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LE PROTEINE
Le proteine sono un gruppo di sostanze organiche che
contengono carbonio, azoto, idrogeno, ossigeno, zolfo ed altri elementi. L’elemento caratteristico di queste sostanze è l’azoto (composti azotati).
Le proteine si trovano sia nel mondo animale che in quello vegetale. Esse sono i principali costituenti del protoplasma cellulare.
Hanno una struttura complessa, sono formate da macromolecole di natura polipeptidica ad elevato peso molecolare.
Gli aminoacidi sono le unità monomeriche di cui sono costituite le proteine. Cioè, le proteine sono formate da aminoacidi riuniti in catene polipeptidiche.
Gli aminoacidi contenuti nelle proteine sono circa 20. Ogni
proteina ha una sequenza specifica di aminoacidi.( La sequenza è mediata dal codice genetico).
La determinazione della sequenza degli aminoacidi di una molecola proteica è un’indagine complessa e importante.
Nel 1955 F. Sanger precisò per la prima volta la sequenza
completa dell’insulina e per questo ottenne il premio Nobel per la Chimica nel 1958.
Lo studio della struttura primaria delle proteine è completo se si conosce:
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1- Il numero e la grandezza delle catene polipeptidiche che formano la molecola proteica.
2- Il numero e la posizione dei legami chimici tra le catene polipeptidiche.
3- La composizione degli aminoacidi di ciascuna catena.
4- La sequenza lineare degli aminoacidi in ciascuna catena.
Queste sostanze hanno un elevato peso molecolare la cui determinazione è piuttosto complessa.
Esistono per questo vari metodi che possono essere usati in laboratorio.
Le proteine sono (come gli aminoacidi) degli anfoliti, perché è presente nella molecola una funzione acida e una basica;
(acido è una sostanza capace di perdere un protone (H+) e base è una sostanza capace di combinarsi con un protone).
Poiché le proteine sono polielettroliti, hanno un ruolo
importante come sistema tampone del sangue, in aggiunta ai sistemi costituiti dagli ioni inorganici.
Le molecole proteiche sono labili. Esse possono essere
denaturate da vari agenti fisici e chimici. Es. calore, radiazioni ultraviolette, alte pressioni, gli acidi, le basi, i solventi organici ecc.
Ogni proteina ha una sua caratteristica conformazione. Quindi, possiamo distinguere le proteine fibrose e globulari.
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Le proteine fibrose sono le più importanti proteine strutturali del corpo. Sono insolubili e, generalmente sono presenti in materiale resistente e particolarmente duro.
Compongono la struttura del tessuto connettivo negli animali superiori, cioè il collagene dei tendini, la cheratina dei capelli, delle corna, delle unghie, delle piume, dei peli e l’elastina del tessuto connettivo elastico.
I tipi principali sono: l’elastina, il collagene, la cheratina, l’actina e la miosina.
Le proteine globulari sono formate da catene polipeptidiche che sono ripiegate in modo da assumere una forma globulare.
Quasi tutte sono solubili e includono il maggior numero di proteine del corpo.
Sono le albumine, le globuline, gli istoni, le protamine. Tutti gli enzimi sono proteine globulari, gli anticorpi, alcuni ormoni, molte proteine con funzione di trasporto, come l’albumina sierica e l’emoglobina.
Alcune proteine sono intermedie tra le globulari e le fibrose.
Sono la miosina, importante proteina strutturale del tessuto muscolare, ed il fibrinogeno, precursore della fibrina che è l’elemento strutturale del coagulo sanguigno.
Le proteine coniugate o composte appartengono ad un terzo gruppo. In queste la parte proteica è legata a molecole non proteiche.
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In questo gruppo includiamo: nucleoproteine, lipoproteine, mucoproteine, cromoproteine, fosfoproteine e
metalloproteine.
GLI ACIDI NUCLEICI
Sono sostanze polimeriche ad alto peso molecolare, formate da nucleotidi che costituiscono i gruppi acidi delle
nucleoproteine e contengono acido fosforico, zuccheri e basi puriniche e pirimidiniche.
Distinguiamo l’acido ribonucleico e l’acido desossiribonucleico.
Gli acidi desossiribonucleici (DNA) sono composti importanti perché contengono l’informazione genetica delle
caratteristiche chimiche e fisiche di tutti gli organismi viventi.
Gli acidi ribonucleici sono presenti nel citoplasma delle cellule e, in minore concentrazione, nel nucleo e nel nucleolo.
Esistono tre tipi di RNA: 1- RNA-messaggero (RNAm) 2- RNA solubile o transfer (RNAs o RNAt) 3- RNA ribosomiale (RNAr).
NUCLEOPROTEINE
Sono sostanze composte da una sostanza basica semplice, cioè un istone o una protamina legata ad un acido nucleico.
CROMOPROTIDI
Sono protidi colorati, nel cui gruppo prostetico compare un atomo di metallo. Ad esempio: emoglobina, mioglobina, citocromi e cruorine.
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Poi vi sono le cloroplastine, le ficocianine, le ficoeritrine, alcuni enzimi come le catalasi, le perossidasi e le clorofille.
LE EMOGLOBINE
L’emoglobina è il pigmento degli eritrociti. Ha la funzione di trasportare l’ossigeno. E’ una proteina coniugata, costituita da quattro gruppi eme e da quattro globine.
La sua molecola è formata da quattro catene polipeptidiche, ognuna viene chiamata globina.
