Lipidomica e nutrilipidomica: strumenti di Laboratorio indispensabili per una corretta alimentazione

Lipidomica di membrana eritrocitaria

Come le altre “(-)omiche” (es. genomica, proteomica) che si occupano in modo dinamico di molecole che esistono negli organismi viventi, la lipidomica permette di valutare, su diverse matrici biologiche, le unità fondamentali delle classi di acidi grassi che compongono le nostre membrane cellulari: SFA (Saturated Fatty Acids), MUFA (Mono Unsaturated Fatty Acids), PUFA (Poly Unsaturated Fatty Acids). Ne studia non solo la struttura, ma anche la funzione e le variazioni (rapporti tra acidi grassi) che vengono a determinarsi in diverse condizioni fisio-patologiche, mettendo in stretta relazione le componenti di membrana con lo stato nutrizionale del paziente e con le sue disfunzioni metaboliche (cambiamenti ormonali, insulino resistenza, obesità etc.).

Nei recenti studi scientifici si è sempre più evidenziato l’effetto cruciale degli acidi grassi legato al corretto funzionamento dei canali ionici e al corretto trasferimento di molecole biologicamente attive attraverso la membrana. È evidente come l’organizzazione della membrana non produca solo un effetto strutturale, ma anzi sia il punto chiave della regolazione e taratura dell’intero funzionamento cellulare.
Da ciò la definizione della membrana come pacemaker metabolico per indicare il ruolo di questo compartimento che non può più essere considerato spettatore passivo, ma anzi diviene protagonista attivo della vita e del destino cellulare [1].
La letteratura scientifica negli ultimi anni ha sottolineato come attraverso la lipidomica su membrana eritrocitaria (globulo rosso) possono essere utilizzati degli indici molto robusti per individuare carenze alimentari, deficit nutrizionali, disfunzioni metaboliche. Questi indici possono essere così elencati:

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• L’Omega-3 Index su membrana eritrocitaria è da molti considerato uno dei principali biomarker(s) per le patologie cardiovascolari [2-3] e recentemente correlato all’aumento di patologie oncologiche [4-5]. L’indice è la somma dei PUFA Omega_3 (DHA + EPA, gli Omega_3 da pesce) e ci indica se l’apporto nutrizionale è deficitario, buono o ottimale secondo linee guida internazionali [6]. L’apporto dietetico è indispensabile e cruciale in quanto i PUFA a differenza dei SFA e MUFA non possono essere sintetizzati a livello endogeno ma possono essere assunti solamente dalla dieta, da qui la definizione, per larga parte sottovalutata, di Acidi Grassi Essenziali (EFA: Essential Fatty Acids).
• La determinazione del rapporto Omega-6/Omega-3 e di Omega-6 pro-infiammatori (quali l’Acido Arachidonico) su membrana eritrocitaria è ad oggi il test più significativo per individuare la persistenza di infiammazioni silenti ed è uno dei principali marker(s) utilizzati dal biochimico di fama internazionale Barry Sears nella lotta all’infiammazione cronica [7]. Mentre il rapporto tra grassi saturi e insaturi va progressivamente migliorando all’interno della popolazione, il rapporto tra PUFA Omega-6 e Omega-3, la cui proporzione ideale si situa tra 4:1 e 2:1, è attualmente così squilibrato che l’ultimo rapporto della FDA statunitense parla di un rapporto medio nella comune alimentazione di ben 25:1 (in Europa siamo attorno al 15:1) [1]. Individuare un rapporto Arachidonico/EPA molto alto nella membrana eritrocitaria sottolinea una cascata pro-infiammatoria che non viene neutralizzata dagli Omega_3 anti-infiammatori. Tale segnale infiammatorio può essere il sintomo di carenze di PUFA Omega_3, alimentazione satura in PUFA Omega_6 (cereali, prodotti da forno, oli di semi), segnali ormonali, insulinemia, disfunzioni metaboliche.
• Individuare il pattern lipidico ottimale per longevità ed Invecchiamento. Una ricerca italiana del 2008 che ha esaminato 41 discendenti (figli) di longevi del cilento ha riscontrato come la membrana dell’eritrocita di questi individui presenta una quantità significativamente più elevata di acidi grassi mono-insaturi (MUFA) [8]. A conferma che acidi grassi monoinsaturi durante l’invecchiamento mantengono la fluidità dell’assetto lipidico, a differenza dei saturi, senza creare predisposizioni aberranti, che generano invecchiamento e stress ossidativo (l’eccesso di PUFA è un ottimo substrato per l’ossidazione della membrana durante l’invecchiamento). Di recente è stato individuato come variazioni nei rapporti tra MUFA e SFA (gli acidi grassi che possono subire forti variazioni endogene) siano la spia di squilibri metabolici come l’obesità, insulino resistenza e siano la risposta a segnali oncologici come riportato da Berrino per il tumore al seno [9].
• Individuare il corretto contenuto di DHA. Il DHA è un acido grasso Omega-3 ed è il principale componente del cervello, tanto che nelle membrane nervose e sinaptosomali plasmatiche rappresenta circa un 35% della porzione acidica totale. Proprio per questo, esso è essenziale per il corretto sviluppo neurale del bambino e più in generale per la plasticità sinaptica.
  Evidenti sono le correlazioni tra deficit gravi di DHA eritrocitario con forme di autismo, cefalee croniche e stati depressivi con sbilanciamento serotoninergico [10-11].
  Le linee guida del SINU (Società Italiana Nutrizione Umana), individuano la Lipidomica Eritrocitaria quale marker(s) indispensabile per individuare carenze di DHA nelle alimentazioni vegetariane e vegane non controllate, in quanto prive di fonti primarie (Omega_3 da pesce) per l’assunzione degli Acidi Grassi Essenziali Omega_3 [12].

