Questi appunti di biochimica nascono dall’esigenza di fornire agli allievi dei Corsi triennali di laurea per le Scienze Motorie e per le Professioni Sanitarie un punto di riferimento cartaceo per seguire proficuamente le lezioni del corso di Biochimica.
A questo corso è riservato generalmente un numero di crediti sproporzionatamente esiguo rispetto alla vastità della materia che il titolo “Biochimica” al giorno d’oggi inevitabilmente dovrebbe comprendere.
Chi, come gli Autori, deve tenere un corso di questo tipo, sperimenta subito la difficoltà di trasmettere in poche ore di lezione quel minimo essenziale di informazioni intelligibili sui contenuti di una materia che nell’ultimo mezzo secolo si è sviluppata in maniera esponenziale.
Va osservato che, nella maggior parte dei Corsi di laurea triennale di Area Sanitaria e delle Scienze Motorie, il corso di Biochimica non è preceduto da uno di Chimica e Propedeutica Biochimica: quest’ultimo pertanto deve necessariamente essere incorporato nella parte iniziale dell’insegnamento di Biochimica.
L’altro aspetto della difficoltà di chi deve insegnare in questi corsi deriva dal fatto che gli uditori hanno provenienze culturali eterogenee e molti di essi sono del tutto privi di qualsiasi esperienza nello studio della chimica.
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Lo sforzo degli Autori è stato quello di offrire a tale popolazione studentesca uno strumento che possa risultare utile all’acquisizione dei concetti basilari ed essenziali della materia in modo semplice e chiaro.
Gli Autori sono ben consapevoli della difficoltà di un simile obiettivo. Tale consapevolezza nasce da una pluriennale esperienza didattica volta a fornire gli elementi essenziali di una disciplina tanto ricca e complessa. In sede di lezione tutto ciò si è ottenuto mediante la comunicazione verbale e non senza l’ausilio di illustrazioni predisposte o, più spesso, create sulla lavagna.
Gli studenti hanno sempre espresso il desiderio di ottenere dal docente qualche traccia materiale delle lezioni impartite, e da tali richieste è scaturita l’idea di raccogliere questi Appunti.
Si è sempre cercato di evitare che alla semplicità ed alla chiarezza dell’esposizione fosse sacrificata la correttezza dell’informazione. Ma non si è ceduto alla pudica tentazione di omettere informazioni di livello elementare (oseremmo dire “banali”) per mantenere l’insieme dell’opera ad un livello “universitario” di una presunta (ma quanto utile?) maggiore elevatezza.
D’altro canto si è necessariamente e volutamente rinunciato ad introdurre spiegazioni ed approfondimenti che, certo indispensabili in trattati di più alto livello (di cui non si ravvisa l’esigenza, data la ricca bibliografia già esistente), avrebbero avuto in questo contesto il solo effetto di appesantire la trattazione, generando più confusione che chiarezza.
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Va inoltre sottolineato il fatto che, nella parte introduttiva di chimica, ci si è riferiti esclusivamente agli aspetti che interessano i composti riscontrabili negli organismi viventi.
I Grassi nell'Alimentazione: Basi Biochimiche
In tutte le forme di vita possiamo trovare i grassi che sono presenti dai microrganismi, alle piante agli animali. Noti anche come “lipidi” i grassi sono insolubili in acqua, caratteristica che conferisce loro particolari proprietà fondamentali per la nostra vita e per la vita delle nostre cellule. Ricordiamo, infatti, che la membrana cellulare è composta principalmente da grassi (in particolare fosfolipidi).
Partiamo dalle basi per fare un richiamo della biologia dei lipidi concentrandoci in particolare sui grassi alimentari.
I grassi alimentari sono costituiti per circa il 98% da Triacilgliceroli (o Trigliceridi) che hanno un ruolo fondamentale nell’assorbimento di molte vitamine e altri componenti alimentari (es. i carotenoidi).
I triacilgliceroli sono costituiti principalmente da Acidi Grassi che sono costituiti da lunghe catene di atomi di Carbonio con un gruppo OH- all’estremità. Innanzitutto chiariamo che dire “Acidi Grassi” e dire “Lipidi” non è la stessa cosa. Gli acidi grassi infatti sono costituenti dei lipidi.
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Acidi Grassi Saturi e Insaturi
Gli Acidi Grassi Saturi sono formati da una catena carboniosa in cui ogni atomo di Carbonio è legato a 2 o più atomi di Idrogeno. La catena inizia con un gruppo -COOH (Carbossilico) e termina con un gruppo CH3 (Metilico).