Ogni catena è formata da centinaia di aminoacidi e nell’adulto si distinguono quattro tipi di catene: alfa, beta, gamma e delta.
La combinazione specifica delle diverse catene polipeptidiche dà luogo ai diversi tipi di emoglobina. Il numero di catene di tipo diverso che sono presenti nella molecola, viene indicato dal numero scritto sotto. Esempio: ad esempio l’emoglobina A dell’adulto viene indicata così: Alfa2Abeta2A o alfa2beta2.
Le emoglobine sono pigmenti respiratori contenenti ferro, formati da una proteina basica detta globina e da una ferroprotoporfirina (protoeme).
DIGESTIONE DELLE PROTEINE
La digestione delle proteine comincia nello stomaco. Qui le pepsine scindono alcuni legami peptidici. I pepsinogeni, attivati dall’acido gastrico, sono i precursori delle pepsine.
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Nell’intestino tenue, i polipeptidi formati dalla digestione gastrica, vengono digeriti dagli enzimi del pancreas e della mucosa intestinale. Alla fine avviene la digestione ad
aminoacidi. Avviene poi l’assorbimento. Cioè, tramite sette sistemi di trasporto, gli aminoacidi vengono trasferiti negli enterociti. Negli enterociti, gli aminoacidi vengono trasferiti fuori dagli enterociti lungo la membrana basolaterale e da qui entrano nel sangue portale.
Circa il 50% delle proteine digerite proviene dagli alimenti ingeriti, il 25% dai succhi digestivi e il 25% dalle cellule della mucosa desquamate.
Solo il 2-5% delle proteine presenti nell’intestino tenue non viene digerita e assorbita. Una parte di queste può essere digerita nel colon dall’azione batterica.
METABOLISMO
METABOLISMO DEGLI AMINOACIDI
Il metabolismo degli aminoacidi permette la sintesi delle proteine e di altre molecole importanti.
Invece il metabolismo delle proteine ha lo scopo di regolare la massa proteica dell’organismo e di regolare le funzioni che questa svolge.
Nell’organismo esiste un pool di aminoacidi liberi. In questo pool arrivano sia gli aminoacidi che provengono dalla dieta, sia
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quelli che derivano dalla degradazione delle proteine presenti nell’organismo e anche gli aminoacidi di neosintesi.
Gli aminoacidi che provengono dal pool vengono utilizzati per la sintesi delle proteine e di altre molecole o per andare
incontro a processi di catabolismo.
Se è presente una condizione di equilibrio metabolico, la quantità di aminoacidi che entra nel pool degli aminoacidi
liberi è uguale a quella che deriva dal pool (considerando sia la quantità che la qualità.
Il catabolismo degli aminoacidi avviene prevalentemente nelle cellule epatiche. Per mezzo di processi complicati vengono degradati a molecole semplici, come anidride carbonica, acqua e urea con liberazione di calore e sintesi di ATP.
Il catabolismo degli aminoacidi dipende dalle esigenze
dell’organismo, dalla situazione metabolica e dalla quantità di proteine provenienti dalla dieta.
Se l’apporto di proteine è più elevato, si ha un aumento dell’ossidazione degli aminoacidi. Invece diminuisce
l’ossidazione degli aminoacidi se l’apporto delle proteine è ridotto.
Dal punto di vista nutrizionale, bisogna classificare gli aminoacidi in: essenziali e non essenziali.
Quelli essenziali devono essere presenti assolutamente nella dieta. Essi sono:
L-lisina
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L-triptofano L-fenilalanina L-treonina L-valina L-metionina L- leucina L-isoleucina
METABOLISMO DELLE PROTEINE
Il metabolismo delle proteine è caratterizzato dai processi di sintesi e di degradazione delle proteine. Esistono meccanismi che regolano questi processi.
Le proteine sono soggette ad un continuo processo di degradazione e di sintesi. Questo “turnover proteico”
permette all’organismo di sintetizzare le proprie proteine a seconda delle diverse esigenze.
Inoltre, nella sintesi delle proteine, vengono usati sia gli aminoacidi provenienti dalle proteine alimentari, sia quelli provenienti dal catabolismo delle proteine tessutali.
L’organismo si può trovare in uno stato di equilibrio, di
mantenimento (nell’adulto); oppure l’organismo si può trovare in uno stato di accrescimento o in aumento di massa
muscolare o in gravidanza o in stato di recupero dopo una malattia; oppure può trovarsi in uno stato in cui vi è un
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inadeguato apporto di proteine o di energia che causa una perdita di massa proteica (anche a causa di qualche malattia si può avere perdita di massa proteica).
Il turnover proteico è quindi un processo di sintesi e demolizione (proteolisi) delle proteine.
LA MASSA PROTEICA CORPOREA
E’ uguale a circa il 20% dei tessuti magri ( in un uomo normale di 70 Kg è uguale a 10-12 Kg).
Essa è formata da tutte le proteine presenti nell’organismo.
Generalmente in un adulto, nel tessuto muscolare sono
contenute circa il 40% delle proteine, 25% si trova nella cute e 10% negli organi viscerali. Nel plasma sono presenti 67 e 81 grammi per litro g/l (prevalentemente albumina).
LA MASSA MUSCOLARE è costituita da tutti i muscoli
scheletrici, particolarmente i muscoli degli arti superiori e inferiori.
Le proteine muscolari vengono usate per la contrazione muscolare, ma servono anche da riserva di aminoacidi.
