Acidi grassi

Acidi grassi

Gli acidi grassi sono composti liposolubili formati da catene di atomi di carbonio dotate di un gruppo terminale carbossilico, che conferisce loro proprietà acide. La biosintesi degli acidi grassi avviene soprattutto nel fegato, nella ghiandola mammaria e nel tessuto adiposo degli organismi superiori. Tuttavia due particolari acidi grassi polinsaturi, gli acidi linoleico e linolenico, possono essere sintetizzati soltanto negli organismi vegetali e devono pertanto essere assunti con la dieta.

Struttura chimica e nomenclatura

Negli acidi grassi la catena idrocarburica, salvo rare eccezioni come l'acido isovalerico, ha un numero dispari di atomi di carbonio e quindi gli acidi grassi presenti in natura hanno un numero complessivo di atomi di carbonio pari, in genere compreso tra 12 e 22. Nella catena degli acidi grassi saturi non sono presenti doppi legami etilenici, a differenza di quanto avviene negli acidi grassi insaturi, in cui questi possono essere presenti in numero variabile (mono- o polinsaturi). Agli acidi grassi saturi vengono assegnati nomi che terminano con la desinenza -anoico, mentre la desinenza -enoico caratterizza gli acidi grassi insaturi; alcuni acidi grassi vengono comunemente identificati con nomi propri, come, per es., gli acidi oleico, linoleico e linolenico. La classificazione degli acidi grassi insaturi è basata sul numero di atomi di carbonio e sulla presenza di doppi legami: un'utile notazione identifica gli acidi grassi con due numeri separati da due punti - di cui il primo indica il numero di atomi di carbonio della molecola e il secondo il numero di doppi legami presenti lungo la catena carboniosa - e con la lettera n- o ω seguita da un numero, che sta a indicare la famiglia di appartenenza, in cui il numero rappresenta la distanza del primo doppio legame etilenico dall'estremità metilica (per es. l'acido linolenico viene indicato con C18:3, n-3). Ciascuna famiglia, o serie, è caratterizzata da una molecola capostipite, dalla quale si originano, all'interno dell'organismo, altri acidi grassi polinsaturi in seguito a reazioni di desaturazione e di allungamento della catena mediate da enzimi specifici. L'allungamento della catena di un acido grasso avviene per aggiunta di una coppia di atomi di carbonio all'estremità carbossilica, mentre quella metilica non viene mai modificata. Le serie sono isolate tra loro, cioè nessuna molecola appartenente a una famiglia può essere trasformata in un membro di un'altra famiglia. Le due principali famiglie metaboliche di acidi grassi insaturi sono quella dell'acido linoleico, detta n-6 o ω6, il cui componente più abbondante è l'acido arachidonico o AA (C20:4, n-6), e quella dell'acido linolenico o n-3, detta anche ω3, da cui derivano per conversione metabolica gli acidi eicosapentaenoico o EPA (C20:5) e docosaesaenoico o DHA (C22:6). La presenza di doppi legami è la caratteristica degli acidi grassi che più fortemente influenza le loro proprietà fisiche, per es. la temperatura di fusione, e la loro reattività chimica. In presenza di doppi legami infatti risultano facilitate le reazioni di idrogenazione (saturazione), idrossilazione, con formazione di idrossiacidi, e ossigenazione, con formazione di eicosanoidi (v. lipidi). La presenza di doppi legami modifica infine la forma della molecola: i doppi legami possono infatti assumere due diverse configurazioni geometriche (cis o trans) ed essere localizzati in diverse posizioni della catena carboniosa.

