Studio del Metabolismo: Definizione e Importanza

Si sente spesso parlare di metabolismo in riferimento a salute, peso e alimentazione. Può essere alto o basso, lento o veloce, ma cosa significa esattamente? L’obiettivo di questo articolo è di descrivere che cos’è il metabolismo, come si organizza e perché l’analisi del metabolismo offre un quadro approfondito del funzionamento dell’organismo.

Definizione di Metabolismo

Per definizione il metabolismo racchiude l’insieme delle reazioni bio-chimiche che avvengono ogniqualvolta una molecola venga spezzata, trasformata o sintetizzata. Le sostanze che assumiamo con il cibo e l’ossigeno dell’aria che respiriamo vengono trasformati dalle cellule del nostro organismo in energia e nuovo materiale di ricambio, indispensabili per svolgere le attività del corpo e per mantenerlo in buone condizioni di salute. Un ruolo chiave di queste reazioni è svolto dai cosiddetti enzimi, che sono proteine speciali in grado di rendere possibile la trasformazione stesse delle molecole, dette per l’appunto metaboliti. È importante avere in mente che all’interno delle cellule niente è statico, al contrario vi è un traffico incessante di molecole in ingresso, in uscita oppure in continua trasformazione. Tutto ciò al fine di garantire i processi biologici, fisiologici ed in generale la vita così come la conosciamo.

Il metabolismo è un processo attraverso il quale il nostro corpo converte in energia ciò che mangiamo e beviamo. Energia di cui abbiamo bisogno non solo per muoverci, ma anche per garantire il dispendio energetico necessario a tutte le funzioni metaboliche vitali (metabolismo basale) come la respirazione, la circolazione del sangue o la riparazione delle cellule. Al metabolismo basale dobbiamo aggiungere il metabolismo energetico, determinato dal movimento e dall’attività fisica che compiamo ogni giorno, e dalla termogenesi indotta dagli alimenti.

Il metabolismo può essere “veloce” (alto) e trasformare più velocemente il cibo che mangiamo in energia, o “lento” (basso), impiegando più tempo per riuscire a farlo. Il metabolismo di un soggetto è dato dalla somma del metabolismo basale, dalla termogenesi dieta-indotta (l’energia che si sviluppa nei processi digestivi), e dall’attività fisica.

Le Quattro Funzioni Principali del Metabolismo

Il metabolismo ha quattro funzioni principali:

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1. Ricava energia chimica dalla demolizione delle sostanze nutritive ricche di energia; ciò avviene tramite il catabolismo, fase metabolica nella quale molecole grandi e complesse (carboidrati, lipidi e proteine) sono trasformate in composti più semplici (per es. glucosio, acido lattico, anidride carbonica, ammoniaca), scindendo legami chimici tramite reazioni di ossidazione che liberano energia, conservata come ATP (per es. glicolisi, ossidazione degli acidi grassi).
2. Sintetizzare i precursori delle biomolecole (amminoacidi, nucleotidi, acidi grassi, ecc.).
3. Combinare questi precursori, attraverso una fase metabolica detta anabolismo, formando nuovi legami chimici per sintetizzare molecole grandi e complesse, come le proteine e gli acidi nucleici attraverso reazioni di riduzione che richiedono energia.
4. Degradare le biomolecole che non sono più utilizzate dalla cellula.

L’insieme dei processi catabolici e anabolici costituisce il m. intermedio. Alcune vie metaboliche comprendono sia processi di degradazione sia di sintesi: sono le vie amfiboliche, come per es., il ciclo di Krebs (o dell’acido citrico).

Catabolismo e Anabolismo

Ogni cellula è in pratica una formidabile fabbrica che produce energia e che provvede ad assolvere a un complesso di funzioni fisiologiche essenziali, come la crescita, il mantenimento delle strutture organiche e la loro riparazione, la secrezione, la contrazione muscolare, la riproduzione, la difesa immunitaria...

• il catabolismo, ovvero il processo attraverso il quale le grandi strutture molecolari vengono convertite in sostanze più elementari liberando energia; così, i lipidi vengono scissi in acidi grassi e glicerolo, i carboidrati in semplici molecole di glucosio e le proteine in aminoacidi.
• l’anabolismo rappresenta il tragitto inverso: le più piccole molecole vengono convertite in complessi macromolecolari (momento che richiede e impiega energia). È la fase sintetica del metabolismo, quella che consente la costruzione di nuove strutture organiche e lo svolgimento di mille altre funzioni cellulari, sfruttando l’energia derivante da una sorta di “barretta energetica” - l’ATP (adenosina trifosfato) prodotto dai mitocondri - che la cellula “spezza” per le proprie esigenze anaboliche.

Metabolismo Basale

Il m. basale rappresenta la quantità di energia minima necessaria per mantenere i processi vitali dell’organismo. È, in buona sostanza, il lavoro svolto dalla macchina metabolica umana per garantire il mantenimento delle funzioni vitali in condizioni basali, a digiuno e a riposo.

