Il metabolismo cellulare è l'insieme delle reazioni biochimiche che avvengono nelle cellule; alcune di queste reazioni permettono di ottenere le molecole e l’energia di cui le cellule hanno bisogno. Ogni reazione può essere accelerata da un enzima. La massima produzione di energia nella cellula si ottiene attraverso processi che hanno luogo nei mitocondri, possibili in presenza di ossigeno.
Rompere e Costruire: Catabolismo e Anabolismo
Per metabolismo cellulare si intende l’insieme delle reazioni biochimiche che avvengono all’interno delle cellule. Le reazioni possono essere facilitate dagli enzimi, particolari proteine che funzionano da catalizzatori, rendendo possibile se non accelerando la reazione in cui sono coinvolti.
Gli enzimi legano in maniera altamente specifica uno o più substrati, le molecole coinvolte nella reazione, facilitando così la loro trasformazione nei prodotti della reazione stessa, che sono poi rilasciati dall’enzima. Spesso perché all’interno delle cellule avvengano le trasformazioni molecolari desiderate da un prodotto iniziale a uno finale, occorrono più fasi, ciascuna delle quali può essere catalizzata da un diverso enzima.
In ciascuna di queste fasi, un substrato viene convertito in un prodotto, che a sua volta diventa il substrato per la reazione successiva. Via metabolica, o in inglese pathway metabolico, è l’espressione utilizzata per indicare un insieme di queste reazioni in sequenza. Le cellule sono in grado di controllare le vie metaboliche a seconda dei propri bisogni e ci riescono anche grazie alla regolazione dell’attività degli enzimi stessi.
Sono dette cataboliche quelle vie che permettono la degradazione di molecole complesse. In queste reazioni, le molecole sono trasformate nei loro costituenti (per esempio, dalle proteine si ottengono gli amminoacidi), mentre l’energia viene rilasciata come calore oppure immagazzinata sotto forma di particolari molecole.
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La sintesi di nuove molecole, le macromolecole, avviene attraverso vie definite anaboliche, che possono partire proprio dai prodotti del catabolismo e che per procedere hanno bisogno di energia. Per far sì che le cellule controllino i propri livelli di metaboliti fondamentali e abbiano a disposizione una quantità sufficiente di energia, le vie cataboliche e anaboliche devono essere in equilibrio.
Fonti di Energia: Autotrofi ed Eterotrofi
L’energia non si crea né si distrugge, ma si trasforma. Da dove arriva allora l’energia di cui hanno bisogno le cellule? Nel caso di alcuni tipi di batteri, delle alghe e delle piante la “fonte” è rappresentata dal sole. Nel noto processo di fotosintesi, le cellule catturano l’energia solare e la utilizzano per produrre molecole organiche. Altri organismi, come gli esseri umani, funzionano diversamente e ricavano le molecole organiche dall’alimentazione.
Attraverso la nutrizione gli esseri umani ottengono l’acqua e i nutrienti, quali carboidrati, grassi, proteine, sali e minerali, che vengono se necessario scomposti in prodotti più piccoli, quindi assorbiti nel circolo ematico e recapitati a tessuti e cellule che ne hanno bisogno. L’energia è contenuta nei legami chimici delle molecole dei nutrienti e, attraverso diversi processi, viene trasformata in una forma che le cellule possono utilizzare.
Rilasciata dalla rottura di tali legami, l’energia viene immagazzinata sotto forma di molecole ad alta energia, come l’ATP (adenosina trifosfato), il trasportatore di energia più abbondante nelle cellule.
Respirazione Cellulare: Ciclo di Krebs e Fosforilazione Ossidativa
La respirazione cellulare è un processo mediante il quale le cellule ricavano l’energia dai nutrienti. La degradazione di carboidrati, grassi e proteine converge in una via centrale del metabolismo, il cosiddetto ciclo dell’acido citrico (detto anche ciclo degli acidi tricarbossilici o ciclo di Krebs dal nome del suo scopritore, Hans Krebs).