Quindi, in casi particolari (ad esempio sepsi, digiuno ecc.)si verifica la degradazione della massa muscolare proteica, che procura gli aminoacidi necessari per la sintesi proteica.
Con il “turnover proteico” l’organismo può adattarsi a varie esigenze; cioè il catabolismo e l’anabolismo delle proteine permettono, ad esempio, la sintesi di nuovi tessuti, il
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funzionamento del sistema immunitario, la riparazione dei tessuti danneggiati ecc. Questi processi sono energeticamente dispendiosi.
Ma, le proteine utilizzate provengono non tutte dalla dieta, ma anche dagli aminoacidi che derivano dalla proteolisi e che
vengono riutilizzati per la sintesi di nuove proteine.
Il “turnover proteico” tende a ridursi con l’età. Cioè è alto nel neonato e nel lattante, diminuisce nell’adulto e si riduce
ancora di più nell’anziano.
La massa proteica aumenta quando le sintesi sono maggiori rispetto alle demolizioni. Invece diminuisce se le sintesi sono minori rispetto alle demolizioni, cioè se prevale la proteolisi.
Da notare che, dopo aver assunto un pasto, si ha un aumento della sintesi delle proteine (dopo aver assunto aminoacidi e altri substrati energetici e con alte concentrazioni di insulina).
Si ha anche un aumento della sintesi di enzimi, che verranno utilizzati nei processi metabolici dei macronutrienti.
Invece, nella fase successiva, cioè dopo l’assorbimento dei substrati energetici e anche dopo un digiuno prolungato, si ha un aumento della proteolisi e vengono mobilizzati gli
aminoacidi, specialmente quelli provenienti dai muscoli. Gli aminoacidi vengono utilizzati per la neoglucogenesi.
Da notare che esistono della condizioni in cui prevale la
proteolisi, per cui si ha diminuzione della massa magra e della massa muscolare. Ciò avviene in caso di iponutrizione
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protratta, di sepsi, ustioni, tumori, insufficienza renale cronica ecc.
Una condizione patologica particolare è la sarcopenia, in cui si ha una riduzione eccessiva della massa muscolare degli arti superiori e inferiori. Questa condizione è associata ad un aumento della mortalità.
Al contrario, in altre condizioni, si ha un bilancio positivo tra sintesi e demolizione delle proteine; cioè si ha un aumento della massa magra e muscolare; ciò avviene, ad esempio,
durante la crescita, durante la gravidanza e l’allattamento, nel potenziamento muscolare ecc.
Esistono vari fattori che influiscono sul turnover proteico (cioè sulla sintesi e degradazione delle proteine).
1- Un fattore importante è l’apporto di energia. Cioè,
consideriamo il caso dell’ipoalimentazione cronica. In questa situazione vengono usati più aminoacidi come fonte di
energia. Di conseguenza si ha minore sintesi proteica perché è disponibile una minore quantità di aminoacidi.
Pertanto, possiamo dedurre che la massa proteica si riduce in caso di sottopeso e invece aumenta in caso di sovrappeso e di obesità. Cioè l’aumento o la diminuzione della massa proteica dipendono dal peso corporeo. Inoltre, bisogna considerare che un aumento dell’apporto delle proteine non determina un aumento della massa magra. Ma in questo caso, si ha che se aumenta la quantità di proteine con l’alimentazione, si ha un
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aumento degli aminoacidi che vengono ossidati nei processi metabolici.
2- Per quanto riguarda il legame tra metabolismo delle
proteine e l’esercizio fisico e lo sport, in queste situazioni si ha che la massa muscolare aumenta con il potenziamento muscolare. Invece, se l’organismo è inattivo, si ha una sua diminuzione. In alcune condizioni patologiche, vi è un aumento del catabolismo delle proteine per l’azione di alterazioni metaboliche particolari.
3- Alcuni ormoni metabolici e catabolici hanno anche influenza sul turnover proteico.
Gli ormoni anabolici sono l’insulina e l’ormone della crescita.
Gli ormoni catabolici sono i glucocorticoidi, gli ormoni tiroidei.
(Altre molecole che influenzano il catabolismo sono le citochine, l’angiotensina ecc.)
FABBISOGNO PROTEICO
Le proteine sono presenti negli alimenti di origine vegetale e animale.
Le proteine della dieta sono la sorgente di azoto e di aminoacidi indispensabili per l’accrescimento e per il mantenimento dell’organismo.
La via principale del metabolismo degli aminoacidi è la sintesi proteica.
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Il contenuto proteico degli alimenti viene calcolato a partire dall’azoto presente nell’alimento.
In genere si considera un valore (medio) pari a 6,25 (cioè l’azoto pari al 16% della proteina. Cioè “la proteina” è uguale all’azoto totale x 6,25. Quindi i fabbisogni proteici sono basati sul contenuto di azoto.
DIGESTIONE DELLE PROTEINE
La digestione delle proteine avviene nello stomaco e nel
piccolo intestino. Ma alcune proteine sfuggono alla digestione e vengono degradate nel colon attraverso la proteolisi
batterica e il catabolismo degli aminoacidi.
Quando gli alimenti, le sostanze digerite, vengono escrete come feci, sono composte prevalentemente da proteine microbiche.
Quindi bisogna distinguere la digeribilità delle proteine ileale da quella fecale e la digeribilità apparente o reale dell’azoto e degli aminoacidi.
