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Tramite il meccanismo di omeostasi l'organismo umano riesce a mantenere costante la concentrazione di acqua e minerali nei tessuti.L'aumento del sodio è sempre accompagnato da aumento di acqua extracellulare.Il contenuto di potassio è invece proporzionale alla massa alipidica.Il calcio e regolato sia a livello di assorbimento che di escrezione; per quanto riguarda il ferro si ha soprattutto una regolazione a livello di assorbimento. Per lo zinco non si hanno dei depositi e in caso di scarsa assunzione si ha rapidamente manifestazione della carenza. Lo iodio è un elemento essenziale e la sua carenza causa gravi disturbi.Gli studi dedicati agli elementi ultratraccia hanno bisogno di ulteriori approfondimenti.
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1
Minerali macro oligoelementi e minerali traccia:biodisponibilità e malnutrizione
Roma, 1 ottobre 2010
Dr.ssa Antonella Gigantesco, Biologa Nutrizionista, Livorno
Omeostasi
Equilibrio che si mantiene nell’organismo sano, nonostante le variazioni di apporto di
acqua e sali minerali
• Senso della sete
• Funzione renale
• Funzione respiratoria
2
Omeostasi
Si può alterare:
• In seguito all’uso di farmaci
• In particolari situazioni patologiche
E’ IMPORTANTE MONITORARE IL BILANCIO DEL SODIO E DEL
POTASSIO
3
Bilancio Idrico
• Con il respiro si perde acqua pura senza Sali
• Il sudore contiene 50 mmoli/ l di Na+ e 5 mmoli/l di K+.
• Il rene produce urine più o meno concentrate
• L’ipofisi può secernere l’ormone antidiuretico
• L’organismo stesso produce acqua attraverso le reazioni di ossidoriduzione
4
L’ACQUA SI SUDDIVIDE INCOMPARTIMENTO INTRACELLULARE ED
EXTRACELLULARE
5
Compartimento intracellulare
Compartimento extracellulare
Liquido interstiziale
Plasma sanguigno
CONCENTRAZIONI DEGLI ELETTROLITI NEI FLUIDI INTRA ED EXTRACELLULARI
ELETTROLITI(mEq/l)
PLASMA FLUIDO INTERSTIZIALE
FIBRA MUSCOLARE
Na+ 140 145,3 13
K+ 4,5 4,7 140
CA2+ 5,0 2,8 1*10-7
Mg 2+ 1,7 1,0 7
Cl- 104 114,7 3
HCO3- 24 26,5 10
SO42- 1 1,2 -
DISIDRATAZIONE
IPERTONICASi perdono
meno sali che acqua
ISOTONICASi perdono sali
ed acqua in proporzioni
uguali
IPOTONICASi perdono più sali che acqua
Alimenti con maggior contenuto di Na
8
Salsa di soia 5720Dado da brodo 5600Prosciutto crudo di Parma 2578Caviale 2200Salmone affumicato 1880Salame di Brianza 1827Pecorino 1800Pancetta 1686Bresaola 1597Speck 1557Ketchup 1120Patatine in busta 1070Formaggino 1000Focaccia salata 789Parmigiano 600
IL Sodio elemento essenzialeLe sue funzioni biologiche sono:
contribuire all’osmolalità del plasma e a quella del liquido interstiziale;
formare gradienti elettrochimici a livello di membrana;
far parte di un sistema omeostatico che interessa tutto l’organismo.
9
POICHÉ È UN SOLUTO TIPICAMENTE EXTRACELLULARE UN SUO AUMENTO IMPLICA UN AUMENTO DELL’ACQUA EXTRACELLULARE
PRINCIPALI CAUSE DELL’IPERNATREMIA(per ritenzione sodica o per perdita di acqua)
10
CON AUMENTO DEL SODIO CORPOREO TOTALE
somministrazione di bicarbonato per il trattamento dell’acidosi lattica
incidente durante la dialisi
SENZA AUMENTO DEL SODIO CORPOREO TOTALE
diabete insipido senza somministrazione di acqua
pazienti in coma male accuditi
CON DIMINUZIONE DEL CONTENUTO DI SODIO TOTALE
diuresi osmotica
sudorazione profusa
diarrea osmotica
vomito
Diminuzione del sodio
diminuzione dei volumi extracellulari(e del plasma sanguigno)
perdite di sodio ai valori limite
il cuore non riesce a mantenere la circolazione
collasso ipovolemico
12
PRINCIPALI CAUSE DELL’IPONATREMIA (NA <130mEq/l)
RIDUZIONE DEL VOLUME DEI FLUIDI EXTRACELLULARI DOVUTA A perdite renali perdite non renali
VOLUME DEI FLUIDI EXTRACELLULARI NON RIDOTTI deficienze ormonali (ipotiroidismo) eccesso di ormoni (antidiuretico,ossitocina)
VOLUME DEI FLUIDI EXTRACELLULARI AUMENTATI sindrome nefrosica scompenso cardiaco congestizio intossicazione di acqua
IPERNATRIEMIA IPONATRIEMIA
13
SETE INTENSA ASSENZA DI DISTURBI SPECIFICI
LARN (SINU;1996) Livelli di assunzione compresi tra i 25-150 meq/die di sodio, quindi massimo 3,5 g/die
• Livelli così bassi di assunzione richiedono uncambiamento radicale delle abitudini alimentari.