Gli Acidi Grassi Insaturi invece presentano uno o più doppi legami nella catena carboniosa e alcuni atomi di Carbonio possono legare anche un solo atomo di Idrogeno.
Gli acidi grassi sono classificati in base alla posizione dei doppi legami nella loro catena non solo per la definizione appena vista (Cis - Trans) ma anche per stabilire la denominazione Omega che deriva proprio dalla posizione del doppio legame nella struttura chimica. La lettera greca ω sta ad indicare l’ultimo atomo di Carbonio terminale (quello vicino al gruppo metile, per intenderci).
Facciamo un esempio concreto. In un Acido Grasso ω3 il primo doppio legame si trova a 3 atomi di carbonio a partire dal Carbonio ω. Allo stesso modo in un Acido Grasso ω6 il primo atomo di carbonio si trova a 6 atomi di carbonio a partire dal Carbonio ω.
Acidi Grassi Essenziali: Omega-3 e Omega-6
Ora però facciamo un passaggio ulteriore per comprendere meglio la sintesi degli acidi grassi. L’organismo umano possiede un enzima chiamato desaturasi che riesce a inserire doppi legami non oltre il Carbonio 9 della catena carboniosa. E’ quindi necessario assumere questi acidi grassi con la dieta.
Una volta assunti attraverso l’alimentazione, questi acidi grassi essenziali possono essere utilizzati dall’organismo per sintetizzare altri acidi grassi polinsaturi a catena lunga, come l’acido arachidonico (un omega-6), l’acido eicosapentaenoico (EPA, un omega-3) e l’acido docosaesaenoico (DHA, un omega-3), attraverso ulteriori processi di elongazione e desaturazione.
Questo processo di conversione è importante per mantenere una serie di funzioni biologiche cruciali, tra cui la modulazione dell’infiammazione e la salute cardiovascolare (Ref).
Ruolo Energetico e Funzioni degli Acidi Grassi
I grassi alimentari rappresentano una importantissima fonte energetica fornendo circa 9 kcal/g rispetto alle 4 kcal/g fornite dai carboidrati. L’energia viene fornita attraverso l’idrolisi dei trigliceridi immagazzinati nel tessuto adiposo durante la lipolisi che avviene nel citoplasma cellulare.
Gli acidi grassi, oltre a essere importanti fonti di energia, svolgono un ruolo cruciale come molecole di segnalazione all’interno del corpo. Gli eicosanoidi, derivati dagli acidi grassi arachidonico (omega-6) e EPA (omega-3), sono un esempio importante di queste molecole segnalatrici.
Inoltre, gli acidi grassi agiscono come ligandi per i recettori di acidi grassi liberi (FFAR), che appartengono alla famiglia dei recettori accoppiati a proteine G (GPCR). Gli acidi grassi non esterificati (LCFA) potenziano la secrezione di insulina stimolata dal glucosio. Questo effetto non è dovuto agli acidi grassi stessi, ma alla loro capacità di amplificare l’effetto stimolante del glucosio sulla secrezione di insulina.
Acidi Grassi Saturi, Insaturi e Salute Cardiovascolare
Notoriamente gli acidi grassi saturi sono associati ad un aumentato rischio di aterosclerosi e malattia coronarica. Inizialmente si suggerì un aumentato apporto di acidi grassi polinsaturi come l’Acido Linoleico presente in molti oli (es. olio di mais e di girasole), frutta secca, germe di grano e nella soia. Successivamente si scoprì che l’Acido Oleico (monoinsaturo) presente nell’olio di oliva era in grado di abbassare altrettanto bene i livelli ematici di Colesterolo LD (Ref, Ref).
Tra l’altro è opportuno ricordare che è abbastanza inusuale avere a che fare con pazienti con deficit di Acido Linoleico (ω6) perchè questo è di per sè molto abbondante nei trigliceridi stoccati nelle riserve del nostro organismo. La deficienza di ω6 è più rilevante in pazienti sottoposti ad alimentazione parenterale con preparati che contengono glucosio e insulina. Questi infatti impediscono la mobilizzazione dei grassi di deposito e il conseguente deficit di acidi grassi polinsaturi.
I segni di deficienza del deficit di ω6 riguardano soprattutto la comparsa di pelle ruvida e scagliosa e dermatite.
