Mecanisme moleculare de nutriție și boală

Dieta constituie unul dintre cei mai importanți factori de risc modificabili pentru toate tipurile de boli. Cum poate influența alimentația sănătatea noastră? Cu acest articol, PAN vrea să lumineze unele dintre mecanismele de bază ale modului în care nutriția acționează asupra metabolismului nostru.

Suntem făcuți din mâncare

Poate suna clișeu, dar este adevărat: mâncarea este viață. Alimentele și componentele sale sunt substratul de bază pentru structura și metabolismul nostru. Fără hrană, nu există dezvoltare, creștere, căldură, mișcare, reproducere și cunoaștere.

În comparație cu alți factori de risc, cum ar fi fumatul, inactivitatea fizică sau radiațiile UV, dieta este mai complexă. Consumăm o mulțime de alimente diferite și fiecare produs alimentar este format din mii de substanțe cu efecte potențiale asupra corpului nostru. În plus, aceste substanțe de obicei nu funcționează individual, ci în compuși, fiecare având propriile sale efecte specifice.

Componentele alimentare pot fi descompuse în macronutrienți pe de o parte și micronutrienți pe de altă parte.

partea

Macronutrienții și funcțiile lor

Macronutrienții precum proteinele, carbohidrații și grăsimile au în comun faptul că furnizează energie organismului. Micronutrienții, cum ar fi mineralele sau vitaminele, joacă mai mult un rol de susținere în metabolism, ceea ce înseamnă că funcționează ca cofactori sau coenzime (1).

Glucidele sunt principala sursă de energie pentru corpul nostru. De asemenea, sunt necesare pentru sinteza ADN-ului și ARN-ului și, în sinergie cu proteinele și grăsimile, formează glicoproteine ​​și glicolipide care funcționează în comunicarea și semnalizarea celulară (1).

Proteinele servesc atât ca sursă de energie, cât și ca substrat pentru structura noastră corporală. Sub formă de enzime, ele funcționează și ca „instrumente” moleculare ale metabolismului nostru, ceea ce le face esențiale pentru fiecare reacție biochimică. Formând anticorpi, aceștia sunt un element esențial al sistemului nostru imunitar. Ca proteine ​​structurale, ele constituie construcția țesutului nostru și întreaga noastră morfologie. Mioza și actina, două proteine ​​importante, sunt necesare pentru mușchii noștri și, prin urmare, pentru mișcările corpului. Proteinele sunt, de asemenea, esențiale pentru transportul moleculelor precum oxigenul sau fierul și constituie factori de coagulare necesari pentru hemostază (1).

Grăsimile sau acizii grași oferă un sistem de stocare a energiei pentru corpul nostru. În plus, acestea sunt esențiale pentru absorbția vitaminelor liposolubile, cum ar fi vitamina E, D, K și A. Sunt elemente constitutive ale membranei celulare și a tecilor de mielină și funcționează ca o pernă de protecție pentru organele noastre (1).

Micronutrienții și rolul lor pentru metabolism

Micronutrienții, cum ar fi vitaminele, mineralele sau fitochimicalele, sunt substanțe care trebuie ingerate, dar nu furnizează energie. Acestea sunt esențiale pentru reacțiile anabolice și catabolice ale metabolismului nostru. Deoarece există mii de micronutrienți, doar câțiva pot fi menționați aici, reprezentând exemple pentru varietatea enormă de funcții.

  • Iodul, de exemplu, este un element chimic necesar pentru sinteza hormonilor tiroidieni care reglementează creșterea tiroxina și triiodotironina (1)
  • Fierul este un oligoelement esențial necesar hematopoiezei. Constituie atomul central al cofactorului tivului în hemoglobină și mioglobină și, prin urmare, este necesar pentru transportul oxigenului. Este, de asemenea, o componentă importantă a multor enzime și o parte a lanțului de transport al electronilor în mitocondrii necesare pentru producția de ATP (1)
  • Vitamina K este esențială pentru activarea factorilor de coagulare și este implicată în metabolismul osos (1) (2)
  • Acizii grași omega-3 sunt necesari pentru funcționarea membranelor celulare și pentru sinteza prostaglandinelor antiinflamatorii (1) (3)
  • L-arginina este un aminoacid semi-esențial care este un precursor pentru sinteza oxidului nitric, un al doilea mesager important implicat în vasodilatație și reglarea tensiunii arteriale (1) (4)

Ce face prea mult sau prea puțin corpului nostru

După cum se poate vedea din numărul mare de funcții îndeplinite de macro și micronutrienți, atât deficiența, cât și excesul pot duce la tulburări metabolice.

