Cos'è la colina?

La colina è un micronutriente essenziale necessario per diverse funzioni dell'organismo, tra cui:

• creazione e mantenimento delle membrane cellulari
• facilitare la trasmissione dei segnali all'interno delle cellule
• trasporto dei lipidi
• che producono neurotrasmettitori (molecole di segnalazione nervosa)
• svolgere varie reazioni metaboliche

Prima di approfondire il ruolo della colina nell'organismo, vale la pena chiarire il significato dell'espressione«micronutriente essenziale».

Il termine «essenziale»si riferisce alle sostanze nutritive che dobbiamo assumere attraverso la dieta per sopravvivere. Questo perché il nostro organismo non è in grado di produrle autonomamente o non ne produce in quantità sufficienti a garantire la sopravvivenza. La colina rientra in quest’ultima categoria: alcune ricerche indicano infatti che la produzione di colina da parte del fegato non è sufficiente a soddisfare il nostro fabbisogno giornaliero. Dobbiamo quindi assumere la colina attraverso gli alimenti che mangiamo. Tra gli alimenti ricchi di colina figurano le uova, il fegato e i semi di soia.

I «micronutrienti»comprendono vitamine e minerali e sono sostanze nutritive di cui abbiamo bisogno solo in piccole quantità. Ciò è in contrasto con i macronutrienti (grassi, carboidrati e proteine), di cui abbiamo bisogno in quantità maggiori. A rigor di termini, la colina non è una vitamina, ma un «composto simile alle vitamine». Ciò significa che ha un’azione simile a quella di una vitamina, ma è in grado di essere sintetizzata dall’organismo.

PUNTI CHIAVE

• La colina è un nutriente essenziale di cui abbiamo bisogno per le reazioni metaboliche e per la sintesi di lipidi, neurotrasmettitori e molecole di segnalazione cellulare.
• Il nostro organismo è in grado di produrre una quantità limitata di colina, ma questa non è sufficiente a soddisfare il nostro fabbisogno.
• Dobbiamo assumere colina attraverso la nostra alimentazione.

Quali sono le funzioni della colina nell'organismo?

Formazione e mantenimento delle membrane cellulari

La maggior parte delle cellule del corpo è circondata da uno strato di lipidi (grassi e sostanze simili ai grassi) che separa l'interno della cellula dall'esterno. Questo strato, chiamato membrana cellulare, è importante per mantenere la struttura delle cellule, regolare ciò che entra ed esce dalla cellula e coordinare la comunicazione tra le cellule.

Uno dei componenti principali delle membrane cellulari è un tipo di lipide chiamato fosfolipide. I fosfolipidi presenti nella membrana cellulare sono generalmente disposti in due file contrapposte, denominate«doppio strato»(come illustrato nel diagramma sottostante), che conferiscono alla membrana cellulare la sua integrità strutturale.

La colina è necessaria per la sintesi di due fosfolipidi in particolare, entrambi componenti fondamentali delle membrane cellulari:

• fosfatidilcolina (nota anche come lecitina)
• sfingomielina

La sfingomielina fa parte anche della guaina mielinica grassa che isola le nostre fibre nervose. Questo strato isolante contribuisce a garantire una trasmissione efficiente dei segnali nervosi. A questo proposito, la colina (utilizzata per la sintesi della sfingomielina) è importante per il funzionamento del nostro sistema nervoso.

PUNTI CHIAVE

• La colina è importante per la sintesi di molecole chiamate fosfolipidi.
• La colina viene utilizzata per produrre la fosfatidilcolina, un componente fondamentale delle membrane cellulari.
• La colina è importante per il corretto funzionamento del sistema nervoso.

Segnalazione cellulare

Come abbiamo visto in diverse caratteristiche precedenti, le cellule utilizzano complesse sequenze di reazioni chimiche (chiamate cascate di segnalazione) per svolgere una serie di funzioni specializzate in risposta agli ormoni e ai neurotrasmettitori.

Ad esempio, nel tratto «Adrenalina: livello basale», abbiamo visto che gli ormoni adrenalina (epinefrina) e noradrenalina (norepinefrina) provocano il restringimento dei vasi sanguigni legandosi inizialmente ai recettori alfa-1 adrenergici presenti sulla superficie delle cellule. Questo innesca quindi una cascata di reazioni chimiche all'interno delle cellule. Queste cascate producono le cosiddette molecole messaggere di secondo ordine (ad es. IP3 e DAG) che trasmettono il messaggio, determinando infine la contrazione della muscolatura liscia vascolare e il restringimento dei vasi sanguigni.