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Il ciclo dell’acido citrico avviene all’interno dei mitocondri, le centrali energetiche della cellula. A questo ciclo, da cui si formano anidride carbonica e altre importanti molecole, segue la fosforilazione ossidativa, la fase di massima resa in termini di formazione di molecole di ATP, che vede il coinvolgimento della catena di trasporto degli elettroni ed è resa possibile da diverse proteine situate nella membrana interna dei mitocondri. Nell’insieme questo processo consuma ossigeno e produce anche acqua.
Nei diversi passaggi che portano dalla demolizione dei nutrienti al ciclo di Krebs, ha un ruolo importante una particolare molecola, chiamata acetilcoenzima A. La sua formazione a partire dal glucosio inizia nel citoplasma della cellula con la glicolisi, una via metabolica che non necessita di ossigeno e in cui da una molecola di glucosio si formano due molecole di piruvato, con un guadagno netto di due molecole di ATP, un numero decisamente inferiore rispetto alla fosforilazione ossidativa, e altre molecole. Il piruvato è poi trasportato nei mitocondri e convertito nell’acetilcoenzima A, che entra così nel ciclo di Krebs.
Controllo dell'Energia e Disponibilità di Ossigeno
La trasformazione dell’energia chimica in una forma utile alle cellule viene regolata tramite diverse modalità. Per esempio, le cellule possono rispondere a certi segnali o non possedere alcuni organuli (come i globuli rossi, che non hanno mitocondri). Centrale è la disponibilità di ossigeno.
In condizioni di assenza o di bassi livelli di ossigeno, il piruvato prodotto dalla glicolisi potrà avere un diverso destino: invece di entrare nei mitocondri, resterà nel citoplasma dove, grazie al coinvolgimento di un particolare enzima, si produrrà il lattato (o acido lattico). Si noti che, quando le cellule muscolari fanno affidamento sulla glicolisi per la produzione di energia a causa della bassa disponibilità di ossigeno, è proprio l’accumulo di questo prodotto che provoca la caratteristica sensazione di dolore.
Vie Metaboliche e Integrazione Funzionale
Le trasformazioni chimiche del mondo vivente avvengono per piccole tappe ciascuna delle quali è catalizzata da un enzima. Gli enzimi sono le unità catalitiche del metabolismo; sono catalizzatori molto efficaci, ma la loro specificità limita il loro campo d'azione. Le vie anaboliche e cataboliche quindi risultano costituite da serie di enzimi che funzionano in sequenza catalizzando reazioni consecutive legate da intermedi comuni, così che il prodotto del primo enzima diviene il substrato del secondo e così via.
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In questa sezione esploreremo le basi biochimiche sulle quali nasce l’integrazione funzionale Vital Program®. Innanzitutto, definiamo l’impostazione basilare della nostra integrazione, che è l’unità funzionale di base del nostro organismo: la cellula. Lo studio delle cellule, con il loro metabolismo energetico e le loro vie metaboliche principali, ci consente di porre le basi della nostra integrazione funzionale, dove ogni singolo nutriente impiegato nelle formulazioni è parte di un processo metabolico vitale.
Esamineremo gli aspetti fondamentali dell'integrazione funzionale, definendo i principali bersagli biochimici essenziali per la vita: metabolismo energetico; metilazione; solforazione; matrice extracellulare; stress ossidativo; barriera intestinale; microbiota.
La scelta di fondare l’integrazione funzionale partendo dalle cellule si fonda su un principio cardine della biologia molecolare, secondo il quale ogni processo vitale, fisiologico e omeostatico, si traduce in reazioni biochimiche che avvengono proprio all’interno delle nostre cellule. Una comprensione profonda dei principali processi cellulari costituisce per Vital Program la base per l'elaborazione di strategie di integrazione che non solo ne supportino il metabolismo, ma che siano anche in grado di fornire all’organismo tutto ciò che è necessario per il mantenimento della salute globale.
