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Prof. Alberto Fidanza LE VITAMINE pag 1 PROFESSOR ALBERTO FIDANZA LE VITAMINE X EDIZIONE EDITRICE BORGIA, ROMA ISBN 88-7156-072-8 Prof. Alberto Fidanza LE VITAMINE pag 2 PREFAZIONE ALLA DECIMA EDIZIONE Siamo giunti alla decima edizione e come le precedenti aggiornatissima con i più recenti contributi scientifici sul particolare ruolo protettivo delle vitamine. L’azione protettiva delle vitamine, da me messa in evidenza in questi ultimi anni di studi e ricerche, rappresenta senza dubbio la scoperta di maggiore importanza nel campo della fisiologia e della nutrizione e di questo contributo dato alla scienza sono particolarmente soddisfatto ed orgoglioso Roma, gennaio 2004 Professor Alberto Fidanza Docente di Fisiologia e Scienza della Alimentazione nell’Università «La Sapienza» di Roma dal 1950, ha fondato l’Istituto di Fisiologia Generale della stessa Università nei cui laboratori sono state effettuate ricerche fondamentali sulla vitaminologia, sul metabolismo lipidico e quello del colesterolo in particolare, sullo stato di nutrizione e sui consumi alimentari degli italiani. Negli anni 1950-70 per lunghi periodi ha compiuto ricerche nel campo dell’alimentazione nei laboratori dei più prestigiosi Istituti scientifici degli Stati Uniti (Minneapolis, Chicago e Filadelphia) e nell’Università di Cambridge (Inghilterra) al Dunn Nutritional Laboratory. Prof. Alberto Fidanza LE VITAMINE pag 3 SOMMARIO Pag. CAPITOLO I - Biochimica e fisiologia delle vitamine 5 CAPITOLO II - Il meccanismo d'azione delle vitamine 28 CAPITOLO III - I fabbisogni vitaminici 34 CAPITOLO IV - Le azioni protettive delle vitamine 45 CAPITOLO V - Le vitamine nella dietetica 71 CAPITOLO VI - Le azioni terapeutiche delle vitamine 82 CAPITOLO VII - Le vitamine nelle malattie infettive 89 CAPITOLO VIII - Le vitamine in ginecologia 96 CAPITOLO IX - Le vitamine in geriatria 99 CAPITOLO X - Le vitamine in dermatologia 105 CAPITOLO XI - Le vitamine in cardiologia 114 CAPITOLO XII - Le vitamine in diabetologi a 118 CAPITOLO XIII - Le vitamine in pediatri a 122 CAPITOLO XIV - Le vitamine in neurologi a 125 CAPITOLO XV - Le vitamine e la prevenzione delle malattie 129 Prof. Alberto Fidanza LE VITAMINE pag 4 Capitolo I BIOCHIMICA E FISIOLOGIA DELLE VITAMINE Le vitamine sono sostanze di natura organica indispensabili per la vita e per l'accrescimento. Esse sono prodotte soprattutto nel regno vegetale, per lo più non vengono sintetizzate dagli organismi animali e pertanto devono essere assunte preformate assieme agli alimenti. Quali catalizzatori organici alcune vitamine svolgono fondamentalmente la loro azione nell'ambito delle reazioni enzimatiche e si trasformano in composti fisiologicamente attivi, i coenzimi, i quali costituiscono il gruppo attivo di molti sistemi enzimatici; alcune vitamine, inoltre, intervengono nelle reazioni enzimatiche controllando l'integrità strutturale della cellula e dei suoi organuli. Altra funzione fondamentale delle vitamine è quella di influenzare i processi di sintesi di alcuni ormoni e degli anticorpi. Le vitamine devono essere assunte con la dieta in quantità adeguata, altrimenti possono insorgere gravi malattie da carenza nel cui quadro mor- boso generalmente predominano disturbi metabolici. Stati di ipovitaminosi si possono avere quando la quantità di vitamine introdotte non è sufficiente ai bisogni dell'organismo come anche stati di ipervitaminosi, specie per quelle liposolubili, si possono avere quando eccessiva è la quantità di vitamine che si somministra. Il fabbisogno varia per le diverse vitamine da un microgrammo fino ad oltre 50 mg al giorno. Le vitamine sono rappresentate da un gruppo eterogeneo di composti chimici ed il loro raggruppamento è stato effettuato secondo la solubilità nell'acqua o nei lipidi. Vitamine liposolubili sono: la vitamina A, la vitamina D, la vitamina E, la vitamina K e gli acidi grassi essenziali. Vitamine idrosolubili sono: la tiamina, la riboflavina, la niacina, la piridossina, la vitamina B,2, l'acido folico, l'acido pantotenico, la biotina e la vitamina C. Le vitamine seguono nell'assorbimento le stesse vie seguite dagli altri principi nutritivi; così le vitamine idrosolubili vengono assorbite