Per quanto riguarda il fabbisogno proteico, bisogna considerare il fabbisogno totale sia dell’azoto, sia degli aminoacidi indispensabili.
Quindi, la qualità delle proteine della dieta dipende dalla quantità e dall’utilizzo degli aminoacidi indispensabili.
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Cioè questo è considerato un indicatore della qualità delle proteine degli alimenti.
Generalmente la qualità viene valutata usando un punteggio degli aminoacidi corretti per la digeribilità delle proteine (Protein Digestibility-Corrected Aminoacid Score – PD-CAAS).
Bisogna determinare quanto azoto proveniente dalla dieta viene trattenuto dall’organismo. Infatti sono stati osservati diversi valori riguardanti l’efficienza dell’utilizzo delle proteine per la deposizione e la crescita dei tessuti e per il
mantenimento dei tessuti dell’organismo.
Si è visto che in un adulto sano, per una dieta mista con un bilancio di azoto, l’efficienza dell’utilizzo dell’azoto è di circa il 47%.
Le fonti proteiche della dieta sono varie, cioè sono: carne, pesce, uova, latte, latticini, pane, prodotti a base di cereali, legumi, noci.
Per quanto riguarda la carne, la percentuale di proteine varia a seconda dell’animale, dai tagli, dalla razza, dall’età e dal tipo di allevamento dell’animale.
La percentuale di proteine è circa il 20% della parte edibile per la carne bovina, suina, di pollo, di tacchino, di agnello e di
coniglio.
Per le carni trasformate, il contenuto proteico varia. (Ad esempio è circa 28% per il prosciutto crudo, escludendo il grasso visibile e per i salami; 20% per il prosciutto cotto; 15%
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per la mortadella. Nei pesci la percentuale è del 13-22%, nei molluschi è del 10-13%. Nelle uova 13%, (maggiore nel tuorlo).
Nel latte è circa 3%. Nei prodotti lattiero-caseari è variabile, infatti, nei prodotti freschi è del 10-18% e nei formaggi
stagionati supera anche il 30%, quindi dipende dalla lavorazione del prodotto.
Nei cereali la percentuale di proteine è 11-14% per la pasta; 7%
per il riso; 10% per il pane. Nei legumi secchi è più del 20%. E’
inferiore per i legumi freschi, per la verdura, per gli ortaggi e per la frutta.
Le proteine animali sono proteine di primo grado (si trovano in carne, pesce, latticini e uova). Esse contengono aminoacidi in quantità adeguata alle necessità dell’organismo. Invece, la maggior parte delle proteine vegetali sono di secondo grado perché hanno aminoacidi in proporzioni diverse e, in alcune di esse, non sono presenti uno o più aminoacidi essenziali.
Però le proteine necessarie possono essere introdotte con una mescolanza di proteine di secondo grado, ma bisogna ingerirne una grande quantità.
Comunque bisogna ingerire con la dieta una quantità adeguata di proteine per fornire gli otto aminoacidi essenziali e altri
aminoacidi.
Quindi la maggior parte delle proteine animali sono di alta qualità, la loro composizione in aminoacidi indispensabili è ottimale e hanno un’alta digeribilità.
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In Europa le proteine vengono introdotte con la dieta tramite l’assunzione di carne, cereali, latte e prodotti lattiero-caseari.
In base ai dati disponibili, sappiamo che l’assunzione media di proteine nei paesi europei varia tra 67 e 114 g/die negli uomini adulti e tra 59 e 102 g/die nelle donne; oppure circa il 12-20%
dell’apporto energetico totale (E%) per entrambi i sessi.
Per quanto riguarda l’assunzione proteica media in base al peso corporeo, vi sono pochi dati disponibili; questa varia da 0,8 a 1,5 g/kg di peso corporeo al giorno per gli adulti.
Per quanto riguarda i valori dietetici di riferimento per le
proteine (DRVs), il gruppo di esperti scientifici usa l’approccio del bilancio dell’azoto per determinare il fabbisogno proteico.
Il bilancio dell’azoto è la differenza tra l’assunzione dell’azoto e la quantità persa nelle urine, nelle feci, attraverso la pelle e altre vie.
Quindi, se consideriamo un adulto sano, che è in bilancio energetico, il fabbisogno di proteine (il fabbisogno di mantenimento) è quella quantità di proteine alimentari sufficiente per raggiungere un equilibrio azotato zero.
La quantità necessaria di proteine è quella che è in grado di sostituire le perdite obbligatorie di azoto, dopo un
aggiustamento considerando l’efficienza di utilizzo delle proteine alimentari e la qualità delle proteine alimentari.
Per quanto riguarda il calcolo del fabbisogno proteico in condizioni fisiologiche particolari (crescita, gravidanza,
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allattamento) in cui l’azoto serve non solo per il
mantenimento, ma anche per la deposizione di proteine in tessuti di nuova formazione o secrezioni (latte) viene usato il metodo fattoriale.
Secondo una meta-analisi dei dati disponibili sul bilancio dell’azoto in funzione dell’assunzione dell’azoto negli adulti sani, la migliore stima del fabbisogno medio per gli adulti sani, è stata di 105 mg N/kg di peso corporeo al giorno (0,66 g di proteine/kg di alta qualità al giorno).
