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sabato 29 aprile 2023

Il destino dei nutrienti (nutrient partitioning)


Il nutrient partitioning è il "destino metabolico" che hanno i nutrienti nell'organismo. Al di là delle calorie che introduciamo, sarà l'organismo a decidere cosa farne. "Nonostante la semplice equazione del bilancio energetico possa spiegare l'aumento di massa grassa, i processi e le vie metaboliche alla base dell'iperfagia (l'eccesso di alimentazione) e il modo in cui l'energia in eccesso viene gestita nei diversi tessuti rimangono elusivi".

Una predisposizione genetica (ed epigenetica) può aumentare la suscettibilità all'accumulo di grasso. Inoltre "il tipo di energia ingerita e il destino metabolico dei nutrienti, compreso il loro utilizzo, conservazione e conversione (ad es. sintesi di acidi grassi dal glucosio), nei tessuti periferici possono influenzare la distribuzione dei grassi, la massa e la deposizione di grasso ectopico" (quello più pericoloso per la salute che si insinua dentro o a circondare gli organi come cuore, fegato e muscolo). "Questo processo, definito partizionamento dei nutrienti, si verifica sia a livello di tutto il corpo, con alla base una complessa interazione neuronale e regolata dagli ormoni tra organi e tessuti, sia a livello cellulare, con un accoppiamento coordinato tra le vie metaboliche dei nutrienti. 

Le alterazioni nel partizionamento dei nutrienti, spesso indicate come inflessibilità metabolica, durante la carenza di nutrienti possono portare all'iperglicemia, alla dislipidemia e alla deposizione di grasso ectopico che sono le caratteristiche principali dell'obesità e del diabete di tipo 2. 

L'inflessibilità metabolica caratterizza le persone che non riescono a utilizzare correttamente i nutrienti e a passare dall'uso dei carboidrati ai grassi efficientemente, favorendo l'accumulo dei nutrienti, ed è probabilmente un adattamento evolutivo alla scarsità di cibo.

Il destino dei nutrienti è quindi guidato dagli ormoni e dalla rete neuronale dipendente dall'ipotalamo, che integra i segnali periferici (disponibilità di cibo) per prendere le sue decisioni (attivare il metabolismo o rallentarlo, in termini semplificati).

Che lo vogliate o no, consumare energia è come il battito cardiaco o la pressione sanguigna: non può essere regolato dalla nostra volontà, ma rimane sotto il controllo del sistema nervoso autonomo. Noi possiamo solo assisterlo coi comportamenti corretti che non sono semplicemente mangiare poco e muoverci di più, ma mangiare meglio e stimolare la crescita della massa magra, come se aumentassimo la cilindrata del motore e gli permettessimo di consumare di più. 

Nella rete neurormonale ipotalamica esistono popolazioni distinte di neuroni: 

https://link.springer.com/article/10.1007/s00125-020-05104-9/figures/1




"Gli studi dimostrano che i neuroni AgRP esercitano un forte controllo sulla ripartizione dei nutrienti promuovendo l'immagazzinamento dei lipidi, mentre i neuroni POMC e post-sinaptici MC4R favoriscono la mobilizzazione e l'utilizzo dei nutrienti".

In questo modo l'ipotalamo gestisce il grasso bruno, la lipolisi, la produzione di grassi dai carboidrati (lipogenesi) che poi vengono immagazzinati se in eccesso. In particolare i neuroni AgRP bloccano la termogenesi e la lipolisi, mentre la perdita di neuroni MC4R porta alla proliferazione di precursori del grasso bianco (preadipociti) e quindi alla sua espansione  permettendo l'aumento di massa grassa. "Pertanto, il sistema melanocortinico ARC esercita un duplice controllo della plasticità e del metabolismo del tessuto adiposo che contribuisce all'appropriato stoccaggio e utilizzo dei nutrienti".

Il primo controllo avviene proprio a livello cellulare dell'ipotalamo: ciò che avviene nelle sue cellule riflette poi quello che succederà nel corpo. Se l'ipotalamo ha i giusti segnali di abbondanza di nutrienti allora si può attivare la lipolisi e la termogenesi, altrimenti il corpo sarà ben lieto di risparmiare e accumulare i nutrienti.

