CLASSIFICAZIONE DEI LIPIDI Esteri del glicerolo Non gliceridi Semplici Complessi Sfingomieline Glicolipidi Fosfogliceridi Cerebrosidi Cere Steroidi Terpeni Grassi Glucolipidi Galattolipidi Lecitine Cefaline Prostaglandine

CLASSIFICAZIONE DEI LIPIDI LIPIDI CONTENENTI IL GLICEROLO grassi neutri mono, di e triacilgliceroli glicosilgliceridi fosfogliceridi fosfatidi fosfatidilgliceroli fosfoinositidi LIPIDI NON CONTENENTI IL GLICEROLO sfingolipidi cerammidi sfingomieline glicosfingolipidi alcoli alifatici cere terpeni steroidi OLII < 36°C GRASSI/STRUTTI 36 - 40°C SEGHI > 40°C PUNTO DI FUSIONE

DETERMINAZIONE DEI GRASSI GREGGI SCOPO: determinare il contenuto in sostanze solubili in etere di petrolio (40-60 °C) CAMPO DI APPLICAZIONE: vengono estratti lipidi, pigmenti, fosfolipidi, cere, steroli, resine e vitamine liposolubili. PRINCIPIO DEL METODO: estrazione a caldo con etere di petrolio e distillazione continuata per 6 ore. GLICERIDI: trigliceridi, digliceridi, monogliceridi, ac. grassi liberi NON GLICERIDI: sono esclusi da una valutazione strettamente nutrizionale ma hanno un valore extranutrizionale (es. colesterolo, vitamine liposolubili e fosfolipidi).

DETERMINAZIONE DEI GRASSI GREGGI GRASSI SAPONIFICABILI (trigliceridi, digliceridi, monogliceridi, ac. grassi liberi)  saponificazione con KOH N/2 ed estrazione GRASSI NON SAPONIFICABILI sono esclusi da una valutazione strettamente nutrizionale; hanno però un valore extranutrizionale (colesterolo, vit. liposolubili, cere, fosfolipidi) determinati per differenza

ACIDI GRASSI CHE ENTRANO NELLA COMPOSIZIONE DEI LIPIDI Sono: MONOCARBOSSILICI A CATENA RETTILINEA A NUMERO PARI DI ATOMI DI C Si differenziano: a) in base al numero di atomi di C in: 1) a corta catena (1  4) 2) a media catena (5  10) 3) a lunga catena (> 10) b) in base alla presenza o meno di doppi legami: 1) saturi 2) insaturi ( monoinsaturi e polinsaturi)

H H C I S C C R R H R C C T R A N S R H

PRINCIPALI FUNZIONI DEI LIPIDI NEGLI ORGANISMI ANIMALI ENERGETICA elevata resa energetica (alto rapporto H/O della loro struttura) deposizione nei tessuti in grande quantità ridotta azione dinamico specifica STRUTTURALE costituzione delle membrane cellulari FUNZIONALE precursori di prostaglandine e leucotrieni

ACIDI GRASSI SATURI

ACIDI GRASSI INSATURI

GLI ATOMI DI CARBONIO NELLA CATENA SONO NUMERATI A PARTIRE DAL COOH TERMINALE E LA POSIZIONE DEI DOPPI LEGAMI SI ESPRIME CON  SEGUITO DA UN NUMERO (es. 9 significa che il doppio legame si trova fra il carbonio 9 e 10). ACIDO LINOLEICO  C18:29,12 H3C COOH 12 9 8 6 4 2 

ACIDO LINOLEICO  C18:2n/6 GLI ACIDI GRASSI INOLTRE SI DIVIDONO IN GRUPPI CHE VENGONO DEFINITI CON LA SIGLA  O n SEGUITA DA UN NUMERO CHE ESPRIME LA POSIZIONE DELL’ULTIMO DOPPIO LEGAME, CONTATO A PARTIRE DAL CARBONIO DEL CH3. ACIDO LINOLEICO  C18:2n/6 H3C 3 6 7 9 10 COOH n, 

