Fe e alimentazione

DIETA OCCIDENTALE: 6-7 mg di Fe per 1.000 kcal assunzione in genere correlata alle calorie assunte: maggior rischio di carenza richieste di Fe proporzionalmente superiori alle richieste energetiche (fase di crescita, donna adolescente con mestruazioni, donna in gravidanza) BIODISPONIBILITA’ (in ordine crescente) - alimenti di origine vegetale - latte e derivati (Fe latte umano assorbito per 50%) - carne - promuove anche l’assorbimento del Fe non eme dall’intero pasto

RELATIVA BIODISPONIBILITA’ DEL FERRO NON-EME NEGLI ALIMENTI ALIMENTO BIODISPONIBILITA’ BASSA (5%) MEDIA (10%) ALTA (15%) CEREALI MAIS, AVENA, RISO, SORGO, FARINA DI GRANO INTERO FARINA DI GRANTURCO, FARINA BIANCA FRUTTA MELA, AVOCADO,BANANA, UVA, PESCA, PERA, SUSINA, RABARBARO, FRAGOLE CANTALUPO, MANGO, ANANAS GUAVA (PERO DELLE INDIE), LIMONE, ARANCIA, PAPAIA VEGETALI MELANZANA, POMODORI, LEGUMI, FARINA DI SOIA, PROTEINE DI SOIA, LUPINI CAROTE, PATATE BARBABIETOLA, BROCCOLI, CAVOLO, CAVOLFIORE, ZUCCA, RAPA BEVANDE TEA, CAFFE’ VINO ROSSO VINO BIANCO FRUTTA OLEOSA MANDORLA, COCCO, ARACHIDI, NOCI PROTEINE ANIMALI FORMAGGI, UOVA, LATTE PESCE, CARNE, POLLAME, LATTE MATERNO

Fonti alimentari Contenuto negli alimenti Alimenti più ricchi di Fe Frattaglie 2,8-18 mg/100g Legumi secchi 4,5-9,0 mg/100g Carni 0,4-3,9 mg/100g (carni rosse, prodotti ittici 6,0 mg/100 g) Frutta secca oleosa 1,9-7,3 mg/100 g Cereali (integrali) 0,4-12,9 mg/100g Verdure a foglia 1,0-7,8 mg/100g Uova di gallina 4,9 mg/100 g nel tuorlo Fe non-eme Alimenti di origine vegetale Latte e derivati Circa il 60% del Fe totale negli alimenti di origine animale Fe-eme 40 % alimenti carne e pesce.

Fonti nella dieta Cereali e derivati 31 % del Fe (18% pane e pasta) Carni e derivati 17% del Fe Verdura e ortaggi 14% del Fe Cereali fortificati per la prima colazione adolescenti 3% , adulti 0.8% Latte in formula – pasta e farine per la prima infanzia alimenti fortificati 18% (bambini 0-2,9 anni)

Dieta vegetariana 18/mg/die M - 32 mg/die F LARN 6-24 mesi 8 mg/die Uomo (18-60 anni) 10 Donna (>50 anni) 10 (14-40 anni) 18 Gestante 30 (27) Nutrice 18 (11) Dieta vegetariana 18/mg/die M - 32 mg/die F Richiesta Fe nella dieta per soddisfare la richiesta (considerando 8% di assorbimento) Uomo adulto 1 mg/die 12,5 mg/die Donna adulta 1,5 19 Gestante 4,5 56 Infante 0,8 10

Indicatori dello stato nutrizionale Concentrazione di Hb Saturazione della Tf plasmatica o sierica (Fe circolante) > 16 % Ferritina plasma o siero (Fe deposito) >15ug/l La concentrazione di Ferritina è proporzionale al deposito 1ug/l corrisponde a 10 mg di Fe La ferritina è proteina della fase acuta (aumenta in processi infiammatori, consumo di alcool, misura di altri parametri infiammatori) Livello sierico di sTfR (porzione solubile della subunità extracellulare del recettore) Direttamente proporzionale alla quantità di recettore – aumento indice di carenza