• L’uso del pane sciapo potrebbe essere un buonsistema per diminuire l’apporto sodico.
• Una diminuzione drastica dell’assunzione di salecomporterebbe un rischio di una bassa assunzionedi Iodio: il gozzo endemico da carenza iodica èprevenuto con l’aggiunta di KI nel sale da cucina.
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ketchup 5901Tè 21.60Caffè tostato 2020Farina di soia 1660Fagioli borlotti 1478Albicocche secche 1260Piselli secchi 990Lenticchie secche 980Pistacchi 972Uva secca 864Prugne secche 824
Alimenti con maggior contenuto di K
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IPOPOTASSIEMIA (K <4mEq/l)
Poiché il potassio è contenuto in molti cibi è difficile osservare sindromi da carenza di questo elemento, a meno che non sussistano delle patologie:
• nella malnutrizione calorico proteica (la perdita di massa magra nel brusco dimagramento porta anche a gravi perdite di potassio.
•nella diarrea
•con le urine come conseguenza dell’uso di alcuni diuretici
Un’elevata assunzione di sodio aumenta le perdite di potassio
(il rene conserva il potassio meno efficacemente del sodio)
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IPOPOTASSIEMIA (K <4mEq/l)
Il potassio è indispensabile per l’eccitabilità neuro muscolare
Conseguenze• debolezza della muscolatura volontaria con effetti anche sui muscoli respiratori• apatia• confusione mentale• anormalità dell’elettrocardiogramma conaritmie sino all’arresto cardiaco.
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IPERPOTASSIEMIA
I valori raccomandati di assunzione del potassio sono di 3,2-5,9 g/die.
Principali cause
• L’eccesso di assunzione di integratori salini a base dipotassio spesso usati e abusati dagli sportivi. Anche inquesto caso è molto difficile raggiungere delle soglie ditossicità.
• I pazienti con insufficienza renale cronica sono a rischiodi intossicazione da potassio (sono consigliate diete a bassotenore di potassio).
CLORO
• E’ Molto difficile che si creinocarenze di questo elemento in personesane.
• La fonte alimentare del cloro è datadal sale da cucina e i livelli diassunzione raccomandati sono glistessi del sodio
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20
Parmigiano 1159Emmenthal 1145Barretta di cocco e cioccolato 1101Fontina 870Salvia 600Scamorza 512Pepe nero 430Rosmarino 370Rucola 309Caviale 276Cioccolato al latte 262Soia 257Basilico 250Mandorle 240Prezzemolo 220Menta 210Ostrica 186
Acque mineralicontenuto di calcio
Le acque a medio e ad alto residuo possono contenere da 150 a 440 mg/l
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Calcio Metallo alcalino terroso che forma ioni bivalenti
Funzioni biologiche
Il ruolo strutturale nelle ossa e nei denti
Partecipa a numerosi processi biologici
E’ un attivatore ed inibitore di numerosi enzimi
E’ presente nel fluido extracellulare e all’interno delle cellule, soprattutto sequestrato negli
organuli22
Proteine capaci di legare il calcio o attivate dal calcio
PROTEINA FUNZIONE
calmomodulina Modulatore/ regolatore di proteine chinasi
Troponina C Attivatore della contrazione muscolare
Calneurina B fosfatasi
Calsequestrina Deposito di calcio
Parvalbumina Deposito di calcio
Calbindina Deposito di calcio
Fosfolipasi A2 Idrolisi dei fosfolipidi
Varie forme di Calcio plasmatico in %
CalcioEffetto di alcuni costituenti alimentari sul suo
assorbimento
EFFETTO COSTITUENTE
Aumenta: lattosio(lattanti)
Diminuisce: fibra fitato ossalato
Senza effetti: fosforo proteine grassi
(eccetto che nella steatorrea)
25
Calcio: disponibilità
E’ legata a 2 fattori:
• quantità di calcio apportato con gli alimenti
• stato fisiologico dell’individuo ( un aumento dell’assorbimento si ha nella gravidanza, nell’allattamento e nella crescita).