Il Santo Graal della nutrizione sportiva (e non solo) sarebbe l'uso illimitato del grasso di deposito come fonte energetica. Per esempio se uno smettesse di mangiare o mangiasse pochissimo dovrebbe in teoria consumare il grasso di deposito e tranquillamente sopravvivere. In realtà come spiegato migliaia di volte questo approccio non fa altro che predisporre l'organismo per un futuro recupero del peso con interessi, proprio a causa delle modifiche metaboliche indotte. Che volenti o nolenti sono esattamente quelle di ridurre il consumo energetico e quindi rallentare il metabolismo.

Ne parla anche Louise Bourke, nota nutrizionista sportiva. La disponibilità e la capacità di utilizzare tutti i combustibili muscolari per supportare le esigenze specifiche dell'esercizio (flessibilità metabolica) porterebbe l'atleta ad avere energie quasi illimitate. Purtroppo nella realtà questo non succede, ma ci sono indicazioni per cui con una dieta chetogenica si massimizzi l'uso dei grassi come fonte energetica, con adattamenti specifici del metabolismo per cui si ossidano fino a 2g di grasso al minuto. Per i cambiamenti sono necessari 5-10 giorni con un adattamento massimo dopo 3/4 settimane. L'impatto sulla performance deve ancora essere determinato. Infatti la stessa dottoressa mette in guardia dagli effetti sulla prestazione sportiva, che può calare, e raccomanda di seguire la dieta solo sotto controllo esperto, avvertendo che come sempre un approccio idoneo per qualcuno non può essere necessariamente adatto per un altro.

Per contrastare l'inflessibilità metabolica non si può prescindere da dieta ed esercizio fisico. Integratori, massaggi e quant'altro possono supportare ma mai essere sostitutivi dei due fattori principali. Il salto della colazione è un altro fattore che può predisporre per l'inflessibilità metabolica.

I polifenoli vegetali possono interagire in diversi modi (microbiota e assi ipotalamici) per modulare appetito e spesa energetica.

Aggiornamento 7/5/2023

Sono stati individuate 60 proteine espresse nel sistema nervoso centrale implicate nel controllo del peso corporeo.
Queste proteine spiegano l'interazione tra cervello e l'ambiente alimentare, che è notevolmente cambiato negli ultimi decenni. Il ricercatore dr. Arsenault ha spiegato: "Questa relazione potrebbe influenzare i comportamenti alimentari e l'accumulo di energia. Il peso non è una scelta né un'abitudine di vita. Non abbiamo un peso corporeo elevato perché siamo pigri o ci manca la forza di volontà. Sono in gioco meccanismi neuronali inconsci. Il cervello è quello che comanda. Spero che i risultati di questo studio possano in parte spiegare perché il peso corporeo varia così tanto da una persona all'altra".

Aggiornamento 11/8/2023

L'ipotalamo delle persone sovrappeso può essere più grande (ipertrofico) e infiammato. Questo organello è posto alla base del cervello e regola l'appetito, il bilancio energetico e la composizione corporea. Uno stato infiammatorio è noto per alterare la funzione dell'organo (functio laesa). Per questo avere alterazioni ipotalamiche può far cadere in un circolo vizioso che rende difficile controllare l'appetito e il peso.
Tuttavia i ricercatori scrivono che "il disegno di questo studio non può stabilire una relazione causale e suggeriamo che siano necessarie ulteriori ricerche per stabilire se un volume ipotalamico maggiore sia una causa o un effetto di un peso superiore al normale (non si capisce se sia un'effetto del mangiare di più o chi ha un ipotalamo più grande mangia di più per questo). La cascata infiammatoria di aumentata espressione di citochine infiammatorie, la gliosi indotta dalla dieta, l'alterazione della barriera ematoencefalica (BBB, che "filtra" le informazioni che arrivano all'ipotalamo) e alterazioni vascolari possono esacerbare un'ulteriore disregolazione dei meccanismi omeostatici energetici governati dall'ipotalamo, alterando l'efficacia delle strategie per la perdita di peso. Riteniamo che la ricerca futura dovrebbe tentare di chiarire e identificare le cause del maggiore volume ipotalamico nell'obesità, allo scopo di affrontare le opportunità terapeutiche per un'esigenza di salute pubblica mondiale".

Aggiornamento 20/8/2023

Si è scoperto che la quantità di vitamina A viene regolata nel sangue dall'ipotalamo, lo stesso organello che regola bilancio energetico, fame, sete, pressione, sessualità ecc. Questo potrebbe aiutare a prevenire le carenze e pone l'evidenza per l'esistenza del "vitaminostato", un meccanismo che regoli le concentrazioni plasmatiche di vitamine.