nell'intestino tenue assieme ai glicidi ed ai protidi, quelle liposolubili assieme ai lipidi. Mentre alcune vitamine, come la A e la D, possono accumularsi in determinati organi e tessuti, le altre sono, in genere, rapidamente metabolizzate ed il loro eccesso viene eliminato. Alcune vitamine risentono dell'azione di agenti fisici e chimici e, pertanto, il loro contenuto negli alimenti è influenzato dal trattamento tecnolo- gico e di cottura cui l'alimento è stato sottoposto. Prof. Alberto Fidanza LE VITAMINE pag 5 Vitamine Liposolubili Vitamina A La vitamina A, o axeroftolo o vitamina antixeroftalmica, viene oggi denominata retinolo. Si tratta di un alcool superiore presente solo nel mondo animale, soprattutto nel fegato dei pesci. Negli alimenti di origine vegetale si trovano invece i suoi precursori, i carotenoidi, che l'organismo animale è in grado di trasformare in vitamina A. Queste sostanze, che costituiscono parte dei pigmenti gialli ed arancioni di molti vegetali, sono dunque delle provitamine A. Le principali provitamine sono l'α-, il β- ed il γ-carotene, ma la forma biologicamente più attiva è il β-carotene. La vitamina A è necessaria per il normale trofismo delle cellule epiteliali. Uno dei sintomi più precoci della carenza della vitamina A è la emeralopia, o cecità crepuscolare, caratterizzata da un diminuito adattamento delle facoltà visive alla luce crepuscolare. Circa il meccanismo di azione si sa che il suo derivato aldeidico - il retinale - costituisce il gruppo prostetico della rodopsina o porpora visiva, cioè del pigmento dei bastoncelli della retina. Formula di struttura della vitamina A. Forma cis. Gruppo funzionale aldeidico, quindi cis-retinale. Gli atomi di idrogeno legati al carbonio delle catene non sono disegnati per non appesantire le formula. Essendo la valenza del carbonio costante ed uguale a 4, il loro numero sarà 4 meno il numero di legami disegnati esplicitamente. Prof. Alberto Fidanza LE VITAMINE pag 6 La vitamina A forma, assieme ad una proteina - l'opsina -, il pigmento dove la vitamina si trova, durante il buio, nella forma isomerica di 11-cis-retinale. La luce provoca la trasformazione dell'isomero 11-cis in 11-trans-retinale. Le successive azioni, che permettono di percepire la luce, sono una conseguenza di questa trasformazione. Formula di struttura della vitamina A. (rosso = ossigeno, grigio = carbonio). Forma trans, gruppo funzionale aldeidico, quindi trans- retinale.Gli atomi di idrogeno legati al carbonio sono spesso sottointesi. Negli stadi più avanzati di carenza si hanno gravi alterazioniμ dell'epitelio corneale con opacizzazione della cornea (xeroftalmia, donde il nome di axeroftolo) che può andare incontro ad ulcerazioni (cheratomalacia). Nella carenza di vitamina A si possono anche avere lesioni a carico della cute, caratterizzate da papule costituite da ammassi di cellule cheratinizzate. Attualmente si ritiene però che questa manifestazione sia conseguente ad una concomitante carenza di acidi grassi essenziali. Altre manifestazioni carenziali sono rappresentate da una serie di fenomeni infiammatori a carico dell'apparato digerente, respiratorio, urinario e genitale, riferibili tutti ad una medesima causa, cioè alla alterazione degli epiteli mucosi. Ne consegue una diminuita resistenza alle infezioni batteriche. Il fabbisogno di vitamina A per l'uomo adulto viene valutato in 1000 p.g di retinolo al giorno (1 μg di retinolo = 1 R.E. = Retinolo Equivalenti). Il fabbisogno per la donna di 800 μg; per la nutrice si consiglia un apporto di 1200 μg al giorno. Il (β-carotene è presente nelle piante sotto forma di un complesso lipoproteico; si trova in abbondanza nelle carote, nei broccoli, negli spinaci e nelle zucche gialle, in quantità più limitata nei pomodori ed in alcuni frutti. Negli alimenti di origine animale la vitamina A si trova principalmente sotto forma di retinilesteri a lunga catena, ricchi ne sono il fegato (olio di fegato di pesce), le uova, il burro. Prof. Alberto Fidanza LE VITAMINE pag 7 Vitamina D La vitamina D, o vitamina antirachitica, è presente in natura sotto diverse forme, ma le più importanti per l'uomo sono la D3 (colecalciferolo) e la D2 (calciferolo). La vitamina D3 è quella presente in maggiore