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S.G. Sukkar U.O.D. Dietetica e Nutrizione Clinica
IRCCS Azienda Ospedaliera Universitaria San Martino –
Istituto Nazionale per la Ricerca sul Cancro di Genova
Certificazione UNI EN ISO9001 2000N°9122.OSSM relativa a: Erogazione di Servizi di Dietetica e Nutrizione Artificiale Enterale e Parenterale
FONTI PROTEICHE E NEL CONTROLLO DELLA MASSA MUSCOLARE
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Animali Latte
caseine
siero
uova Albumina
Collagene Gelatina
Vegetali Soia Estratti ;concentrati
grano glutine
mais zeina
pisello Isolata
Lupino Concentrata
Alfalfa Estratto
Micro-organismi lieviti estratti
muscolo Miosina,actina
Proteine dietetiche
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PROTEINS(10 kg)
(300 g/d)Synthesis
Free AA(70 g)
Breakdown(300 g/d)
PROTEINS(10 kg)
(300 g/d)Synthesis
Free AA(70 g)
Breakdown(300 g/d)
De novo Synthesis(endogenous)
specific functionstransformation
De novo Synthesis(endogenous)
specific functionstransformation
Intake(80 g/d)
CO2
Oxidation(80 g/d)
UreaNH4
Intake(80 g/d)
CO2
Oxidation(80 g/d)
UreaNH4
Turnover rate = 300 g / 10 kg= 3 % / d
Overview schematica del metabolismo proteico
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La Sarcopenia
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La sarcopenia è una perdita di massa muscolare, di forza e di tono con valori al di sotto di 2 DS rispetto alla media dell’adulto (Baumgartner R, 1988)
13-24% 65-75 anni >50% negli ultraottantenni
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-30% SP MUSCOLARE
Testosterone, GH, Estrogeni
Fenomeni di denervazione e rimodellamento (FT)
RDA (0,8 g P/Kg/die) inadeguato
Sostanze infiammatorie
ROS Difese antiossidanti
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PROTEIN ABNORMALITIES IN THE CANCER PATIENT
• Increased muscle protein catabolism • Increased whole body protein turnover • Increased liver protein synthesis • Decreased muscle protein synthesis
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Ruolo centrale delle Citochine Cellule tumorali maligne Inizio della risposta infiammatoria
Produzione di Citochine IL-1, IL-6 TNF-α
Alterato metabolismo
dei macronutrienti Perdita di LBM
Inizio della risposta delle proteine di
fase acuta (↑ CRP)
Perdita di peso
↑ REE ↓ Cibo introdotto
Fattori che inducono
un aumento della proteolisi
Diminuzione Dell’appetito
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CYTOKINE-MEDIATED EFFECTS ON PROTEIN METABOLISM IN CANCER CACHEXIA
EFFECTS TNF-α •Increased muscle proteolysis
•Increased protein oxidation •Increased hepatic protein synthesis
IL-1 •Increased hepatic protein synthesis
IL-6 •Increased hepatic protein synthesis
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COME INTERVENIRE?
STIMOLANDO LA CAPACITA’ DI FORZA:
“USE IT OR LOSE IT!”
Newton R.: Strength Exercise: Prevents and Treats Chronic Disease
NSCA European Conference, 2008
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Corretta alimentazione
Al fine di ottimizzare la sintesi delle proteine muscolari, collegato ad una opportuna introduzione di energia, si propone un piano dietetico che comprende 25-30 g di proteine di alta qualità per pasto Dietary protein recommendations and the prevention of sarcopenia Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2009
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Timing nell’assunzione: la pulse protein diet
L’effetto anabolico migliora se si concentrano le proteine (80%) in un pasto giornaliero
Arnal et al, 1999,El-Khoury et al,1995
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Quali fonti proteiche preferire nell’integrazione nutrizionale?
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Le caratteristiche delle proteine
Hoffman JR and Falvo MJ J Sport and Medicine (2004); 3; 118, -130
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Sukkar SG & Iorio EL: Progress in nutrition , 2011
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Proprietà delle sieroproteine di latte
• Antiossidanti • Immunostimolanti • Antitumorali • Ipolipemizzanti • Antivirali • Antibatteriche • chelanti
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• La classificazione delle proteine di siero di latte come “proteine ad azione rapida”, e delle caseine come “proteine ad azione ritardata” si basa sull’effetto sull’assunzione di cibo riferiti all’uomo.
• Le proteine di siero di latte dopo l’ingestione passano rapidamente attraverso lo stomaco e raggiungono il digiuno come proteine intatte, mentre il rilascio della caseina da parte dello stomaco avviene più lentamente in quanto nell’ambiente fortemente acido dello stomaco le caseine coagulano formando grumi.
• In seguito a idrolisi peptica, i peptidi vengono rilasciati nel piccolo intestino.
• Nel piccolo intestino, l’idrolisi delle proteine del siero di latte avviene lentamente se confrontato con altre proteine, e la loro digestione e assorbimento ha luogo entro un tratto più ampio d’intestino.