La colina è necessaria alle cellule per produrre, in particolare, due molecole fondamentali che fungono da secondi messaggeri:

• DAG (diacilglicerolo)
• ceramide

Queste molecole messaggere secondarie intervengono nelle vie di segnalazione cellulare che regolano una serie di risposte cellulari, tra cui la contrazione della muscolatura liscia, la secrezione ghiandolare e la morte cellulare programmata (apoptosi) in risposta a un danno.

PUNTI CHIAVE

• La colina è necessaria per la sintesi di molecole fondamentali coinvolte nelle vie di segnalazione cellulare.
• Le vie di segnalazione cellulare consentono alle cellule di rispondere in vari modi agli stimoli provenienti da ormoni, neurotrasmettitori e altri fattori.

Produzione dei neurotrasmettitori

I neurotrasmettitori sono sostanze chimiche rilasciate dalle terminazioni nervose che trasmettono gli impulsi da un nervo all'altro. La colina è necessaria per la produzione di un neurotrasmettitore chiamato acetilcolina (Ach).

L'acetilcolina è particolarmente importante per la trasmissione dei segnali attraverso le giunzioni tra i nervi e le fibre muscolari (chiamate giunzioni neuromuscolari), dove consente ai muscoli di contrarsi in risposta a un impulso nervoso. Un apporto sufficiente di colina è quindi necessario per un buon controllo motorio e una corretta funzione muscolare.

Nel cervello, l'acetilcolina è coinvolta in diverse reti neurali, in particolare quelle legate alla memoria e alle emozioni. A questo proposito, esistono alcune prove che indicano che un aumento dell'apporto di colina possa migliorare le funzioni cognitive negli adulti, ma sono necessarie ulteriori ricerche.

PUNTI CHIAVE

• La colina è necessaria per la produzione dell'acetilcolina, un neurotrasmettitore (molecola che trasmette i segnali nervosi)
• L'acetilcolina è importante per la contrazione muscolare, il controllo motorio, la memoria e altre capacità cognitive.

Trasporto dei lipidi

Quando mangiamo cibi contenenti grassi, i grassi assorbiti (trigliceridi) vengono prima trasportati dall'intestino al fegato per essere ulteriormente metabolizzati. (Per saperne di più su questo argomento, leggi il blog" Metabolismo dei grassi: beta-ossidazione").

Nel fegato, i grassi vengono incorporati al colesterolo in particelle chiamate VLDL (lipoproteine a densità molto bassa). Le VLDL possono quindi trasportare i grassi nel flusso sanguigno verso vari organi bersaglio, come i muscoli scheletrici (dove i grassi vengono utilizzati come fonte di energia) o il tessuto adiposo (dove vengono immagazzinati sotto forma di grasso).

La colina è necessaria al nostro fegato per produrre e secernere le particelle VLDL.

Una carenza di colina nella dieta può comportare l'incapacità di produrre VLDL e di trasportare i grassi nell'organismo. Ciò può causare un accumulo di grassi nel fegato, provocando danni epatici.

PUNTI CHIAVE

• La colina è necessaria per la formazione delle particelle VLDL.
• Le particelle VLDL trasportano i grassi dal fegato agli altri tessuti attraverso il flusso sanguigno.

Svolgere reazioni metaboliche

La colina è essenziale per lo svolgimento di un tipo di reazione metabolica chiamata metilazione.

Le reazioni di metilazione svolgono un ruolo fondamentale in una serie di processi più ampi, quali: l'attivazione e la disattivazione dei geni (controllo dell'espressione genica), la riparazione dei danni cellulari, l'eliminazione sicura delle tossine, la produzione di energia per le cellule e la formazione del rivestimento protettivo (guaina mielinica) che circonda le cellule nervose.

Reazioni di metilazione

Un gruppo metilico è semplicemente una molecola che contiene un atomo di carbonio legato a tre atomi di idrogeno. La sua formula è -CH₃. I gruppi metilici fanno tipicamente parte di molecole più grandi (ad esempio la colina). In diverse reazioni chimiche che avvengono nel corpo umano, i gruppi metilici vengono spesso ceduti da una molecola e attaccati a un’altra. Questo processo di aggiunta di un gruppo metilico è chiamato«metilazione».

Come vedremo nella sezione seguente, la colina viene convertita in una molecola chiamata betaina, che interviene nella metilazione di una sostanza potenzialmente nociva chiamata omocisteina.

PUNTI CHIAVE

• La colina è necessaria per importanti reazioni metaboliche denominate reazioni di metilazione.
• La colina aiuta a regolare i livelli di una molecola potenzialmente dannosa chiamata omocisteina.

