Biochimica del digiuno [in fase di elaborazione....]

Dalla sandbox del mio ex-account Carlog3 su Wikipedia_[0]

Il grasso è un efficiente modo di immagazzinare l'eccesso energetico. Con 9,3 calorie per grammo, esso contiene più del doppio di energia per unità di peso rispetto a carboidrati e proteine (entrambi 4,1 cal/g). Un maschio di corporatura media di 70 kg ha circa 12 kg (vale a dire il 18% del peso in un individuo magro) di grasso che conserva approssimativamente 117.000 calorie. Questa riserva di energia potrebbe durare, teoricamente, durante il digiuno di una persona a riposo, circa 70 giorni, a un tasso di 1.680 calorie (1 cal/kg/ora) al giorno. (Dopo due settimane, le proteine forniscono solo il 5% circa del fabbisogno calorico giornaliero). Facendo un'attività moderata, questo periodo si dimezza^[1]

Durante il digiuno, il corpo è sottoposto a mutamenti ormonali e metabolici onde attingere selettivamente la sua estesa scorta di energia nei tessuti adiposi e dunque economizzando il dispendio delle proteine vitalmente utili. L'immagazzinamento nel corpo di glicogeno e glucosio dura solo poche ore. Anche in caso di morte causata da inanizione, le proteine del sistema nervoso centrale risultano risparmiate. Le strutture meno vitali come grasso e proteine dei muscoli^[2] sono usati per prima dopo l'esaurimento di glicogeno.

Il digiuno può essere diviso in quattro fasi:

• Fase gastrointestinale. Si ha nelle sei ore dopo il pasto, durante la quale il glucosio, gli amminoacidi e il grasso sono assorbiti nel sangue, dove si riversa anche l'insulina, rilasciata dal pancreas, in risposta al precedente assorbimento di glucosio e amminoacidi dagli intestini. L'insulina svolge il ruolo determinante in questa fase, consentendo al fegato e ai muscoli di prelevare il glucosio del sangue dalle cellule e immagazzinarlo come glicogeno. L'insulina permette inoltre a tutti gli altri tessuti del corpo di prelevare glucosio per utilizzarlo come energia.
  Nelle cellule dei tessuti muscolari, l'insulina fa sì che gli amminoacidi siano presi dal sangue onde sostituire la proteina contrattile decomposta usata come combustibile fin dall'ultimo pasto. In questo modo vengono rimpiazzate anche le proteine in altri tessuti sotto forma di enzimi. L'eccesso di glucosio viene convertito in acidi grassi (gliceridi) dal fegato e dal tessuto adiposo.
  Questi acidi grassi formatisi nel fegato sono trasportati nel tessuto adiposo dal flusso sanguigno dove sono immagazzinati come grasso insieme ai gliceridi prodotti nel tessuto adiposo. Il grasso viene assorbito dall'intestino all'interno dei vasi linfatici circostanti che concorrono a formare un dotto linfatico comune chiamato dotto toracico il quale scarica i contenuti nel sistema sanguigno venoso in un punto del collo. Questo grasso viene dunque assorbito dal sangue e immagazzinato nel tessuto adiposo. L'assorbimento e immagazzinamento di tutti questi nutrienti all'interno delle cellule è dovuto all'influenza di livelli elevati di insulina nel sangue.
• Glicogenolisi. Dopo la fase gastrointestinale, la quale continua per i successivi due giorni, segue quella glicogenolitica, durante la quale il fegato e la muscolatura, sotto l'influenza dell'insulina in diminuizione e il glucogeno in aumento (un secondo ormone rilasciato dal pancreas), decompone il loro glicogeno in glucosio. Il glucosio del fegato viene usato principalmente dal cervello^[3][4], il quale in questo stadio utilizza solo glucosio come fonte energetica. (Anche le cellule del sangue arterioso e le ghiandole surrenali possono usare esclusivamente glucosio, ma ne richiedono molto meno rispetto al sistema nervoso centrale). La scorta di glicogeno che è nel fegato dura circa dodici ore. Il glicogeno della muscolatura consumandosi produce glucosio. Questo approvvigionamento può durare da dodici a ventiquattro ore a seconda dell'attività. Con il decremento dei livelli di insulina, il grasso viene decomposto dal tessuto adiposo in gliceridi i quali vengono rilasciati nel sangue ed usati come combustibile dal fegato e dalle cellule della muscolatura. Dopo un periodo di tempo che va da otto a dieci ore metà del combustibile della muscolatura proviene dagli acidi grassi (gliceridi).
• Gluconeogenesi. Benché inizi poche ore dall'ultimo pasto, nel giro di due giorni la gluconeogenesi (il processo di conversione degli amminoacidi in glucosio), diventa la maggiore fonte di glucosio per il cervello. Le proteine non-essenziali trovate nei muscoli e negli enzimi digestivi sono decomposte in singoli amminoacidi, trasportati verso il fegato, il quale li converte in glucosio e urea. L'urea viene secreta dai reni e il glucosio viene usato principalmente dal cervello come fonte di energia. Dopo due settimane di digiuno, il rene assume gradualmente la maggior parte della gluconeogenesi.
• Chetosi. A cominciare dal terzo giorno, la chetosi diventa significativa e aumenta fino alla seconda settimana di digiuno. A causa dei livelli bassi di insulina e l'aumento dei gliceridi rilasciati dal tessuto adiposo, il fegato, sotto l'influenza degli alti livelli degli acidi grassi, inizia a convertirli in chetoni per essere utilizzati dalla muscolatura e dal cervello come energia. Siccome la concentrazione di chetoni aumenta nel sangue durante le prime due settimane di digiuno, diventa perciò più facile attraversare la barriera emato-encefalica e rifornire di combustibile il cervello. In questo modo, il cervello può impiegare meno glucosio, e quindi la richiesta per la gluconeogenesi e la decomposizione proteica diventa inferiore.