La supplementazione di calcio può influenzare l’assorbimento del ferro e quindi gli integratori
andrebbero assunti lontano dai pasti. 26
Calcio• Il calcio plasmatico viene mantenuto ad un valore di 8,5-10,5 mg/dl (unità SI: 2,1-2,6 mmol/l)
• Se l’assorbimento di calcio è inferiore a 150 mg/die il rene non può compensare e si ha un bilancio calcico negativo
• La perdita obbligatoria di calcio è in funzione dell’apporto di proteine e di sodio
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Calcio: controllo dei livelli plasmatici
VALORI ABNORMI DI CALCEMIA SONO INDICATIVI DI UNO SQUILIBRIO
ORMONALE , DI MALATTIE DELL’OSSO O DI DEFICIT DI VIT D PIUTTOSTO CHE
DI CARENZA ALIMENTARE
28
Calcio: LIVELLI DI ASSUNZIONE ADEGUATI
LATTANTI 210mg
BAMBINI 500-800mg
ADOLESCENTI 1300 mg
ADULTI 1000-1200mg
GRAVIDANZA E ALLATTAMENTO 1000-1300 mg
29
Calcio Variazione dei bisogni durante la vita
•Il momento della vita in cui i bisogni di calcio aumentano è l’adolescenza
• Un altro momento particolare è la gravidanza. (Nell’ultimo trimestre di gravidanza il neonato sottrae alla madre 250 mg di calcio al giorno)
30
Calcio Variazione dei bisogni durante la vita
• Nell’allattamento il bisogno è ancora aumentato (la produzione di 750 ml di latte per sei mesi
richiede una quantità di calcio doppia di quella della gravidanza)
• Nella vecchiaia l’osteoporosi è determinata sia da una diminuzione dell’assorbimento
che da una maggiore escrezione urinaria
31
Alimenti con maggior contenuto di Mg
32
Crusca di grano 611
Semi di zucca 592
Cacao amaro 499
Farina di soia 429
Caviale 300
Mandorle 268
Zafferano 264
Peperoncino 170
Nocciole 163
Noci 158
Riso e pasta integrali 106
MAGNESIO
VARIAZIONI DELLLA CONCENTRAZIONE
DEL MAGNESIO POSSONO INFLUENZARE
NUMEROSE ATTIVITA’ ENZIMATICHE
Una carenza alimentare è rara nell’individuo sano
Si possono avere malassorbimenti in:
Malattie intestinali
Resezioni chirurgiche
Steatorrea33
IPOMAGNESEMIA
• E’ associata a ipocalcemia e ipopotassiemia
• Produce tendenza alla tetania
Si può avere in caso di:
Acidosi
Assunzione di farmaci che producono perdita di magnesio
I valori raccomandati di assunzione del magnesio sono di 350 mg/die.
34
35
Fosforo è presente in tutti i cibi
Fosforo
• La vit D influenza positivamente l’assorbimento di fosfato
• Gli antiacidi a base di Mg e Al influenzano negativamente l’assorbimento di fosfato
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UNA DEFICIENZA PRIMITIVA DIFOSFATO E’ UN FENOMENO
PRATICAMENTE SCONOSCIUTO
Alimenti contenenti Fe
37
Alloro 43
Curcuma 41,4
Origano 36,8
Cereali da colazione* 34,4
Curry 29,9
Cioccolato fondente 17,4
Vongole 14
Fegato bovino 6,4 Carne bovina 2,1
Maiale magro 0,5
Latte umano 0,03
FERRO
Nonostante l’abbondanza dell’elemento sulla crosta terrestre, non è facile
assumere ferro ed è ancora più difficile cederlo una
volta assunto
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FERROAssorbimento
• Il succo gastrico contiene un fattore che lo favorisce (in soggetti con resezione gastrica o acloridria si ha diminuito assorbimento di ferro )
• L’assorbimento avviene nel tenue e soprattutto nel duodeno
39
Una persona sana assorbe il 5-10% del
ferro alimentare
Una persona carente di ferro ne assorbe il 10-20%
Fe assorbimento
DIMINUISCE IN CASO DI SOVRACCARICO
40
AUMENTA IN CASO DI ANEMIA E GRAVIDANZA
Intossicazioni per somministrazioni orali sono rare, mentre si possono avere per somministrazioni parenterali
Fe fattori che possono diminuire l’assorbimento
• Accelerato transito intestinale
• Achilia gastrica
