I diversi alimenti si distinguono tra loro per la composizione in principi nutritivi e possono svolgere tre tipi di funzioni distinte all’interno dell’organismo: energetica, plastica e regolatrice.
Quando il corpo trae energia dagli alimenti, la funzione svolta da essi è di tipo energetico. Quando ricava l’energia necessaria per rinnovare cellule e tessuti è di tipo plastico. Quando vengono usati per regolare lo svolgimento delle sue funzioni il tipo è regolatore.
L’alimentazione è equilibrata quando comprende alimenti che permettono al corpo di assumere tutti i principi nutritivi di cui necessita. Analizziamo le tre funzioni nutrizionali degli alimenti, risalendo alle tipologie di cibo in cui sono facilmente rintracciabili.
Funzione Plastica: Costruzione e Mantenimento dei Tessuti
La funzione plastica permette all’organismo di assumere le sostanze indispensabili al proprio sviluppo: per la crescita, nei primi anni di vita, per il mantenimento dei tessuti, nell’età adulta.
Le proteine, a differenza dei glucidi, hanno funzione plastica, ossia servono a fornire le basi per la costruzione di nuovi tessuti.
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Se questa funzione non è supportata adeguatamente, possono verificarsi tremore muscolare, indebolimento del sistema immunitario, minore resistenza alle infezioni e debolezza.
Alimenti Ricchi di Proteine e Minerali Essenziali
Gli alimenti che supportano la funzione plastica includono:
- Proteine: Carni e frattaglie, pesci, molluschi, crostacei, cereali, uova, latte e derivati, legumi secchi, semi.
- Minerali:
- Calcio (Formaggi, alcuni pesci, latte, legumi secchi, frutta oleosa, alcuni ortaggi)
- Fosforo (Cereali integrali, carni pesce, latte e formaggi, legumi, uova)
- Ferro (Frattaglie, molluschi, legumi secchi, tuorlo, cereali integrali, alcuni ortaggi, carni)
Gli Aminoacidi: Mattoni delle Proteine
I mattoncini che formano le proteine si chiamano aminoacidi. In natura esistono 20 tipi diversi di aminoacidi, 8 si dicono aminoacidi essenziali e 12 aminoacidi non essenziali. Nell’adulto gli aminoacidi essenziali (AAE) sono 8, ma sono 10 nel bambino.
Il nostro organismo non è capace di prodursi gli aminoacidi essenziali e pertanto deve assumerli con l’alimentazione. Quelli essenziali si trovano negli alimenti di origine animale (es. carne, pesce, latte e formaggi, uova, yogurt e ricotta), mentre quelli non essenziali si trovano ovunque negli alimenti.
Il termine essenziali sta ad indicare l'incapacità dell'organismo di sintetizzare questi aminoacidi a partire da altri aminoacidi tramite trasformazioni biochimiche. Gli alimenti di origine animale hanno il profilo amminoacidico migliore perché generalmente presentano tutti gli aminoacidi essenziali in buone quantità e nel rapporto più simile alle proteine umane.
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A differenza di questi, gli alimenti di origine vegetale presentano solitamente carenze di uno o più aminoacidi essenziali. Tuttavia queste mancanze possono essere superate attraverso giuste alternanze alimentari, ad esempio cereali e leguminose - un tempo si credeva che fosse necessario associarli nello stesso pasto; oggi sappiamo che è sufficiente alternarli con regolarità.
Valore Biologico delle Proteine
Per valore biologico (VB) si intende la ricchezza in aminoacidi essenziali di una data proteina. Se una proteina al suo interno presenta TUTTI gli 8 AAE in quantità nutrizionalmente rilevante si chiamerà proteina ad alto valore biologico. Quelle che non risultano ben equilibrate in A.A.E. poiché uno o più di essi non sono presenti in quantità significative ai fini nutrizionali si chiamano proteine a medio valore biologico. Sono dette proteine a basso valore biologico quelle che non contengono uno o più A.A.E.
Le proteine ad alto valore biologico si trovano in tutti gli alimenti di origine animale! Le proteine a medio valore biologico sono contenute nei legumi (ad eccezione della soia) e nel lievito di birra, mentre le proteine a basso valore biologico sono presenti nei cereali, nella frutta e nella verdura.
Il criterio usato per valutare la "qualità" delle proteine è detto Valore Biologico.
