Nutrizione e sovrappeso Antonio Paoli M.D. Dip. di Anatomia e Fisiologia Umana – sez. di Fisiologia Università degli Studi di Padova

E ASSUNTA – E SPESA =  PESO CORPOREO Equazioni del bilancio energetico. E ASSUNTA – E SPESA =  PESO CORPOREO

“Una Caloria è una Caloria…” Ma siamo proprio sicuri che sia così?

Nutrition and Metabolism 2004

LE VARIABILI CHE CONTROLLANO L’ACCUMULO O LA MOBILIZZAZIONE DEL GRASSO NEI TESSUTI SONO : ALIMENTAZIONE BILANCIA CALORICA ESERCIZIO ASPETTO NEURO-ENDOCRINO ORMONI LIPOLITICI E LIPOSINTETICI

PERCHE’ FUNZIONANO LE DIETE IPOGLUCIDICHE? Dansinger JAMA. 2005 Jan 5;293(1):43-53 McAuley Diabetologia. 2005 Jan;48(1):8-16. Epub 2004 Dec 23 SONO DIETE CHETOGENICHE NELLE FASI INZIALI… RELATIVAMENTE ALTO QUANTITATIVO PROTEICO RIDUZIONE AZIONE INSULINA

BASSI CARBOIDRATI ALTE PROTEINE COSA SONO I CORPI CHETONICI? = CHETOSI COSA SONO I CORPI CHETONICI? Formati da fegato ma non utilizzati dallo stesso per mancanza di enzima Acetoacetil-CoA tioforasi Acido Acetoacetico - Importante precursore acido D -  - idrossibutirrico Acetone (Scarso significato metabolico – volatile – alito da acetone)

Intensa gluconeogenesi (105g glucosio/die) poi 75g/die COSA AVVIENE ? Dopo 24 h … Intensa gluconeogenesi (105g glucosio/die) poi 75g/die AA neoglucogenetici Dopo primi giorni neoglucogenesi non più in grado di rifornire cervello 100 g glu/die corpi chetonici A. Paoli – Univ. PD

COSA AVVIENE ? I tessuti del SNC possono utilizzare normalmente i corpi chetonici, il problema è che normalmente sono in concentrazione molto bassa (< 0.3 mmol) paragonata al glucosio (circa 4 mmol). Poiché il KM's è simile per entrambi, il SNC non può iniziare ad utilizzare i corpi chetonici al posto del glucosio fino a che la loro concentrazione non diventi superiore a quella del glucosio nel siero. Il sistema si satura a circa 7 mmol. Il fattore limitante nell’utilizzo dei CC (corpi chetonici) diventa quindi la capacità del fegato di sintetizzarli e che richiede l’induzione degli enzimi necessari per la biosintesi dell’acetoacetato. La normale concentrazione di glucosio inibisce la sintesi dei CC e quindi la loro sintesi in quantità importanti incomincia solo quando la glicemia scende. Ad esempio i CC possono partire da circa 0.1 mmol dopo il digiuno notturno, salire a 3 mmol dopo 3 giorni di digiuno fino ad arrivare a 7-8 mmol nei digiuni prolungati (>24 giorni). A. Paoli – Univ. PD

Inibizione Lipolisi all’interno dell’adipocita (FD) IL METABOLISMO GLUCIDICO CONTROLLA LA CHETOGENESI IN 3 TAPPE (Siliprandi 1997) Inibizione Lipolisi all’interno dell’adipocita (FD) Inibizione trasporto all’interno del mitocondrio traimte azione del Malonil CoA su CPT1 Fornitura nel ciclo anaplerotico di ossalacetato per il ciclo di Krebs A. Paoli – Univ. PD

GLUCOSIO + OSSALACETATO + KREBS

GLUCOSIO + OSSALACETATO + + INSULINA KREBS - -

If we start with b-hydroxybutyrate, then it is first oxidized to acetoacetate with the production of one NADH (1). Coenzyme A must now be added to the acetoacetate. The thioester bond is a high energy bond, so ATP equivalents must be used. In this case the energy comes from a transesterification of the CoAS from succinyl CoA to acetoacetate by Coenzyme A transferase (2). The succinyl CoA comes from the TCA cycle where a GTP is not made. The acetoacetyl CoA is now cleaved to two acetyl CoA's with Thiolase (3).

