Biochimica del Vino
Le convinzioni già da lungo tempo radicate nelle tradizioni popolari, ricevettero negli anni ottanta una clamorosa conferma dalla medicina ufficiale: la notizia del “paradosso francese”.
Indagini statistico-epidemiologiche hanno dimostrato una ridotta incidenza di malattie cardiovascolari e relative complicanze in alcune regioni della Francia meridionale, a dispetto dell’elevato consumo di grassi aterogeni, in netto contrasto con l’elevato impatto delle stesse malattie in altre popolazioni europee ed americane, che consumavano quantità equivalenti degli stessi grassi.
Tale differenza fu subito attribuita all’abituale consumo di vino da parte dei Francesi, quale fattore protettivo contro l’ateroarteriosclerosi e i danni cardiocircolatori ad essa correlati.
Il vino come alimento
Pur collocandosi al vertice delle produzioni agroalimentari tipiche del territorio, il vino è andato progressivamente perdendo le connotazioni di prodotto alimentare, per assumere valenze culturali, edonistiche e di distinzione sociale.
Attualmente il vino come può essere considerato quasi il simbolo di un processo di riappropriazione culturale, del recupero di tradizioni e di valori del territorio, in netta antitesi con la tendenza all’omologazione dei gusti e dei valori, trainata dai processi di globalizzazione, di consumismo e di comunicazione di massa.
Gli studi epidemiologici hanno fortemente stimolato e dato rinnovato vigore ad un filone già consolidato di ricerche sui fondamenti scientifici, che sottendono i rapporti fra vino e salute.
Per comprendere le caratteristiche del vino come alimento e le ultime ipotesi scientifiche sulle sue proprietà antiossidanti, è necessario presentare in modo sintetico le conoscenze acquisite nell’ambito della biochimica degli alimenti.
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La dieta mediterranea
La dieta mediterranea prese il nome dalle abitudini alimentari di alcune popolazioni mediterranee (Italia meridionale e insulare, Grecia continentale e insulare), che all’inizio degli anni ’50 presentavano assai bassa incidenza di malattie cardiovascolari, rispetto agli Stati Uniti d’America. All’epoca le popolazioni mediterranee consumavano grande varietà di verdure, frutta, cereali e legumi, pesce; utilizzavano l’olio d’oliva per cuocere e condire gli alimenti; usavano poca carne e solo per alcuni piatti dei giorni festivi, qualche cucchiaio di formaggio per insaporire alcuni piatti, poche uova per frittate e torte d’erbe. La dieta mediterranea comprendeva uno o due bicchieri di vino, durante i pasti principali. Come si vede, il paradosso francese (o mediterraneo) era stato anticipato dagli studi sulla dieta mediterranea, che aveva già strettamente collegato il vino, antichissima bevanda mediterranea, con gli alimenti, altrettanto antichi, della tradizione mediterranea: i cereali, i vegetali freschi, l’olio e il pesce.
La dieta mediterranea
CARNE pasticceria Uova Pollame Pesce
Rare volte al mese
Alcune volte alla settimana
Frutta, legumi, verdura, Frutta secca
Ogni giorno
Cereali, Pasta, patate e pane
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Principali costituenti del vino Costituenti
Quantità ( g / l )
Acqua
750-900
Alcol etilico
70-130
Alcol metilico
0,02-0,2
Alcoli superiori
0,1-0,5
Glicerolo
4-15
Zuccheri (Glucosio e Fruttosio)
Tracce nei vini secchi Quantità variabili nei vini dolci
Acido tartarico
2-5
Acido malico
0-7
Acido citrico
0,1-0,5
Acido succinico
0,5-1,5
Acido lattico
1-5
Acido acetico
0,2-0,9
Composti fenolici (tannini, ecc.)