Il gruppo di esperti scientifici considera che il valore di 0,66/kg di peso corporeo al giorno, può essere accettato come il
requisito medio (AR-Average Requirement) e il valore di 83g/kg di peso corporeo al giorno come l’assunzione di riferimento della popolazione (PRI-Population Reference Intake), derivata per le proteine, con un valore di PD-CAAS di 1,0 (Protein
digestibility Corrected Aminoacid Score). Questo valore può essere considerato, per quanto riguarda le diete normali miste in cui vi è un contenuto sufficiente in aminoacidi indispensabili.
Il PD-CAAS è “il punteggio dell’aminoacido corretto per la digeribilità delle proteine”. E’ un metodo usato per
determinare la qualità delle proteine (adottato dalla FDA degli Stati Uniti). E’ un metodo impiegato per valutare la qualità di una proteina in base sia ai fabbisogni di aminoacidi degli individui, sia alla loro capacità di digerirli.
Per gli adulti più anziani valgono le stesse raccomandazioni valide per l’adulto. Infatti il fabbisogno energetico inferiore
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delle persone anziane sedentarie significa che il rapporto proteine/energia del loro fabbisogno può essere più elevato rispetto a quello dei gruppi di età più giovane.
Per i neonati, i bambini e gli adolescenti, il gruppo di esperti scientifici ha accettato l’approccio dell’OMS/FAO/UNU 2007, in cui la stima del fabbisogno proteico a partire da sei mesi fino all’età adulta sono state ottenute con il metodo fattoriale, come somma dei requisiti di mantenimento e crescita corretti per l’efficienza riguardo alle proteine utilizzate.
E’ stato applicato un valore di mantenimento medio di 0,66 di proteine per kg di peso corporeo al giorno.
Quindi, per le donne in gravidanza, è stato proposto un PRI per le proteine di 1- 9 e 28 g day rispettivamente per il primo,
secondo e terzo trimestre in aggiunta al PRI per le donne non in gravidanza. (Vedi tabella).
Per l’allattamento, il gruppo di esperti ha usato il metodo fattoriale che valuta i volumi di latte , il contenuto di azoto proteico e non proteico e il calcolo della quantità di proteine alimentari necessarie per produrre le proteine del latte.
Poiché non si conosce l’efficienza dell’uso delle proteine per la produzione delle proteine del latte, è stata considerata la
stessa efficacia dell’adulto non in allattamento (47%).
Il PRI è stato stimato aggiungendo 1,96 DS per apportare
un’aggiunta di 19 grammi di proteine durante i primi 6 mesi di allattamento (esclusivo allattamento al seno) e 13 grammi di
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proteine dopo 6 mesi (allattamento al seno parziale) Vedi tabella.
Per quanto riguarda un’ulteriore assunzione di proteine con la dieta oltre il PRI, non vi sono prove sufficienti per poter
stabilire un DRVs (cioè un valore di riferimento) per le
proteine, considerando gli effetti di un’ulteriore assunzione sulla massa muscolare, sulla funzionalità muscolare, sul controllo del peso corporeo, sul rischio di obesità sia nei
bambini che negli adulti e anche sulla sensibilità dell’insulina e sull’omeostasi del glucosio.
In Europa gli adulti assumono più proteine al giorno, cioè una quantità al di sopra del PRI di 0,83 g/kg di peso corporeo.
In base ai dati disponibili non si può stabilire il massimo livello tollerabile di assunzione di proteine. (UL = tolerable upper
intake level). Comunque negli adulti un apporto di due volte il PRI è considerato sicuro.
I DRV non sono stati considerati per gli aminoacidi
indispensabili perché gli aminoacidi sono forniti sotto forma di proteine e non come singoli nutrienti. Inoltre sono necessari più dati per stabilire valori precisi per il fabbisogno di
aminoacidi.
AMINOACIDI ESSENZIALI E NON ESSENZIALI
Gli aminoacidi essenziali non possono essere sintetizzati
dall’organismo. Perciò devono essere introdotti con la dieta.
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Le proteine alimentari hanno un differente valore nutritivo in base al contenuto di aminoacidi essenziali.
Per questo motivo, per quanto riguarda il fabbisogno minimo di proteine, per mantenere l’equilibrio di azoto, i pareri
inizialmente erano molto discordi.
Un uomo sano è in equilibrio di azoto quando la quantità di proteine introdotte rimpiazza la quantità di N eliminato dall’organismo.
Dal punto di vista nutrizionale, si può dire che esistono
proteine che non contengono uno o più aminoacidi essenziali o li contengono in una quantità inadeguata, perciò sono
considerate incomplete. Cioè esistono proteine che hanno una deficienza assoluta o relativa di aminoacidi essenziali. Ad
esempio, le proteine dei cereali hanno carenza di alcuni
aminoacidi (Es. lisina e triptofano). Invece, le proteine del latte sono ricche di lisina e triptofano. Quindi, in questo caso, se si integrano le proteine del latte con quelle dei cereali, si ottiene un complesso di proteine con equilibrio per quanto riguarda gli aminoacidi essenziali.
Quindi è necessario un apporto adeguato di aminoacidi essenziali. Infatti, per una sintesi proteica ottimale, è
necessaria la presenza nell’organismo di tutti gli aminoacidi necessari.
Inoltre, è anche importante un apporto dietetico equilibrato di aminoacidi. Cioè, nell’apporto proteico bilanciato, gli
aminoacidi, (soprattutto essenziali)devono essere presenti in
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un rapporto ottimale con gli altri, per permettere l’utilizzazione massima per la costruzione delle proteine.