Una dieta troppo povera in grassi ed eccessivamente ricca in carboidrati conduce ad un maggior rischio di sviluppare malattie croniche. Per i grassi infatti è fornita una Acceptable Macronutrient Distribution Range (detta anche RI - Reference Intake Range) che si attesta intorno al 20%-35% dell’intake calorico giornaliero per soggetti di età superiore ai 4 anni e intorno al 30%-40% per bambini di età compresa tra 1 e 3 anni (Ref, Ref). La FAO/WHO (Ref) raccomandano l’assunzione del 15% di grassi rispetto all’intake calorico totale e il 20% per le donne in età riproduttiva.
Acidi Grassi Trans e Colesterolo
Il colesterolo legato alle lipoproteine LDL è associato ad effetti dannosi per la salute cardiovascolare. Alcune società scientifiche internazionali (come il Dietary Guidelines Advisory Committee) sostengono che il consumo di acidi grassi saturi dovrebbe essere limitato al 10% dell’energia totale per migliorare la salute cardiovascolare e metabolica.
Gli acidi grassi saturi inoltre sopprimono l’attività del recettore LDL aumentandone la produzione mentre i polinsaturi hanno esattamente l’effetto opposto. Sostituire gli acidi grassi saturi con i polinsaturi riduce il rischio di sviluppare malattie cardiovascolare mentre la sostituzione con carboidrati non ha gli stessi benefici e può aumentare il rischio cardiovascolare (Ref).
La lunghezza della catena carboniosa degli acidi grassi saturi influenza i loro effetti fisiopatologici. Lo stearato (16 atomi di C), per esempio, ha un basso effetto sul colesterolo totale mentre l’acido palmitico (18 atomi di C) aumenta il colesterolo LDL.
Gli acidi grassi trans sono quelli che maggiormente abbassano i livelli di colesterolo HDL favorendo l’innalzamento dei livelli di colesterolo LD (Ref).
Il Rapporto ω3/ω6
Gli acidi grassi polinsaturi ω3 e ω6 hanno effetti diversi sui meccanismi biologici. Entrambi sono associati a effetti favorevoli sulla salute umana. Il rapporto ω3/ω6 sembra essere molto rilevante ma anche molto discusso. La rilevanza potrebbe derivare dal fatto che nelle diete del mondo occidentale questo rapporto è sbilanciato a favore di un eccesso di ω6 (il rapporto cioè è basso).
Tra gli acidi grassi polinsaturi il più abbondante è l’Acido Linoleico che viene convertito in Acido Arachidonico. Quest’ultimo può essere però assunto in maniera più abbondante con gli alimenti (in particolare uova, pesce e carne) rispetto alla sintesi endogena.
L’Acido Linoleico è fondamentale nella regolazione dei livelli ematici di LDL e un’assunzione di questo acido grasso pari al 4%-8% dell’energia totale (circa 10-20 gr/giorno per una dieta di 2.000 kcal) (Ref: Le Basi Molecolari della Nutrizione, G. Arienti, Ed. Piccin).
Tabella: Fonti Alimentari e Effetti degli Acidi Grassi
| Tipo di Acido Grasso | Fonti Alimentari Comuni | Effetti sulla Salute |
|---|---|---|
| Acidi Grassi Saturi | Carni grasse, latticini interi, olio di cocco | Aumento del colesterolo LDL, rischio cardiovascolare |
| Acidi Grassi Monoinsaturi (es. Acido Oleico) | Olio d'oliva, avocado, frutta secca | Riduzione del colesterolo LDL |
| Acidi Grassi Polinsaturi (Omega-3 e Omega-6) | Pesce grasso, semi di lino, noci, olio di girasole, olio di mais | Modulazione dell'infiammazione, benefici cardiovascolari |
| Acidi Grassi Trans | Margarina, prodotti da forno industriali, cibi fritti | Aumento del colesterolo LDL, riduzione del colesterolo HDL, rischio cardiovascolare |
Concludiamo con un grafico molto interessante che deriva da questo lavoro che ha esaminato le associazioni tra specifici grassi alimentari e la mortalità totale e specifica per causa con una coorte di 83.349 donne e 42.884 uomini. Lo studio ha concluso che i grassi totali assunti vs. i carboidrati totali assunti sono inversamente associati alla mortalità totale, ossia che una maggiore assunzione di grassi rispetto ai carboidrati è associata a un ridotto rischio di mortalità.
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