0,2-3
Composti azotati
0,05-0,9
Minerali (come ceneri)
2-3
L’etanolo come nutriente energetico
Gli alcoli e, ancor più, i prodotti della loro ossidazione -le aldeidi-, sono tossici. Tuttavia, molti organismi viventi hanno sviluppato sistemi di difesa contro composti tossici, metalli pesanti, farmaci, droghe ed in generale molecole estranee all’organismo stesso (xenobiotici). In alcuni casi tali sistemi di difesa si sono evoluti a dare luogo ad enzimi in grado di sfruttare le peculiarità di alcune di queste sostanze. E’ importante considerare che alcuni sistemi enzimatici utilizzano a scopo energetico l’alcol. Questa molecola è facilmente ossidabile e dotata di rese energetiche potenzialmente elevate. Tenendo presenti le peculiarità biochimiche, nutrizionali e farmacologiche dell’alcol, risulteranno più chiaramente comprensibili le caratteristiche dei processi e dei sistemi enzimatici deputati ad utilizzarlo e ad eliminarlo dall’organismo umano. Tali processi avvengono in gran parte nel fegato, che sarà, di conseguenza, il primo organo a subire alterazioni metaboliche e funzionali da sovraccarico di alcol, molto tempo prima che si instauri una patologia sistemica da cronico abuso, nota come alcolismo.
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Metabolismo dell’etanolo
Il metabolismo dell’etanolo ha diversi punti di convergenza o di somiglianza con quello degli acidi grassi:
1) ossidazione della catena carboniosa, con produzione di coenzimi ridotti;
2) produzione di acetil-CoA, immediatamente ossidabile nel ciclo di Krebs o esportabile ad altri organi in forma solubile e diffusibile (acetato/ corpi chetonici);
3) metabolismo chetogenico, non potendo originare intermedi glicidici;
4) richiesta di intermedi glicolitici per l’ossidazione dell’acetil-CoA.
Sistemi enzimatici per l’ossidazione dell’etanolo nel fegato
Abbreviazioni:MEOS = microsomal ethanol-oxidising system: sistema microsomiale che ossida l’etanolo; ALC.DH = alcoldeidrogenasi; ALD.DH = aldeide-deidrogenasi.
Il fegato metabolizza mediamente 0,12 g di etanolo / ora / Kg di peso corporeo (circa 8 g di alcol / ora / 70 Kg di peso).
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L’alcol-deidrogenasi
Delle quattro classi di alcol-deidrogenasi solo quella presente nel fegato ha il compito di iniziare ad ossidare l’etanolo presente nelle bevande alcoliche: infatti la maggior parte dell’alcol ingerito viene assorbito nel tubo digerente e giunge al fegato attraverso la vena porta. L’alcol-deidrogenasi epatica non è specifica per l’etanolo, potendo ossidare anche il metanolo. La competizione per lo stesso enzima, unitamente alla bassa concentrazione di metanolo nel vino, rende remoto, per questa bevanda, il rischio di tossicità da metanolo e da prodotti di ossidazione dell’alcol (aldeide ed acido formico). Anche il parametro che misura l’affinità dell’alcol-deidrogenasi per l’etanolo (KM) è molto significativo: i valori di KM dell’enzima, intorno ad 1-2 mM, non si discostano molto dai valori di alcolemia (concentrazione di etanolo nel sangue) riscontrabili dopo circa un’ora dalla somministrazione di una dose standard di alcol (un drink corrisponde mediamente a 12 g di etanolo).
L’aldeide-deidrogenasi
L’aldeide-deidrogenasi mostra scarsa specificità ed ampia distribuzione nell’organismo, come ci si può attendere da un enzima capace di eliminare composti altamente reattivi e tossici, quali le aldeidi. Nel fegato sono presenti due isoenzimi, distinti per diversa localizzazione subcellulare e diverse proprietà strutturali e cinetiche. L’enzima mitocondriale ha maggiore affinità per l’acetaldeide (KM: 3 μM), rispetto all’isoforma citosolica (KM intorno a 100 μM), e minor sensibilità all’inibizione da disulfiram (“antabuse”). L’antabuse, utilizzato per contrastare l’abuso di bevande alcoliche, provoca effetti tossici, dovuti all’accumulo di acetaldeide. In alcune popolazioni dell’estremo oriente e sud-americane sono state riportate deficienze genetiche di aldeidedeidrogenasi mitocondriale, con conseguenti effetti tossici da assunzione di alcol anche a dosi modeste, effetti evidentemente legati al rallentato smaltimento dell’acetaldeide.