Non sempre è possibile misurare il metabolismo, e in questi casi si possono utilizzare delle formule specifiche, o determinati modelli matematici per predire o meglio calcolare il metabolismo basale, e ricavare dunque una stima approssimativa del fabbisogno calorico.

• Citiamo poi l’equazione di Harris e Benedict: risalente al 1919, poi revisionata e affinata nel 1984, tiene conto del sesso, del peso, dell’altezza e dell’età del soggetto.

Nel 1981 la FAO (l'Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura) e l'Organizzazione Mondiale della Sanità hanno stabilito, attraverso il lavoro di una commissione internazionale di esperti, il fabbisogno energetico umano, identificando nell'età e nelle differenze di genere gli elementi basilari per calcolare il fabbisogno individuale energetico. Tuttavia, nel corso degli anni, sono stati sviluppati numerosi altri modelli ed equazioni basati su svariati dati e campioni di popolazione.

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Vie Metaboliche

Ogni via metabolica si compone di più tappe, ognuna delle quali è compiuta da un enzima specifico. Le vie metaboliche sono strutturate in modo che il prodotto di una reazione sia il substrato di quella successiva e sono controllate da fattori genetici, endocrini e nervosi.

Si può rappresentare l’insieme delle reazioni metaboliche con un disegno che ricorda quello di un albero. Scendendo dalle foglie alle radici, seguiremo il cammino delle reazioni cataboliche, mentre risalendo dalle radici alle foglie faremo il percorso delle reazioni anaboliche. Lo scopo delle vie cataboliche è di liberare energia e materiale di base per costruire tutte le molecole che servono alle cellule del nostro organismo, seguendo percorsi chimici ‘in discesa’ rispetto alla struttura dell’albero che consentono di andare facilmente da un punto all’altro senza fatica. Le vie anaboliche sono, al contrario, processi chimici ‘in salita’, dove le grandi molecole vengono costruite con assorbimento di energia.

Le reazioni chimiche che compongono le vie cataboliche e anaboliche sono molti milioni. Come fa la cellula a controllare che tutto avvenga nel modo giusto? Le reazioni metaboliche sono collegate tra loro: il prodotto di una prima reazione è il substrato, cioè il materiale di partenza, della seconda reazione e così via per tutte le reazioni che seguono quella via metabolica. Inoltre, le vie metaboliche possono essere controllate regolando l’attività degli enzimi.

In alcuni casi, quando ha raggiunto una certa concentrazione il prodotto di una reazione può inibire, vale a dire bloccare, l’attività dell’enzima responsabile della reazione precedente: in questo modo una determinata sostanza regola la propria sintesi (con un meccanismo omeostatico) evitando che si raggiungano concentrazioni troppo elevate, dannose o comunque non necessarie alla cellula. In terzo luogo, il prodotto finale di una reazione può attivare o inibire un enzima di altre vie metaboliche, consentendo una regolazione coordinata di più catene di reazioni. Infine le reazioni non avvengono tutte nella stessa zona della cellula, ma in spazi diversi e ben delimitati, come l’interno di organelli specializzati (per esempio, mitocondri e ribosomi).

Malattie Metaboliche

Le malattie metaboliche sono disordini ereditari determinati da difetti genetici che, alterando la produzione degli enzimi specifici, comportano dei deficit nella catena metabolica; questi si manifestano, per es., con l’accumulo nell’organismo di un metabolita. Esistono malattie del m. dei carboidrati, dei lipidi, dei glicosamminoglicani, malattie di alterato m. degli amminoacidi, delle purine e delle pirimidine, e così via.

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Analisi del Metabolismo

Per una valutazione accurata di ciò che avviene nelle cellule va da sé che occorre un’analisi scientifica e dettagliata di indicatori validi. In particolare il test del metabolismo effettuabile presso il nostro Centro si basa sul dosaggio degli acidi organici, i quali sono sostanze che rispecchiano il metabolismo delle cellule e dei loro sub-organelli (es. mitocondri). Queste molecole sono presenti ovunque nel corpo, ma possono essere analizzate nel sangue oppure nelle urine dopo essere state escrete dai reni. Gli acidi organici sono prodotti delle reazioni metaboliche delle nostre cellule e di quelle dei microrganismi che risiedono naturalmente nel nostro corpo. I livelli di queste sostanze sono influenzati dallo stile di vita (es. sonno, droghe, stress), dall’alimentazione e dall’attività fisica, così come da fattori genetici e dalla presenza di patologie.

Metabolismo Lento: Prevenzione

Prima di iniziare occorre fare una doverosa puntualizzazione: una diagnosi di "metabolismo lento", così come la prescrizione di terapie che prevedano il trattamento e la cura di vere e proprie malattie metaboliche attraverso farmaci, devono sempre essere subordinate a visite ed esami eseguiti da medici dei professionisti dei settori alimentare e nutrizionale. Detto ciò, non mancano tuttavia buone pratiche e abitudini, che è opportuno conoscere e seguire per migliorare la qualità della propria vita. Eccone alcuni.