In figura viene descritta la cascata infiammatoria dell’Acido Arachidonico: la sua elevata presenza nella membrana eritrocitaria rappresenta la tendenza pro-infiammatoria, in quanto verrà rilasciato come segnalatore cellulare e precursore delle prostaglandine.

Perché utilizzare la membrana del globulo rosso?

Essa riflette l’apporto dietetico a medio termine, ed è anche più stabile di quella dei lipidi plasmatici, che fluttuano secondo l’apporto a breve termine. Inoltre l’eritrocita maturo non può più biosintetizzare lipidi, perciò la sua stabilità di membrana dipende anche dagli scambi che effettua con le lipoproteine circolanti. Infine, essendo la vita media dell’eritrocita di 120 giorni, il monitoraggio di un cambiamento nella biosintesi o apporto dietetico sulla composizione delle membrane può essere ottenuto con prelievi a distanza di circa 4 mesi l’uno dall’altro.

Dott.ssa Edy Virgili e Dott. Michele Spina (laboratorio analisi Dr. Fioroni, San Benedetto del Tronto)

Bibliografia selezionata

[1] Carla Ferreri. Membrana cellulare e Lipidomica. Consiglio Nazionale delle Ricerche. Bologna
[2] William S. Harris. Omega-3 Fatty Acids and Cardiovascular Disease: A Case for Omega-3 Index as a New Risk Factor. Pharmacol Res. 2007 March ; 55(3): 217–223.
[3] Clemens von Schacky and William S. Harris. Cardiovascular risk and the omega-3 index. Journal of Cardiovascular Medicine 2007, 8 (suppl 1):S46–S49.
[4] Sara Huerta-Yépez, Ana B. Tirado-Rodriguez, Oliver Hankinsona. Role of diets rich in omega-3 and omega-6 in the development of cancer. Bol Med Hosp Infant Mex. 2016;73(6):446—456
[5] Francesca Perrotti et al. Advances in Lipidomics for Cancer Biomarkers Discovery. Int. J. Mol. Sci. 2016, 17, 1992;
[6] Carla Ferreri and Chryssostomos Chatgilialoglu. Role of fatty acid-based functional lipidomics in the development of molecular diagnostic tools. Expert Rev. Mol. Diagn. 12(7), 767–780 (2012)
[7] Barry Sears and Camillo Ricordi. Anti-Inflammatory Nutrition as a Pharmacological Approach to
Treat Obesity. Journal of Obesity Volume 2011.
[8] AA. Puca et. al. Fatty acid profile of erythrocyte membranes as possible biomarker of longevity. REJUVENATION RESEARCH, Volume 11, Number 1, 2008.
[9] Valeria Pala, Vittorio Krogh, Paola Muti, Véronique Chajès, Elio Riboli, Andrea Micheli, Mitra Saadatian, Sabina Sieri, Franco Berrino. Erythrocyte Membrane Fatty Acids and Subsequent Breast Cancer: a Prospective Italian Study. Journal of the National Cancer Institute, Vol. 93, No. 14, July 18, 2001.
[10] Alessandro Ghezzo et al. Oxidative Stress and Erythrocyte Membrane Alterations in Children with Autism: Correlation with Clinical Features. Oxidative Stress & Membrane Alterations in Autism. June 2013 | Volume 8 | Issue 6 | e66418.
[11] Giuseppe Grosso et al. Omega-3 Fatty Acids and Depression: Scientific Evidence and Biological Mechanisms. Oxidative Medicine and Cellular Longevity. Volume 2014, Article ID 313570, 16 pages
[12] Diete Vegetariane: posizione SINU. 2016.