Aggiornamento 2/9/2023

Gli astrociti sono cellule che circondano e supportano i neuroni nel cervello. Si è scoperto che possono influenzare anche il metabolismo energetico. In particolare modulano l'azione dei neuroni ipotalamici che rilasciano GABA, un neurotrasmettitore che inibisce i neuroni. Per capirci si tratta dello stesso recettore attivato da alcuni tranquillanti che, guarda caso, fanno ingrassare. Così a seconda dell'attività degli astrociti che possono essere più o meno attivi viene rilasciato GABA. Il risultato è di inibire l'attivazione del metabolismo energetico, con minore produzione di calore (termogenesi) e maggiore accumulo di grasso.


Aggiornamento 5/9/2023


Ridurre i carboidrati in favore di proteine e grassi aiuta a ridurre il grasso nel fegato, anche in condizioni eucaloriche (cioè senza riduzione delle calorie). La riduzione dei carboidrati può avere un effetto maggiore della restrizione calorica.
"Anche in condizioni di bilancio energetico, i risultati cumulativi suggeriscono un effetto clinicamente significativo della riduzione dell’assunzione di carboidrati e dell’aumento dell’assunzione di grassi alimentari (e/o proteine) sul contenuto epatico di trigliceridi (TG) negli individui obesi con steatosi, in particolare negli individui con resistenza all’insulina. Sulla base di studi sull’uomo, i meccanismi attraverso i quali la riduzione dei carboidrati e l’aumento dell’assunzione di grassi portano a un minore accumulo epatico di TG possono essere correlati all’aumento della beta-ossidazione degli acidi grassi e all’aumento della chetogenesi nel fegato, adattamenti metabolici che imitano la risposta alla restrizione calorica. Inoltre, la lipogenesi (sintesi di grassi dai carboidrati) nel fegato viene ridotta quando la disponibilità di carboidrati nella dieta diminuisce, anche in condizioni eucaloriche. È probabile che anche una minore disponibilità di insulina, anche portale, nel fegato dovuta alla riduzione dei carboidrati regoli il metabolismo del substrato nel fegato verso un aumento dell'utilizzo degli acidi grassi e una minore deposizione di grassi.

Aggiornamento 12/9/2023

La food insecurity (FI) si realizza quando persone in difficoltà economiche hanno "periodi di introduzione di quantità e qualità insufficienti del cibo e ansia per la futura scarsità di cibo, ma non deficit energetico cronico" che li porterebbe a dimagrire. Infatti la FI è associata a rischio di eccesso di peso, tant'è che si parla di un paradosso insicurezza alimentare-obesità e può spiegare perché attualmente, contrariamente ai tempi passati, l'obesità riguardi più le fasce meno abbienti.
L'effetto appare maggiore nelle donne adulte dei paesi sviluppati.
I meccanismi non sono chiari ma includono sia un aumento dell'introito che una riduzione della spesa energetica. "Le riduzioni dell’attività fisica, della termogenesi indotta dagli alimenti e del dispendio energetico basale potrebbero tutti contribuire a ridurre il dispendio energetico nell’ambito della FI. Gli effetti della FI sul dispendio energetico basale, che costituisce il 60-70% del bilancio energetico umano, sono attualmente poco studiati e necessitano di ulteriori indagini. L’aumento della ritenzione dell’energia metabolizzabile è un ulteriore meccanismo che potrebbe contribuire al bilancio energetico positivo nell’ambito della FI che deve essere considerato".
Tra i fattori dietetici che favoriscono questo aumento di peso, scarsa introduzione di fibre (con conseguente alterazione del microbiota), ridotto apporto proteico (aumenta la ricerca di cibo, favorendo l'introduzione di junk-food), aumento dei carboidrati ad alto indice glicemico, che favoriscono i picchi di insulina, aumento del consumo di cibo spazzatura, che fornisce energia pronta ma non nutrienti.
Esiste inoltre un'ipotesi, chiamata dell'assicurazione, che spiega perché le calorie "prendono la direzione del tessuto adiposo" e non vengono consumate. Questo modello si integra con gli altri fattori e non li esclude.
Lo stress contribuisce all'indirizzamento dei nutrienti al tessuto adiposo.
Per difendersi dal rischio di carestia si mettono in moto meccanismi che aumentano l'accumulo di grasso in maniera "anticipata", in modo da sopravvivere più avanti, in risposta a segnali che prevedono la futura scarsità di cibo. "I cambiamenti nella qualità della dieta, nell’attività fisica e nelle energie potrebbero essere risposte adattive alla FI, selezionate perché forniscono un bilancio energetico positivo, piuttosto che vincoli imposti dall’ambiente della FI.