Reaction Energy Product Factor Multiplier ATP Equiv. CoA transferase succinate (-GTP) 1 -1 Kreb's NAD+ DH's NADH 2.5 x 3 2 15 Kreb's GTP Kreb's FADH DH FADH2 1.5 3 Acetoacetate Total: 19 Butyrate DH 2.5 Butyrate Total:  21.5

Veech (2003) ha dimostrato che 5 mM di corpi chetonici aggiunti ad una soluzione glucosata aumentavano del 25% il lavoro idraulico in un cuore isolato con una riduzione del consumo d’ossigeno (aumento del differenziale redox)

Significato evolutivo corpi chetonici Si può affermare tranquillamente che nessuna specie sarebbe potuta sopravvivere per milioni di anni se I propri membri non fossero stati in grado di tollerare brevi ed occasionali periodi di naturale deprivazione alimentare che di per sé stessa è chetogenica. Durante il digiuno le concentrazioni di glucosio ed insulina calano mentre il glucagone aumenta. Queste modifiche inducono un forte aumento degli acidi grassi liberi nel momento in cui si passa da una condizione di nutrizione ad una  2 mmol/L. Come osservato già decenni fa, dopo circa 3 giorni la fame cala in maniera significativa contestualmente alla salita dei CC fino a > 4 mmol/L. Questa chetosi moderata è il naturale adattamento del corpo al digiuno

EFFETTO ANTIDEPRESSIVO DI DIETE CHETOGENICHE Murphy Biol Psychiatry. 2004 Dec 15;56(12):981-3.   Brown AJ. Low carb diets, fasting and euphoria: is there a link between ketosis and -hydroxybutyrate (GHB)?. Med Hypoth. 2007, 68:268-271 EFFETTO ANORESSIZZANTE DEI CORPI CHETONICI tramite azione su AA cerebrali e neurotrasmettitori? (teorie contrastanti la chetosi aumenta i livelli di GABA cerebrale che è un potente stimolatore dell’appetito nel ratto ma a lungo termine sembra avere azione anoressizzante…quindi????) Yudkoff et al Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids. 2004 Mar;70(3):277-85 DIETE CHETOGENICHE RIDUCONO DEGRADAZIONE PROTEICA NEL TEMPO (75g/die 1 giorno proteine muscolari, 20 g/die 40° giorno digiuno) (Stryer 1994)

dopo circa 3 giorni la fame cala in maniera significativa contestualmente alla salita dei CC fino a > 4 mmol/L. Questa chetosi moderata è il naturale adattamento del corpo al digiuno e non deve esser confusa con la pericolosa chetoacidosi associata con un diabete di tipo 1 scompensato

EFFETTO DI DIETE CHETOGENICHE SU PERFORMANCE 1878-1880 spedizione Schwakta alla ricerca della scomparsa spedizione Royal Navy Franklin. Sponsorizzata da New York Herald e American Geographical Society Partita dalla baia di Hudson 4 caucasici, 3 famiglie di Inuit e 3 slitte di cani (18 persone in tutto) con cibo per un mese Percorse 3000 miglia tornarono dopo 2 anni tutti e 18 e i 44 cani Finito il cibo di scorta: solo caccia e pesca in mezzo alla neve ed al ghiaccio

"When first thrown wholly upon a diet of reindeer meat, it seems inadequate to properly nourish the system, and there is an apparent weakness and inability to perform severe exertive fatiguing journeys. But this soon passes away in the course of two or three weeks.“ Lt. Frederick Schwatka,

Inoltre l’introduzione di solo 20-30 g di carboidrati al giorno costringe l’organismo a ricavare altri 60-65 g di glucosio a partire dalle proteine con la neoglucogenesi. 100 g di proteine “medie” forniscono circa 57 g di glucosio cosìcche 110 g di proteine sono necessarie per produrre i 60/65 g di glucosio con un costo energetico aggiuntivo per questo processo di circa (4/5 Kcal/grammo) per un totale di circa 400/500 Kcal/die Fine EJ, Feinman RD. Thermodynamics of weight loss. Nutr Metabol 2004, 1:15

NONOSTANTE TUTTO QUESTO, PURTROPPO PER L’OBESITA’NON ESISTE “ANCORA” LA BACCHETTA MAGICA!!! GRAZIE !!!