INTERRELAZIONI METABOLICHE
I singoli metabolismi dei glicidi, proteine e lipidi, si integrano e sono correlati tra loro. Queste numerose interrelazioni
metaboliche sono molto complesse. Il fabbisogno medio
giornaliero di proteine per la dieta per l’accrescimento è stato stimato in base ai tassi medi giornalieri di deposizione proteica, calcolati in base a studi sull’efficienza di utilizzo di proteine alimentari per una crescita del 58%.
Per le donne in gravidanza, il gruppo di esperti scientifici ha accettato un metodo fattoriale per valutare il fabbisogno proteico durante la gravidanza, che si basava sulle proteine appena depositate nel feto e nel tessuto materno e sul
fabbisogno di mantenimento associato all’aumento del peso corporeo. A causa della scarsità dei dati per le donne in
gravidanza e anche perché l’efficienza delle proteine molto probabilmente non diminuisce durante la gravidanza,
l’efficienza dell’utilizzo delle proteine è stata considerata del 47%, come nelle donne non in gravidanza.
Un esempio è la gluconeogenesi, in cui viene formato glucosio da precursori non glucidici, (cioè aminoacidi, glicerolo, acidi grassi). Ciò avviene nel fegato, e lo scopo è quello di preservare la quantità necessaria di glucosio nel sangue, se le riserve di
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glucosio sono esaurite. Si ha soprattutto la trasformazione di aminoacidi in glucidi.
Altro esempio è la liponeogenesi , in cui vengono formati lipidi da precursori non lipidici. Prevalentemente i glucidi vengono convertiti in lipidi. Anche gli aminoacidi possono essere
convertiti in lipidi.
Infatti, una dieta iperglicidica può causare sovrappeso e obesità.
SIGNIFICATO DI METABOLISMO
Per metabolismo si intendono tutte le trasformazioni chimiche e chimico fisiche che si verificano nell’organismo vivente. Con questi processi la materia organica e inorganica viene utilizzata dall’organismo per le sue funzioni e per l’accrescimento e per il suo mantenimento e la riparazione.
Nell’organismo, attraverso meccanismi biochimici complicati, vengono sintetizzate strutture più complesse (Es. acidi grassi, acidi nucleici ecc.) a partire da composti molto semplici (Es.
unità monocarboniose, aminoacidi). Per queste reazioni è
necessaria energia che deriva da “reazioni cataboliche”, cioè di degradazione degli alimenti e dei componenti organici cellulari.
Quindi il metabolismo comprende questi processi di
demolizione e di biosintesi dei costituenti delle cellule, che si rinnovano continuamente, associati al trasferimento di
energia.
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Quasi tutte le reazioni chimiche del metabolismo dipendono dagli enzimi che hanno azione catalitica.
Gli alimenti sono fonte di energia chimica che è necessaria per compiere il lavoro di sintesi di costituenti essenziali
dell’organismo e che, trasformata in altre forme, è necessaria per compiere il lavoro meccanico (Es. la contrazione
muscolare), elettrico, osmotico e per essere convertito in calore.
Quindi gli alimenti sono fonte di energia ad alto potenziale.
Questa energia viene accumulata e utilizzata dall’organismo.
Alla fine l’organismo elimina prodotti di rifiuto a basso contenuto energetico.
L’energia viene accumulata in composti ricchi di energia e viene trasformata in lavoro.
Quindi è importante conoscere il metabolismo con tutte le complesse reazioni chimiche. Ma è importante considerare la
“termodinamica” che riguarda le leggi che regolano le variazioni dell’energia che avvengono nei processi fisici e chimici.
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FABBISOGNO PROTEICO
Il fabbisogno proteico minimo è il più basso apporto di proteine con gli alimenti, capace di assicurare le funzioni
dell’organismo e di mantenere la massa proteica costante, se vi è un apporto adeguato di energia, con una composizione
corporea normale e con un adeguato livello di attività fisica.
Se vi è un apporto di proteine che supera il fabbisogno minimo, l’organismo cerca di ristabilire l’equilibrio con meccanismi
adattativi. Cioè, se aumenta l’apporto di proteine con la dieta, aumenta anche l’ossidazione degli aminoacidi. Al contrario diminuisce l’ossidazione degli aminoacidi, se diminuisce l’apporto di aminoacidi.
Da notare che bisogna considerare che il fabbisogno proteico è correlato al concetto di necessità proteica: cioè la quantità totale di aminoacidi (Azoto totale) e di aminoacidi essenziali, necessari a garantire un equilibrio tra sintesi e degradazione proteica.
Ovviamente, in caso di crescita, gravidanza e allattamento, facendo queste considerazioni, bisogna tener conto del fatto che si tratta di situazioni particolari.
Per quanto riguarda “lo stato di nutrizione proteica”, può
essere valutato prendendo in considerazione: la composizione corporea, cioè la massa magra e la massa muscolare; le
concentrazioni plasmatiche di proteine, ad esempio l’albumina, la transferrina ecc; dati di laboratorio riguardanti la risposta immune; la forza muscolare (forza di presa della mano) ecc.
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QUALITA’ DELLE PROTEINE
Per realizzare una dieta salutare bisogna considerare la quantità e la qualità degli alimenti.
Quindi, per quanto riguarda le proteine, è importante considerare non solo il fabbisogno proteico adeguato, ma anche la qualità delle proteine contenute negli alimenti.