PROPORZIONE DEGLI ACIDI GRASSI (mmol/mol) PRESENTI IN ALCUNI GRASSI E OLI

PUNTO DI FUSIONE DEI LIPIDI OLII < 36°C - liquidi a T°C ambiente SEGHI > 40°C - solidi a T°C ambiente GRASSI/STRUTTI 36 - 40°C Il punto di fusione dei lipidi è influenzato da: Lunghezza della catena Presenza di doppi legami

ACIDI GRASSI ESSENZIALI C 18:2 ( 6) acido linoleico C 18:3 ( 3) acido linolenico C 18:3 ( 6) acido -linolenico C 20:4 ( 6) acido arachidonico C 20:5 ( 3) acido eicosapentaenoico (EPA) C 22:5 ( 3) acido docosapentaenoico (DPA) C 22:6 ( 3) acido docosaesanoico (DHA)

Acido eicosapentaenoico (EPA) Acido docosaesaenoico (DHA) DIETA C 18:2 ω6 C 18:3 ω3 Acido linoleico Acido α-linolenico - 2H Δ – 6 – Desaturasi - 2H C 18:3 ω6 C 18:4 ω3 Acido γ-linolenico Acido steardonico + C2 + C2 C 20:3 ω6 C 20:4 ω3 - 2H - 2H NON MI SOFFRMO A QUESTA DIAPOSITIVA. QUELLO CHE HA IMPORTANZA SONO I PRODOTTI FINALI DELLA CASCATA CHE SONO GLI OMEGA – 3 ESSENZIALI C 20:4 ω6 C 18:4 ω3 Acido arachidonico Acido eicosapentaenoico (EPA) + C2 C 22:5 ω3 - 2H C 22:6 ω3 Acido docosaesaenoico (DHA)

ACIDI GRASSI ESSENZIALI Gli acidi grassi essenziali sono ubiquitariamente distribuiti in natura: ESSI SONO PRESENTI: nelle piante terrestri: 3, 6 negli olii di piante e nocciole: 3, 6 nella flora acquatica: 3 nello zooplankton: 3 negli invertebrati marini: 3 nei pesci: 3

RUOLO BIOLOGICO DEGLI ACIDI GRASSI  3 (EPA E DHA) DHA (acido docosaesaenoico) ruolo strutturale: fosfolipidi dei sinaptosomi cerebrali, retina; importante nello: - sviluppo e maturazione cerebrale; - sviluppo e maturazione dell’apparato riproduttore; - sviluppo e maturazione del tessuto retinico. EPA (acido eicosapentenoico) precursore diretto delle prostaglandine della serie 3 con attività antiaggregante piastrinica.

ALIMENTAZIONE E ACIDI GRASSI ESSENZIALI

Membrane cellulari Come si può osservare in figura la struttura dei diversi fosfolipidi è abbastanza variegata. A pH neutro solo la fosfatidil-serina ha una carica negativa mentre gli altri fosfolipidi sono elettricamente neutri a pH fisiologico. Ci si può chiedere allora quali sono le ragioni per le quali le membrane delle cellule eucariotiche contengano una tale varietà di fosfolipidi con teste polari che differiscono per dimensioni, carica e forma. Le ragioni sono da ricercare nella funzione dei lipidi di agire come solvente bidimensionale per le proteine di membrana così come l’acqua è un solvente tridimensionale per le proteine. Alcune proteine di membrana possono funzionare solo in presenza di specifiche teste di fosfolipidi, proprio come molti enzimi in soluzione acquosa richiedono per la loro attività uno ione particolare. Oltre al fatto che i vari fosfolipidi sono diversamente rappresentati nelle membrane cellulari, esistono enormi differenze tre i due foglietti del doppio strato differiscono in termini di composizione fosfolipidica. In particolare i glicolipidi, la sfingomielina e la maggior parte della fosfatidilcolina, con le loro teste cariche positivamente sono localizzate sul foglietto esoplasmatico. I lipidi con teste polari cariche negativamente o neutre, come la fosfatidiletanolammina e la fosfatidilserina sono localizzati prevalentemente sul foglietto citoplasmatico. I glicolipidi sono assolutamente asimmetrici in quanto sono localizzati sul foglietto esoplasmatico della membrana plasmatica ed in quello luminale del reticolo endoplasmatico. Il colesterolo è distribuito uniformente tra i due foglietti. 19 19