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Il sistema microsomiale ossidante l’etanolo (MEOS)
L’attività enzimatica ossidante l’etanolo dipende dal citocromo P450. Il consumo abituale di bevande alcoliche promuove nel fegato l’induzione di un sistema enzimatico capace di ossidare l’etanolo ad acetaldeide, utilizzando ossigeno e NADPH. Questo sistema alternativo di ossidazione dell’etanolo è noto come microsomal ethanol-oxidising system (acronimo: MEOS), perché localizzato nel sistema reticolo-endoplasmico, che durante il frazionamento subcellulare dell’epatocita si separa come microvescicole, denominate microsomi.
A concentrazioni alcolemiche 4-8 mM o superiori l’alcol-deidrogenasi (Km:1-2 mM) è presumibilmente satura: pertanto un’accelerazione della velocità di ossidazione dell’etanolo è ipotizzabile soltanto con un sistema enzimatico (il MEOS appunto) dotato di un limite di saturazione più elevato (Km del MEOS per l’etanolo: circa 8 mM). Sembra che l’induzione del MEOS possa incrementare del 50% o anche oltre la velocità di smaltimento dell’etanolo da parte del fegato. I potenziali vantaggi offerti dall’induzione del MEOS possono effettivamente realizzarsi nella misura in cui i già delicati e complessi sistemi enzimatici di smaltimento dell’etanolo non vengano sovraccaricati e perturbati dall’interferenza del MEOS e negativamente condizionati dalle numerose attività metaboliche legate al citocromo P450.
Funzioni del citocromo P450
Le funzioni del citocromo P450 sono connesse alla capacità di legare la molecola dell’O2 e di ossidare una grande varietà di composti, mediante uno dei due atomi di ossigeno, mentre l’altro viene generalmente ridotto ad H2O dagli elettroni del NADPH.
Citocromo P450
O2 Fe2+
P450
O2Fe2+
P450
NADP
Queste reazioni sono finalizzate sia a modificazioni metaboliche di composti endogeni (idrossilazioni di composti steroidei, idrossilazioni ed epossidazioni di acidi grassi), sia a solubilizzazione (e successiva eliminazione attraverso gli emuntori) di xenobiotici: farmaci, tossine, cancerogeni e mutageni, ecc.
Citocromo P450 reduttasi
NADPH Fe3+
P450
Fe3+ H2O
P450
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LA CORRETTA ASSUNZIONE DELL’ALCOL
Smaltimento dell’alcol ( 24 g ), contenuto in 1/4 litro di vino a 12 ° : -- a digiuno in unica dose -- a pasto in unica dose -- a pasto in più dosi
Stimolazione nervosa e ormonale della secrezione gastrica
La gastrina ( G ), il principale ormone dello stomaco, è secreta nel sangue da specifiche cellule endocrine dell’antro pilorico, innervato dal vago. Per via circolatoria la gastrina raggiunge il fondo dello stomaco, dove stimola le ghiandole gastriche a secernere acido cloridrico e pepsina. La secrezione dei succhi gastrici è favorita dall’effetto vasodilatatore dell’etanolo, che, a concentrazioni non troppo elevate, attiva la circolazione sanguigna sostenendo le funzioni digestive della mucosa gastrica.