Evitare Digiuni e Diete Drastiche

Spesso si è indotti a credere che, per perdere peso o mantenere la forma fisica faticosamente conquistata, sia necessario ridurre drasticamente - se non, addirittura, annullare - l'apporto calorico giornaliero, nell'errata convinzione che tra quest'ultimo e il peso corporeo vi sia un rapporto di causa-effetto quasi meccanico. Certo, è pur vero che diete e abitudini alimentari che prevedono un ridotto apporto calorico consentono di perdere, almeno nei primi tempi, una discreta quantità di peso, ma, a lungo andare, rischiano di intaccare il metabolismo producendo danni anche seri. Infatti, accade che, l'organismo, per difendersi, diminuisce il dispendio energetico ma aumenta la sua capacità di assorbire i nutrienti presenti negli alimenti; quindi, il corpo, abituatosi a consumare meno energie, al primo eccesso alimentare, assorbe e immagazzina tutto quanto è possibile, rendendo più difficile lo smaltimento.

Mangiare Poco... Ma Spesso!

Quando, concluso un pasto, attendiamo pazienti quello successivo senza mangiare niente, il nostro corpo avverte lo stimolo della fame. Questo stimolo è in grado di agire sul metabolismo, provocandone un momentaneo rallentamento, per consentire all'organismo di fronteggiare la momentanea carenza di nutrienti da cui trarre energia. Il risultato è che si arriva ai pasti stanchi e affamati, e quindi più propensi a cedere ad abbuffate o ai cibi sconsigliati, mentre il nostro metabolismo - proprio come abbiamo visto prima - è pronto a immagazzinare tutto ciò che è possibile. Per ovviare al problema, in genere, i nutrizionisti consigliano di fare dei piccoli spuntini tra un pasto e l'altro (possibilmente, uno a metà mattina e uno a metà pomeriggio) preferendo verdure crude, frutta secca (ricca di acidi grassi essenziali, ottimi per abbassare il colesterolo ematico) e grana; ed evitando spunti notturni, magari consumati poco prima di coricarsi.

Bere Molta Acqua

La scienza ha ormai dimostrato che il consumo di adeguate quantità di acqua (almeno 2 litri al giorno) è in grado di apportare notevoli benefici. Secondo due studi realizzati da Boschmann (ricercatore presso la facoltà di medicina dell'Università berlinese di Humboldt) e colleghi su un campione di popolazione abbastanza ampio (tra gli altri, bambini affetti da obesità), il consumo di acqua metterebbe in moto i meccanismi metabolici della termogenesi e quindi porterebbe a una significativa riduzione del peso corporeo. Sebbene i risultati delle osservazioni e delle analisi del dottor Boschmann siano stati contrastati da uno studio pubblicato sulla rivista Nature, da altri contributi risulta che il consumo di acqua contribuirebbe ad aumentare la sensazione di sazietà e quindi a ridurre l'appetito.

Consumare Alghe Ricche di Iodio

Ricche di vitamine, sali minerali, oligoelementi ed enzimi, le alghe commestibili sono fonte di importanti sostanze nutrizionali. Queste, infatti, possono contribuire al rafforzamento del sistema immunitario, al miglioramento del livello di energia, all'eliminazione dei liquidi in eccesso e all'accelerazione del metabolismo.

Fare Sport e Attività Fisica

Sport e attività fisica, e più in generale il movimento sono fondamentali per il mantenimento e la crescita del tessuto muscolare, il principale responsabile del metabolismo basale. I muscoli bruciano calorie, e più sono sviluppati più ne bruciano, anche a riposo: il tessuto muscolare, infatti, ha una richiesta metabolica quasi dieci volte superiore a quella del tessuto adiposo (cioè quello costituito da grasso). Per questa ragione è consigliabile praticare almeno 150 minuti di attività fisica alla settimana, ma, se non avete tempo e neppure gli strumenti necessari a praticare esercizi specifici, potete ricorrere a semplici trucchetti, come allungare il percorso per raggiungere il proprio luogo di lavoro e fare esercizi di contrazione della muscolatura di mani, gambe e addome (anche in questo caso, le attività devono essere compatibili con il proprio stato fisico).

Essere in condizioni di sovrappeso ed avere una massa magra poco rappresentata determinano una riduzione del metabolismo, inoltre, se in aggiunta, manteniamo una attività fisica scarsa o assente andremo a peggiorare la condizione. Il 20% circa del metabolismo basale è rappresentato dalla muscolatura scheletrica, di conseguenza un aumento della muscolatura è il metodo fisiologico che abbiamo per aumentare il metabolismo basale. Inoltre, possiamo aiutare la massa magra a preservarsi nel tempo o ad aumentare, se serve, non soltanto con adeguato movimento ed attività fisica, ma anche assumendo la giusta quantità di proteine ripartita nei pasti della giornata. Saltare la prima colazione, infatti, porta ad una riduzione della produzione insulinica nelle prime ore della giornata, con conseguente ed inevitabile incremento di peso nel tempo. È estremamente soggettivo. Ci aiuterà ad incrementare le motivazioni e le aspettative e a raggiungerle e mantenerle nel tempo.

In Sintesi

Il metabolismo cellulare è la serie di 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.

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