Acidi grassi in natura e grassi alimentari

Gli acidi grassi sono presenti nell'organismo prevalentemente in forma di esteri (-CO-O-), cioè composti in cui il gruppo carbossilico dell'acido grasso si lega al gruppo ossidrilico di un alcol, per es. il glicerolo, o di un altro composto lipidico, per es. il colesterolo. Quando l'alcol che reagisce con l'acido grasso è il glicerolo si formano i trigliceridi e i fosfolipidi, mentre alcol a lunga catena e alcol politerpenici danno origine alle cere. Gli acidi grassi entrano anche nella composizione degli sfingolipidi, dove formano un legame carbamidico (-CO-NH-) con l'aminoalcol sfingosina. I trigliceridi costituiscono la forma principale di deposito energetico, soprattutto nel tessuto adiposo, mentre i fosfolipidi svolgono un ruolo strutturale nelle membrane biologiche. Nel mondo vegetale sono in genere presenti acidi grassi con catene di lunghezza uguale o inferiore a 18 atomi di carbonio, prevalentemente insaturi, quali gli acidi oleico, linoleico e linolenico. Gli acidi con catena di lunghezza superiore a 20 atomi di carbonio sono tipicamente presenti soltanto negli animali: in questi si trovano anche acidi grassi altamente insaturi appartenenti alle serie n-3 ed n-6, che derivano dai loro precursori a 18 atomi di carbonio presenti nei vegetali e assunti con la dieta. Nell'organismo gli acidi grassi saturi vengono sintetizzati a partire dall'acetato e da essi derivano, per desaturazione, i monoinsaturi: pertanto queste due classi di acidi grassi non sono essenziali dal punto di vista nutrizionale. Al contrario gli acidi grassi polinsaturi (essenziali) non possono essere sintetizzati dall'organismo e devono pertanto essere introdotti con la dieta. Essi vengono ingeriti prevalentemente come composti a 18 atomi di carbonio (linoleico [C18:2, n-6] e linolenico [C18:3, n-3]) e successivamente convertiti in derivati altamente insaturi (AA, EPA, DHA); questi ultimi vengono anche ingeriti preformati, come si verifica tipicamente nei carnivori e negli onnivori. Non è noto tuttavia in che proporzione gli acidi altamente insaturi presenti nei tessuti degli onnivori, e quindi dell'uomo, vengano ingeriti con la dieta o vengano sintetizzati nell'organismo a partire dai precursori linoleico e linolenico.

I grassi ingeriti con la dieta sono costituiti per oltre il 95% da acidi grassi esterificati come i trigliceridi e i fosfolipidi, questi ultimi in quantità decisamente minore. I nutrizionisti distinguono i grassi alimentari in grassi invisibili, presenti nei cibi soprattutto animali in forma non separata dalle altre componenti dell'alimento, e grassi visibili, aggiunti ai cibi durante la loro preparazione. I grassi animali, soprattutto di ruminanti (per es., bovini e caprini), contengono elevate quantità di grassi saturi e sono in genere solidi, mentre i grassi vegetali, solitamente più ricchi di acidi grassi insaturi, a temperatura ambiente sono fluidi. Tra gli acidi polinsaturi gli acidi linoleico e linolenico sono presenti soprattutto nel mondo vegetale, il primo nei semi e negli oli da essi ottenuti, il secondo nelle parti verdi delle piante, mentre gli acidi della serie n-6, tra cui l'arachidonico, sono più abbondanti negli animali terrestri e quelli appartenenti alla famiglia n-3 (EPA e DHA) in quelli acquatici.I grassi alimentari costituiscono una fonte di energia ad alta densità (9 kcal/g rispetto alle circa 4 kcal/g fornite da carboidrati e proteine) e consentono il trasporto delle vitamine liposolubili A, D, E e K.

Acidi grassi essenziali e loro metabolismo

I grassi alimentari contengono una frazione essenziale per la vita costituita dai già citati acidi linoleico, identificato ormai da alcuni decenni, e linolenico, il cui ruolo è stato riconosciuto più di recente. La carenza di acido linoleico nella dieta, oltre a provocare arresto della crescita e sterilità, induce negli animali da esperimento gravi alterazioni della cute e degli organi interni. Inoltre nei lipidi plasmatici e tissutali si viene ad accumulare acido eicosatrienoico (C20:3 n-9), normalmente assente nell'organismo, un prodotto di trasformazione dell'acido oleico che può essere considerato un indice biochimico di questa carenza. L'acido linoleico dà inoltre origine all'acido arachidonico, il più abbondante tra i polinsaturi a lunga catena, che a sua volta è il precursore delle prostaglandine (v.), e più in generale degli eicosanoidi. L'apporto ottimale di acido linoleico nella dieta è stato calcolato essere dell'ordine del 3% delle calorie totali, mentre sono stati individuati fabbisogni più elevati (4-5%) nel neonato e in alcune situazioni fisiologiche quali gravidanza e allattamento. Più recentemente è stato dimostrato che anche l'acido linolenico e i suoi prodotti di conversione, EPA e DHA, hanno un ruolo essenziale nell'uomo. Pur non essendovi dati adeguati per calcolare il fabbisogno di acido linolenico, si ritiene che questo debba aggirarsi intorno all'1% delle calorie totali, cioè in quantità 3-4 volte superiore a quella attualmente consumata da gran parte della popolazione. Gli acidi linoleico e linolenico vengono sintetizzati esclusivamente nel mondo vegetale. Le alghe marine sono inoltre in grado di formare gli acidi altamente insaturi (EPA e DHA) della serie n-3 che si accumulano lungo la catena alimentare fino a depositarsi nei tessuti e negli organi dei pesci.