La cellula può essere definita come un gigantesco laboratorio biochimico, dove ogni istante della nostra vita avvengono migliaia di reazioni biochimiche essenziali per la vita. Queste reazioni non sono casuali, ma sono finemente regolate e seguono un preciso ordine metabolico: una vera e propria “mappa” di reazioni che vedono coinvolti substrati specifici e cofattori per il corretto svolgimento.
Le nostre cellule sono in grado di demolire ciò che mangiamo per ottenere l’energia necessaria per sopravvivere, sintetizzare proteine, lipidi, acidi nucleici e altri componenti essenziali attraverso una serie di reazioni interconnesse. Nel grande e complesso laboratorio della cellula, gli enzimi sono degli “operai” specializzati, che adempiono la maggior parte delle trasformazioni necessarie per la vita. Tecnicamente vengono definiti catalizzatori biologici. Un enzima è una sostanza che accelera una reazione biochimica che in condizioni normali non avverrebbe mai (o quasi). Senza enzimi, le reazioni metaboliche sarebbero troppo lente per sostenere le funzioni vitali, e la vita sarebbe impossibile.
La funzione degli enzimi dipende in gran parte dalla presenza di elementi definiti cofattori, che possiamo intenderli come la “regione attiva” dell’enzima, grazie alla quale la reazione biochimica effettivamente avviene. Molti di questi cofattori sono proprio i micronutrienti: vitamine e minerali, che l'organismo non è in grado di sintetizzare autonomamente, per cui è necessaria l'assunzione attraverso la dieta o l’integrazione.
Le vitamine del gruppo B, ad esempio, agiscono come coenzimi in numerose vie metaboliche del metabolismo energetico (produzione di ATP) e non solo. Parimenti, i cofattori minerali, sono essenziali per numerosi enzimi del metabolismo cellulare.
Nell’integrazione funzionale Vital Program i nutraceutici rivestono un ruolo centrale. Questi composti biologicamente attivi, derivati da fonti alimentari e botaniche, sono selezionati con cura per garantire le normali funzioni cellulari, promuovendo il benessere della persona. Le vitamine, i cofattori minerali e i nutraceutici fenolici estratti dalle piante, sono gli elementi che compongono i nostri integratori funzionali.
Vitamine Essenziali
- Vitamine del Gruppo B: Fondamentali per la produzione di bioenergia cellulare e la sintesi di sostanze vitali.
- Vitamina C: Antiossidante che neutralizza le specie reattive dell'ossigeno (ROS) e riduce lo stress ossidativo.
- Vitamina D: Modula l'espressione di geni coinvolti nella risposta immunitaria e interviene nella regolazione della funzione muscolare e cardiovascolare.
- Vitamina E: Potente antiossidante liposolubile che protegge le membrane cellulari dai radicali liberi.
- Betacarotene: Carotenoide con proprietà antiossidanti, precursore della vitamina A.
Cofattori Minerali
- Magnesio: Coinvolto in oltre 300 reazioni enzimatiche.
- Zinco: Importante per la funzione immunitaria e la sintesi proteica.
- Selenio: Ruolo importante nella protezione antiossidante e nella modulazione della funzione tiroidea.
- Rame: Cofattore per la sintesi del collagene e dell'elastina.
- Manganese: Minerale essenziale coinvolto in molte reazioni enzimatiche.
Amminoacidi
Gli amminoacidi sono definiti "i mattoni" che compongono le proteine, che ne determinano la struttura, la funzione e la regolazione. Sono coinvolti in numerosi processi biologici, come la sintesi proteica, la produzione di ormoni, di neurotrasmettitori, nel mantenimento della funzione immunitaria e come costituenti del tessuto connettivo.