quantità nell'organismo umano e viene sintetizzata nella cute, per a ioni dei raggi ultravioletti della luce solare, dal 7-deidrocolesterolo. Può essere introdotta anche con la dieta essendo presente in prodotti di origine animale, soprattutto nell'olio di fegato di pesce (tonno e merluzzo in particolare) associata alla vitamina A; in piccole quantità si trova nel latte, nei formaggi, nel burro, nel tuorlo delle uova. Formula di struttura della vitamina D2 (calciferolo, alto)e della vitamina D3 (colecalciferolo, basso). Il legame a cuneo pieno indica che esso non giace sul piano del disegno, ma si dirige verso l’osservatore. Il legame a cuneo tratteggiato è diretto invece verso il retro del foglio sotto il piano della molecola. Prof. Alberto Fidanza LE VITAMINE pag 8 Struttura completa (idrogeno in bianco, carbonio in grigio e ossigeno in rosso) della vitamina D2 (calciferolo) (le sfere grigie rappresentano il carbonio, quelle rosse l’ossigeno e le bianche l’idrogeno) Struttura completa della vitamina D3 (colecalciferolo).Sono indicate alcune delle posizioni numerate (vedi testo). L'altra forma della vitamina, la D2, è contenuta invece in alimenti di Prof. Alberto Fidanza LE VITAMINE pag 9 origine vegetale e presenta una struttura simile a quella del colecalciferolo. La vitamina D contribuisce alla regolazione del metabolismo del calcio e del fosforo, ma richiede due idrossilazioni enzimatiche prima di svolgere la sua funzione nel trasporto e nell'assorbimento del calcio. L'idrossilazione in posizione 25 avviene principalmente nel fegato a livello del reticolo endoplasmatico dove viene convertita a 25- idrossicole-calciferolo (25-OH-D3); quest'ultimo metabolita viene poi trasportato al rene dove viene trasformato, entro il mitocondrio, a 1,25-diidrossi-colecalciferolo (1,25-(OH)2-D3) che rappresenta la forma attiva della vitamina. La sintesi renale dell'1,25-(OH)2-D3 viene stimolata dal paratormone ed è regolata da un meccanismo di feedback esercitato dalle richieste di calcio. Tale metabolita può essere considerato come il vero ormone steroideo che controlla il trasporto del calcio nei tessuti bersaglio come l'intestino e le ossa. Infatti una diminuzione del calcio plasmatico stimola la secrezione del paratormone che attiva la sintesi di una proteina trasportatrice del calcio e aumenta l'assorbimento del calcio assunto con la dieta con conseguente aumento della calcemia. Nell'avitaminosi D si assiste ad una profonda alterazione del metaboli smo minerale con ritardata o arrestata deposizione del fosfato tricalcico nel tessuto osseo in via di formazione ed un progressivo impoverimento in minerale di quella parte delle ossa già normalmente calcificatesi. Ciò porta ad una tipica manifestazione da carenza: il rachitismo, che si osserva soprattutto nei bambini nei primi anni di vita. A causa dell'alterazione dei processi di calcificazione le ossa lunghe divengono meno resistenti e, specie quelle degli arti inferiori, non sopportando il peso corporeo, si incurvano e si deformano in vario modo. Altro segno caratteristico del rachitismo è il “rosario rachitico". cioè l'ingrossamento delle cartilagini di unione delle costole. Anche le ossa piatte e i denti sono colpiti dal processo di alterata ossificazione. Nell'adulto si manifesta invece un'altra sindrome di carenza: l’osteomalacia, nella quale le alterazioni ossee sono fondamentalmente analoghe a quelle del rachitismo ma, essendo già le ossa giunte a formazione, si hanno delle deformazioni diverse da quelle del bambino. L'osteomalacia del bacino era frequente nella gravidanza nei secoli passati e costituiva causa di impedimento al parto. Per i bambini, e durante tutto il periodo dell'accrescimento fino ai 18 anni, la razione giornaliera consigliata di 10 μg di colecalciferolo (10 μg di colecalciferolo = 400 U.I. di vitamina D); è opportuno somministrare vitamina D ai lattanti nutriti al seno a causa della scarsa quantità di vitamina D nel latte materno. La dose di circa 10 μg al giorno viene anche consigliata alla donna per tutto il periodo della gravidanza e dell'allattamento. Per gli adulti la quantità consigliata di colecalciferolo è dai 7,5 ai 5 µg/die per i diversi gruppi di età. Prof. Alberto Fidanza LE VITAMINE pag 10