- deficienza delle scorte APPORTO CARENTE - deficienza delle scorte - a lungo termine bassi livelli di Hb e anemia 30% popolazione nei paesi in via di sviluppo (in particolare bambini, adolescenti, donne) paesi sviluppati (in particolare adolescenti e donne) - restrizione calorica - consumo alimenti poveri in micronutrienti vegetariani Iron deficiency (Lancet - vol 370 August 11, 2007) Nei paesi in via di sviluppio la misura di anemia basata solo su bassi livelli di Hb: può dare false indicazioni perché può derivare da altre carenze nutrizionali quali B12 e Vit A o da malattie quali malaria, tubercolosi, HIV- Anemia problema di popolazione quando si riscontrano bassi livelli di Hb in almeno il 5% della popolazione (WHO da Lancet - vol 370 August 11, 2007) Nei Paesi in via di sviluppo anemia (metà dovuta a carenza di ferro) nel 39% dei bambini fino a 5 anni, 48% dei bambini fra 5 e 14 anni, 42% di tutte le donne 52% delle donne gravide .WHO: nei paesi in via di svilippo la frequenza della carenza in ferro è 2.5 volte quella della anemia. Iron deficiency is also common in women and young children in industrialised countries. UK: 21% of female teenagers (11 -18 y) and 18% of women (16 – 64 y) are iron deficient. USA, 9–11% of non-pregnant women aged between 16 and 49 years are iron deficient, and 2–5% have iron defi ciency anaemia, with more than twofold higher frequency in poorer, less educated, and minority populations. In pregnant women of low-income areas in the USA, the frequency of iron defi ciency anaemia in the first, second, and third trimesters is 2%, 8%, and 27%, respectively. France, iron deficiency and iron deficiency anaemia affect 29% and 4% of children younger than 2 years; 10 in the USA, 2% of children between 1 and 2 years have iron defi ciency anaemia.

Carenza Sintomi I fase II fase III fase Diminuzione delle riserve Ferritina sierica scende < 15 ug/l le riserve di Fe sono esaurite II fase Diminuizione della saturazione della Tf <16% Aumento dei valori sTfR III fase Diminuizione dell’Hb (anemia) Sintomi Ridotte prestazioni fisiche (ridotta Hb, mioglobina e citocromi) Risposta immunitaria deficitaria per: Diminuita attività battericida dei macrofagi; Funzione dei neutrofili; Diminuito numero dei linfociti A livello cerebrale Diminuita sintesi della mielina e dei neurotrasmettitori (alterazione dei movimenti, della memoria e della percezione) Nel primo anno di vita – ritardo mentale irreversibile nel bambino: maggiore suscettibilità ad infezione, diminuita attività motoria e sviluppo mentale, minore performance scolastica, diminuita attività tiroidea (forse per diminuita attività della tiroide perossidasi); nell’adulto: diminuita capacità lavorativa

MAGGIORI RICHIESTE bambino (fino a 2 anni causa richieste per la crescita) nato a termine: scorte fino a 6 mesi (scorta di 250 mg) da latte materno: 0,15 mg/die di Fe assorbito vs 0,55 mg/die di Fe richiesti pretermine o a basso peso: scorte fino a 2-3 m adolescente: rispettivamente 20% e 30% in più per M o F .del padre o della madre durante la crescita si accumula 0,5 mg Fe/die per arrivare a scorta ….dell’adulto di 4-5 g - donna mestruazioni, gravidanza

GRAVIDANZA Basse richieste nei primi tre mesi, poi aumenta con un massimo al terzo trimestre: aumenta la capacità di assorbimento ma la dieta non riesce a fornire tutto il ferro (dieta occidentale con ferro biodisponibile equivale a mangiare 500 g carne/die) Si utilizzano le scorte Problema con gravidanza in adolescenti che ancora non hanno finito di crescere Anemia nel primo trimestre è dovuta ad aumentato volume del plasma accompagnato da una aumentata capacità dei globuli rossi di portare ossigeno alla placenta per aumento del 2,3 bisfosfoglicerato.

ALTRE CAUSE DI CARENZA NON LEGATE ALLA DIETA Celiachia per atrofia della mucosa Gastriti, acloridria, gastrite da infezione da Helicobacter pylori Sanguinamento intestinale - uso di aspirina - perdita di sangue occulto (parassitosi intestinale nei paesi in via di sviluppo) Stati infiammatori Anemia da sport Difetti genetici (rari) associati a DMT-1 e glutaredoxina

ECCESSO: accumulo di ferro nel fegato, cuore, pancreas, articolazioni …………… con conseguente danno da radicali Non dipendente dalla dieta, tranne eccezioni “Bantu siderosis” birra fermentata in contenitori di ferro; anche problemi genetici? Trasfusioni (talassemia) Fattori genetici (emocromatosi ereditaria: 1 su 10 europei ne sono portatori per mutazione della proteina HFE che interagisce con il recettore della transferrina;  assorbimento intestinale) Pancreatiti aumento del Fe +2 (il succo pancreatico alcalino per bicarbonato sposta l’equilibrio verso Fe +3) Eccesso di somministrazione farmacologica UL (Tolerable Upper Intake Level) = 45 mg/die sulla base dei disturbi all’apparato digerente.