MEMBRANE CELLULARI: FATTORI CHE DETERMINANO LA FLUIDITÀ DEL DOPPIO STRATO Lunghezza delle catene aciliche Maggiore lunghezza = minore fluidità Temperatura Minore temperatura = Minore fluidità Proteine Diminuiscono la fluidità Colesterolo Maggiore colesterolo = Minore Fluidità Oltre alla temperatura, altri fattori possono determinare la fluidità del doppio strato lipidico. In generale i lipidi con catene aciliche corte raggiungono lo stato di transizione a temperature più basse di lipidi con catene lunghe. Le catene corte infatti presentano una superficie inferiore per formare interazioni di van der Waals con altre catene vicine e ciò aumenta lo stato di fluidità della membrana. Un aumento di fluidità è determinato anche dall’aumento delle insaturazioni degli acidi grassi. Questo è il risultato di un aumento del volume occupato da ogni singola coda idrofobica che si ripercuote su un minore grado di impaccamento dei fosfolipidi La presenza di insaturazioni (doppi legami) di tipo cis, aumenta volume libero della catena di acido grasso, aumentandone la fluidità, ancora una volta per riduzione delle forze di van der Waals. L’aumento dell’insaturazione degli acidi grassi è una strategia che cellule batteriche o organismi ectotermi, la cui temperatura fluttua in relazione a quella ambientale, mettono in atto per mantenere un adeguata fluidità del doppio strato lipidico di membrana anche a bassa temperatura. Organismi ectotermi come i teleostei Antartici adattati evolutivamente alla sopravvivenza a temperature inferiori agli 0°C, presentano tale adattamento omeoviscoso del doppio strato lipidico per evitare l’irrigidimento delle membrane cellulari. Un altro elemento che influenza la fluidità del doppio strato è il colesterolo. Questo lipide è troppo idrofobico per costituire una struttura a foglietto, ma si intercala tra i fosfolipidi. Il suo gruppo idrossilico polare è in contatto con la soluzione acquosa vicino alle teste polari dei fosfolipidi; gli anelli steroidei interagisce con le catene aciliche. Il colesterolo limita il movimento casuale della regione fosfolipidica che si trova sulla superficie esterna dei foglietti, ma separa e allontana tra loro le code delle catene aciliche inducendo una maggiore fluidità nelle regioni più interne del doppio strato. A temperature di 37 °C il colesterolo rende le membrane complessivamente meno fluide. A basse temperature il colesterolo ha un effetto opposto in quanto impedendo le interazioni tra catene di acidi grassi adiacenti mantiene la membrana allo stato fluido ed impedisce la cristallizzazione. Infine anche una maggiore quantità di proteine ha generalmente una diminuzione della fluidità delle membrane cellulari Insaturazione degli acidi grassi Maggiore grado di insaturazione = Maggiore fluidità 20 20

tessuti connettivi vascolarizzati L’INFIAMMAZIONE L’infiammazione è una complessa reazione causata da stimoli di varia natura: Biologici (viventi: microrganismi; non viventi: tossine, detriti) Chimici (acidi, alcali, etc.) Fisici (radiazioni, temperature estreme, traumi, corpi estranei) tessuti connettivi vascolarizzati danno tissutale

L’INFIAMMAZIONE L'infiammazione è legata al processo di riparazione e serve a: Distruggere o confinare l'agente lesivo Produrre una guarigione Sostituire il tessuto danneggiato

Segni clinici: Calor (calore) Rubor (rossore) Tumor (gonfiore) Dolor (dolore) Functio lesa (perdita di funzione)

L’INFIAMMAZIONE Si distinguono due tipi di infiammazione: ACUTA di breve durata, caratterizzata dalla comparsa di un essudato composto da liquidi, proteine plasmatiche (edema) e dalla migrazione dei leucociti (soprattutto neutrofili). CRONICA di lunga durata, è caratterizzata dalla presenza di linfociti/macrofagi, da proliferazione di vasi sanguigni, da fibrosi e necrosi tessutale.