De exemplu, foamea, adică deficiența atât a macro-, cât și a micronutrienților, cauzează cașexie și, în cele din urmă, moarte. La copii, malnutriția poate duce la creșterea scăzută.

Vorbind despre o formă moderată, malnutriția poate provoca oboseală, apatie și depresie, atrofie musculară, întârzierea vindecării rănilor, un risc crescut de infecții și un debit cardiac redus.

Condițiile obișnuite asociate cu deficiențe de micronutrienți sunt, de exemplu, anemia (prin lipsa de fier, vitamina B12, acid folic), osteoporoza (calciu, vitamina D), gușa sau cretinismul (iod), degenerarea subacută a măduvei spinării (vitamina B12)., acid folic), spina bifida (acid folic), crampe musculare (ia magneziu) și tulburări imune (vitamine A, D, E; zinc, fier, seleniu) (5). Lipsa de fitochimicale, cum ar fi polifenoli, are, de asemenea, consecințe asupra sănătății, care vor fi discutate mai târziu.

Pe de altă parte, supranutriția provoacă în cele din urmă obezitate, rezultând un risc crescut de boli cardiovasculare, cancer și alte afecțiuni. O ingestie excesivă de substanțe specifice unice, cum ar fi acizii grași trans (6), arsenic (7), cadmiu (8) și alcaloizi pirrolizidinici (9), de exemplu, interferează, de asemenea, cu procesele metabolice și duce la probleme de sănătate.

Secțiunile ulterioare vor intra mai profund în mecanismele specifice ale bolii pe care anumite alimente sau diete pot avea un impact, adică semnalizare și comunicare celulară prin hormoni, inflamație și stres oxidativ. Alte două mecanisme importante, cum ar fi epigenetica și microbiomul uman, care afectează în special sistemul imunitar, au fost deja discutate în detaliu în două articole separate de pe blog.

Cum cauzează excesul de consum tulburări metabolice și hormonale?

Un exces de alimente duce în cele din urmă la obezitate (10). Obezitatea, la nivel histologic, descrie prezența unei cantități crescute de țesut adipos alb. La o persoană obeză, adipocitele eliberează o cantitate mare de acizi grași din cauza lipolizei crescute datorită unui sistem nervos simpatic suprareglat (11). Acești acizi grași liberi provoacă stres oxidativ diferitelor țesuturi, ducând la disfuncții ale receptorilor de insulină, la rezistența la insulină și la hiperglicemie. Acizii grași liberi scad, de asemenea, cantitatea de mușchi-glucoză utilizată, ceea ce duce în plus la hiperglicemie (12).

Se presupune că insulina este un hormon proaterogen, care promovează dezvoltarea bolilor cardiovasculare (13) (14).

Cum cauzează dieta dieta cancerului?

Țesutul adipos eliberează, de asemenea, adipokine care promovează cancerul prin stimularea factorului de creștere asemănător insulinei (IGF-1) și a altor hormoni de creștere, care sporesc proliferarea celulară sau diferențierea datorită cascadelor de semnalizare mitogenă și antiapoptotică (15) (16). IGF-1 îmbunătățește, de asemenea, angiogeneza, care promovează creșterea generală a cancerului (17). Leptina însăși, una dintre adipokinele bine cercetate, este cunoscută ca având proprietăți mitogene, anti-apoptotice și pro-inflamatorii, toate fiind implicate în carcinogeneză (18).