L’alimento ha una caratteristica nutrizionale e per definirla bisogna conoscere la qualità delle proteine in esso contenute.
Inoltre, in una dieta salutare, è necessario utilizzare alimenti con determinate caratteristiche nutrizionali e bisogna perciò tener conto anche della qualità delle proteine. Infatti,
l’organismo ha specifiche necessità metaboliche che
riguardano anche gli aminoacidi totali, cioè la quantità totale di aminoacidi, gli aminoacidi essenziali e l’azoto totale.
Quindi, nell’alimentazione salutare è necessario che siano adeguate ed efficienti le proteine, o la combinazione di proteine contenute negli alimenti.
Di questo si tiene conto anche quando vengono creati nuovi prodotti alimentari o per stabilire determinate regole, per quanto riguarda i prodotti.
La qualità delle proteine è legata alla sua composizione in aminoacidi essenziali. Inoltre la proteina deve essere
facilmente digeribile, per essere di alta qualità. La digeribilità è più bassa per gli alimenti vegetali.
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Digeribilità di una proteina significa la percentuale di proteina o miscela di proteine che viene digerita e assorbita a livello intestinale.
La digeribilità ”reale” è la percentuale di proteine digerite e assorbite, rispetto alla somma delle proteine della dieta e di quelle endogene, presenti nel lume intestinale.
Quindi, è importante la quantità di aminoacidi essenziali presente nella proteina o miscela di proteine , per definire la qualità di una proteina.
Questo è il secondo fattore per giudicare la qualità di una proteina.
Ciò vuol significare che la proteina o miscela di proteine, deve avere una quantità minima di ciascun aminoacido essenziale.
In questo modo le proteine possono rispondere alle esigenze dell’organismo, cioè così l’organismo può realizzare
ottimamente le sintesi proteiche, perché gli viene apportata una miscela di aminoacidi adeguata.
Per valutare la qualità proteica vengono usati vari metodi, tra cui quelli biologici e altri metodi che valutano la stima del punteggio aminoacidico corretto per la digeribilità proteica (PDCAAS).
I metodi biologici si basano sulla variazione di peso o sulla ritenzione dell’azoto.
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Mentre per l’approccio più comune, questo si effettua
moltiplicando il punteggio aminoacidico (AAS=Aminoacidità Score) per la digeribilità.
Il punteggio aminoacidico (AAS) si ottiene così: si calcola il rapporto tra la quantità di ciascun aminoacido essenziale, nelle proteine che valutiamo e il valore di riferimento
corrispondente.
Oltre ai nove aminoacidi essenziali, vengono considerate anche la cisteina sommata alla metionina e la tirosina sommata alla fenilalanina.
I profili aminoacidici di riferimento possono essere ricavati da una tabella,( presi dal documento WHO/FAO 2007).
I pattern aminoacidici di riferimento in questa tabella, indicano cioè quali sono i valori di riferimento in mg/g di ciascun aminoacido, in base all’età.
Si tratta di valori soglia che devono essere superati per considerare una proteina valida qualitativamente.
Successivamente si moltiplica AAS per la digeribilità proteica.
I valori ottenuti possono essere superiori a 100 (la proteina è di buona qualità).
Se è inferiore a 100, invece è di qualità inferiore.
Da notare che se vi è una miscela di proteine della dieta , si deve anche considerare la quantità totale di ciascun
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aminoacido essenziale e bisogna fare una media della digeribilità delle proteine presenti nella dieta.
Infatti, in alcuni alimenti vi è una concentrazione di aminoacidi essenziali più bassa; questa però può essere compensata da una concentrazione più alta, che è presente in altri alimenti.
Perciò si preferisce introdurre nella dieta alimenti che hanno un profilo aminoacidico complementare. Ad esempio, si
possono unire cereali e legumi, oppure carne e cereali, o legumi e carne.
In questo modo si può ottenere un ottimale PDCAAS (Protein Digestibility Corrected Aminoacid Score).
Da considerare il fatto che i vari processi per preparare gli alimenti, sia nell’industria che da parte dei consumatori,
possono influenzare la qualità delle proteine. Ma è difficile una valutazione precisa di queste modifiche.
LIVELLI DI ASSUNZIONE DI RIFERIMENTO DELLE PROTEINE CON LA DIETA
Apporti minimi di proteine sono necessari per l’organismo per le sue funzioni e per garantire il mantenimento dello stato di salute.
Esiste una tabella in cui vengono riportati i livelli di assunzione di riferimento relativi alle proteine per la popolazione italiana (Documento LARN 2014 modificato da SINU 2014).
Spiegazione della tabella.
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In questa tabella LARN 2014 si vede che parte da sei mesi di età in poi. Viene considerato un fabbisogno medio (AR=
Average Requirement) e PRI (= assunzione di riferimento per la popolazione – Population Reference Intake), sia per tutta la popolazione che per gravidanza e allattamento.
Poi, per gli anziani, si considera SDT, cioè l’obiettivo nutrizionale per la prevenzione.
Quindi, vengono espressi i valori di AR, PRI e SDT in grammi di proteine per Kg di peso corporeo al giorno e viene riportato anche il valore in grammi di proteine al giorno.
Il peso corporeo indicato è esemplificativo, cioè non è un valore di riferimento per la popolazione.
AR, PRI e SDT sono corretti per la digeribilità attribuita alla dieta italiana e corrispondono ad un valore medio giornaliero in un intervallo di tempo.