Come si è detto, gli organismi superiori sono in grado di convertire i due acidi grassi essenziali nei derivati altamente insaturi, AA (20:4, n-6), EPA (20:5, n-3) e DHA (22:6, n-3). Queste conversioni avvengono tramite successive reazioni di desaturazione (nelle posizioni 6, 5 e 4) e di allungamento, catalizzate da enzimi specifici, che hanno luogo per lo più nel fegato. Nei neonati, negli individui anziani e nei diabetici la desaturazione degli acidi grassi essenziali costituisce la fase limitante della loro conversione nei composti altamente insaturi. Solo recentemente è stato scoperto un aspetto interessante per le sue implicazioni biologiche del metabolismo degli acidi grassi polinsaturi a lunga catena, in particolare il DHA a 22 atomi di carbonio e 6 doppi legami della serie n-3: esso riguarda la formazione del doppio legame in posizione 4 (Δ4 desaturazione). Tale processo, a differenza delle altre reazioni di desaturazione (6 e 5), non si svolge per opera di un enzima unico (Δ4 desaturasi), ma richiede una sequenza di tappe metaboliche che portano prima alla sintesi di acidi grassi polinsaturi a 24 atomi di carbonio, a livello del sistema del reticolo endoplasmatico, e successivamente a una retroconversione del prodotto finale DHA, con accorciamento della molecola, per β-ossidazione a livello dei perossisomi. Le implicazioni di un coinvolgimento perossisomiale nella sintesi di DHA consistono nella mancata sintesi di DHA in gravi malattie perossisomiali, quali per es. il morbo di Zellweger, con conseguenti gravi alterazioni funzionali, soprattutto a carico del sistema nervoso centrale.Le concentrazioni più elevate di acidi grassi altamente insaturi si trovano nel sistema nervoso, in cui si accumulano nel breve periodo che va dalle ultime settimane di vita intrauterina al termine del primo anno di vita postnatale (prevalentemente nel corso dell'allattamento); per tale motivo in tale periodo un loro apporto con la dieta è estremamente importante. Grandi quantità di acidi grassi altamente insaturi sono contenute anche negli organi con membrane a elevato sviluppo e specializzazione funzionale, come il cuore e i reni.

Acidi grassi e patologie

In questi ultimi anni è stata evidenziata l'importanza di un apporto dietetico adeguato in termini assoluti, e bilanciato in termini relativi, di acidi grassi con diversi livelli di insaturazione (saturi, monoinsaturi, polinsaturi) per mantenere uno stato di salute ottimale. Il rapporto nella dieta tra gli acidi grassi insaturi appartenenti alle due serie n-6 e n-3 è risultato essere un parametro in grado di incidere sullo sviluppo corporeo e fisiologico del neonato e sull'insorgenza negli adulti di alcune patologie, quali malattie metaboliche (diabete) e cardiovascolari (aterosclerosi) ad alta incidenza nei paesi a più alto tenore di vita, e certi tumori (per es., alla mammella e al colon). Studi epidemiologici e di intervento dietetico hanno infatti evidenziato nell'uomo che i grassi alimentari sono in grado di influenzare vari fattori coinvolti nelle patologie vascolari, quali la colesterolemia e la tendenza delle piastrine ad aggregare (e quindi i processi trombotici), nonché il comportamento delle cellule che partecipano ai processi infiammatori e immunitari, coinvolti nelle patologie vascolari e tumorali.

Da ultimo, recenti ricerche hanno dimostrato che la somministrazione di acidi n-3 esplica attività antiaritmica a livello cardiaco, documentata sia utilizzando cellule cardiache isolate, sia in esperimenti su animali alimentati con diete contenenti questi acidi grassi. Altre ricerche condotte sugli animali da esperimento e su cellule isolate hanno rivelato che gli acidi n-6 ed n-3 influenzano in modo rilevante, talvolta opposto, la produzione di sostanze che modulano le funzioni cellulari, in primo luogo gli eicosanoidi (prostaglandine e sostanze a esse correlate) e altri modulatori lipidici. Si ritiene pertanto che l'alimentazione del mondo occidentale, nella quale vi è un apporto relativamente elevato di grassi saturi e una notevole prevalenza di acidi grassi n-6 rispetto agli n-3, debba essere corretta: oltre a una diminuzione degli acidi grassi saturi e a un aumento dei monoinsaturi (rappresentati in primo luogo dall'acido oleico presente nell'olio di oliva), deve essere incrementato l'apporto di acidi n-3 tramite un maggior consumo di pesce e di verdure, passando dal rapporto attuale n-6/n-3 di circa 15:1 a uno di circa 5:1, come quello presente nel latte umano.

Bibliografia

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