Struttura e Funzioni delle Proteine
Per parlare di proteine vere e proprie dobbiamo partire da almeno da 50 aminoacidi messi in fila. Ad esempio l’insulina è una proteina ormonale formata da 2 catene proteiche, una fatta da 21 e l’altra formata da 30 AA (AA=aminoacidi).
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Le proteine sono (dopo l’acqua) le molecole biologiche più abbondanti nel corpo umano e in tutti gli organismi viventi; si trovano in tutte le cellule e costituiscono almeno il 50% del loro peso secco. Le proteine sono formate da lunghe sequenze di amminoacidi (l'unità costitutiva della proteina), che si uniscono l'uno all'altro attraverso particolari legami, detti peptidici, a formare delle lunghe catene (catene polipeptidiche). La precisa sequenza degli amminoacidi nelle catene determina la forma e la funzione della proteina.
Le proteine possono essere formate da una catena unica, oppure da due o più catene strettamente associate tra loro, e spesso unite da legami trasversali. Ciascuna catena ha una struttura e una disposizione tridimensionale che rappresenta la sua forma specifica: come un "nastro" assume certe “pieghe” o conformazioni (ad elica, a globo, a foglietto ripiegato) e, combinandosi con altre catene, può generare strutture più elaborate.
La formazione di un legame peptidico prevede la condensazione di due AA con produzione di una molecola d'acqua e formazione di un legame amminico. Questo legame covalente (molto stabile) si forma tra il gruppo carbossilico (-COOH) di un AA ed il gruppo amminico (-NH2) dell'AA adiacente nella catena peptidica in crescita. In realtà gli AA non si susseguono in maniera lineare ma, in uno spazio tridimensionale, si dispongono secondo un andamento a fisarmonica (struttura betafoglietto) o secondo spirali (alfaelica).
Funzioni Regolatrici ed Energetiche delle Proteine
Ma forse la funzione più importante delle proteine è quella regolatrice ed energetica svolta dagli enzimi, che agiscono accelerando le reazioni biologiche e trasformando reazioni lente in processi più veloci, con richieste energetiche più basse: agiscono quindi da catalizzatori. Gli enzimi si combinano con una sostanza specifica (detta substrato) che possiede una forma esattamente complementare alla parte di enzima in cui avvengono le reazioni (sito attivo). L'enzima non viene modificato né consumato dalla reazione, per cui alla fine di una reazione è pronto per la molecola di substrato successiva. Ne bastano, quindi, piccole quantità per controllare reazioni di un gran numero di molecole.
L'attività enzimatica può essere influenzata da altre molecole. Esistono, infatti, sostanze in grado di inibirla e anche molecole in grado di attivare un enzima, aumentandone l'attività (molti farmaci e sostanze tossiche sono inibitori o attivatori enzimatici). Un esempio tipico sono i gas nervini, che inibiscono un enzima, l'acetilcolinesterasi, che non rimuove più l’acetilcolina, una sostanza che permette la trasmissione degli impulsi dal sistema nervoso al muscolo.
Le proteine hanno in particolari condizioni anche funzione energetica, ma in un'alimentazione bilanciata questo ruolo è secondario. Ossidando un grammo di proteine si sviluppa un calore medio di 5,65 kcal. Normalmente viene assorbito il 92 % delle proteine introdotte con la dieta (il 97 % di quelle animali ed il 78 % di quelle vegetali).
Fabbisogno Proteico Giornaliero
In genere bisognerebbe coprire dal 10 al 15% del fabbisogno calorico giornaliero mangiando proteine. A differenza di quanto succede per i glucidi, nel nostro organismo non esiste una qualche forma di deposito proteico, per cui i protidi vanno assunti (anche se in quantità più basse rispetto ai glucidi) OGNI GIORNO. Altrimenti l’organismo non sa dove andare a recuperarli. Devono pertanto essere forniti dall'alimentazione, tramite gli alimenti contenenti proteine di alto valore biologico (VB).
I nutrizionisti consigliano ai soggetti adulti sedentari di assumere una quantità di proteine pari a 0,8-1,2 g di proteine per kg di peso corporeo fisiologico. In adolescenza sono indispensabili 1,5 g / kg. Le gravide richiedono poco più del normale. Per gli atleti di forza, questa raccomandazione può raggiungere il doppio - mentre gli sportivi di endurance hanno un fabbisogno vicino (o poco superiore) al limite massimo per le persone comuni.