• Sindromi da malassorbimento
• Fosfati, fitati, preparazioni antiacido
• Caffè e tè (per il contenuto in tannino)
• Competizione con i Sali di zinco
Fe Cause di carenza
• Dieta inadeguata (poche proteine di origine animale)
• Cattivo assorbimento (diarrea cronica)
• Perdita di sangue
• Gravidanze ripetute
SOGGETTI A RISCHIO
• Donne che hanno avuto molte gravidanze
• Bambini prematuri o allattati a lungo42
Sintomatologia della carenza marziale
• Ridotta tolleranza al lavoro
• Nei bambini ritardi della crescita e scarsi risultati scolastici
• Debolezza, fatica, pallore
• Dispnea, palpitazioni, sensazione di stanchezza
• Sensazioni di freddo e parestesie alle mani ed ai piedi
43
FeSOVRACCARICO
• Emosiderosi
• Emocromatosi ereditaria (triade cirrosi, diabete, iperpigmentazione cutanea)
• Assunzione eccessiva e prolungata
• Alcolismo cronico
• Emocromatosi trasfusionale
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RAME
Solo nel XX secolo è stata scoperta la capacità del rame di guarire certe anemie che non rispondevano alla somministrazione del solo ferro
45
Alimenti con maggior contenuto di Cu
46
Fegato di vitello 11,9
Ostriche 7,6
Funghi 5,2
Cacao amaro 3,8
Farina di soia 2,9
Anacardi 2,2
Nocciole 1,7
Aragosta 1,7
Grano tenero 0,4
Riso integrale 0,3
Gamberi 0,2
Cu Metabolismo
• L’assorbimento del rame è influenzato negativamente dalla contemporanea assunzione di zinco
• Le dosi di assunzione raccomandate sono di 0,9 mg/die con variazioni relativamente all’età gravidanza e allattamento
47
48
• L’ipocupremia da malassorbimento, sindrome nefrosica, malattia di Menkes
• L’ipercupremia è frequente nelle patologie epatiche, ematologiche e neoplastiche
Cu Disordini Metabolici
Alimenti con maggior contenuto di Zn
49
Ostriche 90,8 Cereali* 15,8
Germe di grano 12,3
Fegato di vitello 12,0
Lievito di birra fresco 10
Cioccolato fondente 9,6
Funghi secchi 7,6
Pinoli 6,4
ZINCO
IL CONSUMO DI ZINCO È A MALAPENA AL DI SOPRA DEI VALORI RACCOMANDATI IN
MOLTE POPOLAZIONI
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ZINCO: REGOLAZIONE
NON ESISTE UN DEPOSITO SPECIFICO DI ZINCO E PER QUESTO UNA
CARENZA ALIMENTARE E’ SEGUITA IN MANIERA RELATIVAMENTE RAPIDA DA
SEGNI DI DEFICIENZA
Zn carenza
• Ritardo della crescita
• Ritardo della maturazione sessuale e impotenza
• Ipogonadismo e ipospermia
• Alopecia
• Lesioni cutanee e ritardo della guarigione delle ferite
• Diminuzione dell’appetito
• Deficienze del sistema immunitario
• Cecità notturna
Znassunzione raccomandata
• 11 mg/die per il maschio e 8 per la femmina(da aumentare in caso di gravidanza e allattamento)
• Negli alcolisti è facile trovare valori ridotti di zinco plasmatico, a causa della compromissione epatica
LA CARENZA PRODUCE EFFETTI TERATOGENI NELL’EMBRIONE E NEL FETO
Alimenti con maggior contenuto di Cr
• Lievito di birra
• Fegato
• Carne di manzo
• Pane integrale
• Barbabietole
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MANIFESTA LA SUA ATTIVITÀ
BIOLOGICA POTENZIANDO
L’AZIONE DELL’INSULINA
CROMO
CROMO: elemento necessario in quantità molto piccole
Solo recentemente ( meno di 50 annifa) si è compreso il ruolo del cromonel controllo di certe iperglicemieinsulino-resistenti.
La sua forma attiva è Cr3+ , mentre ilCr6+ è fortemente ossidante, irritantee cancerogeno.
Alimenti con maggior contenuto di Selenio
• Alimenti di origine marina
• Carni
• Fegato
• Cereali*
*molto variabile in relazione alla concentrazione di selenio nei terreni
SELENIO attività biologica
L’azione più nota è quella diantiossidante.