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Il vino: la bevanda di Noè
Etanolo e circuito della “gratificazione” Quando questo circuito viene stimolato, attiva le connessioni con altri nuclei ed aree della base encefalica (amigdala, ippocampo), che elaborano e ritrasmettono verso il nucleo accumbens diversi tipi di segnali, relativi ad attività piacevoli ed appaganti, come il cibo, il sesso, il gioco ma anche i rapporti interpersonali e sociali. La corteccia frontale riceve ed integra l’informazione, coordinando la risposta comportamentale. Il sistema cerebrale del piacere e della gratificazione, probabilmente originato negli organismi inferiori come centro della fame e dell’accoppiamento (per soddisfare ed appagare i bisogni più elementari per la sopravvivenza e la moltiplicazione della specie), è divenuto più complesso nei mammiferi e soprattutto nell’uomo, a seguito delle connessioni e molteplici interazioni con la corteccia frontale, particolarmente sviluppata negli umani e sede di integrazione delle più complesse interazioni neuro-psicocomportamentali.
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L’alcol aumenta la concentrazione di dopamina
Ricerche recenti hanno dimostrato che droghe diverse -cocaina, nicotina, oppiacei ed alcol- agiscono tutte sul circuito della gratificazione, aumentando, sia pure con meccanismi diversi, la concentrazione della dopamina, il neurotrasmettitore che propaga il segnale fra i neuroni di questa via. In particolare l’etanolo aumenterebbe la concentrazione di dopamina, bloccando neuroni ad azione inibitoria sul sistema di trasmissione dopaminergico.
Dismetabolismo e patologia da abuso di alcol La prima e più vistosa conseguenza metabolica dell’ossidazione biologica dell’etanolo è l’aumento del rapporto NADH / NAD+.
PIRUVATO
lattato d e id r o g en as i
NADH
DIIDROSSIACETONEFOSFATO
glicerol-fosfatodeidrogenasi NADH
OSSALACETATO
LATTATO +
NAD
GLICEROLFOSFATO +
NAD
m a la tode idroge na si
MALATO
O HO
OH O
NADH
+
NAD
O
In sintesi: la difficoltà ad ossidare l’etanolo si traduce nel rallentamento del metabolismo ossidativo dei principali nutrienti energetici (glicidi e lipidi), nel blocco della gluconeogenesi, nella produzione di corpi chetonici e di precursori della sintesi lipidica.
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I VANTAGGI DERIVATI DA UN CONSUMO MODERATO DI ALCOL
Mortalità in funzione dell’assunzione abituale di vino (curva a J).
Possibili meccanismi molecolari “vantaggiosi” coinvolti nell’assunzione di modiche quantità di alcol Le condizioni di precondizionamento ischemico sembrano indurre l’espressione di enzimi con attività cardioprotettiva. In un breve episodio ischemico, infatti, sembrano aumentare i livelli di anione superossido .O2- e di ossido nitrico .NO che attivano fattori di trascrizione che danno luogo in ultima analisi all’espressione di proteine con funzione cardioprotettiva. Gli stessi enzimi e lo stesso meccanismo indotto dal precondizionamento ischemico sembra poter essere generato da una moderata assunzione di etanolo. Tra gli enzimi di cui si è osservato un aumento di espressione, vi sono l’ossido nitrico sintasi (NOS) e la superossido-dismutasi (MnSOD). Il meccanismo sembra che sia correlato ad un aumento dei livelli di MnSOD che comportano una diminuzione dei livelli di .O2- e quindi si ridurrebbe drasticamente la sua interazione con l’.NO (che come già detto genera il perossinitrito (ONOO-), un potente ossidante. Conseguentemente i livelli di .NO risultano innalzati con conseguenti effetti vasodilatatori di protezione da eventi ischemici.
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Possibili meccanismi molecolari “vantaggiosi” coinvolti nell’assunzione di modiche quantità di alcol
Ripiegamento delle proteine Inizio della formazione delle strutture secondarie e collasso idrofobico
Entropia
Energia
Solo la struttura nativa svolge la specifica funzione di ogni proteina all’interno della cellula.
