Nutrienti e neurotrasmettitori capaci di regolare l’alimentazione • Nutrienti ematici – Glucosio – Acidi grassi – Aminoacidi – Lattato – Corpi chetonici • Neurotrasmetti tori – Noradrenalina – Dopamina – Serotonina – GABA – NO
Nutrienti e neurotrasmettitori capaci di regolare l’alimentazione
• Nutrienti ematici
– Glucosio
– Acidi grassi
– Aminoacidi
– Lattato
– Corpi chetonici
• Nutrienti ematici
– Glucosio
– Acidi grassi
– Aminoacidi
– Lattato
– Corpi chetonici
• Neurotrasmettitori– Noradrenalina– Dopamina– Serotonina– GABA– NO
• Neurotrasmettitori– Noradrenalina– Dopamina– Serotonina– GABA– NO
OMEOSTASI
•Metabolica
•Energetica
OMEOSTASI METABOLICA
Il cervello ha bisogno di glucosio
In condizioni di digiuno e postprandiali il SNC utilizza esclusivamente glucosio per soddisfare le necessità energetiche.
Solo dopo molti giorni di digiuno, “impara” ad utilizzare i corpi chetonici.
Il cervello ha bisogno di almeno 100 grammi di glucosio al giorno
CELLULA MUSCOLARECELLULA MUSCOLARE
INSULINA
GLUCOSIO
GLICOGENOGLICOGENO
G - 1- PG - 1- P
GLICOLISI
++
--Sintetasi Fosforilasi
++
G - 6- PG - 6- P
--
SANGUE
ADRENALINAADRENALINA
SANGUESANGUE
ATP
G - 1- PG - 1- P
SintetasiSintetasi FosforilasiFosforilasi
GLUCOSIOGLUCOSIO G - 6- PG - 6- P
Trioso - PTrioso - P
PiruvatoPiruvato
Acetil - CoAAcetil - CoA Acidi Acidi grassi*grassi*
GlicogenoGlicogeno
Esokinasi*Esokinasi*
PFK*PFK*
CicloCiclodell'acidodell'acidoCitrico*Citrico*
PDH*PDH*
TrigliceridiTrigliceridi
AminoacidiAminoacidi
Ac. LatticoAc. Lattico
Controllo ormonale della glicemia a digiuno
insulina
glucagone
epinefrina
corticosteroidi
ossidazione
glicogenosintesi
liposintesi
glicogenolisigluconeogenesi
Aumento glicemia
proteine dieta
AA infusione
CCK
N. vagoGLICEMIA
Ormoni dello stress
• Adrenalina
• Glucagone
• Cortisone
• Adrenalina
• Glucagone
• Cortisone
ADRENALINA
• Attiva la glicogenolisi
• Innalza la glicemia
• Innalza la pressione arteriosa
• Aumenta la frequenza cardiaca
• Aumenta il consumo di ossigeno
• Attiva la glicogenolisi
• Innalza la glicemia
• Innalza la pressione arteriosa
• Aumenta la frequenza cardiaca
• Aumenta il consumo di ossigeno
CORTISOLO
• Attiva la proteolisi
• Stimola la neoglucogenesi
• Aumenta il riassorbimento renale del Na
• Innalza la pressione arteriosa
• Contrasta l’infiammazione
• Attiva la proteolisi
• Stimola la neoglucogenesi
• Aumenta il riassorbimento renale del Na
• Innalza la pressione arteriosa
• Contrasta l’infiammazione
GLUCAGONE
• Favorisce la captazione dei substrati neoglucogenetici
• Attiva la neoglucogenesi
• Contrasta l’azione dell’insulina
• Innalza la glicemia
• Favorisce la captazione dei substrati neoglucogenetici
• Attiva la neoglucogenesi
• Contrasta l’azione dell’insulina
• Innalza la glicemia
Glucostatic hypothesis
Mayer J. Glucostatic mechanism of regulation of food intake. N Engl J Med 249: 13–16, 1953.