Esistono casi particolari, come il malassorbimento cronico in terza età, nei quali può essere necessario aumentare la dose normale. Queste proteine dovrebbero derivare per i 2/3 da prodotti di origine animale e per 1/3 da prodotti di origine vegetale.
Proteine e Massa Muscolare
Per quanto riguarda le proteine per la massa muscolare, ribadendo il concetto del maggior turnover proteico e fabbisogno di AA degli sportivi, soprattutto in termini di AAE e BCAA, dobbiamo anche specificare che le attività di muscolazione si distinguono per una ancora superiore necessità di substrato plastico rispetto alle attività aerobiche. Questo non solo a scopo anti-catabolico, ma anche con finalità di ipertrofia - crescita del ventre muscolare, soprattutto in sezione trasversa.
Una generosa disponibilità di AA da proteine alimentari permette, nel minor tempo utile, non solo di ricostruire i tessuti muscolari danneggiati, ma anche di rimpiazzare elementi comunque importantissimi come: ormoni, enzimi, segnalatori, canali di membrana, matrici di vario genere ecc.
Essendo composto per lo più da proteine, quello muscolare è il tessuto più “avido” di AA proteosintetici. Determinare “quanto” sia più elevato rispetto ad un sedentario rimane abbastanza complicato. L’International Society of Sports Nutrition (ISSN) consiglia 1,4-2,0 g/kg/die. Le RDA invece, suggeriscono 1,6-1,7 g/kg/die.
In una dieta ipercalorica il fabbisogno proteico cala. Circa 1,6-2,4 g/kg/die di peso reale sarebbero sufficienti. Tuttavia, usare le proteine per colmare il surplus di energia consente fino a 3,3 g/ kg/die consente di accumulare meno adipe. In termini percentuali sulle calorie totali, contestualizzato in una dieta ipercalorica, il fabbisogno proteico sarebbe compreso tra 25-30% kcal/die - aumenta quando le calorie scendono. In caso di dieta dimagrante, il fabbisogno proteico aumenta al diminuire delle calorie - e, come abbiamo visto, ancor di più se si pratica attività fisica.
Proteine per Anziani
Anche gli anziani possono trarre un vantaggio dell’aumento della quota proteica rispetto alle linee guida dedicate alla popolazione generale. Mentre il primo consiste in un declino funzionale digestivo fisiologicamente contemplabile al quale ci si può opporre solo con un maggior apporto proteico totale - perchè dovuto all’invecchiamento - la resistenza anabolica può essere contrastata efficacemente grazie all’attività fisica di potenziamento che, come sappiamo, mantiene attivi i processi di ricostruzione muscolare.
La RDA per le proteine riferite agli adulti > 50 anni è la stessa degli adulti più giovani: 0,8 g/kg/die. Tuttavia, alcuni dati suggeriscono che un coefficiente di 1,2-1,5 g/kg/die sarebbe più appropriato nell’ottica di maggior conservazione della massa muscolare dell’anziano. È stato anche dimostrato che raddoppiando l’assunzione di proteine da 0,8 a 1,6 g/kg/die si può ottenere un aumento della massa magra in questo genere di popolazione. Anche un piccolo aumento dell’assunzione di proteine da 1,0 a 1,3 g/kg/die presenta dei benefici, seppur minori rispetto ai precedenti. Tuttavia, come abbiamo visto in precedenza per gli adulti sani, la RDA tradizionale potrebbe non essere sufficiente.
Proteine in Gravidanza e Allattamento
Come non parlare dei soggetti in accrescimento. Sul piano fisiologico, lo sviluppo è la condizione che richiede il maggior apporto proteico in assoluto - con esclusione di certe attività atletiche di élite. L’allattamento e soprattutto la gravidanza sono condizioni fisiologiche speciali che sottopongono l’organismo femminile ad un maggior impegno metabolico. Come anticipato sopra, entrambe necessitano di un aumento - seppur contenuto - dell’intake proteico nella dieta.
Per alcuni enti di ricerca, l’apporto consigliabile alle donne incinte dovrebbe essere di circa 1,66 g/kg/die durante la prima fase di gestazione (settimane 11-20) e 1,77 g/kg/die durante la tarda gestazione (settimane 32-38). Questo effetto è, ovviamente, più pronunciato nelle donne denutrite rispetto alle donne eunutrite (o normonutrite).