Stati di globulo fuso “molten globule”
% residui della proteina nella conformazione nativa
Riarrangiamenti finali
Struttura nativa
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Le HSPs impediscono un’aggregazione non corretta delle proteine Durante la biosintesi delle proteine Nella traslocazione delle proteine a compartimenti interni In presenza di agenti chimico-fisici stressanti (di origine biotica o abiotica) Interazioni idrofobiche fortemente alterate possono comportare la perdita della conformazione nativa
HSP
Legandosi a residui idrofobici e idrolizzando ATP, forniscono un microambiente idoneo al corretto ripiegamento delle proteine
Heat Shock Protein 70 kDa (HSP70)
Sito di legame dell’ATP
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Possibili meccanismi molecolari “vantaggiosi” coinvolti nell’assunzione di modiche quantità di alcol Anche il consumo moderato di alcol induce una quantità significativa di stress ossidativo a livello del muscolo cardiaco che sembra essere coinvolto nell’espressione di alcune proteine stressinducibili con funzioni cardioprotettive. Tra queste proteine stressinducibili troviamo in particolare le HSP70 e proteine coinvolte nei processi di apoptosi dei miocardiociti.
Vino, polifenoli e nutrizione La vite, come altre piante, produce composti che possiedono in vitro proprietà antiossidanti: i più noti sono composti fenolici semplici o polimerici (polifenoli). Molti di questi composti sono presenti nell’uva e dopo la fermentazione si ritrovano, anche se in proporzioni diverse, nel vino. Altri composti fenolici si possono formare, invece, durante i processi di vinificazione; oppure possono essere ceduti dalle botti durante i processi di affinamento del vino nel legno. I principali composti fenolici presenti nel vino sono gli acidi fenolici, i flavonoli, i tannini e gli antociani. Gli acidi fenolici e i flavonoli sono presenti come glucosidi nelle bucce dell’uva bianca e rossa.
Struttura chimica dell’acido benzoico e cinnamico, presenti come esteri o glucosidi nelle bucce dell’uva.
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Vino, polifenoli e nutrizione I tannini condensati sono fenoli polimerici, che per ossidazione monomerizzano, liberando catechina e cianidine. Gli antociani sono glucosidi delle cianidine, presenti nelle bucce dell’uva rossa, che da questi composti riceve il colore. Tuttavia, alcuni addotti con i flavanoli sono incolori. OH OH HO
OH OH
O
HO
OH
OH
O+
OH OH
Catechina
Cianidina
Vino, polifenoli e nutrizione I tannini idrolizzabili (gallotannini ed ellagitannini) non sono presenti nell’uva, ma si trovano nel vino sotto forma di esteri, che per idrolisi liberano acido gallico ed acido ellagico.
HO
O
O
O HO
OH
OH
HO OH
A c id o g a llic o
OH
HO
O O A c id o e lla g ic o
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Vino, polifenoli e nutrizione
Nei vini si trovano quantità variabili di resveratrolo, un composto stilbenico, derivato dai flavonoidi, che fa parte delle fitoalessine. Queste sostanze vengono prodotte dalla vite in risposta a stress biotici (attacchi da parte di microfunghi) o abiotici (avversità climatiche, ecc.) e si possono formare anche nelle bucce soprattutto prima della maturazione dell’acino.
Vino, polifenoli e nutrizione Le sostanze fenoliche e polifenoliche esplicano in vitro attività antiossidanti, soprattutto i tannini, chelanti dei metalli. Nel caso dei flavonoidi, per esempio, è stato dimostrato che inibiscono in vitro la perossidazione lipidica e le lipoossigenasi. Solo in presenza di dati certi circa l’assorbimento intestinale e gli effetti in vivo dei fenoli e polifenoli del vino, si potrà valutarne l’importanza ed il valore ai fini della salute e della prevenzione delle malattie.