Livelli di colina, betaina, folati e omocisteina

La colina svolge un ruolo fondamentale nel metabolismo di una molecola chiamata omocisteina.

Qui la questione si fa un po' complicata, quindi vale davvero la pena leggere questo blog per farsi un'idea generale dell'argomento.

Omocisteina

L'omocisteina è un amminoacido che si forma durante il metabolismo della metionina: un amminoacido essenziale che assumiamo attraverso alimenti quali carne, uova e frutta secca.

Livelli elevati di omocisteina nel sangue sono strettamente correlati a un aumento del rischio di malattie cardiovascolari (ad esempio, infarto e ictus). È quindi importante tenere sotto controllo i livelli di omocisteina. Ma come si fa?

La risposta sta nella conversione dell'omocisteina in altre molecole nell'ambito di un percorso chimico denominato ciclo della metionina.

Il ciclo della metionina e la betaina

Il ciclo della metionina trasforma sostanzialmente la metionina che assumiamo con l'alimentazione in omocisteina.

Una volta formatasi, l'omocisteina può seguire due percorsi:

1. può essere riciclato per formare nuovamente metionina (remetilazione)
2. può essere convertita, grazie alla vitamina B6, in cisteina (transsolfurazione). La cisteina può poi essere utilizzata per la sintesi delle proteine o per la produzione di molecole antiossidanti protettive (glutatione).

La colina svolge un ruolo fondamentale nel primo processo: il riciclaggio dell'omocisteina in metionina.

Anziché agire direttamente, la colina viene prima convertita in una molecola chiamata betaina. Questa conversione è mediata da un enzima chiamato CHDH ( colina deidrogenasi), il cui gene è codificato dal gene CHDH.

La betaina è responsabile di una reazione di metilazione fondamentale (di cui abbiamo parlato nella sezione precedente). Essa cede un gruppo metilico (-CH₃) all'omocisteina, trasformandola nuovamente in metionina.

Questa reazione di metilazione è catalizzata da un enzima chiamato BHMT ( betaina omocisteina metiltransferasi), il cui gene è codificato dal gene BHMT.

PUNTI CHIAVE

• La colina viene trasformata in una molecola chiamata betaina.
• Il CHDH è l'enzima che trasforma la colina in betaina.
• La betaina partecipa al riciclo dell'omocisteina in metionina: si tratta di un tipo di reazione di metilazione.
• La betaina aiuta a regolare i livelli di omocisteina.
• Il BHMT è l'enzima che utilizza la betaina per riconvertire l'omocisteina in metionina.

Il ciclo della metionina, la betaina e il folato

Come si può vedere nel diagramma precedente, esiste un altro modo in cui l'omocisteina può essere riciclata in metionina.

Anziché utilizzare la betaina, questa via alternativa impiega il folato (sotto forma di 5-metil-4-idrofolato) per donare un gruppo metilico all'omocisteina. Anche questa reazione di metilazione richiede la vitamina B12.

Ma in che modo questo si ricollega alla colina?

Quando i livelli di folati sono bassi, questa via alternativa diventa meno efficace nel riciclare l'omocisteina trasformandola nuovamente in metionina. Di conseguenza, l'altra via di metilazione (che utilizza la betaina) deve compensare questa carenza. Di conseguenza, l'organismo deve produrre una maggiore quantità di betaina. Va ricordato, tuttavia, che la betaina è prodotta dalla colina. Di conseguenza, in condizioni di scarsa disponibilità di folati, il nostro organismo avrà un fabbisogno maggiore di colina.

PUNTI CHIAVE

• Il folato viene utilizzato anche per riconsiderare l'omocisteina in metionina (remetilazione).
• Quando la disponibilità di folati è ridotta, la betaina assume un ruolo più importante nel riciclo dell'omocisteina in metionina.
• Un apporto sufficiente di colina, utilizzata per la sintesi della betaina, è particolarmente importante quando i livelli di folati sono bassi.

In che modo il nostro corpo produce la colina?

Il nostro fegato è in grado di produrre colina autonomamente, anche se in genere questa quantità non è sufficiente a soddisfare il nostro fabbisogno e dobbiamo quindi integrarla attraverso l'alimentazione.

La quantità esatta di colina di cui abbiamo bisogno attraverso l'alimentazione dipende in parte dall'efficacia con cui il nostro fegato produce colina in modo endogeno.