NELLA MAGGIOR PARTE DEGLI ALIMENTI COMPOSTI DEL FERRO USATI NELLA FORTIFICAZIONE DI ALIMENTI NELLA MAGGIOR PARTE DEGLI ALIMENTI Solfato ferroso Fumarato ferroso (mais nel sud Africa) Ferro elementare, (elettrolitico) (in quantità doppia rispetto al ferro solfato) (Sri Lanka) Pirofosfato ferrico (in quantità doppia rispetto al ferro solfato) composto di colore bianco a buona biodisponibilità usato nel sale in Africa e nel riso in India NaFeEDTA (acido etilendiamminotetracetico) (zucchero in Guatemala, polvere di curry in Sud Africa, salsa di soia in Cina, salsa di pesce in Vietnam) è assorbito 2-3 volte di più del ferro solfato in una dieta ricca in acido fitico. Approvato come additivo a 0,2 mg/die/kg di peso corporeo per cui scarsa utilità soprattutto in bambini IN LATTE E DERIVATI LIQUIDI Bisglicinato ferroso Pirofosfato ferrico micronizzato in dispersione Ammonio citrato ferrico

RAME 70-100 mg /70 kg peso corporeo 2 forme redox Cu+ Cu2+ l’uomo non necessita del Cu per il trasporto di O2, la quantità di questo elemento è di gran lunga inferiore rispetto al Fe, ed è distribuita fra le ossa (46 mg), nei muscoli (26 mg), nel fegato (10 mg), sangue (6 mg), reni (3 mg) e cuore (1,5 mg). 2 forme redox Cu+ Cu2+ Cu+ poco solubile Cu2+ solubile può generare radicali quindi potenzialmente tossico Omeostasi strettamente regolata da proteine

ENZIMI RAME-DIPENDENTI Proteine legate al metabolismo del ferro Ceruloplasmina (proteina plasmatica sintetizzata dal fegato; contiene 6 atomi di rame; proteina della fase acuta: aumenta nell’infiammazione) - attività ferrossidasica per il rilascio di ferro dai tessuti periferici (Fe2+  Fe3+) e legame alla transferrina Individui con mutazione del gene per la ceruloplasmina (mancanza totale di ceruloplasmina plasmatica: aceruloplasminemia) non hanno sintomi da carenza di rame ma sintomi da carenza di ferro Efestina attività ferrossidasica per rilascio di ferro dall'enterocita

Metalloenzimi «protettori» Citocromo C ossidasi (centri redox: 3 atomi di Cu e 2 di Fe-eme) utilizzo O2 a livello mitocondriale O2 + 4 H+ + 4e-  2 H2O La riduzione di O2 a O2- (4 e) ad opera della citocromo c ossidasi è orchestrata con grande precisione e rapidità. O2 occasionalmente ridotto parzialmente, formando delle specie reattive (ROS) che reagiscono facilmente con una varietà di componenti cellulari. Una di queste specie è il radicale superossido: O2 + e → O2- · (t 1/2 = 1x10-6 s) La protonazione di questo radicale forma HO2·, un ossidante ancora più forte di O2- · La specie più ossidante nei sistemi biologici è il radicale idrossile (·OH; t1/2 = 1x10-9 s) che si forma da H2O2: H2O2 + Fe2+ → OH- + ·OH + Fe3+ Tutte le classi di molecole biologiche sono suscettibili a danno da radicali Varie malattie degenerative (Alzheimer, Parkinson, Huntington) sono associate a danni ossidativi ai mitocondri (che sono siti di ossidazione metabolica). Gli antiossidanti distruggono i radicali liberi

Metalloenzimi «protettori» Superossido dismutasi (SOD) Cu/Zn 2 O2-  O2 + H2O2 Cu nelle forme SOD citosolica, extracellulare e mitocondriale Cu: ruolo catalitico Zn: ruolo strutturale

DOVE AGISCONO GLI ENZIMI ANTIOSSIDANTI GPx GSH

Che cosa è la Superossido Dismutasi (SOD) ? enzima che dismuta l’anione superossido enzima ubiquitario in tutti gli organismi viventi principale componente della difesa antiossidante l’enzima a Cu e Zn caratteristico sito attivo bi-metallico

Superossido dismutasi Superossido dismutasi – metallo-enzimi (Cu, Mn – eucarioti – Fe, Mn – procarioti) catalizzano la dismutazione dello ione O2- H2O2 O2 e- 2H + O.-2 superossido Cu,Zn SOD (109 M-1 sec-1)

Sito catalitico della Cu,Zn SOD

Meccanismo catalitico della Cu,Zn SOD

Inserzione del Cu nella SOD

Superossido dismutasi e noi … Invecchiamento – over-espressione della SOD aumenta la durata della vita del 40% (moscerini della frutta) CJD – Creutzfeldt-Jacob l’attività della SOD aumenta come attività della proteina prionica Trisomia 21 - una copia in più del gene – aumento di stress ossidativo SLA – Sclerosi Laterale amiotrofica – malattia dei neuroni motori 20% delle forme familiari sono associate a mutazioni puntiformi nel gene della SOD

Meccanismi della tossicità delle Cu,Zn SOD mutate