IL SELENIO PROTEGGE DALLA TOSSICITÀ DI CONTAMINANTI
AMBIENTALI QUALI IL MERCURIO, IL CADMIO E L’ARGENTO
SELENIO: carenze ed eccessi
• La deficienza combinata di selenio evit E causa la malattia di Keshan
(cardiomiopatia che colpisce donne e bambini)
• L’eccesso presenta effetti tossicicon alterazioni delle unghie e deicapelli (difficilmente si instaura subase alimentare).
IODIO: micronutriente essenziale
• Sebbene l’elemento sia ubiquitario,esso è relativamente deficiente nellearee dove esiste gozzo endemico.
• La profilassi di questa condizione èstata raggiunta con successoaggiungendo ioduro al sale da cucina.
Alimenti con maggior contenuto di Iodio (mg/kg)
• Alimenti di origine marina
• Pesce 1,2 -2,5
• Alghe essiccate 8000
• Molluschi 0,8-1,6
• Sale marino 1,4
IODIO: carenza
La deficienza di iodio producesintomi molto gravi, specialmente sesi instaura nel periodo fetale oneonatale.
IodioCarenza
Feto: Aborto,mortalità perinatale anomalie congenite, cretinismo mixedematoso (nanismo, deficienza mentale), cretinismo neurologico (deficienza mentale, sordomutismo, strabismo)
Neonato: gozzo neonatale, ipotiroidismo
Bambino e adolescente: gozzo, ipotiroidismo,alterate funzioni mentali e ritardo nello sviluppo
Adulto: gozzo, ipotiroidismo, alterate funzioni mentali
ALIMENTI GOZZIGENI
Alcuni cibi sono capaci diinterferire con il metabolismodello iodio.
Tra questi:
• Il miglio
• Le crucifere (cavoli)
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Zolfo è presente in molti alimenti
Zolfo
LA CARENZA DI ZOLFO È MOLTO RARA COSÌ COME L’ECCESSO
Elementi in ultratraccia:
Alluminio Litio
Arsenico Manganese
Boro Molibdeno
Bromo Nichelio
Cadmio Piombo
Cobalto Silicio
Fluoro Rubidio
Germanio VanadioStagno
68
Alcuni di essi come il cobaltosono ritenuti essenziali, dialtri non se ne conosce lareale entità del bisogno
Elementi in ultratraccia:
Elementi in ultratraccia:
L’ALLUMINIO, per l’uomo, è forse dimaggior interesse la tossicità.
Elementi in ultratraccia
L’ARSENICO, a partel’impiego nei romanzigialli, ha una tossicitàabbastanza modesta, inparticolare se paragonataa quella di altri elementicome ad esempio ilselenio.
Elementi in ultratraccia
• IL BORO permette una maggiorritenzione di calcio, importante per iltrofismo dell'osso e per le funzioni delsistema nervoso.
• E’ utile la supplementazione in caso diosteoporosi.
• La necessità di boro è di circa 1 mg/die.
Elementi in ultratraccia:
IL CADMIO è più interessante per leproprietà tossicologiche in quanto siaccumula nell’organismo.
Elementi in ultratraccia:
IL FLUORO
Gli effetti sono limitati allaprevenzione della carie dentaria edelle fratture ossee conseguenti adosteoporosi.
La principale sorgente di fluoro èl’acqua potabile.
Elementi in ultratraccia:
IL GERMANIO
Utile per la prevenzione dialterazioni ossee.
Elementi in ultratraccia:
IL LITIO
Importante per le sue applicazioni inpsichiatria.
Li
Elementi in ultratraccia:
IL MANGANESE
L’assorbimento avviene con gli stessimeccanismi del ferro.
• Normalmente è poco tossico
E’ stata descritta una pazzia da
manganese in minatori cileni che
lavoravano in miniere di Mn
Elementi in ultratraccia:
IL MOLIBDENO
E’ relativamente poco tossico
I SEGNI DI TOSSICITÀ SONO LEGATI ALL’IPERURICEMIA E
ALLA GOTTA
Elementi in ultratraccia
• Gli studi dedicati a questi elementi sonotutti molto recenti.
• Le difficoltà di dimostrare l’essenzialità oppure i segni di carenza sono dovuti principalmente a difficoltà metodologiche.
• I sintomi di carenza sono individuabilisolo in particolari situazioni di squilibriometabolico, ormonale o nutrizionale.
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Dr.ssa Antonella Gigantesco, Biologa Nutrizionista, Livorno
www.antonellagigantesco.it