La prima fase della produzione (sintesi) della colina consiste nella conversione di una molecola chiamata fosfatidiletanolamina (PE) in un'altra molecola chiamata fosfatidilcolina (PC).

Questa reazione è mediata da un enzima chiamato PEMT (fosfatidiletanolamina N-metiltransferasi), il cui gene è codificato dal gene PEMT. Le variazioni nell'attività dell'enzima PEMT influenzano l'efficacia con cui produciamo la colina.

Una volta formata, la fosfatidilcolina viene successivamente convertita in colina in una seconda fase da una classe di enzimi chiamati fosfolipasi.

Come forse ricorderete da una sezione precedente, la fosfatidilcolina (PC) non è solo una molecola intermedia, ma una molecola importante a pieno titolo: è un fosfolipide e un componente fondamentale delle membrane cellulari. Viene inoltre utilizzata per la sintesi delle VLDL, della guaina mielinica che ricopre le cellule nervose (sfingomielina) e della bile.

L'attività dell'enzima PEMT, che produce fosfatidilcolina (PC), influisce quindi anche sulla nostra capacità di sintetizzare vari lipidi e fosfolipidi.

PUNTI CHIAVE

• Il nostro fegato produce una certa quantità di colina.
• L'enzima PEMT converte il PE in PC (fosfatidilcolina).
• Il PC viene poi convertito in colina.
• Il PC è importante per la produzione delle membrane cellulari, delle VLDL, della bile e di altri lipidi.
• L'attività dell'enzima PEMT influisce sulla nostra capacità di produrre colina.

In che modo i geni influenzano il mio fabbisogno di colina?

In linea di massima, la quantità di colina che occorre assumere attraverso l'alimentazione dipende da due fattori:

• La capacità del tuo corpo di produrre colina in modo endogeno.
• Quanta colina viene consumata dall'organismo per svolgere varie funzioni, ad esempio le reazioni metaboliche (come la metilazione) e la produzione di fosfolipidi.

Diversi geni possono influenzare entrambi questi fattori, incidendo così sul fabbisogno alimentare di colina.

Geni che influenzano la produzione di colina

Il tuo gene PEMT codifica per l'enzima PEMT, responsabile della prima fase della produzione di colina (la conversione della fosfatidiletanolamina in fosfatidilcolina).

Le varianti del gene PEMT possono alterare l'attività dell'enzima PEMT, il che, a sua volta, influisce sulla tua capacità di produrre colina.

Ad esempio, un SNP (rs7946) nel gene PEMT determina la presenza di un allele «A» (variante genetica) associato a una minore attività dell'enzima PEMT. Ciò comporta una ridotta produzione di colina e, di conseguenza, una maggiore necessità di assumerla attraverso l'alimentazione.

Geni che influenzano la conversione della colina in betaina

Uno dei principali ruoli della colina è quello di partecipare alle reazioni di metilazione.

Ad esempio, come descritto in precedenza, utilizziamo la colina per metilare l'omocisteina in metionina. Affinché la colina possa essere utilizzata nelle reazioni di metilazione, deve prima essere convertita in betaina. Questa conversione è catalizzata dall'enzima CHDH.

Le varianti del gene CHDH possono influire sull'attività dell'enzima CHDH. Ciò, a sua volta, influisce sulla velocità con cui la colina viene convertita in betaina.

In linea generale, se produciamo più betaina, consumiamo maggiori quantità di colina e quindi ne occorre una maggiore quantità attraverso l'alimentazione. Le varianti del gene CHDH associate a una maggiore attività dell'enzima CHDH (e quindi a un tasso più elevato di produzione di betaina) aumenteranno quindi il fabbisogno di colina nell'alimentazione.

Oltre alla produzione di betaina, anche la velocità con cui utilizziamo la betaina per le reazioni di metilazione influisce sul fabbisogno di colina. In parole povere, se consumiamo più betaina per la metilazione, dovremo anche produrne di più, il che, a sua volta, comporterà un maggiore consumo di colina.

Come abbiamo visto in precedenza, la metilazione dell'omocisteina da parte della betaina è catalizzata dall'enzima BHMT. Le varianti del gene BHMT associate a una maggiore attività dell'enzima BHMT comporteranno quindi un maggiore consumo di betaina e un maggiore fabbisogno di colina nella dieta.

Geni che influenzano la produzione di fosfolipidi

La colina deriva dalla molecola fosfatidilcolina, che viene utilizzata per formare il doppio strato fosfolipidico delle membrane cellulari, le VLDL e altri lipidi.