“Glucose is an obvious candidate as a signal regulating energy intake.Hunger is a feature of hypoglycaemia, and there are neurones within the DMH, VMH and anterior hypothalamus that contain glucose-sensitive neurones, some of which may also be responsive to insulin.It has also been suggested that relatively small changes in glucose might trigger the onset of meals under some circumstances.”
L’ipoglicemia può influenzare la regolazione centrale del consumo di cibo aumentando la sintesi e la liberazione di NPY (ARC e VMH) e di Oressina (LH). Una situazione di insulino resistenza centrale potrebbe essere responsabile di una relativa diminuzione della captazione di glucosio da parte delle cellule del SNC. Perciò, un difetto primario della captazione di glucosio da parte del SNC potrebbe interferire con l’attività del network dei neuropeptidi oressigeni. Si può configurare l’ipotesi che la captazione a livello cerebrale di glucosio sia ridotta nei ratti geneticamente obesi e nei pazienti con grande obesità (Prader-Willi).
fa/faFa/Fa
Brain 2-deoxy-14C-Glucose uptake in Zucker rats: autographic study
Vettor et al, 2001
1818FDG PET SCANNINGFDG PET SCANNING
42.32 38.52
Vettor et al, 2001
Local cerebral glucose utilization is Local cerebral glucose utilization is decreased in different areas of obese rat decreased in different areas of obese rat brain and also in the thalamic and brain and also in the thalamic and hypothalamic areas of obese Prader-Willi hypothalamic areas of obese Prader-Willi patients. patients. A A selective hypothalamic insulin resistance
might be relevant for bringing about the might be relevant for bringing about the behavioral and neuroendocrine changes that behavioral and neuroendocrine changes that occur in these syndromes of obesity occur in these syndromes of obesity and insulin resistance.
SUBSTRATI ENERGETICI
LeptinaInsulina
IPOTALAMO
Endogeno Esogeno
Fatty acids
1. The accumulation of long-chain fatty acid-CoA and changes in the rate of lipid oxidation in selective hypothalamic neurons provides a signal of "nutrient abundance" to discrete areas within the CNS and activates a chain of neuronal events designed to promote a switch in fuel sources from carbohydrates to lipids and to limit the further entry of exogenous and endogenous nutrients in the circulation.
2. This restraint may be required for the maintenance of energy and metabolic homeostasis, and its failure could contribute to weight gain and glucose intolerance.
Despite the potential for fat and fat
metabolism to inhibit food intake, there is
abundant evidence that consumption of diets
high in energy from fat leads to increased
energy intake, weight gain, and obesity in
animals and humans.
Exogenous and endogenous fuels differently influence
the hypothalamic neuropeptide network.
Glucose inhibition of hypothalamic NPY seem to be
long lasting, while an increased availability of lipid
fuels only transiently inhibits the neuropeptide.
Some data suggest that lipid fuels may act as
modulators of leptin signalling reducing, in some
conditions, its action at the CNS.
OMEOSTASI ENERGETICA
DISPENDIODISPENDIOENERGETICOENERGETICO
Metabolismo 70% basale
Attività fisica 15%
Termogenesi 15%
Necessità di energia
• Metabolismo in condizioni basali– Attività degli enzimi e delle relative reazioni
che consentono il mantenimento delle funzioni vitali
• Digestione, assorbimento e metabolismo dei nutrienti
• Lavoro
TERMOGENESI
• Da brivido
• Indotta dai cibi
• Effetto termico dell’attività fisica
• Da brivido
• Indotta dai cibi
• Effetto termico dell’attività fisica
ATTIVITA’ FISICA
• Attività quotidiane• Tempo libero• Lavoro• Sport
• Attività quotidiane• Tempo libero• Lavoro• Sport
1g CHO = 4 kcal
1g lipidi = 9 kcal
1g proteine = 4 kcal
1g alcool = 7 kcal
Peso corporeo (kg)
RM
R (
kcal
/die
)y
x
y = kx
Associazione tra peso corporeo e Resting Metabolic Rate
Dispendio energetico degli organi
17
18
7
10
19
29
0 10 20 30 40
altri
muscoli
reni
cuore
cervello
fegato