Da notare che non è possibile definire un valore massimo tollerabile di assunzione di proteine (UL), perché non sono disponibili dati sufficienti e prove scientifiche sufficienti.
Per stabilire AR (fabbisogno medio) e PRI (assunzione
raccomandata per la popolazione) viene considerato il bilancio dell’azoto.
Invece, per quanto riguarda la fase di accrescimento, la
gravidanza e l’allattamento, si usa il metodo fattoriale, cioè si considera la quantità in più di proteine per la formazione di
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tessuti, la produzione di latte e le proteine necessarie per l’accrescimento.
Per gli anziani si considera la conservazione della massa muscolare, l’autonomia fisica ecc.
Come già accennato, per tutti i casi, AR e PRI sono corretti per la qualità delle proteine attribuita ad una dieta diffusa nella popolazione italiana (0,89).
L’AAS viene considerato in media superiore a 100 e si considera una digeribilità pari all’89%.
Come già accennato, non viene considerato per le proteine l’intervallo di riferimento, come avviene per i carboidrati e per i lipidi. Cioè non esiste un livello massimo tollerabile.
L’apporto di proteine dovrebbe essere pari al 12-18%
dell’energia totale della dieta.
Ma nei primi due anni di vita, l’apporto di proteine dovrebbe essere inferiore al 15% dell’energia totale della dieta, perché probabilmente, valori più alti potrebbero non essere salutari e potrebbero causare, ad esempio, sovrappeso, obesità ecc.
Ritornando alla tabella, possiamo fare degli esempi: ad
esempio, un lattante (da 6 a 12 mesi), con un peso di 8,6 Kg, ha un fabbisogno medio di proteine (AR) di 1,11 grammi per Kg al giorno, cioè di 9 grammi al giorno. In questo caso, l’assunzione raccomandata per la popolazione (PRI), equivale a 1,32 grammi per Kg al giorno, cioè 11 grammi al giorno.
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Altro esempio. Un bambino da 11 a 14 anni, maschio, con un peso di 49,7 Kg, ha un fabbisogno medio (AR) di proteine di 0,79 grammi per Kg al giorno, cioè 39 grammi al giorno.
L’assunzione raccomandata per la popolazione di questa fascia di età è di 0,97 grammi per Kg al giorno, cioè 48 grammi al giorno.
Altro esempio. Un adulto maschio, tra 18 e 29 anni, con un peso di 70 Kg. Il fabbisogno medio (AR) di proteine, è di 0.71 grammi per Kg al giorno, cioè 50 grammi al giorno.
L’assunzione raccomandata per questa fascia di età (PRI) è di 0,90 grammi per Kg al giorno, cioè 63 grammi.
In altri esempi, per la donna in gravidanza, si considera
l’aumento di peso e le proteine che vengono aggiunte per la sintesi dei tessuti.
Quindi, come si vede chiaramente dalla tabella, nell’età
evolutiva si deve valutare il fabbisogno proteico, considerando che l’organismo è in accrescimento, soprattutto nel primo anno di vita.
Nell’adulto, come si vede dalla tabella, il valore di AR è di 0,71 grammi di proteine per Kg di peso corporeo al giorno e la PRI di 0.9 grammi di proteine per Kg di peso corporeo al giorno. Cioè per un uomo dal peso di 70 Kg, il fabbisogno di mantenimento è di 63 grammi/die e per la donna è di 54 grammi/die.
Parliamo di fabbisogno di mantenimento, cioè le proteine
necessarie per mantenere la massa proteica dell’organismo, se il soggetto è sano e se svolge una normale attività fisica.
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Per quanto riguarda le persone anziane, bisogna considerare che in questa fascia di popolazione, si riduce il turnover delle proteine muscolari, diminuisce lo stimolo sulla sintesi proteica, meno aminoacidi riescono a raggiungere i muscoli e i livelli di alcuni ormoni non sono sufficienti a stimolare la sintesi
proteica.
Si è visto che i fabbisogni proteici sono simili o superiori a quelli raccomandati per gli adulti.
In base ai LARN, l’SDT (= obiettivo nutrizionale per la
prevenzione) per gli anziani è di 1,1 di proteine al giorno. Cioè è un poco più alto rispetto agli adulti più giovani.
Comunque, bisogna considerare anche se vi sono patologie e se l’anziano effettua o meno esercizio fisico.
L’apporto di proteine può comunque essere migliorato con una dieta in cui sono presenti proteine di alta qualità e più
digeribili, con integrazioni anche con aminoacidi essenziali, in caso di necessità e con altre strategie possibili.
Nell’allattamento esclusivo al seno, i fabbisogni di proteine sono maggiori rispetto all’allattamento complementare.
Dipendono dalla quantità di latte prodotta.
Generalmente, si ha una produzione di latte di 0,811 nei primi 6 mesi e il contenuto di proteine è di circa 7,1 gr/die.
L’AR è di 17 grammi di proteine al giorno e la PRI è di 21 grammi di proteine al giorno.
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Invece, nel secondo semestre, si considera una produzione di latte di 0,581 (WHO/FAO 2007), con un contenuto di proteine di circa 4,7 grammi al giorno.
Quindi, il fabbisogno di proteine aggiuntivo è di 11 grammi al giorno e la PRI è 13 grammi di proteine della dieta/die.
Nel secondo semestre però si considerano le donne che allattano in modo considerevole.