Consumo proteico^[5]
Il consumo di proteine diminuisce giornalmente di 75 grammi nella prima settimana fino a 20 grammi a cominciare dalla fine della seconda settimana. La muscolatura tende ad usare principalmente gliceridi e riservare i chetoni ad uso esclusivo del cervello. Va notato che la proteina è ancora una fonte richiesta di energia.

Le persone obese con un'apparente fonte abbondante di energia quale è il grasso devono prestare attenzione a non esaurire la loro molto minore quantità di proteine non essenziali nel caso di digiuni prolungati. Una adulto maschio di media corporatura il cui peso ideale si aggira intorno ai 70 kg avrebbe 30 kg di tessuto muscolare contenente 6 kg di proteina muscolare esclusa l'acqua. Ipotizzando che la maggior parte delle proteine usate durante il digiuno provengano dai muscoli, il suo organismo perderebbe 4kg di tessuto muscolare nelle prime due settimane e 0,7 kg ogni due settimane successive. In tre mesi [ipoteticamente^[6]], egli avrebbe perso metà della sua massa muscolare. Una persona moderatamente obesa, che ha immagazzinato grasso, la cui durata può facilmente superare i tre mesi, sarebbe molto debole dopo tre mesi a causa della perdita della massa muscolare e il suo organismo correrebbe il pericolo di usare proteine essenziali come quelle del muscolo cardiaco.

"La sostituzione delle proteine della muscolatura richiede tempo e un esercizio adeguato".

Una volta interrotto il digiuno, il processo biochimico e fisiologico ritorna allo stato precendete Il glucosio del cibo viene prelevato dal fegato e dai muscoli e immagazzinato come glicogeno. I tessuti del corpo usano glucosio come combustibile, mentre il glucosio in eccesso viene convertito in grasso. Gli amminoacidi sono prelevati dalle cellule muscolari per rimpiazzare le proteine decomposte durante il digiuno.