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Vino, polifenoli e nutrizione
Riduzione del danno ossidativo delle lipoproteine del plasma LDL. Il danno ossidativo è correlato con il contenuto in lipidi ossidati negli alimenti in quanto è in grado di indurre un aumento della suscettibilità all’ossidazione delle LDL. L’aumento post-prandiale delle LDL ossidate (dette LDL-), in cui la apo-B è parzialmente denaturata e immersa nel core delle particelle, è un valido biomarker di stress ossidativo indotto dagli alimenti.
Vino, polifenoli e nutrizione
Il vino, assunto durante i pasti, sembra minimizzare l’aumento post-prandiale di idroperossidi lipidici e di LDL-. Tra le varie sostanze antiossidanti contenute nel vino, quelle che sembrano giocare un ruolo chiave, sono le PROCIANIDINE. Questi composti sono considerati più efficaci dei loro monomeri che contengono gruppi catecolici. Sulla base delle attuali evidenze sperimentali sembra che l’effetto del vino sulla prevenzione dell’ossidazione delle LDL post-prandiali non sia dovuto ad un semplice aumento della capacità antiossidante del plasma, ma piuttosto ad una riduzione dei perossidi lipidici contenuti negli alimenti. Infatti, i perossidi lipidici contenuti nei chilomicroni e nelle lipoproteine “rimanenze” sembrano essere i più probabili effettori del danno ossidativo alle LDL circolanti a dare luogo ad un aumento delle LDL-.
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Vino, polifenoli e nutrizione
Esperimenti in vitro hanno dimostrato che alcuni composti fenolici presenti nel vino ed in altre bevande alcoliche, come i flavonoidi, possono ridurre l’adesione dei monociti alle cellule endoteliali. Interferenza con meccanismi della coagulazione. La formazione di trombi sulla superficie delle lesioni aterosclerotiche, a seguito del rallentamento della circolazione e di alterazioni della coagulabilità del sangue, rappresenta una grave e pericolosa complicanza dell’arteriosclerosi.
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Effetto vasodilatatore delle procianidine
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Effetto vasodilatatore delle procianidine
Effetto vasodilatatore delle procianidine
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Il vino come alimento essenziale nella nutrizione?
Gli studi riportati in questo corso suggeriscono che l’alcol possa agire come immunomodulatore in processi infiammatori e coagulativi, contrastando lo sviluppo della patologia aterosclerotica. La concordanza di risultati provenienti dalle indagini epidemiologiche, dalla sperimentazione di laboratorio e dagli studi clinici mirati ha rinforzato le schiere di esperti, nutrizionisti e clinici favorevoli ad introdurre nella dieta di adulti sani modiche quantità di bevande alcoliche. Questo cambiamento, senza dubbio fertile sul piano scientifico e potenzialmente importantissimo per la salute, potrebbe, tuttavia, celare dannosi equivoci ed alimentare pericolose distorsioni, a seguito di facili entusiasmi e di interessate speculazioni.
Il vino come alimento essenziale nella nutrizione?
Le ricerche attuali convergono nell’indicare che il vino esplica i suoi effetti positivi solo se inserito correttamente (per quantità, modalità e tempi) in una dieta equilibrata e bilanciata. Quanto alle diverse e numerose sostanze fenoliche e polifenoliche presenti nelle bevande alcoliche, conosciamo ancora troppo poco circa la biodisponibilità, l’assorbimento ed i meccanismi d’azione in vivo, per attribuire a ciascuna componente specifici effetti sulla salute. Le benefiche funzioni che può svolgere tale alimento non sono semplicemente legate alla presenza di specifiche sostanze, ma alla loro attività nel contesto di una precisa formulazione alimentare e di un adeguato regime dietetico. Non dovrebbe, infine, accadere che i possibili benefici, che ci si possono aspettare da un corretto uso del vino, offuschino la coscienza dei gravi rischi che l’abuso o l’assunzione incontrollata notoriamente comportano.
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