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Incrememento della leucina dopo pasto con caseina o sieroproteine di latte nel’uomo
Boire Y et al Proc Natl Acad Sci 23, 1997 vol. 94 no. 26
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Ruolo della leucina nel protein sparing •La leucina ha un ruolo essenziale regolatore della sintesi proteica.
•In fase catabolica la supplementazione di Leu o dei 3 BCAA stimola la sintesi proteica muscolare (8,11).
•Questo effetto si osserva principalmente nelle diete con rapporto C/P <1,5 rispetto a quelle C/P>3,5 con 6-8 g/die di Leu
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Circa 3 hrs
L’attivazione della sintesi proteica è rapida: 30 min e rimane elevata per 90 min (infusione)
Bohè et al, J Physiol 2001 Il fenomeno è simile per somministrazione orale
di EAA Cuthbertson et al FASEB J 2005
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Conclusioni
• Le sieroproteine di latte appaiono le fonte proteica più adeguata nel trattamento della sarcopenia del soggetto anziano
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In oncologia
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Sieroproteine di latte Dati nell’uomo
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Landoni et al 2008
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129
1820
0
5
10
15
20
25
VACOP-B ABVD
Chemioterapia
fial
e d
i GC
SF
seqexno seq
Rossi E, Corsetti MT, Sukkar S. Poggi C :Extremely Low Frequency Electromagnetic Fields Prevent Chemotherapy Induced Myelotoxicity Electromagnetic Biology and Medicine 2007, Vol. 26, No. 4 : Pages 277-281
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129
1820
0
5
10
15
20
25
VACOP-B ABVD
Chemioterapia
fial
e d
i GC
SF
seqexno seq
Rossi E, Corsetti MT, Sukkar S. Poggi C :Extremely Low Frequency Electromagnetic Fields Prevent Chemotherapy Induced Myelotoxicity Electromagnetic Biology and Medicine 2007, Vol. 26, No. 4 : Pages 277-281
La quantificazione del numero di fiale di fattori di crescita mieloide utilizzate durante terapia ABVD (8 pz. con linfoma di Hodgkin)
e di VACOP-B (10 pazienti con linfoma non Hodgkin) è stata utilizzata quale espressione quantificabile
della mielotossicità indotta dalla chemioterapia
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Tozer et al 2008
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Tozer et al 2008
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Tozer et al 2008
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Stress ossidativo , GSH e
Sieroproteine di latte
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• Il GSH (ridotto) viene prodotto a partire dal suo stato ossidato (GS-SG) grazie alla cessione di idrogeno da parte del NADPH.
• Il GSH è quindi strettamente collegato allo shunt dei pentosi.
• Circa il 99% del pool di GSH si trova normalmente nello stato ridotto.
Produzione e clearance dei ROS: ruolo del glutatione
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CELLULAR AND PLASMA REDOX SYSTEM
ALBUMIN – CYS 34
cystine
Glutathione(GSH)
Cell membrane
1 Inhibited by high GSH levels.
2 Crosses the cellularmembrane faster thanglutamate.
cystine
glutamate
glycineGSH synthetase
γglu-cys-gly(glutathione)
γglu-cys synthetase1
NH3
glutamine
γglu-cys
cysteine
cysteinecysteine
Macrophage(antigen
processing cell
Glutamine2
Bounos & Sukkar SG, 2002
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Glutatione (GSH)e stress ossidativo: dati nell’animale
• La supplementazione con proteine del siero di latte da luogo al maggiore incremento della produzione di GSH (p < 0.004) in fegato, cuore e milza. (Bounous et al. Clin Invest Med 1991)
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Sukkar et al MJNM 2008)
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sangue gsh tot /ml
casein irr prother irr 0
250
500
750
1000
1250
nmol
gsh
tota
le/m
l
sangue gssg nmol/ml
casein irr prother irr 0
5
10
15
gssg
nm
ol/m
l
sangue gssg/gsh %
casein irr prother irr 0.0
0.5
1.0
1.5
%
fegato gsh tot nmol/g
casein irr prother irr 0
2500
5000
7500
10000
nmol
/g fe
gato
fegato gssg nmol/g
casein irr prother irr 0
25
50
75
100
nmol
/g fe
gato
fegato ratio% nmol/g
casein irr prother irr 0.0
0.5
1.0
1.5
%
Effetti dello stress ossidativo e della radioterapia nel modello animale (Sukkar e Cottallasso unpublished data)
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FONTI PROTEICHE IN ONCOLOGIA conclusioni
• elevato valore biologico e facile digeribilità • Alto contenuto in BCAA e soprattutto di Leucina • Proprietà antiossidanti : alto valore di cisteina e glutamina • La Caseina è ricca di glutamato • Le sieroproteine di latte sono molto ricche di BCAA e cisteina • Le proprietà collaterali (Antiossidanti ,Immunostimolanti,
Antitumorali, Antivirali, Antibatteriche ) possono accrescerne le potenzialità d’utilizzo in situazioni diversificate (CT,RT, perioperatorio, infezioni)