Aggiornamento 5/10/2023

Ennesima puntata della telenovela Ludwig. Il prof ci spiega le debolezze del modello del bilancio energetico (EBM) e i punti di forza di quello insulina-carboidrati (CIM).
Gli ormoni gestiscono, a livello centrale, la fame e il dispendio energetico. Come possono non essere considerati? 
Soprattutto il rapporto insulina/glucagone gestisce il partizionamento dei nutrienti.
Alla fine anche Ludwig ammette che il modello non spiega completamente l'obesità, arrivando a un compromesso dove si integrano i 2 modelli.
"Gli aspetti edonistici e di ricompensa del cibo potrebbero indurre le persone a mangiare più del necessario per soddisfare il fabbisogno energetico, come postulato dall’EBM (che comprende un meccanismo di “spinta”). Quindi, nella tarda fase postprandiale, le risposte ormonali anaboliche al pasto potrebbero intrappolare quelle calorie in eccesso nel tessuto adiposo e sopprimerne il rilascio, come specificato nel CIM (un meccanismo di "trazione"), contribuendo a un circolo vizioso di eccesso di cibo e aumento di peso. I contributi relativi di questi meccanismi possono variare tra le persone, con diversa fisiologia (ad esempio la secrezione di insulina), stato di salute metabolica e per altri motivi, spiegando parte dell’eterogeneità in risposta a diverse diete dimagranti. Per quanto riguarda le implicazioni per la salute pubblica, i prodotti a base di cereali raffinati e gli zuccheri aggiunti costituiscono un ovvio obiettivo di intervento, identificato da entrambi i modelli, anche se per ragioni diverse (ma potenzialmente sinergiche)".

Aggiornamento 7/10/2023

I moderni farmaci dimagranti (i primi per ora a sembrare efficaci e sicuri) agiscono aumentando (indirettamente, attraverso lo stimolo del GLP1) la secrezione di insulina. Com'è possibile che aumentando l'insulina si dimagrisca? Questo ormone è ben noto per favorire l'accumulo del grasso e le diete spesso si dice che dovrebbero favorire una riduzione dell'insulina per funzionare. In realtà cambiano sì le quantità, ma soprattutto la sua azione biologica. Agisce sull'ipotalamo dando sazietà, che normalmente non c'è, aiutando a mangiare meno. Ed ecco che si dimagrisce senza (quasi) soffrire, soprattutto mantenendo l'effetto perché non c'è la riduzione del metabolismo e del consumo energetico comune nelle diete ipocaloriche (risposta adattativa), che predispone per il recupero del peso.

Aggiornamento 15/10/2023

L'esposizione alla luce naturale migliora la glicemia nelle persone diabetiche.
Questo è stato dimostrato in un piccolo gruppo di diabetici che indossavano il dispositivo per il monitoraggio continuo della glicemia (CGM).
Quando esposti alla luce solare le persone avevano una glicemia normale per periodi più lunghi. Anche il quoziente respiratorio (QR) era inferiore e questo indicava una maggiore facilità nell'ossidazione dei grassi.
"Se lavori in un ufficio quasi senza esposizione alla luce naturale, ciò avrà un impatto sul tuo metabolismo e sul tuo rischio... o sul controllo del diabete di tipo 2, quindi cerca di ottenere quanta più luce solare possibile e, idealmente, di uscire all'aperto quando puoi”, ha detto il prof. Habets a PracticeUpdate di Elsevier. “Per ora, sembra che [l’esposizione alla luce naturale] non abbia un’influenza maggiore dei farmaci nell’abbassare i livelli di glucosio. Tuttavia, poiché si sono verificati miglioramenti nella [percentuale di] tempo nell’intervallo target di glucosio e nel QR, è utile valutare e modificare l’esposizione alla luce naturale o artificiale dei pazienti, poiché questa potrebbe essere una facile opportunità per ottenere miglioramenti. "

Aggiornamento 26/10/2023

Veramente le calorie da carboidrati sono tutte uguali? Forse nel breve periodo, ma nel medio-lungo termine la tendenza cambia a seconda della loro qualità. Questi i risultati di uno studio prospettico pubblicato sul BMJ.
"L'aumento dell’indice glicemico, del carico glicemico e della quantità di amido, zuccheri aggiunti, cereali raffinati e verdure amidacee (patate) sono associati a un maggiore aumento di peso nella mezza età. Al contrario, un aumento della quantità di fibre, cereali integrali, frutta e verdure non amidacee è stato associato a un minore aumento di peso. Questi risultati supportano la potenziale importanza della qualità e della fonte dei carboidrati per il controllo del peso a lungo termine.
Le associazioni sono maggiori nelle persone sovrappeso.