Esistono 20 amminoacidi principali, di cui 9 sono definiti "essenziali", in quanto il nostro corpo non è in grado di sintetizzarli autonomamente e vanno assunti attraverso la dieta. Gli amminoacidi svolgono anche un ruolo chiave nel metabolismo energetico e fungono da substrato per la produzione di numerose molecole vitali per la cellula.
Nutraceutici Fenolici (polifenoli e flavonoidi)
Gli estratti vegetali ricchi di polifenoli, come il resveratrolo, la quercetina e il te verde, godono di proprietà antiossidanti, antinfiammatorie e modulatorie.
Vital Program® adotta un approccio biochimico all'integrazione, puntando su processi cellulari universali, come il metabolismo energetico, le vie metaboliche come la metilazione, la stabilità della matrice extracellulare, la modulazione cellulare ed il controllo dello stress ossidativo. Tutto questo lo facciamo attraverso integrazioni complesse di micronutrienti, amminoacidi e nutraceutici fenolici. L'approccio mira sostanzialmente a fornire alle cellule tutto ciò di cui esse necessitano per il mantenimento di tutti questi processi, sulla base di solide evidenze scientifiche.
Ogni cellula, indipendentemente dal tessuto o organo che compone, necessita di bioenergia per poter vivere. Per questo motivo il nostro target primario dell'integrazione funzionale è il metabolismo energetico, ovvero assicurarsi che le nostre cellule abbiano tutto ciò che occorre per produrre bioenergia sotto forma di ATP nei mitocondri.
L'adenosina trifosfato (ATP) è la moneta di scambio energetico delle nostre cellule, essenziale per ogni funzione vitale. La metilazione è un processo biochimico essenziale che vede coinvolto il metabolismo dell'omocisteina, della metionina e della cisteina. È un processo "madre", dal quale le cellule ottengono ciò che è necessario per la loro replicazione, come pure la produzione e lo smaltimento di sostanze importanti per la vita.
La matrice extracellulare (MEC) è un altro punto cardine dell'integrazione funzionale Vital Program. Recenti ricerche scientifiche hanno evidenziato il ruolo della matrice extracellulare non solo nel sostegno fisico, ma anche nella modulazione della segnalazione cellulare, inclusi i meccanismi universali dell'infiammazione e della digestione cronica del collagene. Per noi di Vital Program l'integrità dei tessuti connettivi è fondamentale per il mantenimento dello stato di salute.
Lo stress ossidativo è una condizione in cui l'equilibrio tra la produzione di specie reattive dell'ossigeno (ROS) e la capacità antiossidante della cellula viene compromesso, portando ad un aumentato fabbisogno delle riserve antiossidanti. Se tale equilibrio non viene ripristinato, i danni alle strutture cellulari possono sfociare in disturbi degenerativi cronici, che possono interessare diversi organi o tessuti.
Il target della disbiosi intestinale è affrontato da Vital Program con un approccio innovativo che vede un trattamento particolare degli oli essenziali, affinché quest'ultimi possano giungere nell'intestino superando l'azione digestiva. Gli oli essenziali, con i loro composti bioattivi, combattono efficacemente gli agenti patogeni come batteri e funghi. Nello specifico questi oli sono in grado di: "rompere" la struttura delle membrane cellulari di diversi batteri e funghi; inibire le loro funzioni enzimatiche; indurre stress ossidativo cellulare; preservare i batteri cosiddetti "buoni".
| Processo | Descrizione | Molecole Chiave |
|---|---|---|
| Glicolisi | Scissione del glucosio in piruvato | Glucosio, Piruvato, ATP, NADH |
| Ciclo di Krebs | Ossidazione dell'acetil-CoA | Acetil-CoA, ATP, NADH, FADH2, CO2 |
| Fosforilazione Ossidativa | Produzione di ATP tramite catena di trasporto degli elettroni | NADH, FADH2, O2, ATP, H2O |
| Fotosintesi | Produzione di glucosio da CO2 e H2O utilizzando energia solare | CO2, H2O, Glucosio, O2, ATP, NADPH |
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