L’ossigeno: il nutriente dimenticato ma indispensabile!

Quando parliamo di nutrienti non citiamo mai una molecola indispensabile per la nostra vita: l’ossigeno. Vediamo nell’articolo perché potrebbe essere considerato tale e cosa provoca una sua carenza. Buona lettura!

I nutrienti, ma non l’ossigeno

Purtroppo, è un errore che commettiamo tutti quando elenchiamo i macronutrienti ed i micronutrienti senza citare due molecole fondamentali per la nostra vita: l’acqua e l’ossigeno. Seppur siamo tutti d’accordo sul fatto che l’acqua possa essere considerato come tale, a chiarirci il concetto sull’ossigeno è l’Oxford English Dictionary che definisce un nutriente come “una sostanza che fornisce nutrimento per il mantenimento della vita e per la crescita”; altre definizioni includono “qualsiasi sostanza o materia che è necessaria per la vita e la crescita degli esseri viventi”; dunque, essendo l’ossigeno un requisito essenziale per tutti gli organismi aerobici e, date tali definizioni, è inequivocabilmente un nutriente.

Perché non viene considerato così come dovrebbe? Semplicemente perché viene assunto in maniera diversa rispetto agli altri nutrienti di cui ci nutriamo. Se questi vengono assunti oralmente e subiscono la digestione tramite la via gastrointestinale, l’ossigeno si ottiene naturalmente attraverso i polmoni ed una volta entrato nell’organismo può essere direttamente utilizzato.

I mitocondri sono degli organelli cellulari essenziali per il metabolismo energetico, per la sintesi di alcuni nutrienti importanti e svolgono un ruolo centrale nei processi vitali che riguardano la vita cellulare. Mitocondrio e cellula vivono in simbiosi tra loro, non a caso è proprio la teoria dell’endosimbiosi a confermare questo stretto legame di importanza. Le prime forme di vita esistenti sulla Terra erano le cellule procariotiche; dopo si sono avuti i mitocondri, i quali non sono altro che forme procariotiche sviluppatesi nel tempo; la teoria dell’endosimbiosi spiega proprio come la cellula eucariote matura, che ha caratterizzato i protozoi e tutte le forme di vita più evolute, sia data dall’unione simbiotica tra una cellula eucariotica primordiale e la componente procariote rappresentata dal mitocondrio stesso.

Funzioni dell’ossigeno

Pur non essere considerato nell’ambito di competenza della scienza della nutrizione, a livello cellulare l’ossigeno è riconosciuto come un fattore critico senza il quale la respirazione cellulare ed altri processi metabolici non possono avvenire.

Il metabolismo ossidativo, in particolare il catabolismo degli acidi grassi e del glucosio con la produzione di ATP attraverso la fosforilazione ossidativa e la respirazione mitocondriale, richiede un apporto continuo di ossigeno, quindi, glicogenolisi, glicolisi, lipolisi e ciclo dell’acido citrico hanno bisogno di ossigeno per svolgersi.

Al termine della respirazione mitocondriale si possono produrre, grazie alla presenza di ossigeno, molecole di ATP che verranno riutilizzate in reazioni di sintesi, oppure calore utile nel mantenimento della termogenesi. Risalta così l’importanza dei mitocondri nella correlazione con il metabolismo dell’ossigeno nel corpo umano.

Che importanza hanno i mitocondri?

Il mitocondrio è responsabile della respirazione cellulare, utilizza i substrati nutritivi forniti dalla cellula, grazie alla combustione con l’ossigeno, producendo non solo acqua e anidride carbonica ma anche ioni idrogeno, specificatamente necessari alla cellula stessa, inattiva le scorie azotate, regola i potenziali di membrana, è il luogo in cui avvengono delle fasi importanti della sintesi degli ormoni steroidei e della regolazione dell’apoptosi cellulare. Il mitocondrio, quindi, è essenziale per la specificità funzionale e per la sopravvivenza stessa della cellula.

Durante i processi di respirazione cellulare i radicali liberi dell’ossigeno (ROS) vengono prodotti in modeste quantità e vengono rapidamente rimossi dai meccanismi di difesa presenti nella cellula. Tuttavia, in particolari situazioni, patologiche e non, la produzione di radicali liberi aumenta a dismisura in modo tale che la “barriera” di difese antiossidanti non è più in grado di neutralizzarli. Quando l’equilibrio tra fattori pro-ossidanti e fattori antiossidanti viene turbato a favore dei primi, si parla di una condizione patologica definita stress ossidativo.

Per combattere lo stress ossidativo e le conseguenze che da esso derivano innanzitutto è necessaria una buona alimentazione ricca di vitamine e minerali antiossidanti e una corretta e regolare attività fisica, ma spesso questo non basta!