Nu numai țesutul adipos alb promovează cancerul; sunt, de asemenea, (pro-) cancerigeni dietetici, cum ar fi micotoxinele, de exemplu, care au proprietăți cancerigene. Aflatoxina din alimentele contaminate cu mucegaiul formează aducturi cu ADN, ceea ce induce dezvoltarea cancerului de ficat (19). Benzo [a] pirenul poate fi găsit predominant în carnea la grătar (20). Metaboliții săi interferează, de asemenea, cu ADN-ul care promovează mutațiile și prin aceasta cancerul (21). Un dezechilibru între componentele pro și antioxidante din alimentele noastre ar putea juca, de asemenea, un rol în formarea cancerului (22), care va fi clarificat în paragraful de mai jos.

Care sunt mecanismele prin care alimentele cauzează inflamația?

Oxidanții și antioxidanții sunt, de asemenea, implicați în inflamație, un alt mecanism de bază al bolii care acționează asupra nutriției. Inflamația este un răspuns celular la o leziune caracterizată prin creșterea fluxului sanguin, infiltrarea leucocitelor și producția locală de mediatori cu scopul reparării țesuturilor (23). Este mecanismul bolii care stau la baza stărilor. precum sindromul metabolic, boala hepatică nealcoolică, diabetul zaharat și bolile cardiovasculare (24).

Din nou, este supranutriție, adică obezitatea, care este una dintre cele mai importante cauze ale unei stări corporale pro-inflamatorii. Țesutul adipos alb, mai precis, depozitele de grăsime viscerală eliberează adipokine care stimulează citokinele, cum ar fi TNF-alfa, IL-1 și IL-6, care pot provoca inflamații sistemice (25) (26). Acesta este încă un alt mecanism prin care țesutul adipos determină disfuncția pancreatică a celulelor beta și prin prezenta hiperglicemie și, în cele din urmă, diabet zaharat (27).

În schimb, un echilibru energetic negativ, adică restricție calorică, reduce inflamația (28).

Inflamația este, de asemenea, implicată în dezvoltarea aterosclerozei prin inducerea disfuncției endoteliale și a leziunilor vasculare. În plus față de adipokinele pro-inflamatorii și, de asemenea, un sistem renină-angiotensină-aldosteron derivat din adipocite (29), inflamația este promovată de o cantitate crescută de stres oxidativ.

Stresul oxidativ este o stare metabolică caracterizată printr-un dezechilibru între prezența speciilor reactive de oxigen (ROS) și molecule antioxidante capabile să contracareze radicalii liberi emergenți. Deoarece radicalii liberi au potențialul de a deteriora toate componentele dintr-o celulă, inclusiv proteinele, lipidele și, de asemenea, ADN-ul, stresul oxidativ, adică o cantitate excesivă de ROS este implicată în majoritatea bolilor, de la cancer (30) (31)) la boli cardiovasculare (32) până la tulburări neurogenerative (33) și psihiatrice (34). Oxidarea ADN-ului legată de ROS este una dintre principalele cauze ale mutațiilor care favorizează carcinogeneza (35).

Moleculele prooxidante sunt un produs secundar al metabolismului energetic, cauzat de respirația celulară, dar există și surse exogene, cum ar fi fumatul, metalele grele sau pesticidele (36). Dieta poate influența producerea atât a moleculelor pro, cât și a celor antioxidante. De exemplu, consumul crescut de acizi grași saturați crește stresul oxidativ, în timp ce acizii grași mononesaturați își asumă mai mult un rol antioxidant (37).

Polifenoli dietetici care se găsesc în fructe, legume, ciocolată neagră, ceai, cafea sau vin, acționează ca antioxidanți sau cresc expresia genelor antioxidante și în acest fel antagonizează inflamația (38) (39).

Pe scurt, mâncarea este materia din care suntem construiți, iar componentele sale ne alimentează metabolismul. Alimentele ne afectează ADN-ul, toate sistemele de organe, bunăstarea. Acest articol oferă doar un indiciu al mecanismelor de bază ale bolii, iar interacțiunile lor nutriționale influențează. Acestea vor fi elucidate în continuare în articolele viitoare despre nutriție și boli.

Acest articol face parte din seria „Puterea nutriției”.