Va considerato che la sostituzione (ricostituzione) della proteina muscolare richiede tempo e un esercizio adeguato. Se si mangia oltre misura durante la ripresa alimentare, si può rapidamente riguadagnare il peso precedente come grasso, senza aver completamente rimpiazzato la massa muscolare perduta. Per ogni 10kg di peso perso e riguadagnato, si otterrà un 10% o 1 kg in meno di tessuto proteico. Se una persona programma annualmente tre perdite di peso durante il quale ogni volta si perdono e riguadagnao i 10 kg, teoricamente il contenuto nella composizione corporea darebbe come risultato 6 kg in meno di tessuto proteico (principalmente muscolare) nel giro di due anni. Questo calcolo sarebbe influenzato dal tipo di dieta e dai possibili esercizi abitudinari).
:Ciò comporta delle connotazioni importanti per le persone che digiunano per perdere peso o per quelle che con frequenza fanno brevi digiuni (per esempio un giorno a settimana).

[0] Traduzione per intero da The Biochemistry of Fasting url consultato il 26 febbraio 2011

[1] Sul sito della Scuola della Salute si legge che "Durante il digiuno il corpo attinge alle sue riserve, che in un soggetto normale potrebbero essere sufficienti a fornire energia al corpo per alcuni mesi. Mentre le riserve di grasso sono notevolissime (circa 556.000KJ), notevoli quelle di proteine ( circa 100.00 KJ), quelle dei glicidi o zuccheri sono molto scarse (circa 6700 KJ), sotto forma di glicogeno e queste riserve si esauriscono rapidamente, possono far fronte più o meno al bisogno di un giorno".

[2] Nel metabolismo muscolare nello stato di digiuno prolungato si verifica che "la demolizione delle proteine muscolari diminuisce nel digiuno prolungato e la maggior parte dell'energia muscolare è fornita da FFA e corpi chetonici. Con la persistenza del digiuno prolungato, il muscolo dipende sempre più dagli acidi grassi liberi, risparmiando glucosio e corpi chetonici affinché possano essere utilizzati dal cervello". (John W. Pelley, Biochimica url consultato il 27 febbraio 2011)

[3] Nel metabolismo cerebrale nello stato di digiuno prolungato si verifica che "l'aumento dell'utilizzo di corpi chetonici, da parte del cervello, risparmia il glucosio ematico perché venga utilizzato dagli eritrociti che dipendono unicamente dal glucosio per la produzione di energia. La diminunzione dell'utilizzazione di glucosio da parte del cervello riduce la necessità da parte del muscolo di fornire amminoacidi precursori nella gluconeogenesi epatica e così, indirettamente, si risparmiano proteine muscolari". (John W. Pelley, Biochimica url consultato il 27 febbraio 2011)

[4] Sul sito della Scuola della Salute leggiamo che "George F. Cahill jr dell'Elliott P. Joslin Resarch laboratory della ''Diabetes Foundation'' ha per primo dimostrato che il cervello, a digiuno, utilizza i corpi chetonici invece del glucosio. Ricercatori dell'università di Oxford hanno in seguito dimostrato che il cervello è dotato del complesso enzimatico necessario a metabolizzare i corpi chetonici". {Digiunoterapia:teoria url consultato il 25 febbraio 2011)

[5] Sul sito della Scuola della Salute leggiamo che "la maggior parte dei tessuti è in grado di utilizzare per le sue necessità le riserve di grassi e di proteine, ma il cervello e il sistema nervoso centrale richiedono invece glucosio (zucchero semplice) come unica o prevalente fonte di energia. Le riserve di zucchero possono coprire per un sol giorno queste richieste. Il corpo sintetizza prontamente glucosio dalle proteine: ecco allora che si osserva all'inizio del digiuno un gran consumo di proteine, tale che se questa sintesi continuasse il corpo non potrebbe sopravvivere per più di tre settimane. Contemporaneamente aumentano i corpi chetonici nel sangue, come avviene sempre quando si ha un elevato consumo di proteine in carenza di zuccheri". (Fisiologia e biochimica del digiuno url consultato il 27 febbraio 2011)

[6] I tre mesi sono solo ipotetici e fanno riferimento alla condizione in cui le riserve accumulate nel corpo di una persona di corporatura media, a riposo, subiscano un consumo minimo (condizione che nella realtà non si verifica mai).