L’INFIAMMAZIONE

Mediatori chimici dell’infiammazione E’ una qualsiasi molecola generata in un focolaio infiammatorio che modifica in qualche modo la risposta flogistica promuovendo vasodilatazione, permeabilità vascolare, migrazione e chemiotassi dei leucociti  Mediatori di origine plasmatica o cellulare  Si legano a specifici recettori sulle cellule bersaglio  Possono stimolare il rilascio di mediatori secondari  Possono avere come bersaglio una, poche o molte cellule  Possono esercitare effetti diversi a seconda delle cellula o tessuto  Una volta attivati, hanno una emivita breve  Sono potenzialmente dannosi 27 27

Mediatori chimici dell’infiammazione Sostanze che intervengono durante il processo infiammatorio. Possono essere: Plasmatici (precursori del complemento) Cellulari (istamina) Neoformati (prostanoidi) Hanno un’azione mediata da recettori, diversa in funzione del bersaglio.

ACIDO ARACHIDONICO (C20:4, 6 ) L’INFIAMMAZIONE Mediatori chimici dell’infiammazione METABOLITI DELL’ACIDO ARACHIDONICO ACIDO ARACHIDONICO (C20:4, 6 ) Acido grasso a 20 atomi di carbonio con 4 doppi legami Non esiste libero nelle cellule, è normalmente esterificato nei fosfolipidi di membrana come fosfatidilinositolo, fosfatidilcolina… Acido grasso essenziale: non è prodotto dall’organismo, deriva dalla conversione dell’acido linoleico (C18:2, 6), il quale deve essere introdotto con la dieta 29 29

METABOLITI DELL’ACIDO ARACHIDONICO E’ rilasciato dai fosfolipidi di membrana mediate l’attivazione di 2 fosfolipasi cellulari che sono: 1) FOSFOLIPASI A2 2) FOSFOLIPASI C Una volta avvenuta la sua attivazione (cioè la dissociazione dai fosfolipidi), diventa il precursore di alcuni metaboliti, detti EICOSANOIDI, mediante 2 vie: 1) VIA CICLOSSIGENASICA (si attiva principalmente nelle cellule endoteliali e nelle piastrine) 2) VIA LIPOSSOGENASICA (si attiva principalmente nei leucociti) 30 30

Derivati dell’acido arachidonico (prostanoidi o eicosanoidi) L’INFIAMMAZIONE Mediatori chimici dell’infiammazione Derivati dell’acido arachidonico (prostanoidi o eicosanoidi) Dalle ciclossigenasi attraverso enzimi specifici si arriva alla produzione di prostaglandine (vasodilatazione ed edema) e prostacicline (vasodilatazione ed inibizione dell’aggregazione piastrinica). Dalle lipoossigenasi invece derivano i leucotrieni (chemiotassi, vasocostrizione, broncospasmo).

METABOLITI DELL’ACIDO ARACHIDONICO 32 32

PROSTAGLANDINE Principali effetti fisiologici delle prostaglandine: Proteggono la mucosa di rivestimento gastrointestinale (le PGE inibiscono la produzione di HCl nello stomaco, favoriscono la produzione di muco e la secrezione di bicarbonato, che contrasta l'acidità gastrica) Stimolano l’aggregazione piastrinica a mantenere la normale omeostasi Mantengono la resistenza alla trombosi sulla superficie vascolare delle cellule endoteliali La prima risposta infiammatoria da parte dei prostanoidi è COX-1 dipendente; COX-2 diventa la principale sorgente di prostanoidi nelle fasi successive 33 33

FARMACI ANTINFIAMMATORI Inibitori della ciclossigenasi – (FANS) Inibiscono la sintesi delle prostaglandine: la COX-1 è costitutiva mentre la COX-2 è inducibile in risposta a stimoli infiammatori. Inibitori di COX-2: riduzione dell’infiammazione senza interferire con le funzioni fisiologiche dei leucotrieni prodotti da COX-1 Inibitori ad ampio spettro – Glucocorticoidi Potente azione antinfiammatoria, agiscono riducendo l’espressione di geni specifici, come quello della COX-2, TNF-α, PLA2, IL-1, iNOS. Inoltre agiscono aumentando l’espressione di potenti proteine antinfiammatorie che inibiscono il rilascio dell’AA dai fosfolipidi di membrana. 34 34