Gli errati stili di vita e gli effetti dell’inquinamento si possono tradurre in una riduzione di biodisponibilità di ossigeno, macronutrienti e micronutrienti utilizzabili per far fronte alle esigenze vitali e possono portare potenzialmente all’instaurarsi di malattie a decorso acuto e cronico, in primis l’invecchiamento precoce, ma ancor più importante a una serie di quadri morbosi, spesso di natura degenerativa e infiammatoria cronica, in cui risulta essere spesso coinvolto il Sistema Nervoso, come ad esempio morbo di Alzheimer, morbo di Parkinson, sclerosi laterale amiotrofica, e altre malattie mitocondriali di natura infiammatoria come la fibromialgia.

La Medicina Mitocondriale ha un ruolo fondamentale nella prevenzione e terapia di tutte le patologie su base esogena, infiammatoria e degenerativa. Ruolo chiave dell’equilibrio della funzione mitocondriale è l’ossigeno.

L’ossigeno è il protagonista nelle principali patologie da disfunzione mitocondriale: normossia, ipossia e iperossia sono fattori da tenere altamente in considerazioni per la produzione di ATP. Fluttuazioni dei livelli di Ossigeno tessutali e cellulari come nelle condizioni di ipossia e iperossia, favoriscono una maggior produzione di ROS (radicali liberi dell’ossigeno) e quindi possono compromettere l’equilibrio omeostatico della cellula e  dell’intero organismo. Lo stress ipossico stimola la produzione di H1F-1 e la concomitante produzione mitocondriale di ROS stabilizza più specificatamente la sua sub-unità H1F-α, ciò comporta una riprogrammazione del metabolismo cellulare con l’inibizione dell’enzima PDH( piruvato-deidrogenasi ) “step” chiave del passaggio dalla glicolisi al ciclo di Krebs. Il fattore di trascrizione genico Hypoxia Inducible Factor 1 (HIF-1) provoca cambiamenti non solo a livello cellulare ma anche a livello sistemico. L’azione dell’HIF-1, ad esempio, ha effetti sull’apparato circolatorio: l’aumento della trascrizione dell’eritropoietina (EPO) determina un maggior numero di eritrociti circolanti, in modo tale da migliorare la perfusione (e quindi l’ossigenazione) tissutale.
Questo blocco metabolico è stato riscontrato anche nelle cellule neoplastiche e descritto per la prima volta nel 1929 da Warburg con la considerazione  che nei tumori è attiva una via glicolitica pur in presenza di ossigeno.
La mancanza di ossigeno è anche il fenomeno che induce morte cellulare.

Una carenza della giusta quantità di ossigeno nel corpo determina una povera assimilazione delle sostanze nutrizionali dagli alimenti e un accumulo di sostanze nocive, le tossine, nel nostro organismo, producendo quindi debolezza generale, stanchezza, vertigini, depressione, perdita di memoria, invecchiamento precoce, irritabilità, problemi circolatori, cattiva digestione, dolori e disturbi muscolari, artriti e complicazioni bronchiali. Anche il sistema immunitario può venire compromesso da una mancanza di ossigeno, il corpo diventa perciò più suscettibile a batteri opportunisti, infezioni e raffreddori virali e parassitari, e a malattie su base autoimmune e cronico-infiammatorie. Come abbiamo già detto, la carenza di ossigeno può condurre anche a malattie che mettono in pericolo la vita, come il cancro, che si sviluppa in ambiente ipossico.

Nelle malattie mitocondriali l’ossigeno arriva alla cellula, ma non viene metabolizzato a dovere: ecco le citopatie mitocondriali!

Le citopatie mitocondriali raggruppano delle patologie eterogenee clinicamente e geneticamente, il cui denominatore comune è una disfunzione della catena respiratoria mitocondriale. La catena respiratoria mitocondriale ha, come ruolo essenziale, la sintesi dell’energia necessaria a tutte le cellule dell’organismo. La catena respiratoria ha come ruolo fondamentale la sintesi dell’adenosina trifosfato (ATP) necessario a tutte le cellule dell’organismo, ecco perché nella fibromialgia si ha astenia, mancanza di forze per affrontare e svolgere determinate azioni… Le manifestazioni cliniche delle citopatie mitocondriali interessano organi apparentemente indipendenti l’uno dall’altro, e la loro variabilità clinica è dovuta al carattere ubiquitario della catena respiratoria mitocondriale, ovvero che si trovano in tutti i distretti del nostro organismo. La valutazione delle malattie mitocondriali avviene a tre livelli: metabolico, biochimico e genetico. La valutazione metabolica fornisce argomenti a favore di una citopatia mitocondriale, in particolare quando mette in evidenza un’acidosi lattica. Così, un malfunzionamento della catena respiratoria può manifestarsi con qualsiasi sintomo e interessare qualsiasi organo o tessuto, ad ogni età e con tutte le modalità di eredità possibili, tenuto conto della doppia origine genetica della catena respiratoria mitocondriale.

