake. N Engl J Med 249: 13–16, 1953. “Glucose is an obvious candidate as a signal regulating energy intake. Hunger is a feature of hypoglycaemia, and there are neurones within the DMH, VMH and anterior hypothalamus that contain glucose-sensitive neurones, some of which may also be responsive to insulin. It has also been suggested that relatively small changes in glucose might trigger the onset of meals under some circumstances.”

L’ipoglicemia può influenzare la regolazione centrale del consumo di cibo aumentando la sintesi e la liberazione di NPY (ARC e VMH) e di Oressina (LH). Una situazione di insulino resistenza centrale potrebbe essere responsabile di una relativa diminuzione della captazione di glucosio da parte delle cellule del SNC. Perciò, un difetto primario della captazione di glucosio da parte del SNC potrebbe interferire con l’attività del network dei neuropeptidi oressigeni. Si può configurare l’ipotesi che la captazione a livello cerebrale di glucosio sia ridotta nei ratti geneticamente obesi e nei pazienti con grande obesità (Prader-Willi).

Vettor et al, 2001

18FDG PET SCANNING 42.32 38.52 Vettor et al, 2001

Local cerebral glucose utilization is decreased in different areas of obese rat brain and also in the thalamic and hypothalamic areas of obese Prader-Willi patients. A selective hypothalamic insulin resistance might be relevant for bringing about the behavioral and neuroendocrine changes that occur in these syndromes of obesity and insulin resistance.

Endogeno Esogeno SUBSTRATI ENERGETICI Insulina Leptina IPOTALAMO

Fatty acids

The accumulation of long-chain fatty acid-CoA and changes in the rate of lipid oxidation in selective hypothalamic neurons provides a signal of "nutrient abundance" to discrete areas within the CNS and activates a chain of neuronal events designed to promote a switch in fuel sources from carbohydrates to lipids and to limit the further entry of exogenous and endogenous nutrients in the circulation. This restraint may be required for the maintenance of energy and metabolic homeostasis, and its failure could contribute to weight gain and glucose intolerance.

Despite the potential for fat and fat metabolism to inhibit food intake, there is abundant evidence that consumption of diets high in energy from fat leads to increased energy intake, weight gain, and obesity in animals and humans.

Exogenous and endogenous fuels differently influence the hypothalamic neuropeptide network. Glucose inhibition of hypothalamic NPY seem to be long lasting, while an increased availability of lipid fuels only transiently inhibits the neuropeptide. Some data suggest that lipid fuels may act as modulators of leptin signalling reducing, in some conditions, its action at the CNS.

OMEOSTASI ENERGETICA

Metabolismo 70% basale Termogenesi 15% Attività fisica 15% DISPENDIO ENERGETICO Metabolismo 70% basale Termogenesi 15% Attività fisica 15%

Necessità di energia Metabolismo in condizioni basali Attività degli enzimi e delle relative reazioni che consentono il mantenimento delle funzioni vitali Digestione, assorbimento e metabolismo dei nutrienti Lavoro

TERMOGENESI Da brivido Indotta dai cibi Effetto termico dell’attività fisica

ATTIVITA’ FISICA Attività quotidiane Tempo libero Lavoro Sport

1g CHO = 4 kcal 1g lipidi = 9 kcal 1g proteine = 4 kcal 1g alcool = 7 kcal

Associazione tra peso corporeo e Resting Metabolic Rate y y = kx RMR (kcal/die) x Peso corporeo (kg)

Dispendio energetico degli organi