FARMACI ANTINFIAMMATORI

ALIMENTAZIONE E INFIAMMAZIONE Aumento del consumo di alimenti ricchi di acidi grassi Omega 3 a lunga catena (EPA e DHA), che sono un substrato poco efficiente per la conversione a metaboliti attivi da parte delle vie ciclo- e lipossigenasica, mentre sono un ottimo substrato per la produzione di metaboliti lipidici anti-infiammatori (resolvine, protectine) 36 36

Vasocostrittore, proaggregante (< efficace di TXA2)   Vasodilatatore, antiaggregante PGI2 ACIDO ARACHIDONICO  Vasocostrittore, proaggregante TXA2 Vasodilatatore, antiaggregante (simile a PGI2) PGI3 (Click con mouse) L’acido arachidonico possiede queste proprietà e (Click con mouse) l’acido eicosapentaenoico queste altre. Queste due sostanze stanno (Click con mouse) in competizione tra di loro con prevalenza del ac. Eicosapentaenoico (EPA), per cui una dieta ricca di esso (Click con mouse) annulla gli effetti dell’acido arachidonico conservando un effetto prevalentemente antitrombotico dell’EPA ACIDO EICOSAPENTAENOICO Vasocostrittore, proaggregante (< efficace di TXA2) TXA3

Acidi grassi negli alimenti (in 100 g) Carne Pesce Carne-Pesce Vitello Manzo Pollo Tacchino Merluzzo Sardina Sogliola Tonno ACIDO PALMITICO (ac. grasso saturo) ACIDO PALMITOLEICO (ac. grasso monoinsaturo) ACIDO LINOLEICO (ac. grasso polinsaturo, ω-6) ACIDO EICOSAPENTAENOICO (ac. grasso polinsaturo, ω-3) ACIDO DOCOSAESAENOICO (ac. grasso polinsaturo, ω-3) 166 mg 420 mg 160 mg 730 mg 260 mg 2,97 g 11 mg 85 mg 12 mg 18 mg 440 mg 120 mg 660 mg 197 mg 80 mg 98 mg 4,19 g 4 mg 100 mg 47,5 mg 260 mg SEGUI IL CLICK DEL MOUSE 35 mg 650 mg 33,3 mg 1,07 g 13 mg 11 mg 660 mg 72,5 mg 180 mg

L’AUTOSSIDAZIONE DEI GRASSI FATTORI INTRINSECI FATTORI ESTRINSECI insaturazione catalizzatori luce temperatura ossigeno pressione O2

IRRANCIDIMENTO DEI GRASSI CH3(CH2)3CH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH ac. linoleico   CH3CH2 CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH  ac. linolenico  CH3(CH2)3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3COOH  ac. arachidonico –CH–CH=CH– H –CH–CH=CH– radicale libero L’energia richiesta per la dissociazione del legame tra carbonio e idrogeno doppiamente allilico è relativamente modesta (80 Kcal/mole), pertanto la formazione di radicali liberi (R) procede spontaneamente!

MEZZI PER PREVENIRE L’AUTOSSIDAZIONE DELLE SOSTANZA GRASSE ELIMINAZIONE O RIDUZIONE DEI FATTORI CHE FAVORISCONO L’INIZIAZIONE E LA PROPAGAZIONE DELLE REAZIONI DI PEROSSIDAZIONE. Tra questi fattori i principali sono: - pressione parziale dell’ossigeno (esposizione all’aria); - temperatura ed umidità; - radiazioni luminose e ionizzanti (esposizione alla luce); - presenza di enzimi (lipasi e lipossigenasi); - presenza di oligoelementi (in particolare Fe e Cu); - presenza di pigmenti (perché di natura lipidica). IMPIEGO DI CATALIZZATORI NEGATIVI = ANTIOSSIDANTI - Vitamina E; - Acido ascorbico; - BHT, BHA.

VALUTAZIONE DEI GRASSI Punto di fusione Umidita’ Impurita’ Sostanze insaponificabili n° di iodio Acidita’ Grado di stabilita’ N° di perossidi Reazione di Kreiss Composizione % in acidi grassi TBARS