Aggiornamento 10/12/2023

La flessibilità metabolica è la capacità di utilizzare correttamente e nel momento giusto i diversi substrati energetici (fondamentalmente grassi e carboidrati). Quando si ha INFLESSIBILITÀ metabolica il corpo fatica a ossidare i substrati e viene facilitato l'accumulo in fegato (NAFLD) e cuore, che non riesce a contrarsi correttamente (insufficienza cardiaca).
"La resistenza all’insulina e l’inflessibilità metabolica compromettono la capacità ossidativa mitocondriale e l’uso del substrato nell’insufficienza cardiaca.
La perdita di peso indotta dalla restrizione calorica migliora la sensibilità all’insulina, non la flessibilità metabolica.
L’esercizio fisico migliora la flessibilità metabolica ed è una strategia razionale per trattare sia il diabete che la NAFLD".
L'uso della glicolisi porta alla produzione di lattato e quindi acidificazione della cellula che disturba l'attività mitocondriale.
L'attività fisica rimane un fattore essenziale da abbinare alla dieta.

Aggiornamento 4/1/2024

Alcuni recenti studi evidenziano che la dieta lowcarb può ridurre il rischio di diabete gestazionale e promuovere minor aumento di peso a lungo termine, ma solo se contemplano una maggioranza di alimenti salutari e di qualità. Questo va a smentire il tanto caro "tutte le calorie sono uguali" che ancora imperversa tra i professionisti.
Le diete a basso contenuto di carboidrati efficaci erano caratterizzate da (pochi) cereali integrali e legumi, frutta e verdura, proteine di alta qualità e grassi salutari.
I meccanismi sembrano legati alla presenza dei micronutrienti e antiossidanti che contrastano la resistenza insulinica che è alla base della patologia diabetica, mentre le fibre aumentano la sazietà e il ridotto introito di grassi saturi riduce l'infiammazione. Inoltre i carboidrati da fonti raffinate possono modulare il destino dei nutrienti, aumentando la tendenza a depositare grasso.

Aggiornamento 4/2/2024

Un modello complesso ma interessante sull'obesità riunifica i principali (carboidrati-insulina e bilancio energetico) integrando anche quello redox e quello degli obesogeni. Il risultato è uno sguardo da molti punti di vista che può spiegare meglio l'epidemia di obesità non solo come un eccessivo introito di calorie ma anche come un forzato deposito di nutrienti influenzato da fattori che causano scarsa propensione ad ossidare, in particolare legato (anche) alla presenza nel cibo o comunque all'esposizione a sostanze che modulano il bilancio energetico influenzando il metabolismo del tessuto adiposo (funzione, localizzazione, numero e grandezza degli adipociti). L'eccesso di radicali liberi (ROS) invece ostacola il lavoro dell'ipotalamo, che gestisce fame, sazietà e consumi.
"Forniamo un modello integrato in grado di spiegare la programmazione e gli effetti dello sviluppo nel corso della vita e delle generazioni, un set point metabolico alterato, alterazioni nell'efficienza mitocondriale e segnali attraverso i tessuti metabolici che trasmettono uno stato nutrizionale modificato. La nostra proposta non prevede che l'esposizione agli obesogeni di per sé sia l’unica causa della pandemia di obesità ma che, attraverso gli effetti sull’espressione genetica e sui ROS, gli obesogeni alterano la funzione dei tessuti metabolici in modo tale che le persone siano più sensibili all’aumento di peso indotto dalla dieta e meno sensibile alla perdita di peso.
L’accettazione di questo modello integrato si concentrerà sulla prevenzione dell’obesità riducendo l’esposizione agli obesogeni in utero, nei primi anni di vita e per tutto l’arco della vita. Questi includono mangiare cibi biologici freschi, evitare il cibo ultraprocessato, evitare la plastica per conservare o riscaldare gli alimenti, utilizzare prodotti senza profumo, evitare pentole antiaderenti e utilizzare acqua potabile purificata (per i dettagli, vedere www.ewg.org). In definitiva, saranno necessarie azioni normative e politiche per ridurre la produzione di sostanze chimiche obesogene".

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