Carenza di ossigeno

La completa assenza di ossigeno porta alla morte in pochi minuti nell’uomo e in altri mammiferi. Esistono alcuni stati patologici, principalmente malattie polmonari come la fibrosi polmonare e l’enfisema, in cui la fornitura di ossigeno al corpo è compromessa.

La carenza di ossigeno può presentarsi anche in modo ciclico, come nell’apnea ostruttiva del sonno, che è uno dei disturbi particolarmente associati all’obesità. La carenza di ossigeno può essere migliorata, sia acutamente che cronicamente, sia nei disturbi polmonari come la broncopneumopatia cronica ostruttiva o nelle emergenze mediche, aumentando la fornitura attraverso la terapia con O₂.

Oltre a bassi livelli di ossigeno che sono caratteristici di determinati tessuti in circostanze normali, la deprivazione locale si verifica anche in specifiche situazioni patologiche. Questi includono il sito di guarigione delle ferite, nel cuore nella malattia ischemica, nei tumori, e nel tessuto adiposo bianco in caso di obesità.

Conseguenze della carenza di ossigeno

Parte della risposta a una carenza cronica di ossigeno in un tessuto è la stimolazione dell’angiogenesi al fine di estendere la vascolarizzazione. A livello della cellula, una deficienza locale porta a vasti cambiamenti metabolici: l’ossidazione del glucosio e dei lipidi, la fosforilazione ossidativa e la respirazione mitocondriale diminuiscono e vi è un aumento compensatorio del metabolismo anaerobico.

Queste condizioni sono proprio quelle che caratterizzano la cellula tumorale. Infatti, la glicolisi anaerobia genera maggiore produzione di lattato e non di piruvato, i tumori vivono in ambiente ipossico e, soprattutto, vengono continuamente nutrititi dalla maggiore vascolarizzazione provocata dalla stessa carenza di ossigeno, come detto sopra.

Come si può affrontare il problema?

Soluzioni? Controlliamo sempre la nostra ossigenazione, facciamo esercizi di espirazione ed inspirazione e miglioriamo la nostra respirazione tramite una costante attività fisica… ma non solo questo! L’informazione che voglio trasmettere a chi sta leggendo questo articolo è l’efficacia del trattamento basato sul maggiore apporto di ossigeno molecolare in tutte quelle patologie su base mitocondriale e infiammatorie.

Dalle scoperte portate avanti dal dott. Everett Storey, che capì benissimo questa cosa, sono oggi disponibili meccanismi terapeutici che trattano la disfunzione mitocondriale e il problema relativo alla mancanza di ossigeno sufficiente per il mitocondrio. Tale trattamento si basa sull’assunzione di ossigeno molecolare e idrogeno, con altri nutrienti ed elettroliti di supporto, che aiutano a ripristinare il danno funzionale.

L’ossigeno e l’idrogeno vengono rilasciati simultaneamente in una reazione a catena, ed intervengono direttamente nell’attività dei principali complessi enzimatici nel mitocondrio, ripristinando e migliorando le normali funzioni a cui assolve il mitocondrio di cui vi ho già parlato.

Concludo volendo ricordarvi che il mantenimento di una funzione mitocondriale ottimale si ottiene seguendo uno stile di vita sano, mangiando in modo corretto, evitando lo stress e facendo attività fisica moderata: tutto questo per eliminare l’infiammazione che è alla base della stessa e che contribuisce anche a sfruttare non correttamente l’ossigeno a livello dei mitocondri.

Dott. Francesco Garritano

Fonti bibliografiche:

• Efficacy of Cellfood’s therapy (deutrosulfazyme) in fibromyalgia. Nieddu ME, et al. Reumatismo. 2007 Oct-Dec.
• Improvement of oxidative and metabolic parameters by cellfood administration in patients affected by neurodegenerative diseases on chelation treatment. Fulgenzi A, et al. Biomed Res Int. 2014
• Cellfood™ improves respiratory metabolism of endothelial cells and inhibits hypoxia-induced reactive oxygen species (ros) generation. Ferrero E, et al. J Physiol Pharmacol. 2011
• Mitochondrial Redox Dysfunction and Environmental Exposures. Samuel W. Caito and Michael Aschner
• http://www.eurodream.net/files/Rilevazione%20di%20ossigeno%20omeostasi%20e%20malattia.pdf
• Warburg effect(s)—a biographical sketch of Otto Warburg and his impacts on tumor metabolism. Angela M. Ottocorresponding author
• Paul Trayhurn. Oxygen – the forgotten nutrient. Journal of Nutritional Science, Volume 6, 2017.