La lattazione è una priorità per l’organismo femminile, il che significa che è “quasi” del tutto dieta-indipendente. Basandosi sul fabbisogno proteico degli adulti corretto per la secrezione di latte, la RDA per le nutrici è fissata a 1,3 g/kg/die. Tuttavia, uno studio ha riportato che il 50% di nutrici alimentate con 1,5 g/kg/die di proteine ha un bilancio azotato negativo.
Proteine per Vegetariani e Vegani
Vegetariani e vegani hanno lo stesso fabbisogno proteico degli onnivori, anche se l’apporto consigliato può essere leggermente superiore. Per i latto-ovo-vegetariani il rischio è invece inferiore, a patto ovviamente che si scelgano i prodotti giusti, la frequenza e le porzioni adeguate.
C’è da dire che il valore biologico (VB), ovvero la quantità e il rapporto di EAA, delle proteine di origine vegetale è mediamente inferiore. Inoltre, se fino a poco tempo fa si pensava che per garantire la completezza del VB fosse necessario compensare le proteine incomplete nello stesso pasto, oggi sappiamo che il turnover proteico e la proteosintesi possono essere garantite anche distribuendo gli EAA in un arco di tempo superiore.
Per di più, come abbiamo visto sul paragrafo della TID, le proteine di origine vegetale sono meno digeribili rispetto a quelle animali (60-80% VS 90%).
Quando Assumere le Proteine
La distribuzione di proteine alimentari nell’arco della giornata ha un ruolo secondario rispetto alla quantità. Questo perché l’organismo è, fortunatamente, abbastanza “intelligente” nella gestione dei substrati a disposizione.
Ricorda comunque che anche l’eccesso proteico può determinare liposintesi e deposito adiposo; meglio dunque non concentrarle eccessivamente, distribuendole uniformemente nell’arco delle 24 ore in misura di 20-40 g per volta. Attenzione, non parliamo di porzione alimentare, ma di macronutriente peptidico complessivo; 100 g di petto di pollo ad esempio, contengono poco più di 20 g di proteine.
Oltrepassando la soglia dei 40 g, a meno che non provengano da integratori alimentari, non c’è nulla da temere. Si è infatti visto che, nel caso, i livelli di AA circolanti rimarrebbero semplicemente più elevati nel tempo.
Sappiamo che per massimizzare la sintesi proteica muscolare bisognerebbe garantire 700 - 3000 mg di leucina. Ciò non costituisce quasi mai un limite, perché ben presenti in soli 15-20 g di proteine ad alto VB (latte, uova, carne, pesce, soia ecc.).
Le Proteine Fanno Male?
Forse spesso hai sentito dire che le proteine siano dannose per la salute dei reni, delle ossa o che siano causa del cancro. Le proteine non fanno male ai reni del soggetto sano. Ciò che può avvenire in condizioni di dieta iperproteica è che il rene aumenti la filtrazione glomerulare adattandosi fisiologicamente.
Aumentano invece i rischi per i soggetti con insufficienza renale, epatica o altre patologie degli stessi organi - oppure, ovviamente, per chi ha un solo rene (solitamente, a seguito di nefrectomia). Questa è una delle ragioni per le quali è sconsigliabile applicare le diete iperproteiche in ambito clinico.
Le proteine non fanno male allo scheletro. Come spiegato sopra, sono proprio le proteine a comporre la matrice strutturale e organizzativa di idrossiapatite tipica delle ossa. Anzi, per dire il vero ne costituiscono una gran parte. In realtà, il metabolismo del calcio è finemente regolato a livello ormonale (soprattutto dalla vitamina D). Normalmente infatti, solo una minor parte del calcio alimentare viene assorbito dall’intestino, processo appunto modulato sulla base condizione metabolica. Se la calcemia tende a diminuire, l’assorbimento aumenta e viceversa.
Le proteine non fanno venire il cancro. È vero che tendono ad aumentare i livelli di IGF-1 entro i parametri fisiologici, ma la relazione tra somatomedina e cancerogenesi è poco chiara. Diverso è se consideriamo la natura chimica di certi alimenti proteici, in particolare quelli di origine animale. A scanso di equivoci comunque, sottolineiamo che anche in tal caso non sono i peptidi in essi contenuti i responsabili, bensì certi residui metabolici e catabolici.
Tra questi ultimi (residui non solo da proteine) ricordiamo l’acido solfidrico o idrogeno solforato o solfuro diidrogeno (H2S) - provenienti dalle proteine - acrilamide, acroleina, formaldeide, perossidi e radicali liberi - dai carboidrati e dai grassi.
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