Se il tasso di sintesi dei lipidi e dei fosfolipidi è elevato, la quantità di fosfatidilcolina disponibile per la conversione in colina risulterà inferiore. Di conseguenza, sarà necessario assumere una maggiore quantità di colina attraverso l'alimentazione. A questo proposito, le varianti genetiche che aumentano il tasso di sintesi dei fosfolipidi incrementano il fabbisogno di colina nella dieta.

PUNTI CHIAVE

• I geni che influenzano la sintesi endogena della colina da parte del fegato incidono sul fabbisogno di colina assunto con la dieta.
• I geni che influenzano il modo in cui il tuo organismo utilizza la colina determinano il tuo fabbisogno alimentare di colina.
• Le varianti dei geni PEMT, CHDH e BHMT possono tutte influire sull'apporto giornaliero raccomandato di colina.

Quali sono gli effetti di un basso apporto di colina?

Una dieta povera di colina può causare danni a vari organi, in particolare al fegato e ai muscoli. Questi danni possono essere risolti reintroducendo la colina nella dieta.

Va notato che è piuttosto raro sviluppare una carenza grave di colina, ma molte persone sono a rischio di avere livelli di colina non ottimali (talvolta definiti «insufficienza di colina»).

Danno epatico

La colina è utilizzata per la produzione delle VLDL, molecole che trasportano i grassi verso altri organi (ad esempio i muscoli o il tessuto adiposo). Quando l'apporto di colina è insufficiente, la produzione di VLDL viene compromessa e i grassi iniziano ad accumularsi nel fegato (un processo chiamato steatosi). L'accumulo di grasso danneggia il fegato e può evolvere in una condizione chiamata steatosi epatica non alcolica (NAFLD). In rari casi, questa può progredire fino alla cirrosi epatica.

Aumento del rischio di malattie cardiovascolari

La colina, attraverso la sua conversione in betaina, contribuisce a regolare i livelli di omocisteina. Quando l'apporto di colina è insufficiente, i livelli di omocisteina possono aumentare. Livelli elevati di omocisteina sono associati a un aumento del rischio di malattie cardiache e ictus.

Poiché il folato viene utilizzato anche per metilare l'omocisteina, il rischio di livelli elevati di omocisteina è particolarmente elevato quando un basso apporto di colina si accompagna a un insufficiente apporto di folato.  

Malformazioni congenite

Un apporto insufficiente di colina durante la gravidanza è associato a un aumento del rischio che il neonato presenti un difetto del tubo neurale.

PUNTI CHIAVE

• Un basso apporto di colina può causare danni al fegato e ai muscoli.
• Un basso apporto di colina può causare livelli elevati di omocisteina e un aumento del rischio di malattie cardiovascolari.
• Un apporto insufficiente di colina durante la gravidanza è associato a difetti del tubo neurale.

Sono a rischio di livelli bassi di colina?

Alcuni gruppi di persone sono più esposti al rischio di livelli bassi di colina rispetto ad altri. Tra questi figurano:

Persone con fattori di rischio genetici

Come spiegato in precedenza, alcune varianti genetiche possono ridurre la sintesi della colina (ad es. PEMT) oppure aumentarne il consumo (ad es. CHDH). Le persone che presentano queste varianti genetiche sono più soggette ad avere livelli bassi di colina se la loro alimentazione è inadeguata. Consulta i tuoi approfondimenti personalizzati per ulteriori informazioni su come i tuoi geni influenzano il tuo fabbisogno di colina.

Vegetariani e vegani

Le uova, il latte, la carne di manzo e il fegato sono tutti alimenti ricchi di colina. Chi segue una dieta che esclude questi alimenti (ad esempio i vegani) potrebbe non assumere una quantità adeguata di colina.

Tra le fonti vegane di colina figurano la soia, i funghi e i cavoletti di Bruxelles.

Gravidanza e allattamento

La gravidanza aumenta il fabbisogno di colina dell'organismo, poiché la colina passa dalla madre al feto. Ciò espone la donna incinta a un rischio maggiore di livelli bassi di colina. Allo stesso modo, il latte materno è ricco di colina, il che riduce i livelli di colina nella madre.

Di quanta colina ho bisogno?

Secondo il NIH (National Institutes of Health), l'apporto giornaliero medio raccomandato per una persona in buona salute (noto come «apporto adeguato») è il seguente:

Uomini - 550 mg al giorno

Donne - 425 mg al giorno

Gravidanza - 450 mg al giorno

Allattamento al seno - 550 mg al giorno

Assicurati di dare un'occhiata ai consigli personalizzati per ulteriori informazioni su come ottimizzare i tuoi livelli di colina.

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