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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

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Omeostasi

Si può alterare:

• In seguito all’uso di farmaci

• In particolari situazioni patologiche

E’ IMPORTANTE MONITORARE IL BILANCIO DEL SODIO E DEL

POTASSIO

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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

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L’ACQUA SI SUDDIVIDE INCOMPARTIMENTO INTRACELLULARE ED

EXTRACELLULARE

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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

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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.

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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)

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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

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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

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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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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)

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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

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Calcio: LIVELLI DI ASSUNZIONE ADEGUATI

LATTANTI 210mg

BAMBINI 500-800mg

ADOLESCENTI 1300 mg

ADULTI 1000-1200mg

GRAVIDANZA E ALLATTAMENTO 1000-1300 mg

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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)

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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

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Alimenti con maggior contenuto di Mg

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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.

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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

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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

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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

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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

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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

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Alimenti con maggior contenuto di Cu

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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

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• 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

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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

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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

info@antonellagigantesco.it

www.antonellagigantesco.it